NL2004202C2

NL2004202C2 - BATTERY CHARGER.

Info

Publication number: NL2004202C2
Application number: NL2004202A
Authority: NL
Inventors: Marijn Bartold Berk
Original assignee: Marijn Bartold Berk
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2011-08-08

Description

Batterij laderBattery charger

Gebied van de uitvindingFIELD OF THE INVENTION

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een batterij laadmodule voor het 5 opladen van een batterij in een apparaat door middel van een fotovoltaïsche inrichting, omvattende een elektronische schakeling met een voedingsaansluiting voor het verbinden van de batterij laadmodule met de fotovoltaïsche inrichting en een belastingaansluiting voor het verbinden van de batterij laadmodule met de batterij.The present invention relates to a battery charging module for charging a battery in a device by means of a photovoltaic device, comprising an electronic circuit with a power supply connection for connecting the battery charging module to the photovoltaic device and a load connection for connecting of the battery charging module with the battery.

10 Stand van de techniekState of the art

Bekend is om middels een laadsnoer een separate oplader te verbinden met een apparaat voorzien van een batterij, om de batterij op te laden. Een dergelijke oplader kan voorzien zijn van een fotovoltaïsche inrichting om middels licht de batterij van een dergelijke inrichting op te laden. Nadeel van deze bekende oplader is dat deze afbreuk 15 doet aan het draagbare en mobiele karakter van de mobiele inrichting. Alternatief zijn er dergelijke opladers waarop een batterij opgeladen kan worden. Hiertoe moet ofwel een reserve batterij aangeschaft worden, ofwel de batterij uit de inrichting genomen worden. Er is daarom ruimte voor verbetering aan deze op zichzelf reeds lang bekende oplader.It is known to connect a separate charger to a device with a battery by means of a charging cord in order to charge the battery. Such a charger can be provided with a photovoltaic device for charging the battery of such a device by means of light. A drawback of this known charger is that it detracts from the portable and mobile nature of the mobile device. Alternatively there are such chargers on which a battery can be charged. For this purpose, either a spare battery must be purchased or the battery must be taken out of the device. There is therefore room for improvement on this charger, which has long been known per se.

2020

Samenvatting van de uitvindingSummary of the invention

De uitvinding heeft tot doel een verbeterde fotovoltaïsche oplader te verschaffen die geen afbreuk doet aan het mobiele karakter van een mobiele inrichting, in het bijzonder van een handgehouden mobiele inrichting zoals bijvoorbeeld een mobiele 25 telefoon, een PDA of andere, soortgelijke inrichting.The invention has for its object to provide an improved photovoltaic charger which does not detract from the mobile nature of a mobile device, in particular a hand-held mobile device such as, for example, a mobile telephone, a PDA or other similar device.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt een batterij laadmodule volgens de in de aanhef gedefinieerde soort verschaft, waarbij de elektronische schakeling is ingericht voor het leveren van een spanning aan de belastingaansluiting in een vooraf bepaald oplaadspanningsgebied, en is geïmplementeerd als een geschakelde voeding. Een 30 dergelijk ‘switch mode system’ voorkomt nadelen van tot nu toe gebruikelijke elektronische schakelingen, zoals die waarin een spanningsregelaar wordt toegepast, wat gepaard gaat met verlies van energie door omzetting in warmte. Verder is het mogelijk dat de laadmodule opstart zodra de fotovoltaïsche inrichting enige spanning 2 levert, en vervolgens met de juiste spanning de batterij in het apparaat op te laden. Hierbij is in de batterijlaadmodule zelf geen enkele vorm van spanningsvoorziening, zoals een batterij of een supercondensator, nodig. Tevens hoeft, indien dat überhaupt al mogelijk is, de batterij in het apparaat niet aangesproken te worden.According to the present invention, a battery charging module of the type defined in the preamble is provided, wherein the electronic circuit is adapted to supply a voltage to the load terminal in a predetermined charging voltage range, and is implemented as a switched power supply. Such a "switch mode system" prevents disadvantages of hitherto conventional electronic circuits, such as those in which a voltage regulator is used, which is accompanied by loss of energy due to conversion into heat. Furthermore, it is possible for the charging module to start up as soon as the photovoltaic device supplies some voltage 2, and then to charge the battery in the device with the correct voltage. In this case, no form of voltage supply, such as a battery or a super capacitor, is required in the battery charging module itself. Also, if that is even possible at all, the battery in the device does not have to be used.

5 In een uitvoeringsvorm omvat de elektronische schakeling een bestuurde schakelaar en een met de bestuurde schakelaar verbonden besturingseenheid, waarbij de besturingseenheid de spanning op de voedingsaansluiting meet, en afhankelijk van de gemeten spanning de aan-/uitverhouding (‘duty cycle’) van de bestuurde schakelaar regelt. Daarnaast kunnen andere parameters van de geschakelde 10 voeding, zoals frequentie, geregeld worden, zodat de batterij in het apparaat efficiënt opgeladen kan worden..In one embodiment, the electronic circuit comprises a controlled switch and a control unit connected to the controlled switch, the control unit measuring the voltage on the power supply connection and, depending on the measured voltage, the on / off ratio (duty cycle) of the controlled switch controls. In addition, other parameters of the switched power supply, such as frequency, can be controlled, so that the battery in the device can be charged efficiently.

De besturingseenheid regelt de spanning aan de belastingaansluiting periodiek gedurende tenminste een vooraf bepaalde tijdspanne naar een waarde in het vooraf bepaalde oplaadspanningsgebied, bijvoorbeeld 30 msec in elke periode van 2 seconden. 15 Op deze manier kan een laadcircuit in het apparaat, dat in sommige gevallen periodiek de geleverde spanning meet en beoordeelt, als het ware voor de gek worden gehouden, zodat het laadproces niet onderbroken wordt zodra de door de fotovoltaïsche inrichting buiten de vooraf bepaalde grenzen komt. In een verdere uitvoeringsvorm is de besturingseenheid ingericht voor synchronisatie met een oplaadeenheid voor de batterij 20 in het apparaat. Dit kan bijvoorbeeld door te meten wanneer de geleverde stroom onderbroken wordt, wat kan duiden op de meetcyclus van de oplaadeenheid.The control unit periodically controls the voltage at the load terminal for at least a predetermined period of time to a value in the predetermined charging voltage range, for example 30 msec in each 2 second period. In this way, a charging circuit in the device, which in some cases periodically measures and assesses the voltage supplied, can be fooled, so to speak, so that the charging process is not interrupted as soon as the photovoltaic device exceeds the predetermined limits. . In a further embodiment the control unit is arranged for synchronization with a charging unit for the battery 20 in the device. This can be done, for example, by measuring when the supplied power is interrupted, which may indicate the measuring cycle of the charging unit.

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding ligt het oplaadspanningsgebied tussen 4,9 en 5,1 V. Voor bijvoorbeeld een groot aantal mobiele telefoons is dit een normaal oplaadspanningsgebied.In an embodiment of the present invention, the charging voltage range is between 4.9 and 5.1 V. For a large number of mobile telephones, for example, this is a normal charging voltage range.

25 De elektronische schakeling is in een uitvoeringsvorm ingericht voor leveren van een spanning op de belastingaansluiting die hoger is dan de spanning op de voedingsaansluiting. De elektronische schakeling omvat bijvoorbeeld een gemeenschappelijke minleiding tussen de voedingsaansluiting en de belastingaansluiting, een eerste condensator die aangesloten is over de 30 voedingsaansluiting en een tweede condensator die is aangesloten over de belastingsaansluiting, een serieschakeling van een spoel en een diode tussen de voedingsaansluiting en de belastingaansluiting, en een bestuurde schakelaar die is 3 aangesloten tussen enerzijds een knooppunt van de spoel en de diode en anderzijds de gemeenschappelijke minleiding.In an embodiment, the electronic circuit is arranged for supplying a voltage on the load connection that is higher than the voltage on the supply connection. The electronic circuit comprises, for example, a common minus line between the power supply connection and the load connection, a first capacitor connected over the power supply connection and a second capacitor connected over the load connection, a series connection of a coil and a diode between the power supply connection and the load connection and a controlled switch which is connected between, on the one hand, a junction of the coil and the diode and, on the other hand, the common minus line.

In een verder uitvoeringsvorm, is de elektronische schakeling ingericht voor leveren van een spanning op de belastingaansluiting die lager is dan de spanning op de 5 voedingsaansluiting. De elektronische schakeling omvat bijvoorbeeld een gemeenschappelijke minleiding tussen de voedingsaansluiting en de belastingsaansluiting, een eerste condensator die aangesloten is op de voedingsaansluiting en een tweede condensator die is aangesloten op de belastingaansluiting, een serieschakeling van een bestuurde schakelaar en een spoel 10 tussen de voedingsaansluiting en de belastingaansluiting, en een diode die is aangesloten tussen enerzijds een knooppunt van de bestuurde schakelaar en de spoel en anderzijds de gemeenschappelijke minleiding. Deze uitvoeringsvorm is te combineren met de voorgaande uitvoeringsvorm, zodat een zeer flexibele batterijlaadmodule verschaft wordt bruikbaar is in combinatie met een grote variëteit aan apparaten en aan 15 fotovoltaïsche inrichtingen.In a further embodiment, the electronic circuit is adapted to supply a voltage on the load connection that is lower than the voltage on the power supply connection. The electronic circuit comprises, for example, a common minus line between the power supply connection and the load connection, a first capacitor connected to the supply connection and a second capacitor connected to the load connection, a series connection of a controlled switch and a coil 10 between the supply connection and the load connection, and a diode connected between, on the one hand, a node of the controlled switch and the coil and, on the other hand, the common minus line. This embodiment can be combined with the previous embodiment, so that a highly flexible battery charging module is provided that can be used in combination with a wide variety of devices and photovoltaic devices.

In een verder aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een combinatie van een fotovoltaïsche inrichting en een batterijlaadmodule volgens een van de voorgaande uitvoeringsvormen. In een specifieke uitvoeringsvorm levert de fotovoltaïsche inrichting een maximale spanning van minder dan de maximale 20 spanning in het vooraf bepaalde oplaadspanningsgebied. Hierdoor is alleen een spanningsverhogende schakeling nodig, wat de kosten beperkt houdt.In a further aspect, the present invention relates to a combination of a photovoltaic device and a battery charging module according to one of the preceding embodiments. In a specific embodiment, the photovoltaic device supplies a maximum voltage of less than the maximum voltage in the predetermined charging voltage range. As a result, only a voltage-increasing circuit is required, which keeps costs down.

In een nog verder aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een houder voor een (mobiel) apparaat, voorzien van een combinatie van een fotovoltaïsche inrichting en een batterijlaadmodule zoals hierboven beschreven. Een dergelijk 25 geïntegreerde houder is eenvoudig mee te nemen en makkelijk in gebruik.In a still further aspect the present invention relates to a holder for a (mobile) device, provided with a combination of a photovoltaic device and a battery charging module as described above. Such an integrated holder is easy to carry and easy to use.

Korte beschrijving van de tekeningenBrief description of the drawings

De onderhavige uitvinding zal nu in meer detail worden besproken aan de hand van een aantal voorbeelduitvoeringsvormen, met verwijzing naar de bijgevoegde 30 tekeningen, waarinThe present invention will now be discussed in more detail with reference to a number of exemplary embodiments, with reference to the accompanying drawings, in which

Fig. 1 een bovenaanzicht in doorzicht toont van een houder waarin een batterijlaadmodule volgens de onderhavige uitvinding is toegepast;FIG. 1 shows a top view in transparent view of a holder in which a battery charging module according to the present invention is applied;

Fig. 2 een zijaanzicht toont van de houder van Fig. 1; 4FIG. 2 shows a side view of the holder of FIG. 1; 4

Fig. 3 een uitvoeringsvorm toont van een elektronische schakeling die wordt toegepast in de batterij laadmodule; enFIG. 3 shows an embodiment of an electronic circuit used in the battery charging module; and

Fig. 4 een verdere uitvoeringsvorm toont van een elektronische schakeling die wordt toegepast in de batterij laadmodule.FIG. 4 shows a further embodiment of an electronic circuit used in the battery charging module.

55

Gedetailleerde beschrijving van voorbeelduitvoeringsvormenDetailed description of exemplary embodiments

In de uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding worden verschillende varianten beschreven die een batterij laadmodule 10 implementeren, die geschikt is om een batterij van een (mobiel) apparaat 1 effectief op te laden met behulp van een 10 fotovoltaïsche inrichting 5 (bijvoorbeeld een zonnecel), ook indien de fotovoltaïsche inrichting 5 niet optimaal belicht wordt.In the embodiments of the present invention, different variants are described which implement a battery charging module 10, which is suitable for effectively charging a battery of a (mobile) device 1 with the aid of a photovoltaic device 5 (e.g. a solar cell), also if the photovoltaic device 5 is not optimally exposed.

Fig. 1 toont een bovenaanzicht en Fig. 2 toont een zijaanzicht in doorsnee van een oplader 4 volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding, die voorzien is van één of meer fotovoltaïsche elementen 5 en een batterij laadmodule 10. De oplader of houder 4 15 is aan een zijde voorzien van ruimte om het (mobiele) apparaat 1, in dit voorbeeld een mobiele telefoon, op te nemen.. Aan één zijde van de houder 4 is een verbindingsdeel (connector) 8 geplaatst, dat het mobiele apparaat 1 (of beter, een oplaadterminal van het apparaat 1) elektrisch verbindt met de batterij laadmodule 10. In een uitvoeringsvorm is een railelement voorzien waarop een stekker kan schuiven zodat contact gemaakt kan 20 worden met diverse mobiele inrichtingen met een aansluiting op verschillende posities. In een verdere uitvoeringsvorm is de stekker voorzien van een universeel deel waarop een specifiek opzetdeel voor een specifieke mobiele inrichting 1 te plaatsen is.FIG. 1 shows a top view and FIG. 2 shows a cross-sectional side view of a charger 4 according to an embodiment of the invention, which is provided with one or more photovoltaic elements 5 and a battery charging module 10. The charger or holder 4 is provided on one side with space around the (mobile) ) device 1, in this example a mobile telephone. On one side of the holder 4 a connecting part (connector) 8 is placed, which electrically connects the mobile device 1 (or better, a charging terminal of the device 1) with the battery charging module 10. In one embodiment a rail element is provided on which a plug can slide so that contact can be made with various mobile devices with a connection at different positions. In a further embodiment the plug is provided with a universal part on which a specific attachment for a specific mobile device 1 can be placed.

In Fig. 1 en 2 is getoond dat de batterij laadmodule 10 geplaatst is in een onderzijde van de houder 4. Andere plaatsen, zoals dichter bij de fotovoltaïsche 25 elementen 5, of een batterijlaadmodule 10 in meerdere delen kunnen als alternatieve uitvoeringsvormen gezien worden.In FIG. 1 and 2 it is shown that the battery charging module 10 is placed in an underside of the holder 4. Other locations, such as closer to the photovoltaic elements 5, or a battery charging module 10 in several parts can be seen as alternative embodiments.

De fotovoltaïsche inrichting 5 kan van elk bekend type fotovoltaïsche cel zijn, zoals poly-kristalijn silicium, mono-kristalijn silicium, amorf silicium, bijvoorbeeld een flexibele zonnecel, of een cel op basis van kleurstoffen (dye-cel of Grazel cel). De 30 fotovoltaïsche inrichting 5 kan flexibele fotovoltaïsche elementen omvatten. Bij toepassing van flexibele fotovoltaïsche elementen gebaseerd op dunne film amorf silicium (a-Si) of poly-silicium fotovoltaïsche cellen is gebleken dat flexibiliteit die buiging in alle richtingen uit het vlak van de cellen toestaat, kan leiden tot beschadiging 5 van de cellen. Daarom kan een verstijvingsdeel aangebracht zijn in de houder 4 teneinde buiging in een bepaalde richting te beperken.The photovoltaic device 5 can be of any known type of photovoltaic cell, such as poly-crystalline silicon, mono-crystalline silicon, amorphous silicon, for example a flexible solar cell, or a color-based cell (dye cell or Grazel cell). The photovoltaic device 5 can comprise flexible photovoltaic elements. When using flexible photovoltaic elements based on thin-film amorphous silicon (a-Si) or poly-silicon photovoltaic cells, it has been found that flexibility that allows bending in all directions from the plane of the cells can lead to cell damage. Therefore, a stiffening part can be provided in the holder 4 in order to limit bending in a certain direction.

Een fotovoltaïsche inrichting 5 levert een gelijkspanning, waarmee in de uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding een batterij van een (mobiel) 5 apparaat 1 direct, zonder tussenkomst van een extra batterij of supercondensator, kan worden opgeladen. Dit scheelt in de vervaardigingkosten van de batterijlaadmodule 10. De fotovoltaïsche inrichting 5 zet (zon)licht om in een elektrische stroom, en het geleverde vermogen is afhankelijk van de stroom en de spanning. Zodra een stroom wordt onttrokken aan de fotovoltaïsche inrichting 5 zal de geleverde spanning 10 veranderen, volgens een specifieke V-A-curve die afhankelijk is van het type en grootte van de fotovoltaïsche inrichting 5. Indien geen stroom onttrokken wordt, zal de spanning die door de fotovoltaïsche inrichting 5 wordt geleverd maximaal zijn, bijvoorbeeld 6V bij felle zoninstraling. Wanneer een maximale stroom uit de fotovoltaïsche inrichting 5 wordt getrokken zal de geleverde spanning inzakken tot 15 zelfs 0V. Op deze extreme punten in de V-A-curve wordt dus geen vermogen geleverd. Een fotovoltaïsche inrichting 5 dient dan zo dicht mogelijk bij een maximaal vermogenspunt in de V-A-curve bedreven te worden om met hoge efficiëntie te kunnen werken.A photovoltaic device 5 supplies a direct voltage with which, in the embodiments of the present invention, a battery of a (mobile) device 1 can be directly charged without the intervention of an additional battery or super-capacitor. This saves on the manufacturing costs of the battery charging module 10. The photovoltaic device 5 converts (solar) light into an electric current, and the power supplied depends on the current and voltage. As soon as a current is withdrawn from the photovoltaic device 5, the supplied voltage 10 will change, according to a specific VA curve that depends on the type and size of the photovoltaic device 5. If no current is withdrawn, the voltage generated by the photovoltaic device 5 is supplied to be a maximum, for example 6V in the case of strong sunlight. When a maximum current is drawn from the photovoltaic device 5, the voltage supplied will drop to even 0V. Therefore, no power is supplied at these extreme points in the V-A curve. A photovoltaic device 5 must then be operated as close as possible to a maximum power point in the V-A curve in order to be able to work with high efficiency.

De (mobiele) apparaten 1 waarmee de onderhavige batterij laadmodule 10 20 samenwerkt, zijn voorzien van een laadcircuit, dat bij het laden van de batterij van het apparaat 1 ervoor zorgt dat de batterij niet verkeerd geladen kan worden. Dit laadcircuit controleert bijvoorbeeld periodiek of de door een batterijlader geleverde spanning binnen een bepaald gebied ligt.The (mobile) devices 1 with which the present battery charging module 10 cooperates are provided with a charging circuit which, when charging the battery of the device 1, ensures that the battery cannot be charged incorrectly. This charging circuit, for example, periodically checks whether the voltage supplied by a battery charger is within a certain range.

De spanning die de fotovoltaïsche inrichting 5 levert, zal aangepast moeten 25 worden aan de vereisten die het (mobiele) apparaat 1 stelt om te kunnen laden. Zonder verder aanpassingen is het vrijwel onmogelijk om de fotovoltaïsche inrichting 5 een bepaalde spanning te laten leveren, en tegelijkertijd een stroom die daadwerkelijk de batterij van het apparaat 1 oplaadt. Zodra er stroom wordt betrokken van de fotovoltaïsche inrichting 5 zal de spanning daarvan inzakken, waarna het laadcircuit 30 van het apparaat 1 het oplaadproces zelfs kan afbreken. Hierna stijgt door het wegvallen van de stroom de spanning weer, en dit proces kan zich herhalen zonder dat de batterij in het apparaat 1 werkelijk wordt geladen.The voltage supplied by the photovoltaic device 5 will have to be adapted to the requirements of the (mobile) device 1 in order to be able to charge. Without further modifications, it is virtually impossible for the photovoltaic device 5 to supply a certain voltage, and at the same time a current that actually charges the battery of the device 1. As soon as power is taken from the photovoltaic device 5, the voltage thereof will collapse, whereafter the charging circuit 30 of the device 1 can even interrupt the charging process. After this, the voltage rises again due to the power failure, and this process can be repeated without the battery in the device 1 actually being charged.

66

In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is de batterij laadmodule 10 voorzien van een elektronische schakeling met een voedingsaansluiting 11 voor het verbinden van de batterij laadmodule 10 met de fotovoltaïsche inrichting 5 en een belastingaansluiting 12 voor het verbinden van de batterij laadmodule 10 met de batterij 5 van het apparaat 1. De elektronische schakeling is ingericht voor het leveren van een spanning aan de belastingaansluiting 12 in een vooraf bepaald oplaadspanningsgebied (zoals gedicteerd door het laadcircuit van het apparaat 1), en is geïmplementeerd als een geschakelde voeding. De geschakelde voeding is een alternatief voor tot nu toe gebruikte spanningsregelaars (‘voltage regulators’) die tijdens gebruik warm worden, 10 waardoor vermogen verloren gaat. In sommige gevallen is dit vermogens ver lies tussen 20 en 40% van het door de fotovoltaïsche inrichting 5 geleverde vermogen. Met de geschakelde voeding is het mogelijk om de laadspanning op de belastingaansluiting 12 te regelen naar het vereiste bereik, bijvoorbeeld tussen 4,9 en 5,1 V, onafhankelijk van de door de fotovoltaïsche inrichting 5 geleverde spanning op de voedingsaansluiting 15 11. In Fig. 3 en 4 zijn uitvoeringsvormen getoond van elektronische schakelingen waarmee de geschakelde voeding geïmplementeerd kan worden.In an embodiment of the present invention, the battery charging module 10 is provided with an electronic circuit with a power supply connection 11 for connecting the battery charging module 10 with the photovoltaic device 5 and a load connection 12 for connecting the battery charging module 10 with the battery 5. of the device 1. The electronic circuit is adapted to supply a voltage to the load terminal 12 in a predetermined charging voltage range (as dictated by the charging circuit of the device 1), and is implemented as a switched power supply. The switched power supply is an alternative to voltage regulators ("voltage regulators") used so far that heat up during use, whereby power is lost. In some cases this power loss is between 20 and 40% of the power supplied by the photovoltaic device 5. With the switched power supply, it is possible to control the charging voltage on the load terminal 12 to the required range, for example between 4.9 and 5.1 V, independently of the voltage supplied by the photovoltaic device 5 on the power supply terminal 11. In FIG. . 3 and 4, embodiments of electronic circuits are shown with which the switched power supply can be implemented.

In een uitvoeringsvorm omvat de elektronische schakeling een bestuurde schakelaar 17 (als deel van de geschakelde voeding) en een met de bestuurde schakelaar 17 verbonden besturingseenheid 18, waarbij de besturingseenheid 18 de 20 spanning op de voedingsaansluiting 11 meet, en afhankelijk van de gemeten spanning de aan-/uitverhouding (‘duty cycle’) van de bestuurde schakelaar 17 regelt. In verdere alternatieve uitvoeringsvormen kan de besturingseenheid 18 verder zijn ingericht voor het aansturen van overige operationele paramaters van de geschakelde voeding, zoals de frequentie van openen en sluiten van de bestuurde schakelaar 17.In one embodiment the electronic circuit comprises a controlled switch 17 (as part of the switched power supply) and a control unit 18 connected to the controlled switch 17, wherein the control unit 18 measures the voltage on the power supply connection 11 and, depending on the measured voltage, the on / off ratio ('duty cycle') of the controlled switch 17. In further alternative embodiments, the control unit 18 can be further adapted to control other operational parameters of the switched power supply, such as the frequency of opening and closing the controlled switch 17.

25 In een uitvoeringsvorm regelt de besturingseenheid 18 de spanning aan de belastingaansluiting 12 periodiek gedurende tenminste een vooraf bepaalde tijdspanne naar een waarde in het vooraf bepaalde oplaadspanningsgebied. In een specifieke uitvoeringsvorm regelt de besturingseenheid bijvoorbeeld dat gedurende minimaal 30 msec tijdens een periode van 2 seconde de spanning op de belastingaansluiting 12 30 tussen 4,9 en 5,1 V ligt. Hiermee wordt als het ware het laadcircuit in het apparaat 1 voor de gek gehouden, waardoor het laadproces door kan gaan. Buiten de vooraf bepaalde tijdspanne kan de besturingseenheid de spanning op de belastingaansluiting 7 12 zodanig regelen, dat de fotovoltaïsche inrichting 5 op zijn meest efficiënte werkpunt in de V-A-curve bedreven kan worden.In one embodiment, the control unit 18 periodically controls the voltage at the load terminal 12 for at least a predetermined period of time to a value in the predetermined charging voltage range. In a specific embodiment, the control unit regulates, for example, that for a minimum of 30 msec during a period of 2 seconds the voltage on the load connection 12 is between 4.9 and 5.1 V. As a result, the charging circuit in the device 1 is fooled, as it were, so that the charging process can continue. Outside of the predetermined period of time, the control unit can control the voltage on the load terminal 712 in such a way that the photovoltaic device 5 can be operated at its most efficient operating point in the V-A curve.

De besturingseenheid 18 is in een verdere uitvoeringsvorm ingericht voor synchronisatie met een oplaadeenheid (laadcircuit) voor de batterij in het apparaat 1. In 5 sommige apparaten 1 onderbreekt het laadcircuit (intern) bijvoorbeeld periodiek de verbinding met de oplader en meet dan de door de oplader geleverde spanning. Alleen op die momenten hoeft de spanning op de belastingaansluiting binnen gestelde grenzen te liggen. De besturingseenheid 18 kan dit bijvoorbeeld detecteren door de aan de belastingaansluiting geleverde stroom te bewaken.In a further embodiment, the control unit 18 is arranged for synchronization with a charging unit (charging circuit) for the battery in the device 1. In some devices 1, the charging circuit (internally), for example, periodically interrupts the connection with the charger and then measures the amount charged by the charger. voltage supplied. Only at those moments does the voltage on the load connection have to be within set limits. The control unit 18 can detect this, for example, by monitoring the current supplied to the load connection.

10 Fig. 3 toont een elektrisch schema van een uitvoeringsvorm van de elektronische schakeling van de batterijlaadmodule 10, voor een specifieke toepassing waarbij de door de fotovoltaïsche inrichting 5 hoger is dan de gewenste spanning op de belastingaansluiting 12. De elektronische schakeling is hier ingericht voor het leveren van een spanning op de belastingaansluiting 12 die lager is dan de spanning op de 15 voedingsaansluiting 11. In dit technische gebied wordt een dergelijke uitvoering van een geschakelde voeding ook aangeduid als step-down schakeling of als een buck-converter. Specifiek omvat de in Fig. 3 getoonde schakeling een gemeenschappelijke minleiding tussen de voedingsaansluiting 11 en de belastingsaansluiting 12, een eerste condensator 13 die aangesloten is op de voedingsaansluiting 11 en een tweede 20 condensator 14 die is aangesloten op de belastingaansluiting 12. Verder is een serieschakeling voorzien van een bestuurde schakelaar 17 en een spoel (of inductor) 15 tussen de voedingsaansluiting 11 en de belastingsaansluiting 12. Tenslotte is een diode 16 verschaft die is aangesloten tussen enerzijds een knooppunt van de bestuurde schakelaar 17 en de spoel 15 en anderzijds de gemeenschappelijke minleiding.FIG. 3 shows an electrical diagram of an embodiment of the electronic circuit of the battery charging module 10, for a specific application in which the voltage applied by the photovoltaic device 5 is higher than the desired voltage on the load terminal 12. The electronic circuit is here arranged for supplying a voltage on the load connection 12 which is lower than the voltage on the supply connection 11. In this technical area, such an embodiment of a switched supply is also referred to as a step-down circuit or as a buck-converter. Specifically, the process shown in FIG. 3, a common minus line between the power supply connection 11 and the load connection 12, a first capacitor 13 connected to the power supply connection 11 and a second capacitor 14 connected to the load connection 12. Furthermore, a series connection is provided with a controlled switch 17 and a coil (or inductor) 15 between the power supply connection 11 and the load connection 12. Finally, a diode 16 is provided which is connected between, on the one hand, a node of the controlled switch 17 and the coil 15 and, on the other hand, the common mini-line.

25 Fig. 4 toont een elektrisch schema van een uitvoeringsvorm van de elektronische schakeling van de batterij laadmodule 10, voor een specifieke toepassing waarbij de door de fotovoltaïsche inrichting 5 lager is dan de gewenste spanning op de belastingaansluiting 12. De elektronische schakeling is hier ingericht voor het leveren van een spanning op de belastingaansluiting 12 die hoger is dan de spanning op de 30 voedingsaansluiting 11. In dit vakgebied wordt een dergelijke geschakelde voeding ook aangeduid als een step-up schakeling of als een boost-converter. Specifiek omvat de in Fig. 4 getoonde uitvoeringsvorm van de elektronische schakeling een gemeenschappelijke minleiding tussen de voedingsaansluiting 11 en de 8 belastingaansluiting 12, en een eerste condensator 13 die aangesloten is over de voedingsaansluiting 11 en een tweede condensator 14 die is aangesloten over de belastingsaansluiting 12. Daarnaast is een serieschakeling voorzien van een spoel (inductor) 15 en een diode 16 tussen de voedingsaansluiting 11 en de 5 belastingaansluiting 12. Een bestuurde schakelaar 17 is aangesloten tussen enerzijds een knooppunt van de spoel 15 en de diode 16 en anderzijds de gemeenschappelijke minleiding.FIG. 4 shows an electrical diagram of an embodiment of the electronic circuit of the battery charging module 10, for a specific application in which the voltage applied by the photovoltaic device 5 is lower than the desired voltage on the load terminal 12. The electronic circuit is here arranged for supplying a voltage on the load connection 12 that is higher than the voltage on the supply connection 11. In this field, such a switched supply is also referred to as a step-up circuit or as a boost converter. Specifically, the process shown in FIG. 4 shows a common minus line between the power supply connection 11 and the load connection 12, and a first capacitor 13 which is connected over the power supply connection 11 and a second capacitor 14 which is connected over the load connection 12. In addition, a series connection is provided of a coil (inductor) 15 and a diode 16 between the power supply connection 11 and the load connection 12. A controlled switch 17 is connected between, on the one hand, a node of the coil 15 and the diode 16 and, on the other hand, the common mini-line.

Door het kiezen van een geschikte fotovoltaïsche inrichting 5 en de met verwijzing naar Fig. 4 beschreven step-up schakeling, is met een minimum aan 10 onderdelen een combinatie van een batterij laadmodule 10 en fotovoltaïsche inrichting 5 te vervaardigen, die voldoet aan alle randvoorwaarden om gebruikt te kunnen worden voor het opladen van de batterij in het apparaat 1. Er kan dan volstaan worden met een fotovoltaïsche inrichting 5 die een maximale spanning levert van minder dan de maximale spanning in het vooraf bepaalde oplaadspanningsgebied.By choosing a suitable photovoltaic device 5 and with reference to FIG. 4, a combination of a battery charging module 10 and a photovoltaic device 5 can be manufactured with a minimum of 10 components, which meets all the preconditions for being used for charging the battery in the device 1. There it is then possible to suffice with a photovoltaic device 5 which supplies a maximum voltage of less than the maximum voltage in the predetermined charging voltage range.

15 In een uitvoeringsvorm omvat de fotovoltaïsche inrichting 5 een serieschakeling van afzonderlijke zonnecellen. Indien bijvoorbeeld gebruik wordt gemaakt van 10 zonnecellen in serie die elk nominaal 0,5V leveren, wordt een spanning bereikt van 5V. De spanning in onbelaste toestand zal dan nog hoger liggen, waardoor gebruik gemaakt moet worden van in ieder geval een step-down schakeling zoals beschreven met 20 verwijzing naar Fig. 3.In an embodiment, the photovoltaic device 5 comprises a series connection of individual solar cells. For example, if use is made of 10 solar cells in series that each deliver a nominal 0.5 V, a voltage of 5 V is achieved. The voltage in the unloaded state will then be even higher, whereby use must in any case be made of a step-down circuit as described with reference to Figs. 3.

Met meer voordeel wordt gebruik gemaakt van een serieschakeling van niet meer dan drie, bijvoorbeeld twee, zonnecellen die elk een spanning van 0,5V kunnen leveren. Met de hierboven beschreven step-up schakeling kan de aan de belastingsaansluiting 12 geleverde spanning opgevoerd worden naar de benodigde 5V, 25 terwijl de fotovoltaïsche inrichting 5 met drie of twee cellen minder gevoelig is voor effecten zoals gedeeltelijke afscherming van de zonnecellen, en goedkoper te vervaardigen is. Indien bijvoorbeeld een serieschakeling van 10 cellen wordt gebruikt en enkele cellen daarvan blootgesteld worden aan zonnestraling en enkele niet, dan wordt per saldo minder vermogen geleverd in vergelijking met een serieschakeling met 30 twee zonnecellen.More advantageously, use is made of a series connection of no more than three, for example two, solar cells which can each supply a voltage of 0.5V. With the step-up circuit described above, the voltage supplied to the load connection 12 can be increased to the required 5V, while the photovoltaic device 5 with three or two cells is less sensitive to effects such as partial shielding of the solar cells, and cheaper to manufacture. is. For example, if a series connection of 10 cells is used and a few cells thereof are exposed to solar radiation and a few are not, on balance less power is supplied in comparison with a series connection with two solar cells.

In de batterijlaadmodule 10 volgens een verdere uitvoeringsvorm kan zowel een step-up schakeling (Fig. 4) als een step-down schakeling (Fig. 3) aanwezig zijn, waardoor het mogelijk is de spanning op de voedingaansluiting 11 (geleverd door de 9 fotovoltaïsche inrichting 5) te verhogen of te verlagen naar de belastingaansluiting 12. In een uitvoeringsvorm omvat de batterijlaadmodule 10 een gedrukte schakeling (Printed Circuit Board) met slechts één laag, zodat de kosten voor vervaardiging zo laag mogelijk kunnen blijven.In the battery charging module 10 according to a further embodiment, both a step-up circuit (Fig. 4) and a step-down circuit (Fig. 3) can be present, whereby it is possible to supply the voltage to the power supply connection 11 (supplied by the 9 photovoltaic device 5) to increase or decrease to the load terminal 12. In one embodiment, the battery charging module 10 comprises a printed circuit (Printed Circuit Board) with only one layer, so that the manufacturing costs can be kept as low as possible.

5 In de hierboven beschreven uitvoeringsvormen kan de bestuurde schakelaar 17 geïmplementeerd worden als een halfgeleiderschakelaar, zoals een aan de deskundige op zich bekende (MOS)FET, Power Transistor, IGBT, etc. Als alternatief kan de diode 16 ook uitgevoerd zijn als een bestuurde schakelaar in de vorm van een halfgeleider.In the embodiments described above, the controlled switch 17 can be implemented as a semiconductor switch, such as a (MOS) FET known per se to the person skilled in the art, Power Transistor, IGBT, etc. Alternatively, the diode 16 can also be designed as a controlled switch in the form of a semiconductor.

De combinatie van een fotovoltaïsche inrichting 5 en een batterijlaadmodule 10 10 volgens een van de beschreven uitvoeringsvormen kunnen omvat zijn in een uitvoeringsvorm van de houder 4 voor een (mobiel) apparaat 1, zoals hierboven beschreven met verwijzing naar Fig. 1 en 2.The combination of a photovoltaic device 5 and a battery charging module 10 according to one of the described embodiments can be included in an embodiment of the holder 4 for a (mobile) device 1, as described above with reference to Figs. 1 and 2.

Een dergelijk zonne-oplader zal goedkoper zijn dan zonne-opladers die momenteel op de markt zijn aangezien geen afzonderlijke batterij of supercondensator 15 nodig is om de energie in op te slaan, aangezien de al bestaande batterij van het apparaat 1 direct wordt opgeladen. Er zal ook minder energie verloren gaan door ontbreken van kabels, dan wel de aanwezigheid van zeer korte verbindingsdelen zoals . Als de gebruiker ergens zit kan de houder 4 eenvoudig omgedraaid worden om bijvoorbeeld een telefoon 1 op te laden. De houder 4 verandert elke telefoon 1 in een 20 milieuvriendelijke zonne-energietelefoon 1 en kan worden verkocht voor zowel bestaande als nieuwe mobiele telefoons 1.Such a solar charger will be cheaper than solar chargers currently on the market since no separate battery or supercapacitor 15 is needed to store the energy, since the already existing battery of the device 1 is charged directly. Less energy will also be lost due to the absence of cables, or the presence of very short connecting parts such as. If the user is seated somewhere, the holder 4 can simply be turned around to, for example, charge a telephone 1. The holder 4 turns each telephone 1 into an environmentally friendly solar energy telephone 1 and can be sold for both existing and new mobile telephones 1.

De houder 4 kan vervaardigd worden uit verschillende materialen en kan elke vorm en grootte hebben, zoals bijvoorbeeld een portemonnee, bill fold, of doorzichtig plastic om de telefoon 1 te beschermen. De positie van de connector 8 kan worden 25 aangepast afhankelijk van het model en type telefoon 1.The holder 4 can be manufactured from different materials and can be of any shape and size, such as for example a wallet, bill fold, or transparent plastic to protect the telephone 1. The position of the connector 8 can be adjusted depending on the model and type of telephone 1.

De houder 4 kan vervaardigd worden van bijvoorbeeld siliconenrubber of een soortgelijk rubberachtig materiaal dat thermisch isolerend is. Daardoor zal de opwarming van het mobiele apparaat 1 wanneer de zonnecel 5 in zonlicht wordt blootgesteld beperkt kunnen blijven. Bovendien is op een dergelijke wijze de 30 bevestiging van het mobiele apparaat 1 op of in de houder 4 eenvoudig te realiseren.The holder 4 can be made of, for example, silicone rubber or a similar rubber-like material that is thermally insulating. As a result, the heating of the mobile device 1 when the solar cell 5 is exposed to sunlight can remain limited. Moreover, in such a manner the attachment of the mobile device 1 to or in the holder 4 can be easily realized.

In de connector 8 zijn de aansluitdelen opgenomen om het mobiele apparaat 1 in elektrisch contact te brengen met de fotovoltaïsche inrichting 5.The connector parts are included in the connector 8 to bring the mobile device 1 into electrical contact with the photovoltaic device 5.

1010

Het moge duidelijk zijn dat de bovenstaande beschrijving is opgenomen om de werking van voorkeursuitvoeringen van de uitvinding te illustreren, en niet om de reikwijdte van de uitvinding te beperken. Uitgaande van de bovenstaande uiteenzetting zullen voor een vakman vele variaties evident zijn die vallen onder de geest en de 5 reikwijdte van de onderhavige uitvindingIt is to be understood that the above description is included to illustrate the operation of preferred embodiments of the invention, and not to limit the scope of the invention. Starting from the above explanation, many variations will be evident to a person skilled in the art that fall within the spirit and scope of the present invention.

Claims

A battery charging module for charging a battery in a device (1) by means of a photovoltaic device (5), comprising an electronic circuit 5 (10) with a power supply connection (11) for connecting the battery charging module to the photovoltaic device (5) and a load connection (12) for connecting the battery charging module to the battery in the device (1), the electronic circuit (10) being adapted to supply a voltage to the load connection (12) in a predetermined charging voltage range, and is implemented as a switched power supply.

2. Battery charging module according to claim 1, wherein the electronic circuit (11) comprises a controlled switch (17) and a control unit (18) connected to the controlled switch (17), wherein the control unit (18) applies the voltage to the power supply connection ( 11) and, depending on the measured voltage, controls the on / off ratio of the controlled switch (17).

3. Battery charging module according to claim 2, wherein the control unit (18) periodically regulates the voltage at the load connection (12) to a value in the predetermined charging voltage range for at least a predetermined period of time.

4. Battery charging module according to claim 2 or 3, wherein the control unit (18) is adapted for synchronization with a charging unit for the battery in the device (1).

5. Battery charging module according to any of claims 1-4, wherein the charging voltage range is between 4.9 and 5.1 V. 30

The battery charging module according to any of claims 1-5, wherein the electronic circuit (10) is adapted to supply a voltage on the load connection (12) that is higher than the voltage on the power supply connection (11).

7. Battery charging module according to claim 6, wherein the electronic circuit (10) comprises: a common minus line between the power supply connection (11) and the load connection (12), a first capacitor (13) connected across the power supply connection (11) and a second capacitor (14) connected across the load connection (12), a series connection of a coil (15) and a diode (16) between the supply connection (11) and the load connection (12), 10 and a controlled switch (17) which is connected between, on the one hand, a node of the coil (15) and the diode (16) and, on the other hand, the common minus line.

The battery charging module according to any of claims 1-7, wherein the electronic circuit (10) is adapted to supply a voltage on the load connection 15 (12) that is lower than the voltage on the power supply connection (11).

9. Battery charging module according to claim 8, wherein the electronic circuit (10) comprises: a common minus line between the power supply connection (11) and the load connection (12), a first capacitor (13) connected to the power supply connection (11) and a second capacitor (14) connected to the load connection (12), a series connection of a controlled switch (17) and a coil (15) between the supply connection (11) and the load connection (12), 25 and a diode (16) which is connected between, on the one hand, a node of the controlled switch (17) and the coil (15) and, on the other hand, the common minus line.

A combination of a photovoltaic device (5) and a battery charging module according to any of claims 1-9. 30

The combination of claim 10, wherein the photovoltaic device (5) supplies a maximum voltage of less than the maximum voltage in the predetermined charging voltage range.

A device holder (1) provided with a combination of a photovoltaic device (5) and a battery charging module according to claim 10 or 11.