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Title:
CHARGING DEVICE AND MOBILE TELEPHONE COMPRISING A CHARGING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/029952
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a charging device (100) for a current accumulator, e.g. accumulators, which functions on an electrochemical basis and which is used, in particular, in a mobile telephone (20). The inventive device comprises a generator (12) for converting mechanical kinetic energy, which can be generated by a user, into electrical energy, whereby the charging device can be used externally from the mobile telephone (20) or is integrated in the same.

Inventors:
MEISNER BAERBEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2000/009310
Publication Date:
April 26, 2001
Filing Date:
September 23, 2000
Export Citation:
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Assignee:
MEISNER BAERBEL (DE)
International Classes:
H02J7/32; (IPC1-7): H02J7/32
Domestic Patent References:
WO1998042060A21998-09-24
Foreign References:
GB2347800A2000-09-13
EP0409819A21991-01-23
EP0786849A11997-07-30
Attorney, Agent or Firm:
Richter, Joachim (Neuer Wall 10 Hamburg, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Ladegerät (100) für auf elektrochemischer Basis arbeitendem Stromspeicher, z. B. Akkumulatoren, insbesondere eines Mobiltele fons (20), dadurch gekennzeichnet, dass es einen Generator (12) zur Umwandlung von durch einen Benutzer erzeugbarer mechanischer Bewegungsenergie in elektri sche Energie aufweist.
2. Ladegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es einen schwenkbeweglichen Handhebel (15) und einen Ge nerator (12) mit einer antreibbaren Drehachse (13) aufweist, wobei der Handhebel so mit der Drehachse des Generators in Wirkverbin dung steht, dass die Schwenkbewegung des Handhebels in eine Drehung der Drehachse umgewandelt wird.
3. Ladegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wirkverbindung zwischen Handhebel (15) und Dreh achse (13) ein Freilaufelement angeordnet ist, welches nur eine Richtung der Schwenkbewegung des Handhebels zur Drehach se (13) überträgt.
4. Ladegerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Handhebel (15) mit einer Feder (21) verbunden ist, welche ihn tendenziell in einer Ruhestellung hält.
5. Ladegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Ausgangselektronik (23) aufweist zur Steuerung des Ladevorganges der Akkumulatoren.
6. Ladegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es ausgangsseitig mindestens einen Adapterstecker (18) zur Verbindung mit einem Mobiltelefon (20) aufweist.
7. Mobiltelefon (20) und elektrisches Gerat mit auf elektrochemischer Basis arbeitendem Stromspeicher, z. B. Akkumulator mit Ladege rät (100), dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgestaltet und in das Mobiltelefon bzw. elektrische Gerät integriert ist.
Description:
Ladeqerät und Mobiltelefon mit Ladegerät Anwendungsgebiet Die Erfindung betrifft ein Ladegerät für auf elektrochemischer Basis arbei- tendem Stromspeicher, z. B. Akkumulatoren, insbesondere eines Mobiltelefons, und ein Mobiltelefon mit Ladegerät.

Ein Mobiltelefon (Handy) ist auf eine vom Stromnetz unabhängige, tragba- re Versorgung mit elektrischer Energie angewiesen. Diese Energie wird dem Mobiltelefon von einem wiederaufladbaren Speicher, einem Akkumu- lator, zur Verfügung gestellt. Wenn der Akkumulator geladen ist, kann das Mobiltelefon mitgenommen und ortsunabhängig benutzt werden. lst die im Akkumulator gespeicherte Energie verbraucht, so muss dieser wieder neu gefüllt werden. Für dieses von Zeit zu Zeit notwendige Aufladen des Ak- kumulators eines Mobiltelefons werden Ladegeräte eingesetzt, welche mit dem Stromnetz verbunden sind und welche ausgangsseitig über eine Steuerungselektronik elektrische Energie zum Aufladen des Akkumulators abgeben können. Dabei wird das Mobiltelefon in der Regel für einige Stunden mit dem Ladegerät verbunden. Ubliche Ladegerate haben die Form einer Tischladestation, in welche das Mobiltelefon für den Ladevor- gang eingestellt werden kann. Neben der Tischladestation sind auch Ver- bindungskabel von der Steckdose zum Mobiltelefon zum Aufladen des Akkumulators bekannt.

Mobiltelefone werden naturgemäß häufig auch auf Reisen mitgenommen und verwendet. Bei längeren Reisen stellt sich dabei das Problem, dass das Mobiltelefon unterwegs von Zeit zu Zeit wieder aufgeladen werden muss. Für diesen Zweck sind sogenannte Schnefffadegeräte oder Reise- ladegeräte angeboten worden. Hierbei handelt es sich prinzipiell um übli- che Ladegeräte der oben erläuterten Art, welche ihrerseits die elektrische Energie aus einem öffentlichen Stromnetz entnehmen. Reiseladegeräte verfügen dabei zusätzlich über eine automatische Spannungsanpassung von 90 bis 270 V, damit sie bei Reisen ins Ausland an die dort vorherr- schenden verschiedenen Spannungsniveaus des öffentlichen Stromnet- zes angepasst werden können.

Darüber hinaus gibt es für das Aufladen von Mobiltelefonen die Möglich- keit, das Mobiltelefon über ein geeignetes Kabel mit der Batterie eines Kraftfahrzeuges zu verbinden, um dieser die notwendige Ladeenergie zu entnehmen. Typischerweise erfolgt dabei die Kopplung mit der Autobatte- rie über den Zigarettenanzünder im Pkw.

Nachteilig bei den oben genannten Ladegeräten für Mobiltelefone ist, dass diese die Zugänglichkeit zu einem öffentlichen Stromnetz oder zu einem Kraftfahrzeug voraussetzen. Bei Reisen, bei denen diese Möglichkeit nicht gegeben ist (zum Beispiel mehrtägige Bergwanderungen oder Expeditio- nen), können daher die Akkumulatoren des Mobiltelefons nicht wieder aufgeladen und das Mobiltelefon somit im Endeffekt nicht benutzt werden.

Der Benutzer kann allenfalls versuchen, mehrere aufgeladene Akkumula- toren oder Batterien mitzunehmen, was jedoch aufwendig, teuer und im- mer mit Unsicherheiten belastet ist.

Aufgabe, Lösung, Vorteil Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, Ladegeräte der eingangs ge- nannten Art derart zu verbessern, dass diese mit größerer Flexibilität auf Reisen und in Gegenden verwendbar sind, in denen zum Aufladen kein Strom aus einem Stromnetz zur Verfügung steht. Insbesondere sollten die Ladegeräte unabhängig von öffentlichen Stromnetzen und Kraftfahrzeu- gen verwendbar sein.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Demnach enthält das Ladegerät für die Akkumulatoren eines Mobiltele- fons einen Generator zur Umwandlung von mechanischer Bewegungs- energie, die durch den Benutzer des Ladegerätes erzeugt werden kann, in elektrische Energie.

Das erfindungsgemäße Ladegerät ist mit großer Flexibilität unabhängig von vorhandenen Stromquellen wie zum Beispiel dem öffentlichen Strom- netz oder Autobatterien einsetzbar. Dies wird möglich, da dieses Ladege- rät seine Energie aus einer mechanischen Bewegung gewinnt, welche insbesondere vom Benutzer des Ladegerätes durch Muskelkraft aufge- bracht werden kann. Die Muskelkraft des Benutzers des Mobiltelefons steht auf Reisen überall zur Verfügung, so dass das Vorhandensein und Funktionieren anderer Energiequellen nicht erforderlich ist. Die für das Aufladen der Akkumulatoren von Mobiltelefonen notwendigen Energie- mengen sind verhältnismäßig gering, so dass diese ohne weiteres in zu- mutbarer Weise durch eine Betätigung des Benutzers gewonnen werden können. Mit dem erfindungsgemäßen Ladegerät wird der Benutzer des Mobiltelefons nicht nur auf Reisen in von der Zivilisation abgelegene Ge- genden unabhängig, sondern auch unabhängig gegenüber einer Störung der öffentlichen Stromversorgung (Stromausfall, Katastrophenfall). In glei- cher Weise wie Akkumulatoren für Handys mit dem erfindungsgemäßen Ladegerät aufgeladen werden können, können mit dem Ladegerät auch nicht nur für Handys bestimmte Akkumulatoren aufgeladen werden, son- dern alle mittels eines wiederaufladbaren Akkumulators betriebene elektri- sche Geräte, so u. a. auch z. B. Rasierapparate.

Gemäß Anspruch 2 kann das erfindungsgemäße Ladegerät insbesondere so ausgestaltet sein, dass es einen schwenkbeweglichen Handhebel und einen Generator mit einer antreibbaren Drehachse aufweist, wobei der Handhebel so mit der Drehachse des Generators in Verbindung steht, dass seine Schwenkbewegung in eine Drehung der Drehachse umge- wandelt wird. Bei dieser Ausgestaltung des Ladegerätes führt der Benut- zer über die Schwenkbewegung des Handhebels mechanische Energie zu. Diese wird über einen entsprechenden Wirkmechanismus in eine Dre- hung der Drehachse des Generators umgesetzt, wobei der Generator dann in bekannter Weise die mechanische Rotationsenergie in elektrische Energie umwandelt. Dies geschieht in der Regel dadurch, dass sich auf der Drehachse des Generators eine Spulenwicklung befindet, wobei die Querschnittsfläche der Spule relativ zu einem stationären Magneffeld be- wegt wird und somit an den Enden der Spule eine abgreifbare elektrische Spannung induziert wird. Für die Umwandlung der Schwenkbewegung des Handhebels in eine Drehbewegung der Drehachse stehen dem Fachmann verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Zum Beispiel kann der Schwenkhebel mit einer Zahnstange versehen sein, welche linear ver- schoben wird und dabei in ein Zahnrad auf der Drehachse eingreift und dieses in Drehung versetzt. Die genannte Anordnung hat den Vorteil, dass eine Schwenkbewegung des Handhebels eine ergonomisch günstige Art ist, Bewegungsenergie des Körpers aufzunehmen. Insbesondere kann das Ladegerät damit so gebaut werden, dass die mechanische Energie vom Benutzer mit einer Hand, das heißt durch Anpressen des Handhebels an das Gehäuse des Ladegerätes, in einer pumpenden Bewegung zuge- führt werden kann.

Gemäß Anspruch 3 kann die zuletzt genannte Ausführungsform des La- degerätes so weiterentwickelt werden, dass in der Wirkverbindung zwi- schen dem Handhebel und der Drehachse des Generators ein Freilauf- element angeordnet ist, welches nur eine Richtung der Schwenkbewe- gung des Handhebels zur Drehachse überträgt. Durch das Freilaufelement wird erreicht, dass die Betätigung des Handhebels nur in einer Richtung zum Antrieb der Drehachse des Generators führt. In der Gegenrichtung, beim Zurückstellen des Handhebels, liegt dagegen keine kraftübertragen- de Wirkverbindung zwischen dem Handhebel und dem Generator vor, so dass die Rückbewegung des Handhebels unabhängig vom Generator er- folgen kann. Diese Aufteilung ist zweckmäßig, da in der Regel aus ergo- nomischen Gründen Körperkraft nur in einer Schwenkrichtung des Hand- hebels aufgebracht werden kann. Bei der Rückbewegung des Handhebels in die Ausgangsstellung sollte daher der zu überwindende Widerstand so gering wie möglich sein und keine weitere mechanische Energie zur Um- wandlung in elektrische Energie abgegriffen werden. Dieses Ziel wird durch das genannte Freilaufelement erreicht. Wenn das Ladegerät insge- samt als ein in einer Hand haltbares Gerät ausgebildet ist, kann mit dem Freilaufelement erreicht werden, dass eine Zufuhr mechanischer Energie nur bei einem Anpressen des Handhebels in Richtung auf das Gehäuse zugeführt wird, während die Rückbewegung des Handhebels ohne Ener- gieabgriff und damit erheblich leichter erfolgt.

Gemäß Anspruch 4 wird insbesondere bei der zuletzt genannten Ausges- taltung der Erfindung die Rückbewegung des Handhebels dadurch unter- stützt, dass der Handhebel mit einer Feder verbunden ist, welche ihn in einer Ruhestellung hält. Aus dieser Ruhestellung kann der Handhebel dann durch Aufwendung von Körperkraft und unter Zusammendrücken der Feder bewegt werden, wobei auch ein Antrieb des Generators erfolgt. Die Rückkehr des Handhebels in die Ausgangsposition (Ruheposition) erfolgt dann durch Loslassen des Hebels von alleine, indem sich die zuvor zu- sammengedrückte Feder entspannt. Bei diesem Mechanismus kann der Antrieb des Generators in jeder der beiden Bewegungsrichtungen des Handhebels allein oder in beiden zugleich erfolgen. Das heißt, der Gene- rator kann beim Zusammendrücken der Feder angetrieben werden und beim Rückstellen des Handhebels nicht, er kann beim Zusammendrücken der Feder still stehen und bei der Expansion der Feder von dieser ange- trieben in Drehung versetzt werden, oder er kann sowohl beim Zusam- mendrücken als auch beim Entspannen der Feder angetrieben werden.

Bei der zuletzt genannten Variante kann es dabei von Vorteil sein, einen Mechanismus zur Gleichrichtung der Bewegung vorzusehen, welcher da- für sorgt, dass der Generator unabhängig von der Bewegungsrichtung des Schwenkhebels stets in dieselbe Drehrichtung angetrieben wird.

Gemäß Anspruch 5 weist das Ladegerät vorzugsweise eine Ausgangs- elektronik auf, welche den Ladevorgang der Akkumulatoren des Mobiltele- fons steuert. Mit einer solchen Elektronik kann sichergestellt werden, dass das Laden der Akkumulatoren unter den hierfür optimalen Bedingungen und unter Beachtung von Sicherheitsvorschriften erfolgt. Die Ausgangs- elektronik kann insbesondere dafür sorgen, dass ein bestimmter Bereich der Ausgangsspannung eingehalten wird, dass bestimmte Ladeströme nicht überschritten oder unterschritten werden, dass die Polarität der Aus- gangsspannung gleich bleibt und/oder dass eine Überprüfung stattfindet, ob der Ladevorgang abgeschlossen ist. Dabei kann insbesondere auch eine Anzeigevorrichtung vorgesehen sein, welche den Benutzer darauf hinweist, dass der Akkumulator voll geladen ist und ein weiteres Betätigen des Ladegerätes nicht erforderlich ist. Diese Anzeige kann im einfachsten Falle aus einer Leuchtdiode bestehen.

Gemäß Anspruch 6 befinden sich ausgangsseitig am Gehäuse des Lade- gerätes vorzugsweise mindestens ein Adapterstecker zur Verbindung des Ladegerätes mit dem Mobiltelefon. Über einen derartigen Adapterstecker kann sichergestellt werden, dass das erfindungsgemäße Ladegerät mit allen gängigen Typen von Mobiltelefonen verwendet werden kann. Insbe- sondere können die Adapterstecker so ausgebildet sein wie die Steckdose für den Zigarettenanzünder eines Pkw. Für eine derartige Steckdose be- sitzen nämlich bereits viele Mobiltelefone ein entsprechendes Anschluss- kabel, welches somit ohne weitere Änderungen in den ausgangsseitigen Adapterstecker des erfindungsgemäßen Ladegerätes eingesteckt werden könnte.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Mobiltelefon mit einem zugehörigen Ladegerät für die Akkumulatoren des Mobiltelefons, wobei es sich bei dem Ladegerät um ein Gerät der oben geschilderten Art handelt, wobei das Ladegerät in das Mobiltelefon integriert ist. Eine derartige Kombination von Mobiltelefon und Ladegerät bildet eine wirklich mobile und autonome Einheit, welche quasi unbegrenzt lange betrieben werden kann, ohne dass ein Aufsuchen stationärer Einrichtungen oder anderweitiger Stromversor- gungsnetze notwendig wäre.

Kurzbeschreibung der Zeichnunqen In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise darge- stellt. Es zeigen Fig. 1 ein Mobiltelefon mit einem externen Ladegerät und Fig. 2 ein Mobiltelefon mit integriertem Ladegerät.

Detaillierte Beschreibunq der Erfindung und bester Weg zum Ausführen der Erfindung.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Ladegerä- tes 100 für die Akkumulatoren bzw. für wiederaufladbare Batterien, insbe- sondere eines Mobiltelefons 20. Durch die Benutzung des Mobiltele- fons 20 und durch dessen Stand-by Betrieb entladen sich die Akkumulato- ren, so dass sie von Zeit zu Zeit wieder neu aufgeladen werden müssen.

Dies geschieht in der Regel durch Einsetzen des Mobiltelefons in eine Tischladestation, welche mit dem Stromnetz verbunden wird. Ebenso ist es möglich, mit Hilfe eines geeigneten Adapterkabels das Mobiltelefon 20 an den Stecker des Zigarettenanzünders in einem Pkw anzuschließen und somit über die Autobatterie ein Laden der Akkumulatoren vorzunehmen. In beiden Fällen ist der Benutzer des Mobiltelefons jedoch nicht völlig unab- hängig, was zum Beispiel bei längeren Reisen in abgelegene Gegenden oder bei Katastrophen-und Störungsfällen dazu führen kann, dass keine Gelegenheit besteht, die Akkumulatoren aufzuladen und somit das Mobil- telefon zu benutzen.

Diesen Nachteil behebt das erfindungsgemäße Ladegerät 100. Dieses besteht in der beispielhaft und schematisch dargestellten Ausführungsform aus einem Gehäuse 11, an welchem ein um eine Schwenkachse 14 be- weglicher Handhebel 15 befestigt ist. Ein Benutzer des Ladegerätes kann den Handhebel 15 durch einen Druck aus der (dargestellten) Ruheposition an das Gehäuse 11 drücken und damit in Bewegung versetzen. Bei ent- sprechender Dimensionierung des Ladegerätes 100 kann dies geschehen, indem der Benutzer das gesamte Ladegerät in einer Hand hält, den Handhebel 15 mit den Fingern umgreift und durch Schließen der Hand an das Gehäuse 11 andrückt.

In dem Ladegerät 100 befindet sich ein Generator 12 bekannter Funkti- onsweise, welcher eine drehbar antreibbare Drehachse 13 aufweist. Über einen entsprechend ausgestalteten Wirkmechanismus wird nun die Schwenkbewegung des Handhebels 15 in eine Drehbewegung der Dreh- achse 13 umgewandelt, so dass der Generator 12 nach dem Dynamoprin- zip eine elektrische Spannung erzeugt. Diese Spannung wird über Leitun- gen am Generator 12 abgegriffen und über eine Ausgangselektronik 23 in geeigneter Weise aufbereitet, zum Beispiel gleichgerichtet und in Bezug auf Spannungsspitzen überwacht. Weiterhin kann die Ausgangselektro- nik 23 mit einer Anzeigeeinrichtung, zum Beispiel einer Leuchtdiode 22, verbunden sein, um hierüber dem Benutzer zu signalisieren, dass die an- geschlossenen Akkumulatoren einen vollständig geladenen Zustand er- reicht haben.

Ausgangsseitig ist die Elektronik 23 vorzugsweise mit verschiedenen A- dapterkupplungen (oder Adaptersteckern) 18 verbunden, welche für die Verbindung mit den am Markt üblicherweise vorhandenen Steckern 19 zum Anschluss des Mobiltelefons 20 ausgelegt sind.

Für die Realisierung der Mechanismen, welche die Schwenkbewegung des Handhebels 15 in eine Drehbewegung der Generatorachse 13 um- wandeln, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Eine hiervon ist in der Abbil- dung schematisch angedeutet. Hierbei ist am Handhebel 15 eine Zahnstange 16 angeordnet, welche vorzugsweise eine kreisbogenförmig Krümmung mit der Schwenkachse 14 des Handhebels 15 als Mittelpunkt aufweist. Die Zahnstange 16 wirkt mit einem Zahnrad 17 zusammen, so dass letzteres bei einer Schwenkbewegung des Handhebels 15 in Dre- hung versetzt wird. Je nach Bedarf kann die Drehbewegung des Zahn- rades 17 übersetzt oder untersetzt werden und auf ein zweites Zahnrad übertragen werden, welches dann die Drehachse des Generators 12 an- treibt.

Dabei kann insbesondere das Zahnrad auf der Drehachse 13 des Genera- tors einen Freilauf aufweisen, so dass es nur bei einer Drehrichtung dreh- fest mit dieser Achse verbunden ist. Dies führt dazu, dass die Schwenk- bewegung des Handhebels 15 nur in einer Richtung in eine Drehbewe- gung der Generatorachse 13 umgesetzt wird. In der anderen Richtung der Schwenkbewegung findet dagegen keine Kraftkopplung statt. Dabei ist der Freilauf vorzugsweise so festgelegt, dass nur ein Andrücken des Handhe- bels 15 an das Gehäuse 11 zu einer Kraftübertragung auf die Drehach- se 13 führt. Aus ergonomischen Gründen kann nämlich der Benutzer des Ladegerätes 100 bei einer solchen Schwenkbewegung mehr Kraft auf- bringen.

Für die Rückbewegung des Handhebels 15 in die Ausgangsposition hat der Benutzer ohne ein Umgreifen in der Regel keine Kraft zur Verfügung.

Aus diesem Grunde ist eine Feder 21 in Verbindung mit dem Handhe- bel 15 bzw. der Zahnstange 16 angeordnet, so dass die Feder 21 bei ei- nem Andrücken des Handhebels 15 zusammengedrückt wird. Die hier- durch in der Feder gespeicherte Energie wird beim Loslassen des Hand- hebels 15 wieder frei und führt dazu, dass sich der Handhebel 15 in die Ausgangsstellung zurück bewegt.

Mit dem beschriebenen Ladegerät 100 kann der Benutzer durch eine pumpende Bewegung des Handhebels 15 eine Ausgangsspannung er- zeugen, welche über ein Kabel 19 dem Mobiltelefon 20 zugeführt werden kann und hier für ein Wiederaufladen der Akkumulatoren sorgt. Die Einheit aus Mobiltelefon 20 und Ladegerät 100 stellt somit ein robustes und transportables System dar, welches für eine echte Unabhängigkeit und Mobilität des Telefons sorgt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein externes La- degerät 100 eingesetzt, das über ein Kabel und einer Steckverbindung mit dem Mobiltelefon 20 verbunden ist. Das Ladegerät 100 kann jedoch auch entsprechend Fig. 2 fester Bestandteil des Mobiltelefons 20 sein und ist in dieses integriert. Der Handhebel 15 für die Betätigung des Ladegerätes ist dann seitlich aus dem Gehäuse des Mobiltelefons 20 herausgeführt und wird von außen betätigt. Mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten Sperre, z. B. ein von außen betätigbarer Rastnocken, kann der Handhebel 15 in eingeschwenktem Zustand, Pfeilrichtung X, arretiert werden.

Das Ladegerät 100 ist überall dort verwendbar, wo Akkumulatoren oder wiederaufladbare Batterien die Stromversorgung von elektrischen Geräten vornehmen.