BE1023341B1 - Inrichting voor het voorzien van stroom of het opladen van elektrische apparaten - Google Patents

Abstract

Inrichting voor het voorzien van stroom of het opladen van elektrische apparaten, daardoor gekenmerkt dat de inrichting (1) de volgende onderdelen omvat: - een batterij (8) voor het opslaan van elektrische energie; - een ingangspoort (5) voor het aansluiten van een bron van gelijkspanning om de batterij te kunnen opladen; - een uitgangspoort (3) voor gelijkspanning en/of een uitgangspoort (4) voor wisselspanning, waarop een elektrisch apparaat kan aangesloten worden; - een batterij management systeem (17) voor het regelen van de op- en ontlading van de voornoemde batterij (8) .

Description

Inrichting voor het voorzien van stroom of het opladen van elektrische apparaten.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het voorzien van stroom of het opladen van elektrische apparaten.

Meer speciaal, is de uitvinding toegespitst op een draagbare inrichting om op verplaatsing of locaties waar geen stopcontact voorhanden is, apparaten van stroom te kunnen voorzien.

Het is bekend dat om elektrische apparaten in werking te kunnen zetten, deze soms voorzien worden van een al dan niet ingebouwde en/of herlaadbare batterij.

Een nadeel hiervan is dat wanneer de batterij leeg is, dergelijk elektrisch apparaat niet bruikbaar is totdat de batterij vervangen kan worden of terug opgeladen wordt.

Met kent ook elektrische apparaten die van stroom voorzien worden door deze via een stekker en stopcontact aan te sluiten op het elektriciteitsnet.

Een nadeel is dat indien er geen stopcontact beschikbaar is dergelijke elektrische apparaten niet bruikbaar zijn.

Bovendien moeten dergelijke apparaten via een elektrische kabel met het stopcontact verbonden blijven, wat onpraktische gevolgen met zich meebrengt wat betreft de mobiliteit of verplaatsbaarheid van dergelijke apparaten.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan minstens één van de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden.

De huidige uitvinding heeft een inrichting als voorwerp voor het voorzien van stroom of het opladen van elektrische apparaten, waarbij de inrichting de volgende onderdelen omvat: - een batterij voor het opslaan van elektrische energie; - een ingangspoort voor het aansluiten van een bron van gelijkspanning om de batterij te kunnen opladen; - een uitgangspoort voor gelijkspanning en/of een uitgangspoort voor wisselspanning, waarop een elektrisch apparaat kan aangesloten worden; - een batterij management systeem voor het regelen van de op- en ontlading van de voornoemde batterij.

Een voordeel is dat door middel van dergelijke inrichting elektrische apparaten voorzien kunnen worden van stroom of opgeladen kunnen worden, zonder dat er een stopcontact nabij moet zijn.

De inrichting zal bovendien toelaten om de (lege) batterijen van elektrische apparaten op te laden.

Een ander voordeel is dat de inrichting voorzien kan zijn van zowel een uitgangspoort voor gelijkspanning als een uitgangspoort voor wisselspanning, zodat in principe zo goed als alle elektrische apparaten van stroom voorzien kunnen worden door middel van de inrichting.

Bij voorkeur is de inrichting compact uitgevoerd.

Dit heeft als voordeel dat ze gemakkelijk meegenomen kan worden op verplaatsing en dus naar locaties waar geen stopcontact aanwezig is of waar er geen mogelijkheid is om batterijen van elektrische apparaten op te laden.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschreven van een inrichting volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 schematisch en in perspectief een inrichting volgens de uitvinding weergeeft; figuur 2 schematisch en in perspectief een zicht weergeeft volgens de pijl F2 uit figuur 1; figuur 3 schematisch de inwendige structuur van de inrichting uit figuren 1 en 2 weergeeft; figuur 4 schematisch en in perspectief een variant weergeeft van figuur 2.

De in figuren 1 tot 3 schematisch weergegeven inrichting 1 volgens de uitvinding omvat een behuizing 2, waarin alle onderdelen van de inrichting 1 zijn ondergebracht.

De afmetingen van de behuizing zijn relatief beperkt en bedragen bijvoorbeeld L x B x H = 152 mm x 148,5 mm x 25,5 mm.

De inrichting 1 is met andere woorden compact uitgevoerd zodat ze gemakkelijk mee te nemen is, bijvoorbeeld in een tas, handtas, rugzak of dergelijke.

Zoals te zien is in figuur 1, is de inrichting 1 voorzien van een uitgangspoort 3 voor gelijkspanning.

Deze uitgangspoort 3 is een 5 Volt USB poort, maar kan bijvoorbeeld ook een USB C poort zijn.

Dergelijke uitgangspoort 3 is geschikt voor de meeste elektrische apparaten die voorzien zijn van een oplaadbare batterij, zoals bijvoorbeeld mobiele telefoons en tablet pc.

Het is natuurlijk niet uitgesloten dat er meer dan één uitgangspoort 3 voor gelijkspanning voorzien is. Zo kunnen er bijvoorbeeld twee 5 Volt USB poorten zijn.

Er is ook een uitgangspoort 4 voor wisselspanning aanwezig, welke een wisselspanning levert van 230 Volt aan 50 Hertz.

Deze wisselspanning wordt standaard toegepast in Europa.

Het is natuurlijk ook mogelijk dat de uitgangspoort 4 een wisselspanning levert van 120 Volt aan 60 Hertz, welke wisselspanning bijvoorbeeld gangbaar is in de U.S.A.

Het is natuurlijk niet uitgesloten dat de inrichting 1 een omvormer omvat die het mogelijk maakt om zowel een wisselspanning van 230 Volt aan 50 Hertz als van 120 Volt aan 60 Hertz te voorzien aan de uitgangspoort 4 voor wisselspanning, zodat de gebruiker steeds kan schakelen tussen beide types wisselspanning al naargelang de behoefte.

Zoals te zien is in figuur 2, is de inrichting 1 voorzien van twee ingangspoorten 5.

Het is natuurlijk niet uitgesloten dat er slechts één ingangspoort 5 is. Doch, bij voorkeur is er meer dan één ingangspoort 5.

De ingangpoort 5 is bedoeld om een bron voor gelijkspanning te kunnen aansluiten op de inrichting 1. Deze bron kan bijvoorbeeld een adapter zijn die aangesloten wordt op het elektriciteitsnet en die de wisselspanning van het net omvormt tot een gelijkspanning. Één van de ingangspoorten 5 is een 5 Volt micro USB poort.

De andere ingangspoort 5 is geschikt om aangesloten te worden op een gelijkspanningsbron met een spanning van 18 Volt tot en met 24 Volt.

De ingangspoort 5 kan ook een poort van het type USB C (USB type-C) zijn.

Het is mogelijk dat dergelijke ingangspoort 5 van het type USB C ook dienst kan doen als een ingangspoort 3 voor gelij kspanning.

Dit wil zeggen dat deze poort van het type USB C een gecombineerde werking heeft voor zowel het opladen als ontladen op gelijkspanning.

De inrichting 1 is voorzien van een schakelaar 6 voor het aan- en uitschakelen van de inrichting 1, die tevens gebruikt wordt als bedieningsknop.

De inrichting 1 is verder voorzien van een aantal controlelamp j es of -leds 7, die in de behuizing 2 zijn aangebracht en die tijdens werking of gebruik de status van de inrichting 1 zullen weergeven.

In figuur 3 is, op schematisch wijze, de inwendige structuur weergegeven van de inrichting 1.

De ingangspoorten 5 en uitgangspoorten 3, 4 zijn aangeduid.

Verder is er een batterij 8 aanwezig voor het opslaan van elektrische energie.

In dit geval omvat de batterij een Li-Ion pack dat uit 4 cellen 9 bestaat die in serie geschakeld zijn. De nominale spanning van het pack is 14,8 Volt gelijkspanning.

Het is niet uitgesloten dat er meer dan één batterij 4 aanwezig is.

De ingangspoorten 5 zijn in het weergegeven voorbeeld via een oplaadcircuit 10 met de batterij 8 verbonden.

Het oplaadcircuit 10 is voorzien van een DC verhoger 11 of 'DC booster' die de 5 Volt micro USB ingangspoort 5 met de batterij 8 verbindt om de ingangsspanning van 5 Volt op het juiste niveau te brengen.

De batterij 8 is via een DC verlager 12 verbonden met de 5 Volt USB uitgangspoort 3, welke de batterij spanning zal verlagen tot 5 Volt.

De inrichting 1 is verder voorzien van een inverter circuit 13 met een inverter 14 of wisselrichter welke de opgeslagen gelijkspanning in de batterij 8 kan omzetten naar een geschikte wisselspanning voor de uitgangspoort 4 voor wisselspanning.

De batterij 8 is via deze inverter 14 verbonden met de uitgangspoort 4 voor wisselspanning.

Bijkomend omvat het inverter 14 circuit tevens een inputfilter 15 en een outputfilter 16 om de DC ingangsspanning en de AC uitgangsspanning te filteren.

Om het inverter circuit 13, de DC verlager 12 en het oplaadcircuit 10 aan te sturen is er een batterij management systeem 17 voorzien dat de op- en ontlading van de batterij 8 zal regelen.

Verder is de inrichting 1 ook voorzien van een microcontroller eenheid 18 voor de aansturing van de inrichting 1 op basis van de input van de gebruiker via de schakelaar-bedieningsknop 6.

De werking van de inrichting 1 is zeer eenvoudig en als volgt.

Door gebruik te maken van de schakelaar 6 wordt de inrichting 1 ingeschakeld of in werking gezet.

Hierbij is het mogelijk dat de voornoemde controlelampjes of -leds 7 de batterij status weergeven, i.e. een indicatie geven van de resterende capaciteit van de batterij 8.

Door de schakelaar 6 te bedienen, kan de gebruiker de inrichting 1 in de 'oplaad-modus' zetten.

De microcontroller eenheid 18 zal op basis van het signaal van de schakelaar 6, het batterij management systeem 17 aansturen.

De gebruiker kan één van de ingangspoorten 5 verbinden met een gepaste bron voor gelijkspanning.

De controlelampjes of -leds 7 kunnen hierbij aangeven dat de inlaatpoort 5 is aangesloten op de bron.

Het is mogelijk dat de inrichting 1, meer bepaald de microcontroller eenheid 18, de aansluiting van de bron zelf detecteert en de inrichting 1 in de 'oplaad-modus' schakelt zonder tussenkomst van de gebruiker en de schakelaar 6.

Het batterij management systeem 17 zal ervoor zorgen dat de inkomende gelijkspanning afkomstig van de bron, door middel van het oplaadcircuit 10, de batterij 8 kan opladen.

Indien de gebruiker de 5 Volt microUSB ingangspoort 5 gebruikt, zal de DC verhoger 11 van het oplaadcircuit 10 de inkomende 5 Volt gelijkspanning verhogen tot een gepast niveau voor de batterij 8.

Wanneer de batterij 8 opgeladen is, kan de bron losgekoppeld worden van de ingangspoort 5.

De inrichting 1 is nu klaar om gebruikt te worden voor het voorzien van stroom of opladen van elektrische apparaten.

De gebruiker kan, door het compacte formaat, de inrichting 1 met zich meenemen onderweg of op verplaatsing.

Wanneer de gebruiker een elektrisch apparaat wenst op te laden of van stroom te voorzien met behulp van de inrichting 1, dient hij het apparaat aan te sluiten op één van de uitgangspoorten 3, 4, bijvoorbeeld op de uitgangspoort 4 voor wisselspanning.

Bij voorkeur zal de microcontroller eenheid 18 niet automatisch detecteren dat er een apparaat is aangesloten op de uitgangspoort 3, 4.

De gebruiker zal door de schakelaar 6 te bedienen, de inrichting 1 in de 'ontlaad-modus' zetten.

Het is mogelijk dat de controlelampjes of -leds 7 aangeven dat de uitgangspoort 4 is aangesloten op een elektrisch apparaat en/of dat ze aangeven dat de inrichting 1 in de 'ontlaad-modus' geschakeld is.

De microcontroller eenheid 18 zal op basis van het signaal van de schakelaar 6, het batterij management systeem 17 zodanig aansturen, dat het ervoor zal zorgen dat de batterij 8 zal ontladen.

In dit geval zal het batterij management systeem 17 het inverter circuit 13 aansturen zodat de inverter 14 de gelijkspanning geleverd door de batterij 8 zal omzetten in een gepaste wisselspanning voor de uitgangspoort 4.

Hierbij wordt gebruik gemaakt van de inputfilter 15 en de outputfilter 16 om de inkomende spanning van de batterij 8 en de uitgaande spanning naar de uitgangspoort 4 te filteren.

Het elektrisch apparaat dat aangesloten is op de uitgangspoort 4 zal zo van stroom voorzien kunnen worden.

Indien er een apparaat is aangesloten op de 5 Volt USB uitgangspoort 3, zal het batterij management systeem 17 de DC verlager 12 aansturen om de gelijkspanning van de batterij 8 te verlagen naar 5 Volt.

Door gebruik te maken van het batterij management systeem 17 voor het op- en ontladen, zal dit de levensduur van de batterij 8 verlengen en de veiligheid waarborgen.

In figuur 4 is een alternatieve uitvoeringsvorm weergegeven van figuur 2.

In dit voorbeeld is de inrichting 1 voorzien van een zonnepaneel 19 met zonnecellen.

Het zonnepaneel 19 is geïntegreerd in de inrichting 1, meer bepaald in de behuizing 2.

De ingangspoorten 5 zijn niet meer aanwezig aan de buitenzijde van de inrichting 1, dit wil zeggen aan de behuizing 2.

Het is duidelijk dat het niet uitgesloten is dat er wel nog één of meer ingangspoorten 5 aanwezig zijn aan de buitenzijde van de inrichting 1.

Er is wel een ingangspoort 5 inwendig aanwezig en het voornoemde zonnepaneel 19 zal via een inwendige verbinding via de ingangspoort 5 met het oplaadcircuit 10 gekoppeld zijn.

Het voornoemde zonnepaneel 19 is via een inwendige verbinding verbonden met de ingangspoort 5 voor gelijkspanning en het oplaadcircuit 10.

Het zonnepaneel 19 is geschikt om een gelijkspanning te leveren van 18 Volt tot 24 Volt.

In dit geval zal de batterij 8 van de inrichting 1 opgeladen worden door middel van dit zonnepaneel 19.

Voor de rest is de werking analoog aan de hoger beschreven uitvoeringsvorm.

Het is natuurlijk niet noodzakelijk dat het zonnepaneel 19 geïntegreerd is in de inrichting 1. Het is bijvoorbeeld ook mogelijk dat in de uitvoeringsvorm van figuren 1 en 2, een extern zonnepaneel 19 wordt aangesloten op één van de ingangspoorten 5 om zo de batterij 8 te kunnen opladen.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een inrichting volgens de uitvinding kan in allerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (15)

1. Conclusies .

   1. - Inrichting voor het voorzien van stroom of het opladen van elektrische apparaten, daardoor gekenmerkt dat de inrichting (1) de volgende onderdelen omvat: - een batterij (8) voor het opslaan van elektrische energie; - een ingangspoort (5) voor het aansluiten van een bron van gelijkspanning om de batterij te kunnen opladen; - een uitgangspoort (3) voor gelijkspanning en/of een uitgangspoort (4) voor wisselspanning, waarop een elektrisch apparaat kan aangesloten worden; - een batterij management systeem (17) voor het regelen van de op- en ontlading van de voornoemde batterij (8) .
2. 2. - Inrichting volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de batterij (8) een Li-Ion pack omvat dat bestaat uit 4 cellen (9) die in serie geschakeld zijn.
3. 3. - Inrichting volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat de ingangspoort (5) geschikt is om aangesloten te worden op een gelijkspanningsbron met een spanning van 18 Volt tot en met 24 Volt, dat de ingangspoort (5) een poort van het type USB C (USB type-C) is, of dat de ingangspoort (5) een 5 Volt micro USB poort is .
4. 4. - Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat er meer dan één ingangspoort (5) is.
5. 5. - Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de ingangspoort (5) is aangesloten op een zonnepaneel (19) dat een gelijkspanning van 18 Volt tot 24 Volt kan leveren.
6. 6. - Inrichting volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat het voornoemde zonnepaneel (19) is geïntegreerd in de inrichting (1).
7. 7. - Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de uitgangspoort (3) voor gelijkspanning een 5 Volt USB poort of een USB C poort is.
8. 8. - Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat er meer dan één uitgangspoort (3) voor gelijkspanning is, bijvoorbeeld twee USB poorten.
9. 9. - Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de uitgangspoort (4) voor wisselspanning een wisselspanning levert van 230 Volt aan 50 Hertz of een wisselspanning van 120 Volt aan 60 Hertz.
10. 10. - Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de inrichting (1) voorzien is van een inverter (14) of wisselrichter omvat die de opgeslagen gelijkspanning in de batterij (8) omzet naar een geschikte wisselspanning voor de uitgangspoort (4) voor wisselspanning.
11. 11. - Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de inrichting (1) voorzien is van een microcontroller eenheid (18) voor de aansturing van de inrichting (1).
12. 12. - Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de inrichting (1) voorzien is van controlelampjes of -leds (7) die de batterij status weergeven en/of die aangeven of de inlaatpoort (5) en de uitlaatpoort (3, 4) al dan niet aangesloten zijn.
13. 13. - Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de inrichting (1) compact is uitgevoerd.
14. 14. - Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de ingangspoort (5) voor gelijkspanning ook dienst kan doen als uitgangspoort (3) voor gelijkspanning of dat de uitgangspoort (3) voor gelijkspanning ook dienst kan doen als ingangspoort (5) voor gelijkspanning.
15. 15. - Inrichting volgens conclusie 15, daardoor gekenmerkt dat deze ingangspoort (5), respectievelijk uitgangspoort (3) van het type USB C is.