SE506757C2 - Säkringsanordning för en portabel batteridriven elektrisk apparat - Google Patents

Description

-och elektroniska kretsar och komponenter, 506 757 2 förses med laddström, utan att batteriet måste demonteras från i detta fall mobiltelefonen. Bl a av hänsyn till an- vändarna är det vidare vanligt att batteriet på detta sätt kan laddas upp, utan att mobiltelefonen stängs av eller på annat sätt tas ur drift.

I FIG 1 visas på blockschemaform ett uppladdnings- arrangemang enligt tidigare känd teknik. Ett antal (här: två) battericeller l3a, 13b är enligt ovan seriekopplade med varandra och bildar på så sätt en batterienhet 12. Bat- terienheten 12 är anordnad att strömförsörja en mobiltele- fon 11, som kan utgöras av någon på marknaden förekommande modell och som här bara indikeras schematiskt medelst streckning. Mobiltelefonen innefattar en mängd elektriska såsom effektför- filterkretsar, lokaloscillatorer stärkare, mikroprocessor, osv. Förekomsten av dessa kretsar och komponenter är själv- klar för fackmannen inom det tekniska området, varför de här endast betecknas med ett gemensamt elektronikblock 14.

Batterienheten 12 har två anslutningar: en positiv pol och en negativ pol. För att skydda batteriet är batte- ricellerna l3a, 13b seriekopplade med en säkring 18, som vanligen är återställningsbar.

Ett uppladdningsaggregat 16 är anordnat att via an- till batterienheten 12 Av figuren framgår att batte- slutningar i telefonen 11 kopplas för uppladdning av densamma. riet kan laddas upp samtidigt som mobiltelefonen 11 är i funktion, vilket enligt ovan är ett vanligt användarkrav.

En stor nackdel med ett uppladdningsarrangemang enligt FIG 1 är, att om uppladdningsaggregatet av någon anledning le- vererar alltför stark laddström till batterienheten 12 och säkringen 18 som en följd därav löser ut, så stiger spän- ningen över mobiltelefonens elektronikblock 14 till en oönskat hög nivå, som riskerar skada eller helt förstöra kretsarna och komponenterna i blocket 14. Av denna anled- ning fordras åtminstone en extra säkring 19a resp 19b (el- W 506 757 ler annat lämpligt skydd), som kan vara anordnad i uppladd- ningsaggregatet 16 resp mobiltelefonen 11. Sådana multipla säkringsarrangemang kräver extra utrymme och medför en hög- re tillverkningskostnad.

I FIG 2 illustreras ett känt utförande av säkringen 18. Ett tunt lager av ett aktivt material 17 är anordnat mellan två metalliska kontaktbleck l5a, l5b. Det aktiva ma- terialet 17 består av polymermaterial, kolfibrer, taktblecken 15a,15b. När strömstyrkan ökar till följd av innehållande fina som normalt leder elektrisk ström mellan kon- ett elektriskt fel, ökar även värmeutvecklingen i det akti- va materialet 17. När materialets temperatur stiger, utvid- gas det, varigenom kolfibrerna glider isär och bryter den elektriska förbindelsen mellan kontaktblecken. Eftersom kolfibrerna åter kommer i kontakt med varandra, då materi- alet svalnar, är säkringen automatiskt àterställbar.

Tidigare kända batterienheter visas exempelvis i GB- A-2 239 567, US-A-4 578 628, US-A-4 916 594 Samt US-A-4 555 451. Exempel på i sammanhanget utnyttjade säkringar ges bland annat i US-A-4 563 628, US-A-5 367 280 och US-A-5 146 150.

Uppfinningen Syftet med föreliggande uppfinning är att ge möjlig- het till effektiv och säker uppladdning av batterienheten i en portabel elektrisk apparat, exempelvis en mobiltelefon, med ett minimum av komponenter och till en låg material- kostnad. Speciellt avser uppfinningen att eliminera risken att i apparaten förefintlig elektronik matas med skadligt hög spänning, då uppladdningsförfarandet avviker från det normala, exempelvis till följd av att en säkring utlösts i batterienheten.

Uppgiften löses genom en säkringsanordning med de särdrag, som återfinns i den kännetecknande delen av bifo- gade självständiga patentkrav. Föredragna utföringsformer 506 757 4 av säkringsanordningen enligt uppfinningen anges i till- hörande underkrav.

Kort beskrivning av ritningarna Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till de bifogade ritningarna, pà vilka FIG 1 är ett översiktligt blockschema över ett känt uppladdningsarrangemang för en mobiltelefon, FIG 2 visar en i FIG 1 utnyttjad säkring av känt ut- förande, FIG 3 är ett översiktligt blockschema över ett upp- laddningsarrangemang för en mobiltelefon, där säkringsan- ordningen enligt uppfinningen utnyttjas, FIG 4 visar en utföringsform av den i FIG 3 utnytt- jade säkringsanordningen enligt uppfinningen, samt FIG 5 visar en alternativ utföringsform av den i FIG 3 utnyttjade säkringsanordningen.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen I FIG 1 och 2 visas, enligt vad som tidigare beskri- vits, ett tidigare känt uppladdningsarrangemang samt ett exempel på en i sammanhanget utnyttjad säkring.

I FIG 3 visas ett uppladdningsarrangemang, där en säkringsanordning 10 enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning utnyttjas. Ett uppladdningsaggregat 16 är precis som i fallet enligt FIG 1 anordnat att förse en till en mobiltelefon 11 hörande batterienhet 12 med laddström för uppladdning av den senare. Uppladdningsaggre- gatet 16 och mobiltelefonen 11 med sina elektroniska kompo- nenter 14 är i allt väsentligt de samma, som redan beskri- vits i samband med FIG 1, varför de inte beskrivs närmare här.

Batterienheten 12 består av ett antal - här: två - battericeller 13a, 13b av godtycklig typ (såsom NiMH, Li- typ eller NiCd), vilka är kopplade i serie med varandra för A 506 757 att tillsammans driva de elektroniska komponenterna 14 med lämplig matningsspänning. Nytt jämfört med FIG 1 är att batterienheten 12 nu är försedd med tre anslutningar: en negativ anslutning, en första positiv anslutning samt en andra positiv anslutning. Den första positiva anslutningen skyddas av ett första säkringsorgan 20 och är anordnad att vara förbunden med en första (positiv) anslutning 24 hos mobiltelefonen 11, medan den andra positiva anslutningen skyddas av ett andra säkringsorgan 21 och är anordnad att vara förbunden med en andra (positiv) anslutning 26 hos mobiltelefonen. Slutligen är den negativa anslutningen anordnad att vara förbunden med en tredje (negativ eller jord) anslutning 40 hos mobiltelefonen 11.

Batterienheten 12 är anordnad att via anslutningen ;4 mottaga laddström från uppladdningsaggregatet. Vidare az batterienheten anordnad att via anslutningen 26 förse m biltelefonen 11 med matningsström. Genom dessa separata an slutnings- och säkringsfunktioner uppnås följande fördelax. 0 Om uppladdningsaggregatet 16 slutar fungera nor- malt och i stället avger alltför stark laddström eller kortsluts, kommer endast det första säkrings- organet 20 att lösa ut. Härigenom avbryts uppladd- ningen, men det andra säkringsorganet 21 är fort- farande i funktion, varför mobiltelefonens ström- försörjning ej påverkas. 0 Behovet elimineras av en i antingen uppladdnings- aggregatet 16 eller mobiltelefonen 11 separat an- ordnad säkring 19a resp 19b (se FIG 1), vilket ger kostnadsmässiga fördelar. 0 Arrangemanget möjliggör att de båda säkringsorga- nen realiseras som en integrerad sâkringsanordning , vilken beskrivs närmare nedan med hänvisning till FIG 4.

I FIG 4 visas en föredragen utföringsform av säk- ringsanordningen 10 enligt uppfinningen. Ett tunt lager ak- 506 757 6 tivt material 36 är anbringat på ett metalliskt kontakt- bleck 30, vilket medelst lödning, punktsvetsning eller lasersvetsning är avsett att anslutas i serie med batteri- cellerna l3a-b. Det aktiva materialet 36 är ett polymer- material, innehållande fina fibrer av kol eller annat le- dande material, vilka normalt leder elektrisk ström men vilka glider isär från varandra och bryter strömbanan, då strömstyrkan ökar som ett resultat av ett elektriskt fel (jfr med vad som ovan beskrivits i samband med FIG 2).

Materialet 36 är således aktivt i den meningen, att dess status som elektrisk ledare är avhängig en fysikalisk storhet - i detta fall indirekt strömstyrkan via temperatu- ren i materialet. Det aktiva materialet är i sig välkänt Åinom det tekniska området, varför en noggrannare diskussion ej är nödvändig här.

På lagret av aktivt material 36 är två kontaktplattor 32 resp 34 anordnade. Dessa år företrädesvis gjorda i me- tall och har en slät ovansida, som är lämplig att stå i kraftmässigt ingrepp med motsvarande anslutning 24 resp 26 i mobiltelefonen ll. I figuren är anslutningarna 24 och 26 utformade som fjâderkontakter, vilka genom fjäderverkan är anordnade att anpressas mot respektive kontaktdon 32 och 34 i säkringsanordningen 10.

Genom att enligt den föredragna utföringsformen ut- föra säkringsanordningen 10 med dubbla säkringsfunktioner på samma substrat erhålls en lösning på de ovan angivna problemen, som är både kostnads- och utrymmeseffektiv. Ef- tersom säkringen är automatiskt återställningsbar, blir batterienheten i detta avseende underhållsfri.

I FIG 5 visas en vidareutveckling av den i FIG 4 vi- sade utföringsformen. För komponenter, vilka är identiska i FIG 4 och FIG 5, har samma hânvisningsbeteckningar utnytt- jats i båda figurerna. Enligt FIG 5 är säkringsanordningen försedd med ytterligare ett kontaktdon 42, rat ovanpå ett lager 44 av elektriskt isolerande material. som år monte- l5 7 4 506 757 Lagret 44 är i sin tur anordnat på kontaktblecket 30, pre- cis som lagret 36 av aktivt material. Kontaktdonet 42 har en slät ovansida för mottagning av ett tredje fjädrande kontaktdon 40 hos mobiltelefonen 11. Kontaktdonet 42 är anordnat att lödas, svetsas eller på annat vis anslutas till battericellernas l3a-b negativa sida, medan kontaktblecket 30 precis som tidigare är anordnat att anslutas till battericellernas positiva sida.

Inom ramen för uppfinningen, såsom den definieras i efterföljande patentkrav, kan säkringsanordningen utföras pà andra sätt än det ovan beskrivna, vilket enkelt torde inses av en fackman inom det aktuella tekniska området.

Exempelvis kan man i stället för det aktiva polymermateria- let utnyttja ett arrangemang med bimetalliska element. Det är inte heller nödvändigt, att säkringsanordningen är auto- matiskt àterställningsbar, även om detta för närvarande får anses lämpligast. Slutligen skall det återigen noteras, att uppfinningen kan utnyttjas i samband med annan elektrisk utrustning än mobiltelefoner.

Claims (8)

506 757 8 20 25 30 PATENTKRÄV

1. Säkringsanordning (10) för en portabel batteri- driven elektrisk apparat (11), där apparaten innefattar en batterienhet (12) med en eller flera battericeller (13a-b) för strömförsörjning av i apparaten förefintliga elektriska kretsarrangemang (14) samt där apparaten är anordnad att (16) av batterienheten under bibehållen strömförsörjning av ap- anslutas till ett uppladdningsaggregat för uppladdning paraten, k ä n n e t e c k n a d av ett första säkringsorgan (20), som är anordnat att (12) (13a-b) och en första anslutning (24) hos apparaten (11) vara anslutet mellan batterienhetens battericeller .för mottagning av laddström från uppladdningsaggregatet (16), samt (21), vara anslutet mellan batterienhetens som är anordnat att (12) battericeller (13a-b) och en andra anslutning (26) hos apparaten (11) för ett andra säkringsorgan strömförsörjning av dess elektriska kretsarrangemang (14), varvid säkringsorganen (20,21) är operativt oberoende av varandra, speciellt så att det andra säkringsorganet (21) bibehåller den elektriska förbindelsen mellan batteri- enheten och apparatens elektriska kretsarrangemang, även om (20) oönskat tillstånd hos uppladdningsaggregatet. det första säkringsorganet löser ut som följd av ett

2. Säkringsanordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att säkringsorganen (20,21) är fysiskt integrerade med varandra.

3. Säkringsanordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att säkringsorganen (20,21) är bildade som ett lager (36) av ett med avseende på åtmins- tone en fysikalisk storhet aktivt material, vilket är an- W 20 25 30 9 3 2 sne 757 ordnat mellan ett kontaktbleck (30) och ett första respek- tive ett andra kontaktdon (32 resp 34), där kontaktblecket (30) är avsett att vara anslutet till batterienhetens (12) battericeller (13a-b), där det första kontaktdonet (32) anslutet till den första anslutningen (24) hos apparaten (11) är avsett att vara samt där det andra kontaktdonet (34) anslutet till den andra anslutningen (26) hos apparaten (ll). är avsett att vara

4. Säkringsanordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d _av att lagret (36) av aktivt mate- rial har den egenskapen, att dess elektriska ledningsförmà- ga i en riktning mellan kontaktblecket (30) och det första respektive det andra (32 resp 34) kontaktdonet väsentligen upphör, då materialets temperatur överstiger ett förutbe- dä materialets tem- stämt övre gränsvärde, samt återkommer, peratur underskrider ett förutbestämt undre gränsvärde.

5. Säkringsanordning enligt krav 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a d av att de första och andra kon- taktdonen (32,34) har plana ovansidor för mottagning av varsitt fjädrande kontaktdon (24,26) hos den elektriska apparaten (11).

6. Säkringsanordning enligt krav 5, av ett tredje kontaktdon (42), vilket via ett mellanliggande lager (44) av elektriskt iso- (30), plan ovansida för mottagning av ett tredje fjädrande kon- k ä n n e t e c k n a d lerande material är monterat på kontaktblecket har en taktdon (40) hos den elektriska apparaten (11) samt är an- ordnat att anslutas till en negativ sida av batterienhetens (12) battericeller (13a-b), medan kontaktblecket (30) är 506 757 10' 10 anordnat att anslutas till en positiv sida av battericel- lerna.

7. Säkringsanordning enligt något ovanstående krav, k ä n n e t e c k n a d av att den elektriska apparaten (11) utgörs av en mobiltelefon i ett cellulärt mobiltele- fonsystem.

8. Uppladdningsbar batterienhet (12) med en eller (l3a-b) portabel elektrisk apparat (ll), k ä n n e t e c k n a d flera battericeller för strömförsörjning av en av att batterienheten (12) innefattar en säkringsanordning (10) enligt något ovanstående krav.