WO2006069661A1 - Elektrokleingerät mit einem aufladbaren energiespeicher und einer anzeige für den ladezustand des energiespeichers - Google Patents

Elektrokleingerät mit einem aufladbaren energiespeicher und einer anzeige für den ladezustand des energiespeichers Download PDF

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    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/80Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including monitoring or indicating arrangements
    • H02J7/82Control of state of charge [SOC]

Definitions

  • Small domestic appliance with a rechargeable energy storage and an indication of the state of charge of the energy storage
  • the invention relates to a small electrical appliance, such as an electric shaver, an electric toothbrush or an infrared thermometer, with an electrical energy storage, such as a secondary battery or a double-layer capacitor, and an indicator of the state of charge of the energy storage and / or charging.
  • a small electrical appliance such as an electric shaver, an electric toothbrush or an infrared thermometer
  • an electrical energy storage such as a secondary battery or a double-layer capacitor
  • a visual display This may have an LED array or a liquid crystal display with segments, with which the state of charge is displayed during the course of a charging process. For example, it is known to provide a series of light-emitting diodes. The completion of the charging process is represented for example by the fact that all LEDs are lit or all segments are activated. Such visual displays occasionally require a user to take a close look at the current state of charge, which may have changed little when charging secondary batteries even after hours. However, a secondary battery can be heavily charged even by a rapid charging within a relatively short time. From DE 195 30 594 small electrical appliances are known with a double-layer capacitor as energy storage. Typical charging times for a double-layer capacitor are on the order of seconds. It is also known to acoustically indicate the charging process of a high-voltage capacitor, cf. DE 7808292 U1.
  • the invention has for its object to provide a small electrical appliance with an electric E- nergie Email having an indication of the state of charge and / or charging of the energy storage, which is particularly suitable for rapid charging.
  • an acoustic display that represents the state of charge and / or charging by emitting an audible signal that varies with the changing state of charge
  • An acoustic representation of a state of charge and / or process is particularly suitable for small electrical appliances, which are provided with an electrical energy storage, which is fully charged again very short time after the start of the charging process.
  • the acoustical representation of the state of charge and / or charging in the case of small electrical appliances, which as an energy store instead of the batteries customary today are doped, can preferably be used.
  • peletz-capacitor which is fully charged within a few seconds, so that a user will usually wait for the end of the charging process after he has started this.
  • Suitable small electrical appliances are, for example, electric shavers, electric toothbrushes or infrared ear thermometers, which are usually only a few minutes per day in operation, and their daily power consumption can therefore be easily covered by a double-layer capacitor.
  • the user Before using such a small electronic device, the user will put the small electrical device on a charging station for only a few seconds, and then use the device already.
  • the charging of the double-layer capacitor can be done in a conventional manner, for example via contacts or inductive coupling of the small electrical appliance with a charging station.
  • the acoustic representation of the charging process and / or state is particularly user-friendly, since a user does not have to pay special attention to the charging process and can easily determine the end of the charging process, and of course particularly suitable for blind people.
  • an acoustic signal is generated during the charging process, which represents the charging acoustically.
  • the acoustic signal consists for example of a repeated beep. It is particularly advantageous if the beep is repeated more slowly at the beginning of the charging process than at the end of the charging process or vice versa. Of course, a continuous tone can also be used. Additionally or alternatively, the frequency (pitch) and / or the amplitude (volume) of the sound may change during the charging process. The end of the charging process is reached when the acoustic signal stops again. Assuming a charging time of only a few seconds, you will not feel the acoustic signal disturbing.
  • the frequency of the acoustic signal can be changed during the charging process so that the change is proportional or inversely proportional to, for example, the stored amount of charge or the voltage of the energy storage. In this way, the user receives during charging information about how far the energy storage is charged.
  • the acoustic signal thus has a start frequency at the beginning of the charging process and a stop frequency at the end of the charging process.
  • a speech signal is generated during the charging process, which consists of a backward counted number sequence, the first Number depends on the state of charge of the energy storage at the beginning of the charging process. For example, in a fully-discharged double-layer capacitor, the signal "Ten - Nine - Eight - Seven - Six - Five - Four - Three - Two - One - Done" is output, the duration of the voice signal being tuned to the duration of the charge. Since the state of charge of a double-layer capacitor can be easily determined on the basis of its voltage, the speech signal can also be selected correspondingly shorter if the double-layer capacitor is not completely discharged at the beginning of the charging process. Preferably, the speech signal then starts with a correspondingly smaller number than "ten".
  • an acoustic signal is generated after completion of a charging process.
  • the acoustic signal can be repeated until the user removes the device from the charging station.
  • the acoustic signal during charging of the acoustic signal after completion of the charging process is different. It can also be used here the most diverse types of acoustic signals, for example, individual tones, tone sequences, melodies or speech signals.
  • the acoustic signals for displaying the charging process and / or charging state can be permanently stored in a data memory.
  • the small electrical appliance can also be provided with a recording device with which the user can read an individual signal into the data memory.
  • Fig. 1 is a block diagram of a small electrical appliance according to the invention.
  • FIG. 2 shows a representation of an acoustic signal during a charging process.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a small electrical appliance 1 according to the invention which has an energy store 2, for example a capacitor, preferably a double-layer capacitor. It also includes a controller 3 for controlling the charging of the energy storage device 2. To the controller 3, a tone generator 4, preferably a speaker or buzzer, connected. The controller 3 is further connected to a current measuring resistor 5 for detecting the charging current and a temperature sensor 7 for detecting the temperature of the energy storage device 2. If an inadmissibly high occurs - A -
  • the controller 3 can end a charging process. It is connected to a first controllable switch 6, which is connected in series with the current measuring resistor 5 and the energy storage 2. This series circuit is connected to two contacts 14, via which the small electrical appliance 1 electrical energy can be supplied from a charger, not shown in the figure.
  • Parallel to the energy storage 2 is a series circuit of a second controllable switch 9, a motor M as a consumer and a power switch 10 for turning on the small electric device 1.
  • the second controllable switch 9 is controlled by a voltage adjustment circuit 8 so. switched on and off, that the motor M is a largely constant in time average voltage applied, although the voltage of the energy storage 2 during operation of the motor M decreases.
  • a coil for inductive energy transmission is present instead of the contacts 14.
  • FIG. 2 shows how the frequency increases linearly with the charge stored in the energy store 2. The user recognizes the completion of the charging process that either no sound is generated, or another signal is generated, for example, the sound with the frequency fst op is repeated several times.
  • a variant of the energy storage 2 is charged with a constant current.
  • the controller continuously measures the time t or the voltage U.
  • the volume can also be changed during the charging process.

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Abstract

Es ist ein Elektrokleingerät (1) mit einem elektrischen Energiespeicher (2) und einer Einrichtung zur akustischen Anzeige des Ladezustands und/oder Ladevorgangs des Energiespeichers beschrieben. Die Einrichtung kann während eines Ladevorgangs ein akustisches Signal abgeben, das sich mit dem sich ändernden Ladezustand ändert.

Description

Elektrokleingerät mit einem aufladbaren Energiespeicher und einer Anzeige für den Ladezustand des Energiespeichers
Die Erfindung betrifft ein Elektrokleingerät, beispielsweise einen elektrischen Rasierapparat, eine elektrische Zahnbürste oder ein Infrarot-Thermometer, mit einem elektrischen Energiespeicher, beispielsweise einer Sekundärbatterie oder einem Doppelschicht-Kondensator, und einer Anzeige für den Ladezustand des Energiespeichers und/oder den Ladevorgang.
Es ist bekannt, den Ladezustand einer Sekundärbatterie mittels einer optischen Anzeige anzuzeigen. Diese kann eine LED-Anordnung oder eine Flüssigkristallanzeige mit Segmenten aufweisen, mit der der Ladezustand im Verlauf eines Ladevorgangs dargestellt wird. Beispielsweise ist es bekannt, eine Reihe von Leuchtdioden vorzusehen. Der Abschluß des Ladevorgangs wird beispielsweise dadurch dargestellt, dass alle Leuchtdioden leuchten oder alle Segmente aktiviert sind. Derartige optische Anzeigen erfordern von einem Benutzer von Zeit zu Zeit ein bewußtes Hinsehen, um den gerade aktuellen Ladezustand abzulesen, der sich beim Aufladen von Sekundärbatterien auch nach Stunden nur wenig geändert haben kann. Allerdings kann eine Sekundärbatterie auch durch einen Schnelladevorgang innerhalb vergleichsweise kurzer Zeit stark aufgeladen werden. Aus der DE 195 30 594 sind Elektro- kleingeräte mit einem Doppelschicht-Kondensator als Energiespeicher bekannt. Übliche Ladezeiten für einen Doppelschicht-Kondensator liegen in der Größenordnung von Sekunden. Es ist auch bekannt, den Aufladevorgang eines Hochspannungskondensators akustisch anzuzeigen, vgl. DE 7808292 U1.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektrokleingerät mit einem elektrischen E- nergiespeicher anzugeben, das eine Anzeige für den Ladezustand und/oder Ladevorgang des Energiespeichers aufweist, die für Schnelladevorgänge besonders geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch eine akustische Anzeige gelöst, die den Ladezustand und/oder Ladevorgang darstellt, indem sie ein akustisches Signal abgibt, das sich mit dem sich ändernden Ladezustand ändert
Eine akustische Darstellung eines Ladezustands und/oder -Vorgangs ist insbesondere für Elektrokleingeräte geeignet, die mit einem elektrischen Energiespeicher versehen sind, der bereits sehr kurze Zeit nach Beginn des Ladevorgangs wieder voll aufgeladen ist. Bevorzugt anwendbar ist die akustische Darstellung des Ladezustands und/oder Ladevorgangs bei Elektrokleingeräten, die als Energiespeicher statt der heute üblichen Batterien einen Dop- pelschicht-Kondensator aufweisen, der innerhalb von einigen Sekunden voll aufgeladen ist, sodaß ein Benutzer üblicherweise auf das Ende des Ladevorgangs warten wird, nachdem er diesen gestartet hat. Geeignete Elektrokleingeräte sind beispielsweise elektrische Rasierapparate, elektrische Zahnbürsten oder Infrarot-Ohrthermometer, die üblicherweise nur einige wenige Minuten pro Tag in Betrieb sind, und deren täglicher Stromverbrauch daher leicht durch einen Doppelschicht-Kondensator gedeckt werden kann. Vor der Benutzung eines solchen Elektrokleingeräts wird der Benutzer das Elektrokleingerät für nur einige Sekunden auf eine Ladestation stellen, und danach das Gerät bereits benutzen können. Die Aufladung des Doppelschicht-Kondensators kann in an sich bekannter Weise beispielsweise über Kontakte oder induktive Kopplung des Elektrokleingeräts mit einer Ladestation erfolgen.
Die akustische Darstellung des Ladevorgangs und/oder -zustands ist besonders bedienerfreundlich, da ein Benutzer dem Ladevorgang keine besondere Aufmerksamkeit schenken muß und auch das Ende des Ladevorgangs leicht feststellen kann, und natürlich für blinde Personen besonders geeignet.
Bei einer bevorzugten Ausführung eines Elektrokleingeräts wird während des Ladevorgangs ein akustisches Signal erzeugt, das den Ladevorgang akustisch darstellt. Das akustische Signal besteht beispielsweise aus einem wiederholten Piepton. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Piepton zu Beginn des Ladevorgangs langsamer wiederholt wird als am Ende des Ladevorgangs oder umgekehrt. Es kann aber natürlich auch ein Dauerton verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ kann sich die Frequenz (Tonhöhe) und/oder die Amplitude (Lautstärke) des Tons während des Ladevorgangs ändern. Das Ende des Ladevorgangs ist erreicht, wenn das akustische Signal wieder verstummt. Bei einer angenommenen Ladedauer von nur einigen Sekunden wird man das akustische Signal nicht als störend empfinden.
Die Frequenz des akustischen Signals kann während des Ladevorgangs so verändert werden, daß die Änderung beispielsweise zur gespeicherten Ladungsmenge oder zur Spannung des Energiespeichers proportional oder umgekehrt proportional ist. Auf diese Weise erhält der Benutzer während des Aufladens eine Information darüber, wie weit der Energiespeicher aufgeladen ist. Das akustische Signal besitzt also zu Beginn des Ladevorgangs eine Startfrequenz, und am Ende des Ladevorgangs eine Stoppfrequenz.
Bei einer anderen Ausführung eines Elektrokleingeräts wird während des Ladevorgangs ein Sprachsignal erzeugt, das aus einer rückwärts gezählten Zahlenfolge besteht, deren erste Zahl vom Ladezustand des Energiespeichers zu Beginn des Ladevorgangs abhängt. Beispielsweise wird bei einem vollständig entladenen Doppelschichtkondensator das Signal "Zehn - Neun - Acht - Sieben - Sechs - Fünf - Vier - Drei - Zwei - Eins - Fertig" ausgegeben, wobei die Dauer des Sprachsignals auf die Dauer des Ladevorgangs abgestimmt ist. Da der Ladezustand eines Doppelschichtkondensators leicht anhand seiner Spannung bestimmt werden kann, kann das Sprachsignal auch entsprechend kürzer gewählt werden, wenn der Doppelschichtkondensator zu Beginn des Ladevorgangs nicht vollständig entladen ist. Vorzugsweise beginnt das Sprachsignal dann mit einer entsprechend kleineren Zahl als "Zehn".
In einer anderen Ausführung eines Elektrokleingeräts wird nach Beendigung eines Ladevorgangs ein akustisches Signal erzeugt. Das akustische Signal kann solange wiederholt werden, bis der Benutzer das Gerät von der Ladestation nimmt. Vorzugsweise unterscheidet sich das akustische Signal während des Ladevorgangs von dem akustischen Signal nach Beendigung des Ladevorgangs. Es können auch hier die verschiedensten Arten von akustischen Signalen verwendet werden, beispielsweise einzelne Töne, Tonfolgen, Melodien oder Sprachsignale.
Die akustischen Signale zur Darstellung des Ladevorgangs und/oder Ladezustands können in einem Datenspeicher fest gespeichert sein. Das Elektrokleingerät kann aber auch mit einer Aufnahmeeinrichtung versehen sein, mit der der Benutzer ein individuelles Signal in den Datenspeicher einlesen kann.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Elektrokleingerät erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Elektrokleingerätes, und
Fig. 2 eine Darstellung eines akustischen Signals während eines Ladevorgangs.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Elektrokleingeräts 1, das einen Energiespeicher 2 aufweist, beispielsweise einen Kondensator, vorzugsweise einen Doppelschicht-Kondensator. Es enthält ferner eine Steuerung 3 zur Steuerung des Ladevorgangs des Energiespeichers 2. An die Steuerung 3 ist ein Tonerzeuger 4, vorzugsweise ein Lautsprecher oder ein Buzzer, angeschlossen. Die Steuerung 3 ist ferner mit einem Strommeßwiderstand 5 zur Erfassung des Ladestroms und einem Temperatursensor 7 zur Erfassung der Temperatur des Energiespeichers 2 verbunden. Bei Auftreten einer unzulässig hohen - A -
Temperatur des Energiespeichers 2 kann die Steuerung 3 einen Ladevorgang beenden. Sie ist dazu mit einem ersten steuerbarer Schalter 6 verbunden, der in Reihe mit dem Strommeßwiderstand 5 und dem Energiespeicher 2 geschaltet ist. Diese Reihenschaltung ist mit zwei Kontakten 14 verbunden, über die dem Elektrokleingerät 1 elektrische Energie von einem in der Figur nicht dargestellten Ladegerät zugeführt werden kann. Parallel zum Energiespeicher 2 liegt eine Reihenschaltung aus einem zweiten steuerbaren Schalter 9, einem Motor M als Verbraucher und einem Einschalter 10 zum Einschalten des Elektrokleingeräts 1. Der zweite steuerbare Schalter 9 wird von einer Spannungsanpassungsschaltung 8 so gesteuert, d.h. ein- und ausgeschaltet, daß am Motor M eine im zeitlichen Mittel weitgehend konstante Spannung anliegt, obwohl sich die Spannung des Energiespeichers 2 während des Betriebs des Motors M verringert.
Bei einer anderen Ausführung eines erfindungsgemäßen Elektrokleingeräts ist statt der Kontakte 14 eine Spule zur induktiven Energieübertragung vorhanden.
Eine erste Möglichkeit zur akustischen Darstellung des Ladevorgangs und Ladezustands ist in Fig. 2 dargestellt. Die Steuerung 3 mißt fortlaufend die Ladezeit t und den Ladestrom I des Energiespeichers 2 am Strommeßwiderstand 5, berechnet die Ladungsmenge Q = I x t, und erzeugt ausgehend von einem Ton mit einer Frequenz fStart einen Ton, dessen Frequenz proportional zur gespeicherten Ladung erhöht wird, wobei sich die aktuelle Frequenz f ergibt aus f = fstart + a x Q (a ist ein Proportionalitätsfaktor). Wenn der Ladevorgang beendet ist, hat die Frequenz den Wert fstop erreicht. In Fig. 2 ist dargestellt, wie die Frequenz linear mit der im Energiespeicher 2 gespeicherten Ladung ansteigt. Der Benutzer erkennt den Abschluß des Ladevorgangs daran, daß entweder kein Ton mehr erzeugt wird, oder ein anderes Signal erzeugt, beispielsweise der Ton mit der Frequenz fstop mehrmals wiederholt wird.
Bei einer Variante wird der Energiespeicher 2 mit konstantem Strom geladen. Im Falle eines Kondensators steigt dessen Spannung U linear mit der Zeit t an. Die Steuerung mißt fortlaufend die Zeit t oder die Spannung U. Die Frequenz f des Signaltons wird proportional zur Kondensatorspannung U bzw. zur Zeit t verändert, d.h. f = fstart + b x U (b ist ein Proportionalitätsfaktor), oder f = fstart + c x t (c ist ein Proportionalitätsfaktor). Der Vorteil dieser Variante besteht darin, daß nur ein Parameter gemessen wird, nämlich die Spannung oder die Zeit.
Anstelle oder zusätzlich zu einer Frequenzänderung kann während des Ladevorgangs auch die Lautstärke geändert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrokleingerät (1) mit einem elektrischen Energiespeicher (2) und einer Einrichtung zum akustischen Anzeigen des Ladezustands und/oder Ladevorgangs des E- nergiespeichers, wobei die Einrichtung während eines Ladevorgangs ein akustisches Signal abgibt, das sich mit dem sich ändernden Ladezustand des Energiespeichers (2) ändert.
2. Elektrokleingerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung ein akustisches Signal abgibt, dessen Frequenz und/oder Amplitude sich mit dem sich ändernden Ladezustand ändert.
3. Elektrokleingerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen Signalton abgibt, der zu Beginn des Ladevorgangs langsamer wiederholt wird als am Ende des Ladevorgangs oder umgekehrt.
4. Elektrokleingerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung ein gespeichertes Sprachsignal abgibt.
5. Elektrokleingerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gespeicherte Sprachsignal aus einer rückwärts gezählten Zahlenfolge besteht, deren erste Zahl vom Ladezustand des Energiespeichers zu Beginn des Ladevorgangs abhängt.
6. Elektrokleingerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung nach Beendigung eines Ladevorgangs ein akustisches Signal abgibt.
7. Elektrokleingerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich das akustische Signal während des Ladevorgangs von dem akustischen Signal nach Beendigung des Ladevorgangs unterscheidet.
8. Elektrokleingerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen Ton, eine Tonfolge, eine Melodie oder ein Sprachsignal abgibt.
9. Elektrokleingerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Einrichtung zum Aufnehmen und Speichern eines individuellen akustischen Signals aufweist.
10. Elektrokleingerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen Doppelschicht-Kondensator als Energiespeicher.
11. Elektrokleingerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch mindestens eine wiederaufladbare Batterie als Energiespeicher.
12. Elektrischer Rasierapparat, gekennzeichnet durch die Merkmale nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
13. Elektrische Zahnbürste, gekennzeichnet durch die Merkmale nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
14. Infrarot-Fieber-Thermometer, gekennzeichnet durch die Merkmale nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
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