DE69812422T2

DE69812422T2 - Tragbare elektronische vorrichtung mit batteriegespeisten komponenten

Info

Publication number: DE69812422T2
Application number: DE69812422T
Authority: DE
Inventors: Erik Wolf
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1997-12-23
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2003-10-30
Anticipated expiration: 2018-12-23
Also published as: SE519632C2; AU2081599A; HK1034808A1; SE9704855D0; JP2001527273A; KR20010033501A; BR9814423A; PL341390A1; ATE235107T1; DE69812422D1; AU750737B2; CN1283312A; CN1161848C; WO1999033124A1; EP1042825A1; KR100592152B1; EP1042825B1; SE9704855L; EE200000404A; MY123952A

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf tragbare elektronische Vorrichtungen und insbesondere auf elektronische Vorrichtungen, umfassend mehrere batterieversorgte Komponenten, wobei mindestens zwei Komponenten unterschiedliche Versorgungsspannungen oder -Ströme erfordern.

Beschreibung des Stands der Technik

Batteriebetriebene elektronische Geräte verwenden z. B. wiederaufladbare Batterien in einer einzelnen Stromquelle, wobei ein Batteriepack die unterschiedlichen Komponenten des Geräts betreibt. Gewöhnlicher Weise ist das Batteriepack auswechselbar, da die Zellen im allgemeinen eine kürzere Lebensdauer aufweisen als das Gerät selbst. Das Batteriepackkonzept leidet an einigen offensichtlichen Nachteilen, z. B. dass die Batterie eine separate Komponente ist und nicht leicht in einer wirkungsvollen Weise in dem Gerät integriert werden kann. Ferner erfordert eine Einzel- Batterieversorgung eines Geräts mit mehreren unterschiedlichen Strom verbrauchenden Funktionen und Komponenten mit unterschiedlichen elektrischen Erfordernissen im Sinne von Spannung und Strom Transformationen, die notwendiger Weise zu Energieverlusten führt und ein zusätzlicher Kontaktwiderstand zwischen dem Batteriepack und dem vorliegenden Gerät wird eingeführt.
Wiederaufladbare Batterien, die für elektronische Geräte verwendet werden, bestehen aus einem reaktiven elektrochemischen Paar, das durch ein Ionentransportmedium oder einen Elektrolyt getrennt ist. Derartige Batterien verwenden einen flüssigen Elektrolyt, wobei sie für seine Aufbewahrung einen Behälter erfordern. Ferner wird der Behälter zum Aufrechterhalten eines sehr guten Kontakts zwischen den unterschiedlichen Schichten in der Zelle (Anode/Separator/Kathode) verwendet.
Die Verfügbarkeit von Festkörpern, die dazu geeignet sind, in elektrisch isolierte Elemente mit einem relativ geringen Gesamt-Ionenwiderstand eingearbeitet zu werden, hat die Entwicklung von Festkörperelektrolytbatterien stimuliert. Mehrere dieser Arten von Batterien sind kommerziell verfügbar und stellen wichtige Stromquellen bei Normaltemperatur in z. B. flüchtigen Computerspeichern und anderen Niedrigstromanwendungen, die lange Regal- und Servicezeiten mit sich bringen, dar. Neue Batterieentwicklungen umfassen Zellen mit Festkörper-, Gel- oder Hybridpolymer-Elektrolyten. Es existieren keine freien flüssigen Elektrolyte in derartigen Zellen. Ferner wird der interne Aufbau derartiger Zellen durch das Polymer aufrecht erhalten. Folglich existiert kein Bedarf für einen Behälter für die Zellkonstruktion.
Zusätzliche Vorteile der Polymerelektrolytzellen gegenüber Flüssigelektrolytzellen mit Flüssigelektrodenkomponenten sind ihre niedrigen Selbstentladungs-Geschwindigkeiten, die Fähigkeit über einen breiten Bereich von Umweltbedingungen zu funktionieren und ihre hohen Energiedichten. Ferner sind diese Konstruktionen flexibel in ihrem Design, hergestellt als dünne Zellen und im allgemeinen aus einer Leistungssichtweise bevorzugt.
US-A-5,124,508 offenbart eine Erfindung, die plattenförmiges Batteriematerial als ein Leiterplatten-Trägermaterial verwendet, um das Gewicht und das Volumen der Batterien als getrennte Schaltungskomponenten zu beseitigen und auch um das Gewicht und das Volumen von Fiberglasträgermaterialien oder Flexträgermaterialien wie Leiterplattennmaterialien auszuschließen. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, elektronische Schaltungsbauteile durch die Montage der Schaltungsbauteile auf die neutrale Isolierbeschichtung des plattenförmigen Batteriematerials auf einer oder beiden Seiten einer Batterieeinheit zu verdichten.
Leiterplatten- und Oberflächenmontagetechniken und Verdampfungsschaltkreistechniken werden für beides verwendet, Faserplatten und flexible Schaltungsfolien. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen leichten Zusammenbau und Austauschen der Batterieeinheit für den Schaltungsaufbau in Benutzung unabhängig von der Batterieeinheit zu ermöglichen.
Gemäß einer Erfindung wie sie in WO 92/19090 offenbart ist, ist es vorgeschlagen, eine Leiterplatte mit einer elektrischen Energieversorgung zu versehen, umfassend einer integral in der Leiterplatte ausgebildeten Zelle. Durch integrales Ausbilden der Zelle mit der Leiterplatte ist es möglich, das Erfordernis für ein getrenntes Gehäuse zu beseitigen, da tatsächlich die Leiterplatte diese Funktion ausübt. Ähnlich wie die US-A-5,124,508 ist diese Erfindung für die Verwendung mit Leiterplatten konzipiert.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schlägt tragbare elektronische Geräte vor, umfassend mehrere Batteriebetriebene Komponenten vor, wobei Festkörper-, Gel- oder Hybridpolymer-Elektrolyt- Batterien verwendet werden, um die wirkungsvolle Verwendung der Zellenergie und die wirkungsvollste Verwendung des Raumes in dem einzelnen Gerät zu bewerkstelligen.
Dies wird durch die Verwendung mehrerer einzelner Batterien erreicht, wobei jede Batterie für die Energieversorgung einer speziellen Einrichtung geeignet, in einem Hohlraum angeordnet und in der entsprechenden Einrichtung integriert ist.
Eine spezielle Aufgabe der Erfindung ist es, verschiedene Komponenten, z. B. eines tragbaren Computers, zu versorgen, der je eine Batterie für jede Komponente, wie ein Display, eine Leiterplatte, eine Festplatte, ein CD-ROM Laufwerk, etc., nutzt.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Energieversorgung für verschiedene Komponenten z. B. eines Mobiltelefons vorzuschlagen. Derartige Komponenten sind ein Elektronikteil, ein Funkteil und ein Display.
Folglich offenbart die vorliegende Erfindung eine Anordnung für tragbare elektronische Vorrichtungen, die mit dünnen folienartigen Batteriezellen ausgestattet sind, wobei die Verwendung dieser neuen Technologie aus der Gestaltung der elektronischen Geräte mit beidem. Energieeffektivität und größerer Raumeffektivität, ihren Nutzen zieht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Um die Erfindung mit größerer Genauigkeit und die Vorteile und Merkmale der Erfindung zu erklären, wird eine bevorzugte Ausführungsform im folgenden genauer beschrieben, wobei auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:
Fig. 1 eine Vorderansicht eines tragbaren Computers ist, der mit Batterien gemäß der Erfindung ausgestattet ist;
Fig. 2 eine Seitenansicht des Computers aus Fig. 1 ist;
Fig. 3 eine Mobiltelefonvorrichtung ist, die mit Batterien gemäß der Erfindung ausgestattet ist; und
Fig. 4 eine Seitenansicht der Mobiltelefonvorrichtung aus Fig. 3 ist.

Genaue Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Anordnung für tragbare elektronische Vorrichtungen, umfassend mehrere batteriebetriebener Komponenten, wobei einige Komponenten unterschiedliche Versorgungsspannungen oder -Ströme erfordern.
Um die unterschiedlichen Teile einer elektronischen Einrichtung zu speisen, sind Festkörper-, Gel- oder Hybrikpolymer-Elektrolytbatterie in die Einrichtung integriert und verschiedene Batterien sind entsprechend angepasst, um die erforderliche Leistung, wie die Spannung, für die Versorgung einer speziellen Funktion oder Komponente der Einrichtung zu erreichen. Die besagten Batterien sind in die Einrichtung integriert und haben eine Form, die dazu geeignet ist, in Hohlräume zu passen und mit einer Oberfläche der Einrichtung in Eingriff zu kommen.
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen einen tragbaren Computer 1, wie einen Laptop oder ein Notebook, der mit den Festkörper-, Gel- oder Hybridpolymer-Elektrolytbatterien gemäß der Erfindung ausgestattet ist. Eine erste Batterie 2 ist auf einer Fläche hinter einem Display 3 des Computers 1 angeordnet. Eine zweite Batterie 4 ist auf der Innenseite eines Gehäuses 5 des Computers 1 angeordnet. Eine Leiterplatte 6 innerhalb des Gehäuses 5 ist mit einer dritten Batterie 7 ausgestattet. Bei dieser Ausführungsform einer elektronischen Vorrichtung in Form eines tragbaren Computers 1 haben beide, die erste Batterie 2 und die dritte Batterie 7, einen ebenen rechteckigen Bereich. Die zweite Batterie 4 hat jedoch eine Form, die der inneren Form des Gehäuses 5 ausreichend angepasst ist.
Wie zuvor erwähnt, können verschiedene Arten von elektronischen Einrichtungen und Vorrichtungen mit Batterieanordnungen gemäß der Erfindung ausgestattet sein. Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Mobiltelefonvorrichtung 8, die mit einer Gruppe von Batterien gemäß der Erfindung ausgestattet ist. Eine Niedrigleistungs-Batteriezelle 9 mit einer Spannung von z. B. 2-3 V wird verwendet. Die Batterie 9 ist bei dieser Ausführungsform auf einer Leiterplatte 10 angeordnet. Ferner ist ein Funkteil, der in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, mit einer Hochleistungs-Batteriezelle mit einer Spannung von z. B. 5-6 V ausgestattet. Auch diese Batterie kann an der Leiterplatte 10 angebracht sein. Eine zweite Niedrigleistungs-Batteriezelle 11 mit z. B. 6-12 V ist an einem Display 12 der Telefonvorrichtung 8 angebracht. Zusätzlich ist eine Tastenfeldbatterie 13 an dem Tastenfeld 14 angebracht, eine Lautsprecherbatterie 15 für die Versorgung eines Lautsprechers 16 angebracht, eine Mikrofonbatterie 17 an einem Mikrofon 18 angebracht und letztlich eine Indikatorbatterie 19 mit einem Lichtindikator 20 verbunden.
Als elektrochemisches System wird für die Festkörper-, Gel- oder Hybridpolymer-Elektrolyt-Batterien gemäß der vorliegenden Erfindung eine Lithium oder Lithium-Ionen- Technologie verwendet. Derartige Zellen können in vielen verschiedenen Arten mit verschiedenen Auswahlmöglichkeiten an aktiven Materialien in der Anode und Kathode ausgestaltet sein. Die Verwendung des Polymerelektrolytkonzepts gestaltet die Zellen selbsttragend und schaltet oder sperrt freie flüssige Elektrolyte aus, wenn es in der Zelle verwendet wird. Folglich ermöglicht dies die Herstellung von Zellen in nahezu jeder Form, wobei die Zellen aus dünnen Zellkomponenten gebildet sind. Eine bevorzugte Form der vorliegenden Erfindung sind dünne Zellen, aber nicht unbedingt flache Zellen.
In gewissem Ausmaß können spezifische elektrische Merkmale durch diese Technologie mittels Auswahl des aktiven Elektrodenmaterials, um ein spezifisches Spannungsprofil zu erreichen und/oder durch Verbinden von Zellen in Serie erreicht werden. Ein anderes steuerbares grundlegendes Basismerkmal ist die Leistung, die durch den Gehalt an aktivem Material in der Zelle geregelt wird.
Es ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung eine verbesserte Batterieanordnung für die Energieversorgung verschiedener Energie verbrauchender Komponente in einer elektronischen Vorrichtung bereitstellt, wobei mehrere Batterien für die Versorgung spezieller Funktionen oder Komponenten in die Vorrichtung integriert sind. Jede Batterie weist geeignete elektrische Merkmale wie Spannung und Leistung für die stromversorgte Funktion auf. Gemäß der beschriebenen Ausführungsformen sind die Vorrichtungen mit Batterieanordnungen mit Formen ausgestattet, die durch die Form der vorliegenden Vorrichtung geregelt wird, wobei Hohlräume und Oberflächen innerhalb der Vorrichtung für die Anordnung der Batterien verwendet werden.
Die Erfindung wurde unter Berücksichtigung spezifischer Ausführungsformen davon beschrieben, dies soll aber eine beispielhafte Darstellung des erfinderischen Konzepts sein und soll die Erfindung nicht auf die beschriebenen spezifischen Ausführungsformen begrenzen. Bei anderen Ausführungsformen können derartige Batterieanordnungen an die Komponenten von z. B. einem PDA (Personal Digital Assistant), einem Terminplaner, einem tragbaren Kassettenrekorder, oder CD-Player, etc., angepasst sein.

Claims

1. Tragbare elektronische Vorrichtung, wie ein tragbarer Computer oder ein Mobiltelefon, umfassend mehrere Batterieversorgte Komponenten (3, 6; 10, 12, 14, 16, 18, 20), von denen mindestens zwei unterschiedliche Versorgungsspannungen oder -ströme benötigen, gekennzeichnet durch mehrere einzelne Festkörper-, Gel- oder Hybridpolymer-Elektrolyt Batterien (2, 4, 7; 9, 13, 15, 17, 19), die in die Vorrichtung (1; 8) integriert sind, wobei jede Batterie zur Energieversorgung einer speziellen Komponente geeignet ist und eine Form aufweist, die geeignet ist, in Hohlräume zu passen und mit einer Oberfläche der entsprechenden Komponente in Eingriff zu kommen.

2. Tragbare elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein tragbarer Computer (1) eine erste Batteriezelle (2), die an einem Display (3) angeschlossen ist, eine zweite Batteriezelle (4), die an einer inneren Oberfläche eines Gehäuses (5) des Computers (1) angeschlossen ist und eine dritte Batteriezelle (7), die an einer Leiterplatte (6) angeschlossen ist, auf weist.

3. Tragbare elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mobiltelefonvorrichtung (8), umfassend einen Elektronikteil, ein Funkteil, und ein Display (16), eine Niedrigleistungsbatteriezelle (9), angeschlossen an dem Elektronikteil (10), eine Hochleistungsbatteriezelle, angeschlossen an dem Funkteil, und eine Niedrigleistungsbatteriezelle (15), angeschlossen an dem Display (16), aufweist.

4. Tragbare elektronische Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Tastenfeldbatterie (13), angeschlossen an einem Tastenfeld (14), eine Lautsprecherbatterie (15), angeschlossen an einem Lautsprecher (16), eine Mikrofonbatterie (17), angeschlossen an einem Mikrofon (18), und eine Indikatorbatterie (19), verbunden mit einem Lichtindikator (20).