Ladegerät und Mobiltelefon mit Ladegerät
Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft ein Ladegerät für auf elektrochemischer Basis arbeitendem Stromspeicher, z.B. Akkumulatoren, insbesondere eines Mobiltelefons, und ein Mobiltelefon mit Ladegerät.
Ein Mobiltelefon (Handy) ist auf eine vom Stromnetz unabhängige, tragbare Versorgung mit elektrischer Energie angewiesen. Diese Energie wird dem Mobiltelefon von einem wiederaufladbaren Speicher, einem Akkumulator, zur Verfügung gestellt. Wenn der Akkumulator geladen ist, kann das Mobiltelefon mitgenommen und ortsunabhängig benutzt werden. Ist die im Akkumulator gespeicherte Energie verbraucht, so muss dieser wieder neu gefüllt werden. Für dieses von Zeit zu Zeit notwendige Aufladen des Akkumulators eines Mobiltelefons werden Ladegeräte eingesetzt, welche mit dem Stromnetz verbunden sind und welche ausgangsseitig über eine Steuerungselektronik elektrische Energie zum Aufladen des Akkumulators abgeben können. Dabei wird das Mobiltelefon in der Regel für einige Stunden mit dem Ladegerät verbunden. Übliche Ladegeräte haben die Form einer Tischladestation, in welche das Mobiltelefon für den Ladevorgang eingestellt werden kann. Neben der Tischladestation sind auch Verbindungskabel von der Steckdose zum Mobiltelefon zum Aufladen des Akkumulators bekannt.
Mobiltelefone werden naturgemäß häufig auch auf Reisen mitgenommen und verwendet. Bei längeren Reisen stellt sich dabei das Problem, dass das Mobiltelefon unterwegs von Zeit zu Zeit wieder aufgeladen werden muss. Für diesen Zweck sind sogenannte Schnellladegeräte oder Reise-
ladegeräte angeboten worden. Hierbei handelt es sich prinzipiell um übliche Ladegeräte der oben erläuterten Art, welche ihrerseits die elektrische Energie aus einem öffentlichen Stromnetz entnehmen. Reiseladegeräte
verfügen dabei zusätzlich über eine automatische Spannungsanpassung von 90 bis 270 V, damit sie bei Reisen ins Ausland an die dort vorherrschenden verschiedenen Spannungsniveaus des öffentlichen Stromnetzes angepasst werden können.
Darüber hinaus gibt es für das Aufladen von Mobiltelefonen die Möglichkeit, das Mobiltelefon über ein geeignetes Kabel mit der Batterie eines Kraftfahrzeuges zu verbinden, um dieser die notwendige Ladeenergie zu entnehmen. Typischerweise erfolgt dabei die Kopplung mit der Autobatterie über den Zigarettenanzünder im Pkw.
Nachteilig bei den oben genannten Ladegeräten für Mobiltelefone ist, dass diese die Zugänglichkeit zu einem öffentlichen Stromnetz oder zu einem Kraftfahrzeug voraussetzen. Bei Reisen, bei denen diese Möglichkeit nicht gegeben ist (zum Beispiel mehrtägige Bergwanderungen oder Expeditionen), können daher die Akkumulatoren des Mobiltelefons nicht wieder aufgeladen und das Mobiltelefon somit im Endeffekt nicht benutzt werden. Der Benutzer kann allenfalls versuchen, mehrere aufgeladene Akkumulatoren oder Batterien mitzunehmen, was jedoch aufwendig, teuer und immer mit Unsicherheiten belastet ist.
Aufgabe. Lösung, Vorteil
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, Ladegeräte der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass diese mit größerer Flexibilität auf
Reisen und in Gegenden verwendbar sind, in denen zum Aufladen kein Strom aus einem Stromnetz zur Verfügung steht. Insbesondere sollten die Ladegeräte unabhängig von öffentlichen Stromnetzen und Kraftfahrzeugen verwendbar sein.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach enthält das Ladegerät für die Akkumulatoren eines Mobiltelefons einen Generator zur Umwandlung von mechanischer Bewegungsenergie, die durch den Benutzer des Ladegerätes erzeugt werden kann, in elektrische Energie.
Das erfindungsgemäße Ladegerät ist mit großer Flexibilität unabhängig von vorhandenen Stromquellen wie zum Beispiel dem öffentlichen Stromnetz oder Autobatterien einsetzbar. Dies wird möglich, da dieses Ladegerät seine Energie aus einer mechanischen Bewegung gewinnt, welche insbesondere vom Benutzer des Ladegerätes durch Muskelkraft aufgebracht werden kann. Die Muskelkraft des Benutzers des Mobiltelefons steht auf Reisen überall zur Verfügung, so dass das Vorhandensein und Funktionieren anderer Energiequellen nicht erforderlich ist. Die für das Aufladen der Akkumulatoren von Mobiltelefonen notwendigen Energiemengen sind verhältnismäßig gering, so dass diese ohne weiteres in zumutbarer Weise durch eine Betätigung des Benutzers gewonnen werden können. Mit dem erfindungsgemäßen Ladegerät wird der Benutzer des Mobiltelefons nicht nur auf Reisen in von der Zivilisation abgelegene Gegenden unabhängig, sondern auch unabhängig gegenüber einer Störung der öffentlichen Stromversorgung (Stromausfall, Katastrophenfall). In gleicher Weise wie Akkumulatoren für Handys mit dem erfindungsgemäßen Ladegerät aufgeladen werden können, können mit dem Ladegerät auch
nicht nur für Handys bestimmte Akkumulatoren aufgeladen werden, sondern alle mittels eines wiederaufladbaren Akkumulators betriebene elektrische Geräte, so u.a. auch z.B. Rasierapparate.
Gemäß Anspruch 2 kann das erfindungsgemäße Ladegerät insbesondere so ausgestaltet sein, dass es einen schwenkbeweglichen Handhebel und einen Generator mit einer antreibbaren Drehachse aufweist, wobei der Handhebel so mit der Drehachse des Generators in Verbindung steht, dass seine Schwenkbewegung in eine Drehung der Drehachse umgewandelt wird. Bei dieser Ausgestaltung des Ladegerätes führt der Benutzer über die Schwenkbewegung des Handhebels mechanische Energie zu. Diese wird über einen entsprechenden Wirkmechanismus in eine Drehung der Drehachse des Generators umgesetzt, wobei der Generator dann in bekannter Weise die mechanische Rotationsenergie in elektrische Energie umwandelt. Dies geschieht in der Regel dadurch, dass sich auf der Drehachse des Generators eine Spulenwicklung befindet, wobei die Querschnittsfläche der Spule relativ zu einem stationären Magnetfeld bewegt wird und somit an den Enden der Spule eine abgreifbare elektrische Spannung induziert wird. Für die Umwandlung der Schwenkbewegung des Handhebels in eine Drehbewegung der Drehachse stehen dem Fachmann verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Zum Beispiel kann der Schwenkhebel mit einer Zahnstange versehen sein, welche linear verschoben wird und dabei in ein Zahnrad auf der Drehachse eingreift und dieses in Drehung versetzt. Die genannte Anordnung hat den Vorteil, dass eine Schwenkbewegung des Handhebels eine ergonomisch günstige Art ist, Bewegungsenergie des Körpers aufzunehmen. Insbesondere kann das Ladegerät damit so gebaut werden, dass die mechanische Energie vom Benutzer mit einer Hand, das heißt durch Anpressen des Handhebels an das Gehäuse des Ladegerätes, in einer pumpenden Bewegung zugeführt werden kann.
Gemäß Anspruch 3 kann die zuletzt genannte Ausführungsform des Ladegerätes so weiterentwickelt werden, dass in der Wirkverbindung zwischen dem Handhebel und der Drehachse des Generators ein Freilaufelement angeordnet ist, welches nur eine Richtung der Schwenkbewegung des Handhebels zur Drehachse überträgt. Durch das Freilaufelement wird erreicht, dass die Betätigung des Handhebels nur in einer Richtung zum Antrieb der Drehachse des Generators führt. In der Gegenrichtung, beim Zurückstellen des Handhebels, liegt dagegen keine kraftübertragende Wirkverbindung zwischen dem Handhebel und dem Generator vor, so dass die Rückbewegung des Handhebels unabhängig vom Generator erfolgen kann. Diese Aufteilung ist zweckmäßig, da in der Regel aus ergo- nomischen Gründen Körperkraft nur in einer Schwenkrichtung des Handhebels aufgebracht werden kann. Bei der Rückbewegung des Handhebels in die Ausgangsstellung sollte daher der zu überwindende Widerstand so gering wie möglich sein und keine weitere mechanische Energie zur Umwandlung in elektrische Energie abgegriffen werden. Dieses Ziel wird durch das genannte Freilaufelement erreicht. Wenn das Ladegerät insgesamt als ein in einer Hand haltbares Gerät ausgebildet ist, kann mit dem Freilaufelement erreicht werden, dass eine Zufuhr mechanischer Energie nur bei einem Anpressen des Handhebels in Richtung auf das Gehäuse zugeführt wird, während die Rückbewegung des Handhebels ohne Energieabgriff und damit erheblich leichter erfolgt.
Gemäß Anspruch 4 wird insbesondere bei der zuletzt genannten Ausgestaltung der Erfindung die Rückbewegung des Handhebels dadurch unterstützt, dass der Handhebel mit einer Feder verbunden ist, welche ihn in einer Ruhestellung hält. Aus dieser Ruhestellung kann der Handhebel dann durch Aufwendung von Körperkraft und unter Zusammendrücken der Feder bewegt werden, wobei auch ein Antrieb des Generators erfolgt. Die
Rückkehr des Handhebels in die Ausgangsposition (Ruheposition) erfolgt dann durch Loslassen des Hebels von alleine, indem sich die zuvor zusammengedrückte Feder entspannt. Bei diesem Mechanismus kann der Antrieb des Generators in jeder der beiden Bewegungsrichtungen des Handhebels allein oder in beiden zugleich erfolgen. Das heißt, der Generator kann beim Zusammendrücken der Feder angetrieben werden und beim Rückstellen des Handhebels nicht, er kann beim Zusammendrücken der Feder still stehen und bei der Expansion der Feder von dieser angetrieben in Drehung versetzt werden, oder er kann sowohl beim Zusammendrücken als auch beim Entspannen der Feder angetrieben werden. Bei der zuletzt genannten Variante kann es dabei von Vorteil sein, einen Mechanismus zur Gleichrichtung der Bewegung vorzusehen, welcher dafür sorgt, dass der Generator unabhängig von der Bewegungsrichtung des Schwenkhebels stets in dieselbe Drehrichtung angetrieben wird.
Gemäß Anspruch 5 weist das Ladegerät vorzugsweise eine Ausgangselektronik auf, welche den Ladevorgang der Akkumulatoren des Mobiltelefons steuert. Mit einer solchen Elektronik kann sichergestellt werden, dass das Laden der Akkumulatoren unter den hierfür optimalen Bedingungen und unter Beachtung von Sicherheitsvorschriften erfolgt. Die Ausgangselektronik kann insbesondere dafür sorgen, dass ein bestimmter Bereich der Ausgangsspannung eingehalten wird, dass bestimmte Ladeströme nicht überschritten oder unterschritten werden, dass die Polarität der Ausgangsspannung gleich bleibt und/oder dass eine Überprüfung stattfindet, ob der Ladevorgang abgeschlossen ist. Dabei kann insbesondere auch eine Anzeigevorrichtung vorgesehen sein, welche den Benutzer darauf hinweist, dass der Akkumulator voll geladen ist und ein weiteres Betätigen des Ladegerätes nicht erforderlich ist. Diese Anzeige kann im einfachsten Falle aus einer Leuchtdiode bestehen.
Gemäß Anspruch 6 befinden sich ausgangsseitig am Gehäuse des Ladegerätes vorzugsweise mindestens ein Adapterstecker zur Verbindung des Ladegerätes mit dem Mobiltelefon. Über einen derartigen Adapterstecker kann sichergestellt werden, dass das erfindungsgemäße Ladegerät mit allen gängigen Typen von Mobiltelefonen verwendet werden kann. Insbesondere können die Adapterstecker so ausgebildet sein wie die Steckdose für den Zigarettenanzünder eines Pkw. Für eine derartige Steckdose besitzen nämlich bereits viele Mobiltelefone ein entsprechendes Anschlusskabel, welches somit ohne weitere Änderungen in den ausgangsseitigen Adapterstecker des erfindungsgemäßen Ladegerätes eingesteckt werden könnte.
Die Erfindung umfasst weiterhin ein Mobiltelefon mit einem zugehörigen Ladegerät für die Akkumulatoren des Mobiltelefons, wobei es sich bei dem Ladegerät um ein Gerät der oben geschilderten Art handelt, wobei das Ladegerät in das Mobiltelefon integriert ist. Eine derartige Kombination von Mobiltelefon und Ladegerät bildet eine wirklich mobile und autonome Einheit, welche quasi unbegrenzt lange betrieben werden kann, ohne dass ein Aufsuchen stationärer Einrichtungen oder anderweitiger Stromversorgungsnetze notwendig wäre.
Kurzbeschreibunα der Zeichnungen
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 ein Mobiltelefon mit einem externen Ladegerät und
Fig. 2 ein Mobiltelefon mit integriertem Ladegerät.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung und bester Weg zum Ausführen der Erfindung.
Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Ladegerätes 100 für die Akkumulatoren bzw. für wiederaufladbare Batterien, insbesondere eines Mobiltelefons 20. Durch die Benutzung des Mobiltelefons 20 und durch dessen Stand-by Betrieb entladen sich die Akkumulatoren, so dass sie von Zeit zu Zeit wieder neu aufgeladen werden müssen. Dies geschieht in der Regel durch Einsetzen des Mobiltelefons in eine Tischladestation, welche mit dem Stromnetz verbunden wird. Ebenso ist es möglich, mit Hilfe eines geeigneten Adapterkabels das Mobiltelefon 20 an den Stecker des Zigarettenanzünders in einem Pkw anzuschließen und somit über die Autobatterie ein Laden der Akkumulatoren vorzunehmen. In beiden Fällen ist der Benutzer des Mobiltelefons jedoch nicht völlig unabhängig, was zum Beispiel bei längeren Reisen in abgelegene Gegenden oder bei Katastrophen- und Störungsfällen dazu führen kann, dass keine Gelegenheit besteht, die Akkumulatoren aufzuladen und somit das Mobiltelefon zu benutzen.
Diesen Nachteil behebt das erfindungsgemäße Ladegerät 100. Dieses besteht in der beispielhaft und schematisch dargestellten Ausführungsform aus einem Gehäuse 11 , an welchem ein um eine Schwenkachse 14 beweglicher Handhebel 15 befestigt ist. Ein Benutzer des Ladegerätes kann den Handhebel 15 durch einen Druck aus der (dargestellten) Ruheposition an das Gehäuse 11 drücken und damit in Bewegung versetzen. Bei entsprechender Dimensionierung des Ladegerätes 100 kann dies geschehen, indem der Benutzer das gesamte Ladegerät in einer Hand hält, den Handhebel 15 mit den Fingern umgreift und durch Schließen der Hand an das Gehäuse 11 andrückt.
In dem Ladegerät 100 befindet sich ein Generator 12 bekannter Funktionsweise, welcher eine drehbar antreibbare Drehachse 13 aufweist. Über einen entsprechend ausgestalteten Wirkmechanismus wird nun die Schwenkbewegung des Handhebels 15 in eine Drehbewegung der Drehachse 13 umgewandelt, so dass der Generator 12 nach dem Dynamoprinzip eine elektrische Spannung erzeugt. Diese Spannung wird über Leitungen am Generator 12 abgegriffen und über eine Ausgangselektronik 23 in geeigneter Weise aufbereitet, zum Beispiel gleichgerichtet und in Bezug auf Spannungsspitzen überwacht. Weiterhin kann die Ausgangselektronik 23 mit einer Anzeigeeinrichtung, zum Beispiel einer Leuchtdiode 22, verbunden sein, um hierüber dem Benutzer zu signalisieren, dass die angeschlossenen Akkumulatoren einen vollständig geladenen Zustand erreicht haben.
Ausgangsseitig ist die Elektronik 23 vorzugsweise mit verschiedenen A- dapterkupplungen (oder Adaptersteckern) 18 verbunden, welche für die Verbindung mit den am Markt üblicherweise vorhandenen Steckern 19 zum Anschluss des Mobiltelefons 20 ausgelegt sind.
Für die Realisierung der Mechanismen, welche die Schwenkbewegung des Handhebels 15 in eine Drehbewegung der Generatorachse 13 umwandeln, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Eine hiervon ist in der Abbildung schematisch angedeutet. Hierbei ist am Handhebel 15 eine Zahnstange 16 angeordnet, welche vorzugsweise eine kreisbogenförmig Krümmung mit der Schwenkachse 14 des Handhebels 15 als Mittelpunkt aufweist. Die Zahnstange 16 wirkt mit einem Zahnrad 17 zusammen, so dass letzteres bei einer Schwenkbewegung des Handhebels 15 in Drehung versetzt wird. Je nach Bedarf kann die Drehbewegung des Zahn-
rades 17 übersetzt oder untersetzt werden und auf ein zweites Zahnrad übertragen werden, welches dann die Drehachse des Generators 12 antreibt.
Dabei kann insbesondere das Zahnrad auf der Drehachse 13 des Generators einen Freilauf aufweisen, so dass es nur bei einer Drehrichtung drehfest mit dieser Achse verbunden ist. Dies führt dazu, dass die Schwenkbewegung des Handhebels 15 nur in einer Richtung in eine Drehbewegung der Generatorachse 13 umgesetzt wird. In der anderen Richtung der Schwenkbewegung findet dagegen keine Kraftkopplung statt. Dabei ist der Freilauf vorzugsweise so festgelegt, dass nur ein Andrücken des Handhebels 15 an das Gehäuse 11 zu einer Kraftübertragung auf die Drehachse 13 führt. Aus ergonomischen Gründen kann nämlich der Benutzer des Ladegerätes 100 bei einer solchen Schwenkbewegung mehr Kraft aufbringen.
Für die Rückbewegung des Handhebels 15 in die Ausgangsposition hat der Benutzer ohne ein Umgreifen in der Regel keine Kraft zur Verfügung. Aus diesem Grunde ist eine Feder 21 in Verbindung mit dem Handhebel 15 bzw. der Zahnstange 16 angeordnet, so dass die Feder 21 bei einem Andrücken des Handhebels 15 zusammengedrückt wird. Die hierdurch in der Feder gespeicherte Energie wird beim Loslassen des Handhebels 15 wieder frei und führt dazu, dass sich der Handhebel 15 in die Ausgangsstellung zurück bewegt.
Mit dem beschriebenen Ladegerät 100 kann der Benutzer durch eine pumpende Bewegung des Handhebels 15 eine Ausgangsspannung erzeugen, welche über ein Kabel 19 dem Mobiltelefon 20 zugeführt werden kann und hier für ein Wiederaufladen der Akkumulatoren sorgt. Die Einheit
aus Mobiltelefon 20 und Ladegerät 100 stellt somit ein robustes und transportables System dar, welches für eine echte Unabhängigkeit und Mobilität des Telefons sorgt.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein externes Ladegerät 100 eingesetzt, das über ein Kabel und einer Steckverbindung mit dem Mobiltelefon 20 verbunden ist. Das Ladegerät 100 kann jedoch auch entsprechend Fig. 2 fester Bestandteil des Mobiltelefons 20 sein und ist in dieses integriert. Der Handhebel 15 für die Betätigung des Ladegerätes ist dann seitlich aus dem Gehäuse des Mobiltelefons 20 herausgeführt und wird von außen betätigt. Mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten Sperre, z.B. ein von außen betätigbarer Rastnocken, kann der Handhebel 15 in eingeschwenktem Zustand, Pfeilrichtung X, arretiert werden.
Das Ladegerät 100 ist überall dort verwendbar, wo Akkumulatoren oder wiederaufladbare Batterien die Stromversorgung von elektrischen Geräten vornehmen.