WO2011051180A2 - Eine ladevorrichtung zum laden eines elektronischen gerätes mit eingebauter batterie und ein ladesystem - Google Patents

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Harald Klemenz
Benjamin Neumann
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Siemens Medical Instruments Pte. Ltd.
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Definitions

  • the invention relates to a charging device for charging an electronic device with built-in battery and a charging system.
  • a charging device charges a battery through the supply of electric current.
  • the battery heats up.
  • the heat is generated in the battery through chemical and electrochemical processes during charging. This increase in temperature leads to expansion of the battery and could lead to degassing, breaking or bursting of the battery when the temperature exceeds a certain limit.
  • a general goal is to charge batteries as fast as possible. This is achieved by increasing the electrical current supplied to the battery. A higher current, however, also causes higher temperatures in the battery. Therefore, the supplied current must be ⁇ limited, which in turn is reflected in longer charging times.
  • WO 2008/058266 A2 discloses a docking station for the up ⁇ acquisition of an electronic device with an internal battery for charging. This docking station cools down the device during the charging process. An electric current for the Aufla ⁇ tion of the battery is supplied from the docking station to the electronic device via an electrical connection to the docking station.
  • the docking station also includes thermal contact for heat flow between the electronic device and a heat sink in the docking station for cooling the electronic device.
  • the invention has for its object to provide a simple Me ⁇ method for cooling the battery in an electronic device available, the design should be kept compact.
  • a charging device for charging an electronic device with an internal battery.
  • the charging device includes an interface for receiving heat from the electronic device or battery in this device and supplying an electrical current to the electronic device for charging the battery.
  • the charger further includes a heat sink for dissipating the heat and a charger connection between the interface and the heat sink for transmitting the heat received by the electrical appliance.
  • the connection to the charger and the interface is used for both the electric power and the heat flux.
  • the interface, as well ⁇ feeds an electric current as absorbs the heat provides a simple solution that enables a compact design of the charging device, as this can be avoided that two separate interfaces - one for electricity and one for heat transfer - must be installed. This allows a compact design of the electronic device, since it only needs a battery connection for the electric power and for the heat transfer.
  • the charger can also charge an existing electronic ⁇ MOORISH device.
  • a battery terminal in such Gerä ⁇ th consists of the electrical conductors, which are normally made of metal having a good conductivity for both
  • the battery terminal in the existing electronic device receives the electric current and at the same time it can supply the heat to the Transfer interface of the charger.
  • the charger represents a simple solution for cooling the battery within the existing electronic device.
  • a fan is provided which enhances the heat dissipation capacity of the heat sink.
  • the use of a fan creates a convection current around the heat sink that allows the heat sink to cool quickly. It helps to absorb the heat more quickly from the electronic device, so that the battery is cooled quickly.
  • the heat sink is advantageously provided in the form of a lamella. Since the lamella has a larger contact surface with the surrounding air, the heat is dissipated more quickly into the environment
  • an advantageous heat sink is provided in the form of a Peltier element in the charger in order to dissipate heat quickly.
  • the Peltier element is readily available and com ⁇ pact.
  • the connection of the charging device is made of metal. Metals wei ⁇ sen is excellent in both electrical and thermal conductivity, and therefore they increase the conductivity mar. Heat and electricity for connection of the charger.
  • a charging system which comprises an electronic device with an internal battery and the charging device as described above.
  • the charging system is provided with an electronic device which has a battery receiving device in which the Battery is inserted, and a battery connector for transferring heat from the battery to the interface.
  • the battery connector is used to supply the electrical power from the charger to the battery.
  • a battery terminal which can conduct both the electric power and the heat, does not cause any modifications in the electronic equipment, and the same electronic equipment can be used for both.
  • Such a battery connection makes the electronic device compact and cost-effective.
  • the electronic device is provided with a contact pad that is adapted to be in contact with a charging pole and that can absorb heat from the battery.
  • This con ⁇ tact field is advantageous to realize a simple solution for efficient heat transfer from the battery to the battery connector, since the contact field is a good heat conductor ⁇ .
  • the contact pad is adapted to be able to transmit the electrical current to the battery through the charging pole.
  • the contact pad is in contact with a substantial portion of the surface of the charging pole of the battery. Such contact is advantageous for better heat transfer from the battery to the battery terminal since the larger contact area allows for greater heat transfer between the contact pad and the battery.
  • the contact field is advantageously extended such that it is in contact with an electrically insulated part of the battery. Such an enlarged contact field further increases the heat transfer from the battery to the contact pad.
  • the battery connection is advantageously made of metal, since metals are very good conductors, both for heat and for electricity.
  • the electronic device is provided with a Peltier element for cooling the battery.
  • a Peltier element for cooling the battery.
  • Such a Peltier element cools the battery quickly, since the cooling of the battery within the electronic device takes place in addition to cooling by the heat sink in the charger.
  • the electronic device includes an air delivery port and another air delivery port to allow convection around the battery. This convection cools the battery, in addition to cooling by the heat sink in the charger. It thus represents a simple and pronouncedi ⁇ ge solution for fast cooling of the battery.
  • the charging system consists of an electronic device in the form of a hearing device or a hearing device.
  • the use of this invention as an electronic device in the form of a hearing ⁇ device is particularly useful because the compact shape of the Ge ⁇ rätes is an important feature of the hearing aid.
  • Figure 1 shows an internal view of the charging system with the charging device and the electronic device.
  • Figure 2 shows an internal view of the charging device, the charging device having an opening in the charging device to allow the convection current around the heat sink in the form of a pellet element.
  • Figure 3 shows an internal view of the charging device, wherein the charging device comprises a fan for cooling a heat sink in the form of a lamella.
  • Figure 4 shows an internal view of the electronic device which is part of the charging system.
  • FIG. 5 shows an internal view of the electronic device that is part of the charging system, wherein the electronic Ge ⁇ advises a Peltier element and an opening for the Lufteinher ⁇ tion and a further opening for the air for cooling the battery embodiment comprises.
  • 1 shows a charging system comprising a charging device 2 ⁇ and an electronic device 16 with an internal battery
  • the charger 2 is used for charging an electronic device 12 with an internal battery 16 within the device 12.
  • the charger 2 includes a 12 Interface 4, adapted to the transmission of electric current from the charger 2 to the electronic device 12, to charge the battery 16 and adapted for the heat absorption of the electronic device 12.
  • the charger 2 further comprises ei ⁇ nen charger connection 6 between the interface 4 and the heat sink 8 for transmitting the heat, which is transmitted from the electronic ⁇ device 12 and the heat sink 8, and a heat sink 8 for the removal of heat to the surrounding air.
  • ei ⁇ nen charger connection 6 between the interface 4 and the heat sink 8 for transmitting the heat, which is transmitted from the electronic ⁇ device 12 and the heat sink 8, and a heat sink 8 for the removal of heat to the surrounding air.
  • the charger connection 6 is also a good conductor for both electricity and heat, and can conduct both efficiently.
  • the charger connection dissipates the heat from the interface 4 to the heat sink 8 and directs the electric current to the
  • Charger connector 6 may be made of a metal such as aluminum, copper, steel, gold, silver, etc., or any other metals that readily allow the transfer of both heat and electricity .
  • the charger connection 6 can consist of a combination of these metals, for example in the form of an alloy, in the form of a metal which is coated with another metal, or in the form of any other structural or functional combinations of metals.
  • the Aufladeoaraan gleich 6 can also consist of such Metalloxi ⁇ , good conductors of heat and electricity. In general, any material which has a suffi ⁇ sponding thermal conduction property and a sufficient elec- generic conductivity can be used as Aufladeoaraan gleich. 6
  • the heat sink 8 functions by transferring heat from an area of the heat sink 8 in contact with the charger port 6 to a surface of the heat sink 8 that is open to the environment.
  • the surface which is in contact with the Aufladeoaraan gleich has a relatively higher Tempe ⁇ temperature compared to the area which is open to the atmosphere.
  • the heat is further dissipated to the environment around the heat sink 8 through the area that is open to the environment.
  • the heat sink 8 has a solid structure; it can also have a hollow structure, or a structure with some holes on a side surface of the structure, or a porous structure or any other structure that increases the contact area of the heat sink 8 for the environment aufwei ⁇ sen.
  • the heat sink 8 can also be a hollow metallic structure in the openings of which a coolant is filled.
  • the heat sink 8 can be any combination of metal ⁇ len, alloys, metal oxides, Peltier element, metallic structures or liquid coolant which ensures efficient te heat dissipation by the heat sink 8 in the surroundings.
  • the electronic device 12 can be connected to the charging device 2 via the interface 4 during charging. When connected, an electric current from the charging device 2 begins to flow into the electronic device 12. By charging, the battery 16 begins to generate heat. The heat of the battery 16 is dissipated to the charger 2 via the interface 4.
  • the electronic device 12 consists of a container for batteries 14 and a battery terminal 18.
  • the battery 16 is located within the container for batteries 14.
  • the electric current flows from the interface 4 to the battery 12 via a battery terminal 18.
  • the same Batteriean ⁇ circuit 18th also transfers the heat from the battery 16 to the interface 4.
  • the battery terminal 18 is a good conductor of electricity and heat, thus allowing both the transfer of electricity and the transfer of heat. It conducts the heat of the battery 16 from the interface 4 and lei ⁇ tet the electric current to the battery 16.
  • the battery terminal 18 is made of metals, for example, aluminum, copper, steel, gold, silver, etc., or any other metals that permit the transfer of both heat and electricity.
  • the Batteriean- circuit 18 may consist of a combination of metals in the form of an alloy or of a metal with a coating of the loading of another metal or of any walls ⁇ ren structural or functional combinations of the metals.
  • the battery terminal 18 may also be made of metal oxides, which are good conductors of heat and electricity.
  • a battery receiving device in the form of a battery compartment 14 receives the battery 16 in the electronic device 12.
  • the battery compartment 14 is located in a recess of the device 2.
  • the battery compartment 14 isolates the battery 16 against electrical power transmission.
  • the battery compartment 16 may also insulate against heat transfer, but it may also be a good conductor of heat to ensure better heat transfer by dissipating the heat from the electronic device 2.
  • FIG. 2 shows, on the basis of a further embodiment, the charging device with the heat sink 8, which comprises a Peltier element, and a charging device with ventilation slots 26, which is in heat-exchanging relationship with the heat sink 8.
  • Peltier elements are also known as thermoelectric coolers. They are usually made compact, and cool effi ⁇ cient. In addition, they are inexpensive and easily ver ⁇ available.
  • the ventilation slots 26 have an inlet for the supply and an outlet for the discharge of air to allow a convection flow around the heat sink 8 around. The vents 26 thus provide for an exchange of the warm air around the heat sink with the relatively cooler air outside of the charger 2.
  • FIG. 3 shows by way of further embodiment of the invention, the charging device to the heat sink 8 in the form of a La ⁇ Melle and a fan 10th
  • the lamella provides the heat sink 8 with a large area of contact with the environment. The larger the contact area with the environment, the better the heat dissipation.
  • the shape of the heat sink 8 is not limited to the one Lamel ⁇ le and can having any shape that increases the FLAE ⁇ surface of the heat sink, and thereby the sauceabach ⁇ approximate capacity of the heat sink 8 increases.
  • the fan 10 keeps the air flow around the heat sink 8 on ⁇ right, so that the air around the heat sink 8 is always maintained at a lower temperature.
  • FIG. 4 shows an electronic device 12 as part of a charging system according to FIG. 1, wherein the electronic device 12 has a contact pad 22 for contact with a charging pole 20 and with the charging device, as explained above.
  • the contact array 22 promotes the heat transfer from the Batte ⁇ rie 16 to the battery terminal 18 and the transmission of the e lektrischen current from the battery terminal 18 to the battery 16.
  • the contact pad 22 is positioned between the battery 16 and the battery terminal 18th
  • the contact pad 22 covers a substantial portion of the surface of the charging pole 20.
  • the contact pad 22 is extended over the Aufladungspol 20 and also extends at least partially over an iso ⁇ profiled part of the electronic device 12. Such an expansion promotes an increase in the surface of the Maisfel ⁇ 22, whereby more heat is absorbed in the contact pad 22. In this way, it increases the heat transfer from the battery 16 to the contact pad 22.
  • the contact pad 22 may also protrude from the container for the Batte ⁇ rien 14 outside of the electronic device 12.
  • the contact pad 22 can also act as a battery terminal 18, and promote the heat transfer directly from the battery 16 to the interface 4 and the transmission of the electric current ⁇ stream from the interface 4 to the battery 16.
  • Figure 5 shows an electronic device 12 of Figure 4, with a Peltier element 24 and the container for the batteries 14, with an opening for the air inlet 28 and an outlet for the air outlet 30.
  • the Peltier element 24 is in a cooling ratio 16 to the battery the cold FLAE ⁇ surface of the Peltier element 24 is in contact with the battery 16 and receives the heat from the battery 16, which by
  • the inlet opening for the air 28 and the outlet opening 30 for the outgoing air Battery compartment 14 helps the air convection around the battery 16 around. As the air flows through the opening 28, it moves to the battery 16 and to the Peltier element 24, where it displaces warm air around the battery 16 and the Peltier element 24. The warm air around the battery 16 and around the Peltier element 24 exits through the corresponding opening 30.
  • the Peltier element 24 and the openings 28, 30 together provide a simple solution for the cooling of the battery 16 within the device Such a charging system provides a rapid battery cooling is available, that in addition to the cooling by the heat sink 8 of the charger 2, an additional cooling of the Bat ⁇ terie 16 provides.
  • the charging device 2 may be designed in the form of a docking station, which has a device for receiving the electrical device 12.
  • a docking station which has a device for receiving the electrical device 12.
  • the charging system need not have a Peltier element 24, but only the openings 28, 30 can provide an effective and easy solution for cooling the battery 16, in addition to cooling by the heat sink 8 within the charging device 2. Furthermore, the charging system does not need to have openings 28, 30, instead, it may also have only the Peltier element 24, which is in a cooling relationship with the battery 16.
  • the presence of the Peltier element 24 results in a larger temperature difference that enhances convection.
  • Peltier element 24 may also be in a cooling relationship with the contact pad 22 or the Aufladungspol 20 or with egg ⁇ ner combination of the Aufpolungspols 20, the Batterieanschlus ⁇ ses 18 or the contact pad 22 to cool the battery 16.
  • the electronic device 12 itself may also be within the Charger 2 may be arranged. In this case, in Fi gur ⁇ 5, the battery 16 by the electronic device 12 and the electronic device 12 would have to be ERSET by the charger 2 ⁇ zen. The electrical device 12 is then cooled with the same mittein from the outside, as previously described with respect to the battery 16 be ⁇ .
  • the electronic device 12 is a hearing aid.
  • the electronic device 12 may also be in an MP3 playback device, a mobile tele ⁇ fon, a remote control, electronic toys, a handset of a fixed telephone or another elekt ⁇ ronisches device that contains a battery.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Aufladegerät (2) zum Aufladung eines elektronischen Gerätes (12) mit einer internen Batterie (16), mit einer Schnittstelle (4) zum Kontakt des elektronischen Geräts (12), zum Liefern eines elektrischen Stroms an das elektronischen Gerät (12) zum Aufladung der Batterie (16) und zum Aufnehmen der Wärme von dem elektronischen Gerät (12), mit einer Wärmesenke (8) zur Abfuhr der Wärme und mit einem Aufladegeräteanschluss (6) zwischen der Schnittstelle (4) und der Wärmesenke (8) zur Übertragung der vom elektronischen Gerät (12) aufgenommenen Wärme an die Wärmesenke (8). Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Aufladesystem mit dem oben beschriebenen Aufladegerät (2) und dem elektronischen Gerät (12) mit einer internen Batterie (16).

Description

Beschreibung
Eine Ladevorrichtung zum Laden eines elektronischen Gerätes mit eingebauter Batterie und ein Ladesystem
Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden eines elektronischen Gerätes mit eingebauter Batterie und ein Aufladesystem. Bekannterweise lädt eine Ladevorrichtung eine Batterie durch die Zuleitung von elektrischem Strom. Beim Ladevorgang erhitzt sich die Batterie. Die Wärme wird in der Batterie durch chemische und elektrochemische Prozesse während des Ladens generiert. Diese Erhöhung der Temperatur führt zu einer Aus- dehnung der Batterie und könnte zu einem Entgasen, einem Zerbrechen oder einem Sprengen der Batterie führen, wenn die Temperatur eine gewisse Grenze überschreitet.
Ein allgemeines Ziel ist es, Batterien so schnell wie möglich aufladen zu können. Dies wird erzielt durch eine Erhöhung des elektrischen Stroms, der an die Batterie zugeführt wird. Ein höherer Strom jedoch bewirkt auch höhere Temperaturen in der Batterie. Daher auch muss der zugeführte Strom begrenzt wer¬ den, was sich wiederum in längere Aufladezeiten nieder- schlägt.
WO 2008/058266 A2 offenbart eine Andockstation für die Auf¬ nahme eines elektronischen Geräts mit einer internen Batterie fürs Aufladen. Diese Andockstation kühlt das Gerät während des Aufladevorgangs ab. Ein elektrischer Strom für die Aufla¬ dung der Batterie wird von der Andockstation zum elektronischen Gerät über einen elektrischen Anschluss an die Andockstation zugeleitet. Die Andockstation umfasst außerdem einen thermischen Kontakt für den Wärmefluss zwischen dem elektro- nischen Gerät und eine Wärmesenke in der Andockstation zum Abkühlen des elektronischen Geräts. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Me¬ thode für das Abkühlen der Batterie in einem elektronischen Gerät zur Verfügung zu stellen, wobei das Design kompakt gehalten werden soll.
Diese Aufgabe wird durch einen Ladegerät gemäß Anspruch 1 und ein Aufladesystem gemäß Anspruch 7 gelöst.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Aufladegerät für die Aufladung eines elektronischen Gerätes mit einer internen Batterie innerhalb des Gerätes zur Verfügung gestellt. Das Aufladegerät umfasst eine Schnittstelle zur Aufnahme von Wärme vom elektronischen Gerät bzw. von der Batterie in diesem Gerät und zum Liefern eines elektrischen Stroms an das elektronische Gerät zur Aufladung der Batterie. Das Auflade- gerät umfasst ferner eine Wärmesenke zur Abfuhr der Wärme und einen Aufladegeräteanschluss zwischen der Schnittstelle und der Wärmesenke zur Übertragung der von dem elektrischen Gerät aufgenommenen Wärme. Der Anschluss an das Aufladegerät und die Schnittstelle wird sowohl für den elektrischen Strom als auch für den Wärmeflux eingesetzt. Die Schnittstelle, die so¬ wohl einen elektrischen Strom zuleitet als auch die Wärme aufnimmt stellt eine einfache Lösung dar, die eine kompakte Ausführung des Aufladegerätes ermöglicht, da hierdurch ver- mieden werden kann, dass zwei getrennte Schnittstellen - eine für den elektrischen Strom und eine zur Wärmeübertragung - eingebaut werden müssen. Dies ermöglicht ein kompaktes Design des elektronischen Gerätes, da es lediglich einen Batterie- Anschluss braucht für den elektrischen Strom und für die Wär- meübertragung .
Das Aufladegerät kann auch ein bereits vorhandenes elektroni¬ sches Gerät aufladen. Ein Batterie-Anschluss in solchen Gerä¬ ten besteht aus den elektrischen Leitern, die normalerweise aus Metall sind, die eine gute Leitfähigkeit sowohl für
Elektrizität als auch für Wärme aufweisen. Somit empfängt der Batterieanschluss in dem vorhandenen elektronischen Gerät den elektrischen Strom und gleichzeitig kann es die Wärme an die Schnittstelle des Aufladegerätes übertragen. Somit stellt das Aufladegerät eine einfache Lösung für das Abkühlen der Batte- rie innerhalb des bereits vorhandenen elektronischen Gerätes dar .
In einer weiteren Ausprägung der Erfindung ist ein Lüfter vorgesehen, der das Wärmeabführungsvermögen der Wärmesenke verstärkt. Der Einsatz eines Lüfters erzeugt einen Konvekti- onsstrom um die Wärmesenke herum, die die Wärmesenke schnell abkühlen lässt. Es hilft, die Wärme schneller vom elektronischen Gerät zu absorbieren, damit auch die Batterie schnelle gekühlt wird.
Gemäß einer weiteren Ausprägung der Erfindung ist die Wärmesenke vorteilhaft bereitgestellt in der Form einer Lamelle. Da die Lamelle eine größere Kontaktfläche mit der umgebenden Luft hat, wird die Wärme schneller in die Umgebung abgeführt
Gemäß einer weiteren Ausprägung der Erfindung ist eine vor teilhafte Wärmesenke vorgesehen in Form eines Peltier- Elements im Aufladegerät , um die Wärme schnell abführen zu können. Das Peltier-Element ist leicht erhältlich und kom¬ pakt . Gemäß einer weiteren Ausprägung der Erfindung ist der An- schluss des Aufladegerätes aus Metall gefertigt. Metalle wei¬ sen eine hervorragende sowohl elektrische als auch thermische Leitfähigkeit auf, deshalb erhöhen sie das Leitvermögen bez. Wärme und Elektrizität für den Anschluss des Aufladegerätes .
Gemäß einer weiteren Ausprägung der Erfindung ist ein Aufla- desystem bereitgestellt , welches ein elektronisches Gerät mit einer internen Batterie und dem Aufladegerät wie oben be- schrieben umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausprägung der Erfindung ist das Aufladesystem mit einem elektronischen Gerät versehen, welches über eine Batterieaufnahmevorrichtung verfügt, in der die Batterie eingelegt wird, sowie einen Batterieanschluss zur Übertragung der Wärme von der Batterie an die Schnittstelle. Der Batterieanschluss wird für die Zuleitung des elektrischen Stroms vom Aufladegerät in die Batterie benutzt. Ein solcher Batterieanschluss, der sowohl den elektrischen Strom als auch die Wärme leiten kann, bedingt keine Modifikationen im elektronischen Gerät, und das gleiche elektronische Gerät kann für beides eingesetzt werden. Durch einen solchen Batterieanschluss wird das elektronische Gerät kompakt und kostengüns- tig.
Gemäß einer weiteren Ausprägung der Erfindung wird das elektronische Gerät mit einem Kontaktfeld versehen, der so ange- passt ist, dass er in Kontakt zu einem Aufladungspol steht, und die Wärme von der Batterie aufnehmen kann. Dieses Kon¬ taktfeld ist vorteilhaft, um eine einfach Lösung für eine effiziente Wärmeübertragung von der Batterie zum Batterieanschluss zu realisieren, da das Kontaktfeld ein guter Wärme¬ leiter ist. Das Kontaktfeld ist derart angepasst, dass er fä- hig ist, den elektrischen Strom an die Batterie durch den Aufladungspol zu übertragen.
Gemäß einer weiteren Ausprägung der Erfindung ist das Kontaktfeld in Kontakt mit einem erheblichen Teil der Oberfläche des Aufladungspols von der Batterie. Ein derartiger Kontakt ist vorteilhaft für eine bessere Wärmeübertragung von der Batterie zum Batterieanschluss, da die größere Kontaktfläche eine höhere Wärmeübertragung zwischen dem Kontaktfeld und der Batterie ermöglicht.
Gemäß einer weiteren Ausprägung der Erfindung ist das Kontaktfeld vorteilhaft erweitert, derart dass er in Kontakt zu einem elektrisch isolierten Teil der Batterie steht. Ein derart vergrößertes Kontaktfeld erhöht die Wärmeübertragung von der Batterie zum Kontaktfeld weiter.
Gemäß einer weiteren Ausprägung der Erfindung ist der Batterieanschluss vorteilhaft aus Metall gefertigt, da Metalle sehr guter Leiter sind, sowohl für Wärme als auch für Elektrizität .
Gemäß einer weiteren Ausprägung der Erfindung ist das elekt- ronische Gerät mit einem Peltier-Elementen zur Kühlung der Batterie versehen. Ein derartiges Peltier-Element kühlt die Batterie schnell ab, da die Abkühlung der Batterie innerhalb des elektronischen Gerätes zusätzlich zur Abkühlung durch die Wärmesenke im Aufladegerät stattfindet.
Gemäß einer weiteren Ausprägung der Erfindung beinhaltet das elektronische Gerät eine Öffnung für die Lufteinfuhr und eine weitere Öffnung für die Luftausführung, um eine Konvektion um die Batterie herum zu ermöglichen. Diese Konvektion kühlt die Batterie ab, zusätzlich zur Abkühlung durch die Wärmesenke im Aufladegerät . Es stellt damit eine einfache und kostengünsti¬ ge Lösung für das schnelle Abkühlen der Batterie dar.
Gemäß einer weiteren Ausprägung der Erfindung besteht das Aufladesystem aus einem elektronischen Gerät in der Form eines Hörgerätes oder einer Hörvorrichtung. Der Einsatz dieser Erfindung als ein elektronisches Gerät in der Form eines Hör¬ gerätes ist besonders sinnvoll, da die kompakte Form des Ge¬ rätes ein wichtiges Merkmal des Hörgerätes darstellt.
Die oben erwähnten sowie weiteren Merkmale der Erfindung werden nun mit Bezug auf die Zeichnungen einer bevorzugten Ausführung des Aufladegerätes und des elektronischen Gerätes als Bestandteil des Aufladesystems beschrieben. Die hier darge- stellten Ausführungen des Aufladegerätes und des Aufladesys¬ tems dienen dazu, die Erfindung zu verdeutlichen, und nicht dazu, ihr irgendwelche Einschränkungen aufzuerlegen. Die Zeichnungen beinhalten die folgenden Figuren, wobei die gleichen Bezugszeichen immer auf gleiche Teile beziehen, durch- gängig durch alle Beschreibungen und Zeichnungen.
Figur 1 zeigt eine interne Sicht des Aufladesystems mit dem Aufladegerät und dem elektronischem Gerät. Figur 2 zeigt eine interne Sicht des Aufladegerätes , wobei das Aufladegerät eine Öffnung im Aufladegerät aufweist, um den Konvektionsstrom um die Wärmesenke in der Form eines Pel- tier-Elementen zu ermöglichen.
Figur 3 zeigt eine interne Sicht des Aufladegerätes , wobei das Aufladegerät einen Lüfter zum Kühlen einer Wärmesenke in der Form einer Lamelle umfasst.
Figur 4 zeigt eine interne Sicht des elektronischen Gerätes, das Teil des Aufladesystems ist.
Figur 5 zeigt eine interne Sicht des elektronischen Gerätes, das Teil des Aufladesystems ist, wobei das elektronische Ge¬ rät ein Peltier-Element und eine Öffnung für die Lufteinfüh¬ rung und eine weitere Öffnung für die Luftausführung zum Kühlen der Batterie umfasst. Figur 1 zeigt ein Aufladesystem bestehend aus einem Auflade¬ gerät 2 und einem elektronischen Gerät 12 mit einer internen Batterie 16. Das Aufladegerät 2 dient zum Aufladen eines e- lektronischen Geräts 12 mit einer internen Batterie 16 innerhalb des Gerätes 12. Das Aufladegerät 2 umfasst eine Schnitt- stelle 4, angepasst an die Übertragung von elektrischem Strom vom Aufladegerät 2 zum elektronischen Gerät 12, zur Aufladung der Batterie 16 und angepasst für die Wärmeaufnahme vom e- lektronischen Gerät 12. Das Aufladegerät 2 umfasst ferner ei¬ nen Aufladegeräteanschluss 6 zwischen der Schnittstelle 4 und der Wärmesenke 8 zur Übertragung der Wärme, die vom elektro¬ nischen Gerät 12 and der Wärmesenke 8 übertragen wird, und einer Wärmesenke 8 für die Abfuhr der Wärme an die umgebende Luft. Wenn das Aufladegerät 2 beginnt, den elektrischen Strom an das elektronische Gerät 12 für die Aufladung der Batterie 16 zu leiten, beginnt die Batterie 16, sich aufzuwärmen. Die da¬ durch erzeugte Wärme wird dann von der Batterie 16 an das e- lektronische Gerät 12 und dann von dort über die Schnittstel¬ le 4 an das Aufladegerät 2 übertragen. Da die Schnittstelle 4 ein guter Leiter sowohl für Elektrizität als auch für die Wärme ist, kann diese beides gleichzeitig übertragen.
Der Aufladegeräteanschluss 6 ist ebenfalls ein guter Leiter sowohl für Elektrizität als auch für die Wärme und kann des¬ halb beides effizient weiterleiten. Der Aufladegeräteanschluss leitet die Wärme von der Schnittstelle 4 an die Wär- mesenke 8 ab und leitet den elektrischen Strom an die
Schnittstelle 4 zur Versorgung des elektronischen Geräts 12. Der Aufladegeräteanschluss 6 kann aus einem Metall wie zum Beispiel Aluminium, Kupfer, Stahl, Gold, Silber usw. oder beliebigen anderen Metallen bestehen, die in einfacher Weise die Übertragung sowohl von Wärme als auch von Elektrizität erlauben. Das Aufladegeräteanschluss 6 kann hierbei aus einer Kombination dieser Metalle bestehen, z.B. in der Form einer Legierung, in Form eines Metalls, das mit einem anderen Metall beschichtet ist, oder in Form einer beliebigen anderen strukturellen oder funktionellen Kombinationen von Metallen. Der Aufladegeräteanschluss 6 kann auch aus solchen Metalloxi¬ den bestehen, die gute Leiter von Wärme und Elektrizität sind. Im Allgemeinen kann jedes Material, das eine ausrei¬ chende Wärmeleitungseigenschaft und eine ausreichende elekt- rische Leitungsfähigkeit besitzt, als Aufladegeräteanschluss 6 eingesetzt werden.
Die Wärmesenke 8 funktioniert durch die Übertragung von Wärme von einer Fläche der Wärmesenke 8, die in Kontakt zum Aufla- degeräteanschluss 6 steht, auf eine Flache der Wärmesenke 8, die offen zur Umgebung liegt. Die Fläche, die in Kontakt zum Aufladegeräteanschluss steht, hat eine relativ höhere Tempe¬ ratur im Vergleich zur Fläche, die offen zur Umgebung liegt. Die Wärme wird weiter abgeleitet an die Umgebung um die Wär- mesenke 8 durch die Fläche, die offen zur Umgebung liegt.
Dieses ermöglicht weiter die Wärmeübertragung vom elektronischen Gerät 12 an den Aufladegeräteanschluss 6. Dadurch er- niedrigt es die Temperatur der Batterie 16 innerhalb des elektronischen Gerätes 12.
Die Wärmesenke 8 hat eine solide Struktur; sie kann auch eine hohle Struktur aufweisen, oder eine Struktur mit einigen Löchern auf einer Seitenfläche der Struktur sein, oder eine poröse Struktur oder eine beliebige andere Struktur, die die Kontaktfläche der Wärmesenke 8 zur Umgebung erhöht, aufwei¬ sen. Die Wärmesenke 8 kann auch eine hohle metallische Struk- tur sein, in deren Öffnungen ein Kühlmittel gefüllt ist.
Die Wärmesenke 8 kann eine beliebige Kombination von Metal¬ len, Legierungen, Metalloxiden, Peltier-Element , metallischen Strukturen oder flüssigen Kühlmittel sein, die eine effizien- te Wärmeabführung durch die Wärmesenke 8 in die Umgebung gewährleistet .
Das elektronische Gerät 12 kann an das Aufladegerät 2 über die Schnittstelle 4 während der Aufladung angeschlossen wer- den. Im angeschlossenen Zustand beginnt ein elektrischer Strom vom Aufladegerät 2 in das elektronische Gerät 12 zu fließen. Durch das Aufladen beginnt die Batterie 16 Wärme zu erzeugen. Die Wärme der Batterie 16 wird an das Aufladegerät 2 über die Schnittstelle 4 abgeführt.
Das elektronische Gerät 12 besteht aus einem Behälter für Batterien 14 und einem Batterieanschluss 18. Die Batterie 16 befindet sich innerhalb des Behälters für Batterien 14. Der elektrische Strom fließt von der Schnittstelle 4 zur Batterie 12 über einen Batterieanschluss 18. Der gleiche Batteriean¬ schluss 18 überträgt auch die Wärme von der Batterie 16 an die Schnittstelle 4.
Der Batterieanschluss 18 ist ein guter Leiter von Elektrizi- tät und Wärme, es ermöglicht deshalb sowohl die Übertragung von Elektrizität als auch die Wärmeübertragung. Er leitet die Wärme von der Batterie 16 ab an die Schnittstelle 4 und lei¬ tet den elektrischen Strom an die Batterie 16. Gemäß einer Ausprägung der Erfindung besteht der Batterieanschluss 18 aus Metallen zum Beispiel Aluminium, Kupfer, Stahl, Gold, Silber usw. oder beliebig anderen Metallen, die die Übertragung von sowohl Wärme als auch Elektrizität erlauben. Der Batteriean- schluss 18 kann aus einer Kombination von Metallen in der Form einer Legierung bestehen oder aus einem Metal mit Be- schichtung der eines anderen Metalls oder aus beliebig ande¬ ren strukturellen oder funktionellen Kombinationen der Metallen. Der Batterie-Anschluss 18 kann auch aus Metalloxiden be- stehen, die gute Leiter von Wärme und Elektrizität sind.
Eine Batterieaufnahmevorrichtung in Form eines Batteriefachs 14 nimmt die Batterie 16 im elektronischen Gerät 12 auf. Das Batteriefach 14 befindet sich in einer Aussparung des Gerätes 2. Das Batteriefach 14 isoliert die Batterie 16 gegen eine elektrische Stromübertragung. Das Batteriefach 16 kann auch gegen eine Wärmeübertragung isolieren, es kann aber ebenfalls ein guter Wärmeleiter sein, um eine bessere Wärmeübertragung durch die Abfuhr der Wärme aus dem elektronischen Gerät 2 zu gewährleisten.
Figur 2 zeigt anhand einer weiteren Ausführung das Aufladegerät mit der Wärmesenke 8, welches ein Peltier-Element um- fasst, und ein Aufladegerät mit Lüftungsschlitzen 26, der in einer Wärmeaustauschsbeziehung zur Wärmesenke 8 steht. Pel- tier-Elemente sind auch als thermoelektrische Kühler bekannt. Sie sind in der Regel kompakt ausgeführt, und kühlen effi¬ zient. Darüber hinaus sind sie kostengünstig und leicht ver¬ fügbar. Die Lüftungsschlitze 26 haben einen Eintritt für die Zufuhr und einen Austritt für die Abfuhr von Luft, um einen Konvektionsstrom um die Wärmesenke 8 herum zu ermöglichen. Die Lüftungsschlitze 26 sorgen somit für einen Austausch der warmen Luft um die Wärmesenke mit der relativ kühleren Luft außerhalb des Ladegeräts 2.
Figur 3 zeigt anhand einer weiteren Ausführung der Erfindung das Aufladegerät mit der Wärmesenke 8 in der Form einer La¬ melle und einem Lüfter 10. Die Lamelle stellt der Wärmesenke 8 eine große Kontaktfläche zur Umgebung zur Verfügung. Je größer die Kontaktfläche zur Umgebung, desto besser die Wärmeabführung. Die Form der Wär- mesenke 8 ist dabei nicht eingeschränkt auf die einer Lamel¬ le, und sie kann jede beliebige Form aufwiesen, die die Flä¬ che der Wärmesenke vergrößert, und dadurch die Wärmeabfüh¬ rungskapazität der Wärmesenke 8 erhöht. Der Lüfter 10 hält den Luftstrom um die Wärmesenke 8 auf¬ recht, so dass die Luft um die Wärmesenke 8 immer auf einer niedrigeren Temperatur bleibt. Wenn sich die Luft um die Wärmesenke aufwärmt, bewegt sich die warme Luft um die Wärmesen¬ ke zum Lüfter 10, während kalte Luft aus dem Lüfter 10 auf- wärts in die Umgebung der Wärmesenke 8 strömt. Somit wird ein Luftstrom um die Wärmesenke 8 aufgebaut und aufrechterhalten. Die kalte Luft um die Wärmesenke 8 unterstützt eine bessere Wärmeabfuhr von der Wärmesenke 8. Anstelle des Lüfters 10 kann auch eine verfügbare Lammelle oder ein besonders für den Einsatz im Aufladegerät konzipiertes Kühlgebläse Verwendung finden.
Figur 4 zeigt ein elektronisches Gerät 12 als Teil eines Auf- ladesystems gemäß Figur 1, wobei das elektronische Gerät 12 ein Kontaktfeld 22 zum Kontakt mit einem Aufladungspol 20 und mit dem Aufladegerät aufweist, wie zuvor erläutert wurde. Das Kontaktfeld 22 begünstigt die Wärmeübertragung von der Batte¬ rie 16 zum Batterieanschluss 18 und die Übertragung des e- lektrischen Stroms von der Batterieanschluss 18 zur Batterie 16. Das Kontaktfeld 22 ist zwischen der Batterie 16 und dem Batterieanschluss 18 positioniert.
Das Kontaktfeld 22 überdeckt einen erheblichen Teil der Ober- fläche des Aufladungspols 20. Je größer die Kontaktfläche im Verhältnis zur Umgebung ist, desto besser ist die Wärmeübertragung zwischen dem Kontaktfeld 22 und der Batterie 16. Die große Flächenabdeckung durch das Kontaktfeld 22 fördert eine bessere Abfuhr der Wärme aus der Batterie 16.
Das Kontaktfeld 22 ist über dem Aufladungspol 20 erweitert und erstreckt sich auch zumindest teilweise über einen iso¬ lierten Teil des elektronischen Gerätes 12. Eine derartige Erweiterung fördert eine Erhöhung der Fläche des Kontaktfel¬ des 22, wodurch mehr Wärme im Kontaktfeld 22 aufgenommen wird. Auf dieser Weise erhöht es die Wärmeübertragung von der Batterie 16 zum Kontaktfeld 22.
Das Kontaktfeld 22 kann auch aus dem Behälter für die Batte¬ rien 14 außerhalb des elektronischen Gerätes 12 herausragen. Das Kontaktfeld 22 kann dabei auch als Batterieanschluss 18 fungieren, und die Wärmeübertragung direkt von der Batterie 16 an die Schnittstelle 4 sowie die Übertragung des elektri¬ schen Stroms von der Schnittstelle 4 zur Batterie 16 fördern.
Figur 5 zeigt ein elektronisches Gerät 12 aus Figur 4, mit einem Peltier-Element 24 und dem Behälter für die Batterien 14, mit einer Öffnung für den Lufteingang 28 und einen Austritt für den Luftausgang 30. Das Peltier-Element 24 steht in einem abkühlenden Verhältnis zur Batterie 16. Die kalte Flä¬ che des Peltier-Elements 24 steht in Kontakt mit der Batterie 16 und nimmt die Wärme von der Batterie 16 auf, die durch
Konduktion und Konvektion der warmen Luft in die Umgebung des Peltier-Elements 24 verteilt wird.
Die Eintrittsöffnung für die Luft 28 und die Ausgangsöffnung 30 für die ausgehende Luft Batteriefach 14 verhilft die Luft- konvektion um die Batterie 16 herum. Wenn die Luft durch die Öffnung 28 einfließt, bewegt sie sich zur Batterie 16 und zum Peltier-Element 24, wo sie warme Luft um die Batterie 16 und das Peltier-Element 24 verdrängt. Die warme Luft um die Bat- terie 16 herum und um das Peltier-Element 24 tritt durch die entsprechende Öffnung 30 aus. Das Peltier-Element 24 und die Öffnungen 28, 30 zusammen stellen eine einfache Lösung für die Abkühlung der Batterie 16 innerhalb des Gerätes dar. Ein solches Aufladesystem stellt eine schnelle Batterieabkühlung zur Verfügung, dass in Ergänzung zur Kühlung über die Wärmesenke 8 des Ladegeräts 2 eine zusätzliche Abkühlung der Bat¬ terie 16 leistet.
Das Aufladegerät 2 kann in Form einer Andockstation ausgebildet sein, die eine Vorrichtung für die Aufnahme des elektrischen Gerätes 12 aufweist. Durch den Einbau in den Aufnahme- vorrichtungen ähnlich zu den Öffnungen 28, 30 im elektroni- sehen Gerät 12, kann eine Luftströmung um die Außenfläche des elektronischen Gerätes 12 erzeugt werden, die eine zusätzliche Abkühlung des elektrischen Gerätes 12 und indirekt auch der Batterie 16 bereitstellt. Diese Konvektionsströmung um das Gehäuse des elektrischen Gerätes 12 kann die Konvektion innerhalb des elektrischen Gerätes 12 verstärken, da die
Luftströmungen außerhalb des elektrischen Gerätes 12 ein Ab- saugungseffekt an die Öffnungen 28, 30 des elektronischen Ge¬ rätes erzeugt. Das Aufladesystem muss kein Peltier-Element 24 besitzen, vielmehr können lediglich die Öffnungen 28, 30 eine effektive und einfache Lösung für die Abkühlung der Batterie 16 bieten, zusätzlich zur Abkühlung durch die Wärmesenke 8 innerhalb des Aufladegerätes 2. Des Weiteren muss das Aufladesystem keine Öffnungen 28, 30 besitzen, stattdessen kann es auch lediglich das Peltier-Element 24 aufweisen, das in einer abkühlenden Beziehung zur Batterie 16 steht.
Die Anwesenheit des Peltier-Elements 24 führt zu einer größe- ren Temperaturdifferenz, die die Konvektion verstärkt. Das
Peltier-Element 24 kann auch in einem abkühlenden Verhältnis mit dem Kontaktfeld 22 oder dem Aufladungspol 20 oder mit ei¬ ner Kombination des Aufladungspols 20, des Batterieanschlus¬ ses 18 oder des Kontaktfelds 22 stehen, um die Batterie 16 abzukühlen.
Ähnlich wie die Batterie 16 in dem elektronischen Gerät 12 kann auch das elektronische Gerät 12 selbst innerhalb des Aufladegerätes 2 angeordnet sein. In diesem Fall wäre in Fi¬ gur 5 die Batterie 16 durch das elektronische Gerät 12 und das elektronische Gerät 12 durch das Aufladegerät 2 zu erset¬ zen. Das elektrische Gerät 12 wird dann mit denselben mittein von außen gekühlt, wie zuvor in Bezug auf die Batterie 16 be¬ schrieben .
In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist das elektronische Gerät 12 ein Hörgerät. Das elektronische Gerät 12 kann aber auch in ein mp3-Wiedergabegerät , ein Mobiltele¬ fon, ein Fernbedienung, eine elektronisches Spielzeug, ein Handgerät eines stationären Telefons oder ein anderes elekt¬ ronisches Gerät sein, das eine Batterie enthält.

Claims

Patentansprüche
1. Ein Aufladegerät (2) zum Aufladen eines elektronischen Gerätes (12) mit einer internen Batterie (16) umfassend:
- eine Schnittstelle (4), die angepasst ist, Kontakt mit dem elektronischen Gerät (12) aufzunehmen, einen elektrischen Strom an das elektronische Gerät (12) zum Aufladen der Batte¬ rie (16) zu liefern und die Wärme von dem elektronischen Gerät (12) aufzunehmen;
- eine Wärmesenke (8) zur Abfuhr der Wärme;
- einen Aufladegeräteanschluss (6) zwischen der Schnittstelle (4) und der Wärmesenke (8) zur Übertragung der von dem elektronischen Gerät (12) abgegebenen Wärme an die Wärmesenke (8) .
2. Das Aufladegerät (2) nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Lüfter (10) zum Kühlen der Wärmesenke (8) .
3. Das Aufladegerät (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, in dem die Wärmesenke (8) eine Lamelle zur Abfuhr der Wärme an die Umgebung umfasst.
4. Das Aufladegerät (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wo¬ bei die Wärmesenke (8) aus einem Peltier-Element (32) be¬ steht .
5. Das Aufladegerät (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wo¬ bei der Aufladegeräteanschluss (6) metallisch ist.
6. Ein Aufladesystem umfassend:
- ein elektronisches Gerät (12) mit einer internen Batterie;
- ein Aufladegerät (2) zum Aufladen des elektronischen Gerätes;
wobei das Aufladegerät (2) folgendes umfasst:
- eine Schnittstelle (4), die zum Kontakt mit dem elektroni- sehen Gerät (12), zur Bereitstellung eines elektrischen
Stroms an das elektronischen Gerät (12) zur Aufladung der Batterie (16) und zur Aufnahme der Wärme von dem elektroni¬ schen Gerät (12) angepasst ist; - eine Wärmesenke (8) zur Abfuhr der Wärme;
- ein Aufladegeräteanschluss (6) zwischen der Schnittstelle (4) und der Wärmesenke (8) zur Übertragung der vom elektronischen Gerät (12) aufgenommenen Wärme an die Wärmesenke (8) .
7. Das Aufladesystem nach Anspruch 6 mit einem Aufladegerät (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
8. Das Aufladesystem nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei das elektronische Gerät (12) Folgendes umfasst:
- eine Batterieaufnahmevorrichtung (14) zur Aufnahme der Batterie (16) in dem elektronischen Gerät (12);
- einen Batterieanschluss (18), angepasst zur Übertragung des elektrischen Stroms von der Schnittstelle (4) an die Batterie (16) in einer Batterieaufnahmevorrichtung (14), und zur Übertragung der Wärme von der Batterie (16) an die Schnittstelle (4) .
9. Das Aufladesystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das elektronische Gerät (12) ein Kontaktfeld (22) umfasst, das angepasst ist zum Kontakt mit einem Aufladungspol (20) der Batterie (16), zur Überleitung eines elektrischen Stroms an die Batterie (16) durch den Aufladungspol (20) und zur Ü- bertragung der Wärme von der Batterie (16) an den Batteriean- schluss (18).
10. Das Aufladesystem nach Anspruch 9, wobei das Kontaktfeld (22) zum Kontakt mit einem erheblichen Teil der Oberfläche des Aufladungspols (20) der Batterie (16) angepasst ist.
11. Das Aufladesystem nach einem der Ansprüche 9 oder 10 wobei das Kontaktfeld (22) zum Kontakt mit einer elektrisch i- solierten Fläche der Batterie (16) angepasst ist.
12. Das Aufladesystem nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei der Batterieanschluss (18) aus Metall besteht.
13. Das Aufladesystem nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei ein elektronisches Gerät (12) weiterhin ein Peltier- Element (24) zum Kühlen der Batterie (16) umfasst.
14. Das Aufladesystem nach einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei die Batterieaufnahmevorrichtung (14) eine Öffnung für die eingehende Luft (28) und eine Öffnung für die ausgehende Luft
(30) zur Erzeugung einer Konvektionsströmung um die Batterie
(16) umfasst.
15. Das Aufladesystem nach einem der Ansprüche 6 bis 14, wobei das elektronische Gerät (12) ein Hörgerät ist.
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