WO2022174867A1 - Modulares ladesystem und modul für elektrische kleingeräte - Google Patents

Modulares ladesystem und modul für elektrische kleingeräte Download PDF

Info

Publication number
WO2022174867A1
WO2022174867A1 PCT/DE2022/100125 DE2022100125W WO2022174867A1 WO 2022174867 A1 WO2022174867 A1 WO 2022174867A1 DE 2022100125 W DE2022100125 W DE 2022100125W WO 2022174867 A1 WO2022174867 A1 WO 2022174867A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
charging
modules
module
charge
small
Prior art date
Application number
PCT/DE2022/100125
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Holger Glasmachers
Original Assignee
Hochschule Hamm-Lippstadt
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hochschule Hamm-Lippstadt filed Critical Hochschule Hamm-Lippstadt
Publication of WO2022174867A1 publication Critical patent/WO2022174867A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/14—Balancing the load in a network

Definitions

  • the invention relates to a modular charging system for small electronic devices, the small devices each having a chargeable battery, with a plurality of modules assigned to the small devices to be charged, which are mechanically and/or electrically connected to an adjacent module via coupling means, with an electrical circuit , in which the electrical line sections of the modules are connected in series, with a charging means which can be connected to an electrical power supply and which is connected to the electrical series circuit, so that the electrical line sections of the modules each have a branch that is in a charging position of the small device is coupled to the rechargeable battery of the small device assigned to the respective module in order to charge the rechargeable battery.
  • the invention relates to a module for such a modular charging system.
  • a modular charging system for small electronic devices is known from US 2013/0113420 A1, which comprises a housing with a plurality of charging slots to which the small electronic devices can be mechanically and electrically connected. Lead in the housing Connection cable from the respective small electronic device to a power rail on which the small electronic devices are supplied with power. The power rail can be connected to a socket of a power supply network via a cable.
  • the well-known charging system enables a central electrical charging of several small electronic devices. A charging control for the electrical charging of the small devices is not provided.
  • a modular charging system for small electronic devices is known from US Pat. No. 4,739,242 A, which has a plurality of modules to which a small electronic device can be electrically and mechanically coupled.
  • the modules that can accommodate a single small electronic device are arranged next to one another and each have electrical line sections, so that the rechargeable batteries (accumulator) arranged in the small device are connected in series with one another.
  • At one end module one end of the electrical line section is connected via a cable to a charging means (mains plug) which can be connected to an electrical power supply.
  • the modular charging system makes it possible to easily expand the automatic charging of small devices, since only one additional module can be plugged into the modules that have already been plugged together.
  • the disadvantage of the modular charging system is that above a certain number of modules or connected small electronic devices, the charging of all small devices is impaired due to the limited capacity of the charging means. Another disadvantage is that when a small device is removed from the model, charging of the other small devices is interrupted.
  • the object of the present invention is therefore to further develop a modular charging system for small electronic devices and modules for this in such a way that the charging of the small devices becomes more effective and user-friendly for the user.
  • the invention according to the preamble of claim 1 is characterized in that the electrical line sections of the modules that are electrically connected and/or coupled to one another form a busbar from which a charging current can be branched off to the rechargeable battery of the small appliance via the branches arranged in the module, that in at least one module measuring and/or estimation means for measuring and/or estimating a current state of charge, the each battery assigned to the modules is provided, that a charge control is provided, by means of which a charge variable supplied to the battery is set as a function of measured values determined by the measuring and/or estimation means, and/or that measuring means are provided for measuring a input-side charge variable or an output-side charge variable of the modules and/or a charge variable of all modules and that a charge distribution control is provided, by means of which the charging current is determined as a function of the measured input-side charge variable or output-side charge variable and a maximum charge variable made available by the charging device distributed to the modules.
  • the particular advantage of the invention is that battery-operated small devices can always be optimally charged when they take up a charging position on a module. Because the electrical line sections of the modules form a busbar when the modules are assembled, to which the rechargeable batteries of the small devices are connected, the battery of a small device can be charged even if another small device is not connected to another module is.
  • the modules each have measuring and/or estimation means, so that charging control is provided for the full charging of the battery depending on the state of charge data obtained in this way.
  • a charging distribution control is provided which, depending on measurement data of the respective modules and/or a maximum charging size for the number of Small devices causes an optimal charging current distribution among the modules.
  • the charging controller is arranged in each of the modules.
  • the charging controller has control means by means of which the rechargeable batteries are always kept charged to a minimum charge size and/or if the charge size falls below a predetermined minimum charge size value, the battery and preferably to a maximum -Charge size value is charged and / or that a charging current is limited to a predetermined maximum charging current.
  • the modules each have a switching element, by means of which the electric current flow to the chargeable battery of the small appliance can either be maintained or interrupted. In this way, charging control adapted to the battery can advantageously take place.
  • the measuring and/or estimation means are a current measuring device for measuring a charging current intensity flowing to the battery of the small appliance as a charging variable and a voltage measuring device for measuring a battery voltage present at the battery be charged to protect the battery.
  • the charging controller has control means, so that the amount supplied to the battery and/or the duration of the charge quantity (charging current) is dependent on the service life of the battery and/or a charging requirement for the small device operated with the same, where the period of use corresponds to a period in which the small device is not connected to the module and in which the small device is in use or is being used by the user.
  • the service life of the small device can be derived from the service life of the small device, which can correspond to a period in which the battery is not charged. If the electrical energy requirement of the small device is also known, the charging requirement and charging time can be calculated Battery are closed, which can be implemented by means of appropriate control by the charge controller.
  • the switching element is designed as a manually operable switch or as an integrated switching module.
  • the manually actuable switch can be actuated by a user, for example, in order to avoid unwanted charging of the battery when the small device is not in use, for example.
  • the switching module enables a saving in installation space, which can be further increased by the charging controller and the switching module, in particular when a printed circuit board is fitted with an integrated circuit.
  • the charge distribution control is formed by a central charge distribution control unit, which measures the charge size of all modules or which, via a data line, a radio link (Bluetooth, WAN, inductive) or a data signal modulated onto the supply line, Modules measured load size receives.
  • the battery-operated small devices can be prioritized for charging. For example, provision can be made for relatively frequently used small devices, such as toothbrushes, to be given a higher charging priority than beard clippers that are used less frequently. For example, the charging prioritization can lead to the electric toothbrush being charged first and only then the beard trimmer.
  • the charge distribution control is arranged in one of the modules as a central charge distribution control unit or in all modules as decentralized charge distribution control units.
  • a charge distribution control can advantageously take place without the charging current of the respective small devices having to be measured.
  • the charge distribution control is designed in such a way that an input voltage of the Module is measured and that control means are provided so that the small device is available with the charging current when the measured input voltage is greater than a predetermined threshold voltage.
  • the charging power provided for the small devices can advantageously be adapted to the charging power or charging current provided by a charging device. If the load is too high, the output voltage of the charging means, which is designed as a power pack, for example, drops.
  • a mechanical plug-in connection on the one hand and an electrical contact or a wireless electrical connection on the other hand are provided for connecting a module to a small device.
  • communication data can also be exchanged in this way, so that the battery can be charged depending on the state of charge or charging requirement of the small device.
  • the modules for small electronic devices are used at the same place of use. For example, if the group of modules is arranged in a bathroom, an electric toothbrush, a mouthwash, a shaver and a beard shaver can be charged at the same time.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a charging system according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a block diagram of the charging system according to a second embodiment and 3 shows a block diagram of the charging system according to a third embodiment.
  • a modular charging system can be used to charge a number of battery-operated small electronic devices.
  • a first small electronic device 1 can be designed as an electric toothbrush, a second small electronic device (not shown) as an oral irrigator, a third small electronic device (not shown) as a shaver and a fourth small device 4 as a beard hair trimmer, which are located in one room, preferably in a bathroom.
  • this comprises a number of modules 5, 8 corresponding to the number of small devices to be charged.
  • the modules 5, 8 each have a housing in which the components described later are arranged, and connecting means for mechanical and electrical connection to the respective small devices 1, 4.
  • the small devices 1, 4 each have rechargeable batteries, not shown .
  • the small devices 1, 4 can each be held on the respective module 5, 8 via a mechanical plug connection.
  • the modules 5, 8 each have coupling means on two different, preferably opposite sides of the housing for mechanical and/or electrical connection to an adjacent module.
  • adjacent modules can be connected to one another via a plug connection.
  • the coupling means are designed in such a way that an electrical line section 9 of one module 5, 8 can be electrically connected to a further electrical line section 9 of the adjacent module 5, 8.
  • the electrical line sections 9 of the respective modules 5, 8 are connected in series with one another.
  • the first module 5 is designed as an end module that can only be electrically and mechanically connected to a single additional module. It has only a single coupling point. All other modules 8 have two coupling points 6', so that they can be electrically and mechanically connected to two other modules via coupling means.
  • the first module 5 can be connected via coupling means to a charging means 10 instead of a further module 8, which can be connected to an electrical power supply, provided no other modules are connected.
  • the charging means can be in the form of a power pack, solar panel, battery source or a cable connection to a socket of an electrical power supply (power supply network). If several modules 5, 8 are connected to one another in a row, the first fourth module 8 is connected to the light source 10.
  • the modules 5, 8 are physically and electrically connected in series.
  • the fourth module 8 is designed as an end module.
  • this end module 8 is electrically and preferably mechanically connected to a charging distribution control designed as a charging distribution control unit 11 .
  • the second end module 8 is electrically and mechanically connected to the third module and to the charge distribution control unit 11 .
  • the charge distribution control unit 11 is used for optimal distribution of the electrical energy provided by the charging means 10 to the connected small devices 1, 4.
  • the modules 5, 8 essentially have the same structure. On the one hand, they have the electrical line section 9, which leads continuously from an electrical input of the respective modules 5, 8 to an output of the same. In the interconnected state of the modules 5, 8, the electrical line sections 9 of the same form a busbar, from which a charging current l L1 , l L4 to the rechargeable batteries of the respective small devices 1, 4 is branchable.
  • the junction 12 is as an electrical node at the Conductor rail formed, from which a current branch 13 leads to the respective small device 1, 4.
  • a current measuring device 14 for measuring the charging current I L1 , I L4 is provided in the current branch 13 as a measuring and/or estimating means.
  • a switching element 15 is provided in series with the current measuring device 14, by means of which the charging current I L1 , I L4 can be interrupted. Furthermore, the module 5, 8 includes a charging control designed as a charging control unit 16, which on the input side receives a current measurement signal 25 from the current measurement device 14 and a voltage measurement signal 26 from a voltage measurement device 17 for measuring a battery voltage U present at the battery of the connected small appliance 1, 4 G1 , U G4 gets. Depending on the current measurement signal 25 of the current measurement device 14 and the voltage measurement signal 26 of the voltage measurement device 17, the charging control unit 16 generates a control signal with which the switching element 15 can be switched to a closed position or to an open position.
  • the charging control unit 16 has control means such that the small devices 1, 4 connected to the modules 5, 8 are optimally charged.
  • a control means can be provided so that a charge size, with which the chargeable battery of the small appliance 1, 4 is charged via the corresponding module 5, 8, is kept charged to a minimum charge size value.
  • the voltage U G1 , U G4 of the respective small devices 1 , 4 or the power or the charge supplied can serve as the charge variable. This ensures that the device voltage of the small device 1, 4 cannot fall below a minimum value.
  • the control means can be designed in such a way that when the charge level (device voltage, power, charge) falls below a predetermined minimum charge level value, the battery is charged to a maximum charge level value.
  • the working range of the small device 1, 4 is advantageously defined by the minimum charge size value and the maximum charge size value, ie the charge level of the small device 1, 4 is always between 40% and 80% of the same charge level.
  • the control means can be designed in such a way that a charging current I L1 , I L4 , with which the battery is charged, is limited to a predetermined maximum charging current. This ensures that the battery is charged gently.
  • the charging control unit 16 can determine the charging requirement of the small devices 1, 4 connected to the respective modules 5, 8. This is done by detecting the small devices 1, 4 being lifted off the modules 5, 8. Because the duration of the non-charged state of the respective batteries can be determined by the signal from the current measuring device 14 or voltage measuring device 17. The duration of a non-charging state of the small device 1, 4 determined in this way is equated with a service life of the corresponding small device 1, 4, so that a corresponding charging requirement can then be determined. Typical charging requirements for the respective small devices 1, 4 are stored in the charging control unit 16, so that the necessary charging energy and/or charging time required for the respective small device 1, 4 can be determined.
  • the charging control takes place independently for each module 5, 8 separately.
  • the charging regime used here (charging time, charging energy) depends on the connected small device 1, 4. In the simplest case, the charging regime for all modules 5, 8 can be the same.
  • the switching element 15 is designed as a manually operable switch, a user of the small devices 1, 4 can influence the charging process of the same. For example, by actuating the switching element 15, he can prevent charging when the same is not in use, even though the small device 1, 4 is mechanically connected to the module 5, 8.
  • the switching element 15 can be designed as an integrated switching module, which is preferably arranged on the same printed circuit board as the charging control unit 16.
  • the switching module can, for example, The electrical connection to the rechargeable battery is interrupted as a function of a predefined programmable charging profile of the charging control unit 16.
  • the charge distribution control unit 11 has a control unit 18 for generating a distribution control signal 19 which is transmitted via a data line 20 to the charge distribution control units 11 of the modules 5 , 8 . Furthermore, the charge distribution control unit 11 includes a measuring device 21 for measuring a charge size of all modules 5 , 8 .
  • the charging variable can be the entire charging current or charging power delivered by the modules 5, 8.
  • the distribution control signal 19 acts on the modules 5, 8 or the charging control units 16 in particular when the current charge size (charge currently being transferred to the small devices 1, 4, charging current) is greater than a specified maximum charge size (maximum charging power, maximum total charging current).
  • the power pack 10 as the charging means would be overloaded, which would lead to a reduction in the mains voltage.
  • the charge distribution control unit 11 generates such a distribution control signal 19 that, in such a case, the modules 5, 8 are controlled according to a predetermined charge prioritization.
  • the measuring device 21 for measuring the charging current can be designed as an ammeter.
  • the current measuring device 14 can also be in the form of an ammeter.
  • the charging distribution control unit 11 is arranged between the fourth module 8 and the power supply unit 10 supplying the total current I L total .
  • the charge distribution control unit 11 can be integrated into one of the modules 5 or 8 .
  • a central module can be saved.
  • the distribution control signal 19 can also be transmitted via the existing connecting lines 9, for example by modulating it to the charge variable (charge current).
  • the communication or the transmission of the data signal can take place via a radio connection (Bluetooth, WAN, inductive).
  • a data line or a radio link can be provided as a means of communication for transmitting the measured values from the small device 1, 4 to the charging controller 16.
  • the charge distribution control unit 11 is arranged in an integrated manner in each module 5, 8.
  • the charge distribution control unit 11 is preferably arranged on the same circuit board as the charge control unit 16 .
  • the charge distribution control unit 11 is thus designed as a decentralized charge distribution control unit.
  • a load variable on the input side or a load variable on the output side is measured in each case.
  • the input-side charge variable can be the input current Iin or the input power;
  • the load variable on the output side can be the output current I out or the output power of the respective module 5, 8.
  • the output current I out of the respective modules 5, 8 is measured in FIG. If the current tap 22 is located behind the junction 12 in the direction of current flow, the input current I in is measured.
  • the charge distribution control unit 11 has the information about the maximum charge size of all modules 5, 8. For example, this can be the maximum output current (supply current) of the power pack 10 for charging the connected small devices 1, 4, which is stored.
  • the charging current or charging power available for each module 5, 8 can be determined from the difference between the current total current of all modules 5, 8 and the specified maximum supply current of the power supply unit 10. It is assumed that each module 5, 8 has the maximum output current of the Power supply 10 and the currently connected small device 1, 4 is known.
  • the charging current available for the respective module 5, 8 can be determined from the difference between the output current of the module 5, 8 and the maximum output current of the power supply unit 10.
  • an input voltage of the module 5, 8 can be measured instead of measuring the input current I IN or output current I OUT .
  • the modules 5, 8 only charge the small devices 1, 4 connected to them for a period of time as long as the input voltage is above a predetermined threshold value.
  • the threshold value is determined depending on the voltage of the power supply.
  • the data connection between the modules 5, 8 and/or between the modules 5, 8 and the small device 1, 4 can be established by a radio link, for example Bluetooth.
  • the modules 5, 8 each have a housing in which the charging control unit 16, the switching element 15, the measuring means 14 and the through line 9 from a first electrical connection to a second electrical connection of the module 5, 8 and connection means to the small device 1, 4 are arranged.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein modulares Ladesystem für elektronische Kleingeräte, wobei die Kleingeräte jeweils eine aufladbare Batterie aufweisen, mit einer Mehrzahl von jeweils den zu ladenden Kleingeraten zugeordneten Modulen, die über Koppel mittel mit einem benachbarten Modul mechanisch und/oder elektrisch verbunden sind, mit einem elektrischen Stromkreis, in dem elektrische Leitungsabschnitte der Module hintereinander verschaltet sind, mit einem Lademittel, das an einer elektrischen Stromversorgung anschließbar ist und das an dem elektrischen Reihenstromkreis angeschlossen ist, dass die elektrischen Leitungsabschnitte der Module jeweils eine Abzweigung aufweisen, die in einer Ladeposition des Kleingerätes mit der aufladbaren Batterie des den jeweiligen Moduls zugeordneten Kleingerätes gekoppelt ist zum Aufladen der aufladbaren Batterie, wobei die miteinander elektrisch verbundenen und/oder gekoppelten elektrischen Leitungsabschnitte der Module eine Stromschiene bilden, von der über die in dem Modul angeordneten Abzweigungen ein Ladestrom zu der aufladbaren Batterie des Kleingerätes abzweigbar ist, dass in mindestens einem Modul Mess- und/oder Schätzmittel zur Messung und/oder Schätzung eines aktuellen Ladezustandes, der jeweils den Modulen zugeordneten Batterie vorgesehen ist, dass eine Ladesteuerung vorgesehen ist, mittels derer in Abhängigkeit von ermittelten Messwerten der Mess- und/oder Schätzmittel eine der Batterie zugeführte Ladegröße eingestellt wird, und/oder dass Messmittel vorgesehen sind zum Messen einer eingangsseitigen Ladegröße oder einer ausgangsseitigen Ladegröße der Module und/oder einer Ladegröße aller Module und dass eine Ladeverteilsteuerung vorgesehen ist, mittels derer in Abhängigkeit von dem gemessenen eingangsseitigen Ladegröße oder ausgangsseitigen Ladegröße und einer von dem Lademittel zur Verfügung gestellten maximalen Ladegröße der Ladestrom auf die Module verteilt wird.

Description

Modulares Ladesystem und Modul für elektrische Kleingeräte
Die Erfindung betrifft ein modulares Ladesystem für elektronische Kleingeräte, wobei die Kleingeräte jeweils eine aufladbare Batterie aufweisen, mit einer Mehrzahl von jeweils den zu ladenden Kleingeräten zugeordneten Modulen, die über Koppelmittel mit einem benachbarten Modul mechanisch und/oder elektrisch verbunden sind, mit einem elektrischen Stromkreis, in dem elektri- sche Leitungsabschnitte der Module hintereinander verschaltet sind, mit einem Lademittel, das an einer elektrischen Stromversorgung anschließbar ist und das an dem elektrischen Reihenstromkreis angeschlossen ist, dass die elektri- schen Leitungsabschnitte der Module jeweils eine Abzweigung aufweisen, die in einer Ladeposition des Kleingerätes mit der aufladbaren Batterie des den je- welligen Moduls zugeordneten Kleingerätes gekoppelt ist zum Aufladen der aufladbaren Batterie.
Ferner betrifft die Erfindung ein Modul für ein solches modulares Ladesystem.
Aus der US 2013/0113420 A1 ist ein modulares Ladesystem für elektronische Kleingeräte bekannt, das ein Gehäuse mit einer Mehrzahl von Ladeschlitze um- fasst, an denen die elektronischen Kleingeräte jeweils mechanisch und elektrisch angeschlossen werden können. In dem Gehäuse führen Anschlusskabel von dem jeweiligen elektronischen Kleingerät zu einer Strom- schiene, an der die elektronischen Kleingeräte mit Strom versorgt werden. Die Stromschiene ist über ein Kabel mit einer Steckdose eines Stromversorgungs- netzes verbindbar. Das bekannte Ladesystem ermöglicht eine zentrale elektri- sche Aufladung von mehreren elektronischen Kleingeräten. Eine Ladesteue- rung zur elektrischen Aufladung der Kleingeräte ist nicht vorgesehen.
Aus der US 4 739 242 A ist ein modulares Ladesystem für elektronische Klein- geräte bekannt, das eine Mehrzahl von Modulen aufweist, an denen jeweils ein elektronisches Kleingerät elektrisch und mechanisch koppelbar ist. Die jeweils ein einziges elektronisches Kleingerät aufnehmbaren Module sind nebeneinan- der angeordnet und weisen jeweils elektrische Leitungsabschnitte auf, so dass die in dem Kleingerät angeordneten aufladbaren Batterien (Akkumulator) zuei- nander in Reihe geschaltet sind. An einem endseitigen Modul ist ein Ende des elektrischen Leitungsabschnitts über ein Kabel mit einem Lademittel (Netzste- cker) verbunden, welches an eine elektrische Stromversorgung anschließbar ist. Zwar ermöglicht das modulare Ladesystem eine einfache Erweiterung der automatischen Ladung von Kleingeräten, da lediglich ein zusätzliches Modul an die bereits zusammengesteckten Module ansteckbar ist. Nachteilig an dem mo- dularen Ladesystem ist, dass ab einer bestimmten Anzahl von Modulen bzw. angeschlossenen elektronischen Kleingeräten aufgrund der begrenzten Kapa- zität des Lademittels die Aufladung aller Kleingeräte beeinträchtigt ist. Nachtei- lig ist weiterhin, dass bei Entnahme eines Kleingerätes aus dem Model die La- dung der weiteren Kleingeräte unterbrochen ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein modulares Ladesystem für elektronische Kleingeräte sowie Module hierfür derart weiterzubilden, dass das Laden der Kleingeräte effektiver und für den Nutzer bedienungsfreundli- cher wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung nach dem Oberbegriff des Pa- tentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander elektrisch ver- bundenen und/oder gekoppelten elektrischen Leitungsabschnitte der Module eine Stromschiene bilden, von der über die in dem Modul angeordneten Ab- zweigungen ein Ladestrom zu der aufladbaren Batterie des Kleingerätes ab- zweigbar ist, dass in mindestens einem Modul Mess- und/oder Schätzmittel zur Messung und/oder Schätzung eines aktuellen Ladezustandes, der jeweils den Modulen zugeordneten Batterie vorgesehen ist, dass eine Ladesteuerung vorgesehen ist, mittels derer in Abhängigkeit von ermittelten Messwerten der Mess- und/oder Schätzmittel eine der Batterie zugeführte Ladegröße einge- stellt wird, und/oder dass Messmittel vorgesehen sind zum Messen einer ein- gangsseitigen Ladegröße oder einer ausgangsseitigen Ladegröße der Module und/oder einer Ladegröße aller Module und dass eine Ladeverteilsteuerung vorgesehen ist, mittels derer in Abhängigkeit von dem gemessenen eingangs- seitigen Ladegröße oder ausgangsseitigen Ladegröße und einer von dem La- demittel zur Verfügung gestellten maximalen Ladegröße der Ladestrom auf die Module verteilt wird.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass batteriebetriebene Kleingeräte bei Einnahme einer Ladeposition an einem Modul stets optimal aufgeladen werden können. Dadurch, dass die elektrischen Leitungsab- schnitte der Module im zusammengesetzten Zustand der Module eine Strom- schiene bilden, an der aufladbare Batterien der Kleingeräte angeschlossen sind, kann eine Aufladung der Batterie eines Kleingerätes erfolgen, auch wenn ein anderes Kleingerät nicht an einem anderen Modul gekoppelt ist. Die Mo- dule weisen jeweils Mess- und/oder Schätzmittel auf, so dass in Abhängigkeit von den hierdurch gewonnenen Ladezustandsdaten eine Ladesteuerung für die vollständige Aufladung der Batterie gesorgt ist. Sofern aufgrund der Erwei- terbarkeit des Ladesystems durch Ankoppeln weiterer Module die verfügbare Ladekapazität von Lademitteln (Netzgerät) überschritten wird, ist eine Lade- verteilsteuerung vorgesehen, die in Abhängigkeit von Messdaten der jeweili- gen Module und/oder einer maximalen Ladegröße für die Anzahl der Kleinge- räte eine optimale Ladestromverteilung unter den Modulen bewirkt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Ladesteuerung jeweils in den Modulen angeordnet. Um die Lebensdauer der aufladbaren Batterien der Kleingeräte zu verlängern, weist die Ladesteuerung Steuermittel auf, mittels derer die aufladbaren Batterien stets auf einem Mindest-Ladegrö- ßenwert aufgeladen gehalten werden und/oder bei Unterschreiten der Lade- größe unter einem vorgegebenen Minimal-Ladegrößenwert die Batterie und vorzugsweise auf einen Maximal-Ladegrößenwert aufgeladen wird und/oder dass ein Ladestrom auf einen vorgegebenen maximalen Ladestrom begrenzt ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Module jeweils ein Schalt- element auf, mittels dessen der elektrische Stromfluss zu der aufladbaren Bat- terie des Kleingerätes entweder aufrecht erhalten oder unterbrochen werden kann. Vorteilhaft kann hierdurch eine an die Batterie angepasste Ladesteue- rung erfolgen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist als Mess- und/oder Schätzmittel eine Strommesseinrichtung zum Messen einer zu der Batterie des Kleingerä- tes fließenden Ladestromstärke als Ladegröße und eine Spanungsmessein- richtung zum Messen einer an der Batterie anliegenden Batteriespannung auf Anhand der ermittelten Messdaten kann das Kleingerät akkuschonend aufge- laden werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Ladesteuerung Steuermittel auf, so dass ein der Batterie zugeführter Betrag und/oder eine Dauer der La- degröße (Ladestrom) abhängig ist von einer Nutzungsdauer der Batterie und/oder einem Ladebedarf des mit derselben betriebenen Kleingerätes, wo- bei die Nutzungsdauer einem Zeitraum entspricht, in dem das Kleingerät nicht mit dem Modul gekoppelt ist und in dem das Kleingerät von dem Nutzer in Ge- brauch ist bzw. genutzt wird. Vorteilhaft ergibt sich hieraus eine Abhebeerken- nung. Aus der Nutzungsdauer des Kleingeräts, die einer Dauer des Nichtlade- zustands der Batterie entsprechen kann, lässt sich die Betriebsdauer des Kleingerätes ableiten. Wenn zusätzlich der elektrische Energiebedarf des Kleingerätes bekannt ist, kann auf den Ladebedarf und die Ladedauer der Batterie geschlossen werden, die mittels entsprechender Ansteuerung durch die Ladesteuerung umsetzbar ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Schaltelement als ein manuell betätigbarer Schalter oder als ein integrierter Schaltbaustein ausgebildet. Der manuell betätigbare Schalter kann beispielsweise von einem Nutzer betätigt werden, um beispielsweise bei Nichtgebrauch des Kleingerätes eine uner- wünschte Aufladung der Batterie zu vermeiden. Der Schaltbaustein ermöglicht eine Bauraumerspamis, die insbesondere bei integrierter Bestückung einer Leiterplatte durch die Ladesteuerung und den Schaltbaustein weiter erhöht werden kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Ladeverteilsteuerung durch eine zentrale Ladeverteilsteuereinheit gebildet, die die Ladegröße aller Module misst oder die über eine Datenleitung, über eine Funkverbindung (Bluetooth, WAN, induktiv) oder über ein auf der Versorgungsleitung aufmoduliertes Da- tensignal die jeweils von den Modulen gemessenen Ladegrößen empfängt. In Abhängigkeit von den Messdaten kann eine Ladepriorisierung der batteriebe- triebenen Kleingeräte erfolgen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass re- lativ häufig benutzte Kleingeräte, wie beispielsweise Zahnbürsten, eine höhere Ladepriorisierung bekommen als seltener benutzte Barthaarschneidegeräte. Beispielsweise kann die Ladepriorisierung dazu führen, dass zuerst das elekt- rische Zahnbüretengerät aufgeladen wird und erst danach das Barthaar- schneidegerät.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Ladeverteilsteuerung in einem der Module als zentrale Ladeverteilsteuereinheit oder in allen Modulen als de- zentrale Ladeverteilsteuereinheiten angeordnet. Vorteilhaft kann eine Ladever- teilsteuerung erfolgen, ohne dass der Ladestrom der jeweiligen Kleingeräte gemessen werden muss.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Ladeverteilsteuerung derart ausgebildet, dass als eingangsseitige Ladegröße eine Eingangsspannung des Moduls gemessen wird und dass Steuermittel vorgesehen sind, so dass das Kleingerät mit dem Ladestrom verfügbar ist, wenn die gemessene Eingangs- spannung größer ist als eine vorgegebene Schwellwertspannung. Vorteilhaft kann hierdurch die zur Verfügung gestellte Ladeleistung für die Kleingeräte angepasst werden an die von einem Lademittel bereitgestellte Ladeleistung bzw. Ladestrom. Bei zu hoher Belastung sinkt nämlich die Ausgangsspannung des beispielsweise als Netzteil ausgebildeten Lademittels.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist zur Verbindung von einem Modul zu einem Kleingerät eine mechanische Steckverbindung einerseits und eine elektrische Kontaktierung oder eine drahtlose elektrische Verbindung anderer- seits vorgesehen. Vorteilhaft können hierdurch auch Kommunikationsdaten ausgetauscht werden, so dass in Abhängigkeit von dem Ladezustand bzw. La- debedarf des Kleingerätes das Aufladen der Batterie erfolgen kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden die Module für elektronische Kleingeräte an einem gleichen Einsatzort eingesetzt. So kann bei Anordnung der Gruppe von Modulen in einem Badezimmer beispielsweise gleichzeitig eine elektrische Zahnbürste, eine Munddusche, ein Rasierer und Barthaarra- sierer, aufgeladen werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeich- nungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ladesystems nach einer ersten Ausfüh- rungsform,
Fig. 2 ein Blockschaltbild des Ladesystems nach einer zweiten Ausfüh- rungsform und Fig. 3 ein Blockschaltbild des Ladesystems nach einer dritten Ausführungs- form.
Ein erfindungsgemäßes modulares Ladesystem kann zum Aufladen einer Mehrzahl von batteriebetriebenen elektronischen Kleingeräten dienen. Bei- spielsweise kann ein erstes elektronisches Kleingerät 1 als eine elektrische Zahnbürste, ein nicht dargestelltes zweites elektronisches Kleingerät als eine Munddusche, ein nicht dargestelltes drittes elektronisches Kleingerät als ein Rasierer und ein viertes Kleingerät 4 als ein Barthaarschneider ausgebildet sein, die in einem Raum, vorzugsweise in einem Badezimmer, betrieben wer- den.
Nach einer ersten Ausführungsform des modularen Ladesystems gemäß Figur 1 umfasst dieses eine zur Anzahl der zu ladenden Kleingeräte entsprechende Anzahl von Modulen 5, 8 auf. Die Module 5, 8 weisen jeweils ein Gehäuse auf, in dem später beschriebene Bauteile angeordnet sind, und Verbindungsmittel zur mechanischen und elektrischen Verbindung mit den jeweiligen Kleingerä- ten 1, 4. Die Kleingeräte 1 , 4 weisen jeweils nicht dargestellte aufladbare Bat- terien auf. Beispielsweise können die Kleingeräte 1 , 4 jeweils über eine me- chanische Steckverbindung an dem jeweiligen Modul 5, 8 gehalten sein.
Die Module 5, 8 weisen jeweils an zwei unterschiedlichen, vorzugsweise ge- genüberliegenden Seiten des Gehäuses, Koppelmittel auf zur mechanischen und/oder elektrischen Verbindung mit einem benachbarten Modul. Beispiels- weise können benachbarte Module über eine Steckverbindung miteinander verbunden sein. Die Koppelmittel sind derart ausgebildet, dass ein elektrischer Leitungsabschnitt 9 des einen Moduls 5, 8 elektrisch mit einem weiteren elektrischen Leitungsabschnitt 9 des benachbarten Moduls 5, 8 verbindbar ist. In einem zusammengefügten Zustand der Module 5, 8 sind die elektrischen Leitungsabschnitte 9 der jeweiligen Module 5, 8 in Reihe zueinander geschal- tet. Das erste Modul 5 ist als ein Endmodul ausgebildet, das nur mit einem einzi- gen weiteren Modul elektrisch und mechanisch verbindbar ist. Es weist nur eine einzige Koppelstelle auf. Alle anderen Module 8 weisen zwei Koppelstel- len 6' auf, so dass sie über Koppelmittel mit zwei weiteren Modulen elektrisch und mechanisch verbindbar sind. Alternativ kann das erste Modul 5 über Kop- pelmittel mit einem Lademittel 10 statt eines weiteren Moduls 8 verbunden sein, das an eine elektrische Stromversorgung anschließbar ist, sofern keine weiteren Module angeschlossen sind. Beispielsweise kann das Lademittel als ein Netzteil, Solarpaneel, Batteriequelle oder als eine Kabelverbindung zu ei- ner Steckdose einer elektrischen Stromversorgung (Stromversorgungsnetz) ausgebildet sein. Sind mehrere Module 5, 8 hintereinander miteinander ver- bunden, ist das erste vierte Modul 8 mit dem Leuchtmittel 10 verbunden.
In Abhängigkeit von der Anzahl der zu ladenden Kleingeräte 1 , 4 sind die Mo- dule 5, 8 körperlich und elektrisch hintereinander geschaltet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sollen vier Kleingeräte 1, 4 aufgeladen werden, so dass das vierte Modul 8 als Endmodul ausgebildet ist. Dieses Endmodul 8 ist über Koppelmittel nach einer ersten Ausführungsform mit einer als Ladeverteilsteu- ereinheit 11 ausgebildeten Ladeverteilsteuerung elektrisch und vorzugsweise mechanisch verbunden. Das zweite Endmodul 8 ist zum einen mit dem dritten Modul und zum anderen mit der Ladeverteilsteuereinheit 11 elektrisch und mechanisch verbunden. Die Ladeverteilsteuereinheit 11 dient zur optimalen Verteilung der von dem Lademittel 10 zur Verfügung gestellten elektrischen Energie auf die angeschlossenen Kleingeräte 1, 4.
Die Module 5, 8 weisen im Wesentlichen den gleichen Aufbau auf. Sie weisen zum einen den elektrischen Leitungsabschnitt 9 auf, der von einem elektri- schen Eingang der jeweiligen Module 5, 8 durchgehend zu einem Ausgang derselben führt. Im zusammengeschalteten Zustand der Module 5, 8 bilden die elektrischen Leitungsabschnitte 9 derselben eine Stromschiene, von der über eine in den jeweiligen Modulen 5, 8 angeordnete Abzweigung 12 ein La- destrom lL1, lL4 zu den aufladbaren Batterien der jeweiligen Kleingeräte 1, 4 abzweigbar ist. Die Abzweigung 12 ist als ein elektrischer Knotenpunkt an der Stromschiene ausgebildet, von der ein Stromzweig 13 zu dem jeweiligen Kleingerät 1, 4 führt. In dem Stromzweig 13 ist als Mess- und/oder Schätzmit- tel eine Strommesseinrichtung 14 zur Messung des Ladestroms lL1, lL4 vorge- sehen. In Reihe zu der Strommesseinrichtung 14 ist ein Schaltelement 15 vor- gesehen, mittels dessen der Ladestrom lL1, lL4 unterbrochen werden kann. Ferner umfasst das Modul 5, 8 eine als Ladesteuereinheit 16 ausgebildete La- desteuerung, die eingangsseitig ein Strommesssignal 25 der Strommessein- richtung 14 und ein Spannungsmesssignal 26 einer Spannungsmesseinrich- tung 17 zum Messen einer an der Batterie des angeschlossenen Kleingerätes 1, 4 anliegenden Batteriespannung UG1, UG4 erhält. In Abhängigkeit von dem Strommesssignal 25 der Strommesseinrichtung 14 und dem Spannungsmess- signal 26 der Spannungsmesseinrichtung 17 erzeugt die Ladesteuereinheit 16 ein Steuersignal, mit dem das Schaltelement 15 in eine Schließstellung oder in eine Öffnungsstellung geschaltet werden kann. Die Ladesteuereinheit 16 weist Steuermittel derart auf, dass die jeweils an den Modulen 5, 8 angeschlosse- nen Kleingeräte 1 , 4 optimal aufgeladen werden.
Mindestens einer der folgenden Bedingungen werden bei der Ladesteuerung berücksichtigt. Zum einen kann ein Steuermittel vorgesehen sein, so dass eine Ladegröße, mit der die aufladbare Batterie des Kleingerätes 1 , 4 über das entsprechende Modul 5, 8 aufgeladen wird, auf einen Mindestladegrößenwert aufgeladen gehalten wird. Ais Ladegröße kann beispielsweise die Spannung UG1, UG4 der jeweiligen Kleingeräte 1, 4 oder die Leistung oder die zugeführte Ladung derselben dienen. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Gerätespan- nung des Kleingerätes 1, 4 nicht unter einem Minimalwert fallen kann.
Das Steuermittel kann derart ausgebildet sein, dass bei Unterschreiten der La- degröße (Gerätespannung, Leistung, Ladung) unter einem vorgegebenen Mi- nimal-Ladegrößenwert die Batterie auf einen Maximai-Ladegrößenwert aufge- laden wird. Vorteilhaft wird durch den Minimal-Ladegrößenwert und dem Maxi- mal-Ladegrößenwert der Arbeitsbereich des Kleingerätes 1 , 4 festgelegt, d. h. der Ladezustand des Kleingerätes 1 , 4 befindet sich beispielsweise immer zwischen 40 % und 80 % des Ladezustandes desselben. Nach einer weiteren Bedingung kann das Steuermittel derart ausgebildet sein, dass ein Ladestrom lL1, lL4, mit dem die Batterie aufgeladen wird, auf einen vorgegebenen maximalen Ladestrom begrenzt wird. Hierdurch wird sicherge- stellt, dass die Batterie schonend aufgeladen wird.
Die Ladesteuereinheit 16 kann den Ladebedarf der an den jeweiligen Modulen 5, 8 angeschlossenen Kleingeräten 1, 4 ermitteln. Dies erfolgt durch eine Ab- hebeerkennung der Kleingeräte 1, 4 bezüglich der Module 5, 8. Denn die Dauer des Nichtladezustands der jeweiligen Batterien kann durch das Signal der Strommesseinrichtung 14 bzw. Spannungsmesseinrichtung 17 ermittelt werden. Die hierdurch ermittelte Dauer eines Nichtladezustands des Kleinge- rätes 1, 4 wird mit einer Nutzungsdauer des entsprechenden Kleingerätes 1, 4 gleichgesetzt, so dass hierauf ein entsprechender Ladebedarf ermittelt werden kann. Denn in der Ladesteuereinheit 16 sind für die jeweiligen Kleingeräte 1, 4 typischer Ladebedarf gespeichert, so dass die für das jeweilige Kleingerät 1 , 4 erforderliche notwendige Ladeenergie und/oder Ladedauer ermittelt werden kann.
Die Ladesteuerung erfolgt autark für jedes Modul 5, 8 gesondert. Das hierbei verwendete Laderegime (Ladedauer, Ladeenergie) ist abhängig von dem an- geschlossenen Kleingerät 1 , 4. Im einfachsten Falle können die Laderegime für alle Module 5, 8 gleich sein.
Wenn das Schaltelement 15 als ein manuell betätigbarer Schalter ausgebildet ist, kann ein Nutzer der Kleingeräte 1 , 4 auf den Ladevorgang derselben ein- wirken. Beispielsweise kann er durch Betätigen des Schaltelementes 15 das Laden bei Nichtgebrauch desselben verhindern, obwohl das Kleingerät 1, 4 mechanisch mit dem Modul 5, 8 verbunden ist.
Alternativ kann das Schaltelement 15 als ein integrierter Schaltbaustein aus- gebildet sein, der vorzugsweise auf derselben Leiterplatte angeordnet ist wie die Ladesteuereinheit 16. Der Schaltbaustein kann beispielsweise die Unterbrechung der elektrischen Verbindung zu der aufladbaren Batterie bewir- ken in Abhängigkeit von einem vorgegebenen programmierbaren Ladeprofil der Ladesteuereinheit 16.
Die Ladeverteilsteuereinheit 11 weist eine Steuereinheit 18 zur Erzeugung ei- nes Verteilsteuersignals 19 auf, das über eine Datenleitung 20 zu den Lade- verteilsteuereinheiten 11 der Module 5, 8 übertragen wird. Ferner umfasst die Ladeverteilsteuereinheit 11 eine Messeinrichtung 21 zum Messen einer Lade- größe aller Module 5, 8 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die La- degröße der gesamte von dem Modulen 5, 8 abgegebene Ladestrom oder La- deleistung sein. Mittels des Verteilsteuersignals 19 wird auf die Module 5, 8 bzw. die Ladesteuereinheiten 16 insbesondere dann eingewirkt, wenn die ak- tuelle Ladegröße (aktuell an die Kleingeräte 1, 4 übertragene Ladung, Lade- strom) größer ist als eine vorgegebene maximale Ladegröße (maximale Ladel- eistung, maximaler Gesamtladestrom). In einem solchen Fall wäre beispiels- weise das Netzgerät 10 als Lademittel überlastet, was zu einer Netzspan- nungsreduktion führen würde. Die Ladeverteilsteuereinheit 11 erzeugt ein sol- ches Verteilsteuersignal 19, das in einem solchen Fall die Module 5, 8 ent- sprechend einer vorgegebenen Ladepriorisierung angesteuert werden.
Die Messeinrichtung 21 zum Messen des Ladestroms kann als Amperemeter ausgebildet sein. Die Strommesseinrichtung 14 kann alternativ auch als Am- peremeter ausgebildet sein.
In der Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 1 ist die Ladeverteilsteuer- einheit 11 zwischen dem vierten Modul 8 und den dem Gesamtstrom lL Gesamt liefernden Netzgerät 10 angeordnet.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 2 kann die Ladeverteilsteuereinheit 11 in einem der Module 5 oder 8 integriert angeordnet sein. Hierdurch kann ein zentrales Modul eingespart werden. Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann das Verteilsteuersignal 19 auch über die vorhandenen Verbindungslei- tungen 9 übertragen werden, beispielsweise durch Aufmodulieren auf die La- degröße (Ladestrom). Alternativ kann die Kommunikation bzw. die Übertra- gung des Datensignals über eine Funkverbindung (Bluetooth, WAN, induktiv) erfolgen.
Als Kommunikationsmittel zur Übertragung der Messwerte von dem Kleingerät 1, 4 zu der Ladesteuerung 16 kann eine Datenleitung oder eine Funkverbin- dung vorgesehen sein.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 3 ist die La- deverteilsteuereinheit 11 in jedem Modul 5, 8 integriert angeordnet. Die Lade- verteilsteuereinheit 11 ist vorzugsweise wie die Ladesteuereinheit 16 auf der- selben Leiterplatte angeordnet. Die Ladeverteilsteuereinheit 11 ist somit als eine dezentrale Ladeverteilsteuereinheit ausgebildet. In den Modulen 5, 8 wird jeweils eine eingangsseitige Ladegröße oder eine ausgangsseitige Ladegröße gemessen. Eingangsseitige Ladegröße kann der Eingangsstrom lein oder die Eingangsleistung sein; die ausgangsseitige Ladegröße kann der Ausgangs- strom IAus oder die Ausgangsleistung des jeweiligen Modules 5, 8 sein. In Fi- gur 3 wird der Ausgangsstrom IAus der jeweiligen Module 5, 8 gemessen, da der Stromabgriff 22 in Stromflussrichtung vor der Abzweigung 12 angeordnet ist. Befindet sich der Stromabgriff 22 in Stromflussrichtung hinter der Abzwei- gung 12, wird der Eingangsstrom lEin gemessen.
Ferner liegt der Ladeverteilsteuereinheit 11 die Information über die maximale Ladegröße aller Module 5, 8 vor. Beispielsweise kann dies der maximale Aus- gangsstrom (Speisestrom) des Netzteils 10 zum Laden der angeschlossenen Kleingeräte 1 , 4 sein, der abgespeichert ist. Aus der Differenz zwischen dem aktuellen Gesamtstrom aller Module 5, 8 und dem vorgegebenen maximalen Speisestrom des Netzgerätes 10 kann der die für jedes Modul 5, 8 zur Verfü- gung stehende Ladestrom bzw. Ladeleistung ermittelt werden. Es wird davon ausgegangen, dass jedem Modul 5, 8 der maximale Ausgangsstrom des Netzgerätes 10 und des aktuell angeschlossenen Kleingerätes 1, 4 bekannt ist. Aus der Differenz zwischen dem Ausgangsstrom des Moduls 5, 8 und dem maximalen Ausgangsstrom des Netzgerätes 10 kann die für das jeweilige Mo- dul 5, 8 verfügbare Ladestrom ermittelt werden.
Nach einer alternativen Ausfuhrungsform der Erfindung kann statt der Mes- sung des Eingangs- lEIN oder Ausgangsstromes IAUS eine Eingangsspannung des Moduls 5, 8 gemessen werden. Die Module 5, 8 laden die an ihnen ange- schlossenen Kleingeräte 1, 4 nur für eine Zeitspanne, solange die Eingangs- spannung oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes liegt. Der Schwellwert wird in Abhängigkeit von der Spannung des Netzgerätes bestimmt.
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Datenverbindung zwischen den Modulen 5, 8 und/oder zwischen den Modulen 5, 8 und dem Kleingerät 1 , 4 durch eine Funkverbindung, beispiels- weise Bluetooths, erfolgen.
Die Module 5, 8 weisen jeweils ein Gehäuse auf, in dem die Ladesteuereinheit 16, das Schaltelement 15, die Messmittel 14 und die Durchgangsleitung 9 von einem ersten elektrischen Anschluss zu einem zweiten elektrischen Anschluss des Moduls 5, 8 sowie Verbindungsmittel zu dem Kleingerät 1, 4 angeordnet sind.

Claims

Patentansprüche
1. Modulares Ladesystem für elektronische Kleingeräte (1, 4), wobei die Kleingeräte (1 , 4) jeweils eine aufladbare Batterie aulweisen,
- mit einer Mehrzahl von jeweils den zu ladenden Kleingeräten (1, 4) zugeordneten Modulen (5, 8), die über Koppelmittel mit einem benachbarten Modul (5, 8) mechanisch und/oder elektrisch verbunden sind,
- mit einem elektrischen Stromkreis, in dem elektrische Lei- tungsabschnitte (9) der Module (5, 8) hintereinander verschal- tet sind,
- mit einem Lademittel (10), das an einer elektrischen Stromver- sorgung anschließbar ist und das an dem elektrischen Strom- kreis angeschlossen ist,
- dass die elektrischen Leitungsabschnitte (9) der Module (5, 8) jeweils eine Abzweigung (12) aufweisen, die in einer Ladepo- sition des Kleingerätes (1 , 4) mit der aufladbaren Batterie des den jeweiligen Moduls (5, 8) zugeordneten Kleingerätes (1, 4) gekoppelt ist zum Aufladen der aufladbaren Batterie, dadurch gekennzeichnet,
- dass die miteinander elektrisch verbundenen und/oder gekop- pelten elektrischen Leitungsabschnitte (9) der Module (5, 8) eine Stromschiene bilden, von der über die in dem Modul (5, 8) angeordneten Abzweigungen (12) ein Ladestrom ( lL1, lL4) zu der aufladbaren Batterie des Kleingerätes (1 , 4) abzweig- bar ist,
- dass in mindestens einem Modul (5, 8) Mess- und/oder Schätzmittel (14) zur Messung und/oder Schätzung eines ak- tuellen Ladezustandes, der jeweils den Modulen (5, 8) zuge- ordneten Batterie vorgesehen ist, dass eine Ladesteuerung (16) vorgesehen ist, mittels derer in Abhängigkeit von ermittel- ten Messwerten der Mess- und/oder Schätzmittel (14) eine der Batterie zugeführte Ladegröße ( lL1, lL4) eingestellt wird, und/oder
- dass Messmittel vorgesehen sind zum Messen einer ein- gangsseitigen Ladegröße (IEIN) oder einer ausgangsseitigen Ladegröße (IAUS) der Module (5, 8) und/oder einer Ladegröße aller Module (5, 8) und dass eine Ladeverteilsteuerung (11) vorgesehen ist, mittels derer in Abhängigkeit von dem gemes- senen eingangsseitigen Ladegröße (IEIN) oder ausgangsseiti- gen Ladegröße (IAUS) und einer von dem Lademittel (10) zur Verfügung gestellten maximalen Ladegröße der Ladestrom ( lL1, lL4) auf die Module (5, 8) verteilt wird.
2. Modulares Ladesystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeich- net, dass die Ladesteuerung (16) jeweils in den Modulen (5, 8) ange- ordnet ist und dass die Ladesteuerung (16) Steuermittel aufweist, derart,
- dass die Ladegröße der dem Modul (5, 8) zugeordneten auf- ladbaren Batterie des Kleingerätes (1 , 2, 3, 4) auf eine Min- dest-Ladegröße aufgeladen gehalten wird, und/oder
- dass bei Unterschreiten der Ladegröße unter einer vorgege- benen Minimal-Ladegröße die aufladbare Batterie auf eine Maximal-Ladegröße aufgeladen wird, und/oder
- dass ein Ladestrom ( lL1, lL4), mit dem die aufladbare Batterie aufgeladen wird, auf einen vorgegebenen maximalen Lade- strom begrenzt wird.
3. Modulares Ladesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Modul (5, 8) ein Schaltelement (15) aufweist, mit- tels dessen der Ladestrom ( lL1, lL4) zu dem zugeordneten Kleingerät (1, 4) und/oder mittels dessen eine zu einem nächsten Modul (5, 8) führender Weiterleitungsstrom unterbrochen werden kann.
4. Modulares Ladesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Mess- und/oder Schätzmittel eine Strom- messeinrichtung (14) zur Messung des als zu der Batterie des Klein- gerätes (1, 4) führenden elektrischen Stromstärke ( lL1, lL4) ausgebil- deter Messwert und eine Spannungsmesseinrichtung (17) zum Mes- sen einer an der Batterie anliegenden Spannung ( UG1, UG4) ausgebil- deten Messwerte vorgesehen sind, und dass Kommunikationsmittel vorgesehen sind, so dass die Messwerte von dem Kleingerät (1, 4) zu der Ladesteuerung übertragen werden.
5. Modulares Ladesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladesteuerung (16) Steuermittel aufvveist, derart, dass ein der Batterie zugeführter Betrag und/oder Dauer der Ladegröße ( lL1, lL4) abhängig ist von einer Nutzungsdauer der Batte- rie und/oder einem Ladebedarf des mit derselben betriebenen Klein- gerätes (1, 4), wobei die Nutzungsdauer einem Zeitraum entspricht, in dem das Kleingerät (1 , 4) nicht mit dem Modul (5, 8) gekoppelt ist.
6. Modulares Ladesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (15) als ein manuell betä- tigbarer Schalter oder als ein integrierter Schaltbaustein ausgebildet ist, wobei der Schaltbaustein derart ausgebildet ist, dass der zu der Batterie fließende Ladestrom ( lL1, lL4) in Abhängigkeit von einem vor- gegebenen programmierenden Ladeprofil unterbrochen wird und/oder nicht unterbrochen wird.
7. Modulares Ladesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeverteilsteuerung (11) durch eine zentrale Verteilsteuereinheit gebildet ist, die die Ladegröße aller Mo- dule (5, 8) misst oder die über eine Datenleitung (20), Funkverbin- dung oder über ein auf die Versorgungsleitung aufmoduliertes Da- tensignal die jeweils von den Modulen (5, 8) gemessenen Ladegrö- ßen empfängt, so dass bei Überschreitung einer durch das Lademittel (10) bereitgestellten maximalen Ladegröße durch die Summe der Ladegrößen aller Module (5, 8) eine Verteilung des La- destroms ( lL1, lL4) auf die verschiedenen Module (5, 8) entsprechend einer vorgegebenen Ladepriorisierung erfolgt.
8. Modulares Ladesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich- net, dass die zentrale Ladeverteilsteuereinheit in einem einzigen der Module (5, 8) integriert ist.
9. Modulares Ladesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeverteilsteuerung (11) als eine de- zentrale Ladeverteilsteuereinheit in jedem der Module (5, 8) integriert ist, wobei in den Modulen (5, 8) jeweils die eingangsseitige Lade- größe (IEIN) oder die ausgangsseitige Ladegröße (IAUS) gemessen wird und wobei in der dezentralen Ladeverteilsteuereinheit aus einer Differenz zwischen der gemessenen Ladegröße (IEIN, IAUS) und einer vorgegebenen maximalen Ladegröße aller Module (5, 8) der für das Modul (5, 8) zur Verfügung stehenden Ladestrom ( lL1, lL4) ermittelt wird.
10. Modulares Ladesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeverteilsteuereinheit (11) derart aus- gebildet ist, dass als eingangsseitige Ladegröße eine Eingangsspan- nung des Moduls (5, 8) gemessen wird und das Steuermittel vorge- sehen sind, so dass das Kleingerät (1, 4) mit dem Ladestrom ( lL1, lL4) versorgbar ist, wenn die gemessene Eingangsspannung größer ist als eine vorgegebene Schwellwertspannung.
11. Modulares Ladesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladepriorisierung abhängig ist von einer tatsächlichen und/oder vorgegebenen Benutzungshäufigkeit und/oder -dauer der jeweils den Modulen (5, 8) zugeordneten Kleingeräte (1, 4).
12. Modulares Ladesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung zwischen dem Modul (5, 8) und dem Kleingerät (1, 4) eine mechanische Steckverbindung einer- seits und eine elektrische Kontaktierung oder eine drahtlose elektri- sche Verbindung andererseits vorgesehen ist
13. Modulares Ladesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Datenverbindung zwischen dem Modul (5, 8) und dem Kleingerät (1, 4) durch eine elektrische Verbindungsleitung gebildet ist, die eine elektrische Leitung von dem Modul (5, 8) zu dem Kleingerät (1, 4) überträgt und die Datenübertra- gung durch Aufmodulation auf das Strom- oder Spannungssignal er- folgt.
14. Modulares Ladesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverbindung durch eine Funkverbindung erfolgt.
15. Modulares Ladesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Lademittel (10) als ein Netzge- rät, Solarpaneel, Batteriequelle oder als eine Kabelverbindung zu ei- ner Steckdose eines Stromversorgungsnetzes ausgebildet ist.
16. Modul für ein Ladesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15 mit ei- nem Gehäuse, einer Ladesteuereinheit (16), einem Schaltelement (15), mit Messmitteln (14), mit einer Durchgangsleitung (9) von ei- nem ersten elektrischen Anschluss zu einem zweiten elektrischen Anschluss des Gehäuses und Verbindungsmittel zu dem Kleingerät (1. 4).
17. Verwendung des Ladesystems für elektrische Kleingeräte (1 , 4) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Kleingeräte (1 , 4) an einem gleichen Einsatzort oder zu einem gleichen Einsatzzweck eingesetzt werden.
PCT/DE2022/100125 2021-02-19 2022-02-15 Modulares ladesystem und modul für elektrische kleingeräte WO2022174867A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021103978.9A DE102021103978A1 (de) 2021-02-19 2021-02-19 Modulares Ladesystem und Modul für elektrische Kleingeräte
DE102021103978.9 2021-02-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022174867A1 true WO2022174867A1 (de) 2022-08-25

Family

ID=80819633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2022/100125 WO2022174867A1 (de) 2021-02-19 2022-02-15 Modulares ladesystem und modul für elektrische kleingeräte

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102021103978A1 (de)
WO (1) WO2022174867A1 (de)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4739242A (en) 1984-12-17 1988-04-19 Solid State Chargers Research And Development Limited Partnership Multistation modular charging system for cordless units
US5738954A (en) * 1995-05-16 1998-04-14 Motorola, Inc. Battery continuation apparatus and method thereof
US20130113420A1 (en) 2012-10-02 2013-05-09 John L. Majoris, JR. Universal Station for Organizing and Charging Multiple Electronic Devices
WO2014097889A1 (ja) * 2012-12-17 2014-06-26 株式会社理研セルテック 電気接続部品
WO2018031719A1 (en) * 2016-08-10 2018-02-15 Briggs & Stratton Corporation User-scalable power unit including removable battery packs
US20190020204A1 (en) * 2017-07-14 2019-01-17 Drägerwerk AG & Co. KGaA Cascadable multi-charger and method for the operation thereof
US20190131797A1 (en) * 2017-10-31 2019-05-02 Gemtek Technology Co., Ltd. Power bank with a plurality of stacked battery modules
US20200381923A1 (en) * 2019-06-03 2020-12-03 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Removable High Voltage Battery Components

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5914585A (en) 1996-02-20 1999-06-22 Norand Corporation Power sharing in computing systems with a plurality of electronic devices
US8169185B2 (en) 2006-01-31 2012-05-01 Mojo Mobility, Inc. System and method for inductive charging of portable devices
US9240700B2 (en) 2012-09-07 2016-01-19 Apple Inc. Cascading power for accessories

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4739242A (en) 1984-12-17 1988-04-19 Solid State Chargers Research And Development Limited Partnership Multistation modular charging system for cordless units
US5738954A (en) * 1995-05-16 1998-04-14 Motorola, Inc. Battery continuation apparatus and method thereof
US20130113420A1 (en) 2012-10-02 2013-05-09 John L. Majoris, JR. Universal Station for Organizing and Charging Multiple Electronic Devices
WO2014097889A1 (ja) * 2012-12-17 2014-06-26 株式会社理研セルテック 電気接続部品
WO2018031719A1 (en) * 2016-08-10 2018-02-15 Briggs & Stratton Corporation User-scalable power unit including removable battery packs
US20190020204A1 (en) * 2017-07-14 2019-01-17 Drägerwerk AG & Co. KGaA Cascadable multi-charger and method for the operation thereof
US20190131797A1 (en) * 2017-10-31 2019-05-02 Gemtek Technology Co., Ltd. Power bank with a plurality of stacked battery modules
US20200381923A1 (en) * 2019-06-03 2020-12-03 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Removable High Voltage Battery Components

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021103978A1 (de) 2022-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0124739B1 (de) Schaltungsanordnung zur kapazitätsabhängigen Nachladung eines Akkumulators
AT506911B1 (de) Verfahren und system zum regeln der intensität des ladens einer batterie
DE102010020609A1 (de) Schalteinrichtung
DE69220406T2 (de) Batterieladevorrichtung
DE102009046422A1 (de) Ladesystem für Elektrofahrzeuge
WO2002060030A1 (de) Stromversorgungs-einrichtung
WO2019242928A1 (de) Verfahren zur konfiguration eines ladesystems und ladesystem zum laden des elektrischen energiespeichers eines fahrzeugs
DE102010009260A1 (de) Einrichtung zur Versorgung eines Bordnetzes
DE1944991C3 (de) Geregelte Sicherheits-Stromversorgungseinrichtung mit einer Pufferbatterie
DE2851398A1 (de) Batterieladegeraet
DE4442825A1 (de) System zum Speichern elektrischer Energie
EP1082805B1 (de) Spannungsumschaltvorrichtung
EP3472913B1 (de) Elektrische energieversorgungseinheit und steuerung dafür
EP3503313A1 (de) Mehrbatterie-adapter zur herstellung einer elektrischen verbindung zwischen mindestens zwei traktionsbatterien einerseits und einer antriebseinheit eines elektrofahrrades andererseits
DE102014108601A1 (de) Verfahren zum Anschließen mehrerer Batterieeinheiten an einen zweipoligen Eingang eines bidirektionalen Batteriewandlers sowie bidirektionaler Batteriewandler und Photovoltaikwechselrichter
WO2022174867A1 (de) Modulares ladesystem und modul für elektrische kleingeräte
DE102010053824A1 (de) System und Verfahren zum Regeln des Ladezustands einer Mehrzahl an Batterien während deren Lagerung
DE102018208357A1 (de) Adapter für das elektrische Laden eines Akkumulators eines Gerätes und Ladesystem hierfür
EP0470065B1 (de) Ladegerät für Sammlerbatterien
DE102013005104A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Auf- und Entladen eines Energiespeichers
DE102014019500A1 (de) Verfahren zur Ansteuerung einer elektrischen Batterie, Batterie und Batteriesteuergerät
WO2019030048A1 (de) Elektrische energiespeicheranordnung
DE19756744A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Batterie-Managementsystems sowie elektronische Baugruppe hierfür
EP0800252B1 (de) Unterbrechungsfreie Spannungsversorgungsvorrichtung mit mehreren Festspannungsladeeinrichtungen
DE102005025954A1 (de) Ladesystem für Batterien sowie Verfahren zum Betrieb eines Ladesystems für Batterien

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22711460

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22711460

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1