DE29816725U1

DE29816725U1 - Ladungsvorrichtung für mobile Telefone

Info

Publication number: DE29816725U1
Application number: DE29816725U
Authority: DE
Original assignee: CHAO WEN CHUNG
Current assignee: Outre Technologies Pte Ltd Sg
Priority date: 1998-09-17
Filing date: 1998-09-17
Publication date: 1999-01-14
Anticipated expiration: 2008-09-18
Also published as: US6057668A

Description

G 48191 W

München, 17.09.98

Wen-Chung Chao

3F, No.l, AIy.112, Ln.352, Sec.l,

Chung Shan Rd., YungHo,

Taipei, Taiwan, R.O.C.

Ladungsvorrichtung für mobile Telefone

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladungsvorrichtung für mobile Telefone, nach dem Oberbegriff des Schutanspruches 1. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine kontaktfreie Ladungsvorrichtung für mobile Telefone, die elektrische Energie durch magnetische Induktion zum mobilen Telefon überträgt.

Die Verwendung mobiler Telefone wird in der jüngsten Zeit für 'eine schnelle und bequeme Kommunikation immer populärer. Die Spannungsquelle für ein mobiles Telefon weist im allgemeinen die Form einer wiederaufladbaren Batterie auf. Aus diesem Grunde stellen die Ladungseffizienz und die Haltbarkeit der Batterie

wesentliche Merkmale dar. Die bekannte Ladungsvorrichtung überträgt die elektrische Energie im allgemeinen zur Batterie des mobilen Telefons über einen Metallkontakt und einen dazu passenden Metallkontakt der zu ladenden Batterie. Insbesondere werden die Metallkontakte im allgemeinen so ausgebildet, daß sie eine spezielle Anzahl und Form aufweisen, um die elektrische Energie wirksam zwischen der Batterie und der Ladungsvorrichtung zu übertragen.

Wenn jedoch die Batterie nicht genau zu der Ladungsvorrichtung ausgerichtet ist, kann der Fall eintreten, daß der Metallkontakt der Ladungsvorrichtung und der dazu passende Metallkontakt eine schlechte Verbindung herstellen. Wegen der schlechten Verbindung zwischen den Metallkontakten wird die Ladungseffizienz verschlechtert und wird die Ladungszeit verlängert.

Die Übertragung von elektrischer Energie durch Spuleninduktion wurde im Zusammenhang mit der Anwendung von elektrischen Zahnbürsten ausgeführt. Insbesondere enthält die Zahnbürste einen faßförmigen Eisenkern zur Aufnahme von elektrischer Energie, die von einem zylindrischem Eisenkern induziert wird, der durch eine Energie- bzw. Spannungsquelle erregt wird. Die Ausrichtungstoleranz bei der zuvor genannter Energieübertragung vom Induktionstyp reicht jedoch nicht für die Anwendung bei mobilen Telefonen aus.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Ladungsvorrichtung für mobile Telefone zu schaffen, durch die die Ausrichtungstoleranz zwischen der Batterie und der Ladungsvorrichtung verbessert werden kann.

Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß auch die Ladungseffizienz vergrößert werden kann.

Die Erfindung betrifft eine Ladungsvorrichtung mit einer Spannungsversorgungsvorrichtung vom Induktionstyp und einer Ladungsstufe. Die Spannungsversorgungsvorrichtung vom Induktionstyp weist einen Eisenkern, eine um die Oberfläche des Eisenkerns gewickelte zweite Spule, eine Leistungsübertragsungsvorrichtung vom Induktionstyp und einen Sensor auf, der mit dem Eisenkern verbunden ist. Die Ladungsstufe weist einen primären Eisenkern mit einer Becher- oder V-form, eine Primärspule, die um die Oberfläche des primären Eisenkernes gewickelt ist, eine Spannungsquelle und eine Steuereinrichtung auf, die mit der Spule verbunden ist. Wenn die Batterie des mobilen Telefones aufgeladen werden soll, erzeugt die Spannungsversorgung ein starkes magnetisches Feld, dadurch, daß ein Strom durch die um den primären Eisenkern gewickelte Primärspule gesendet wird. Das erzeugte magnetische Feld induziert einen elektrischen Strom, in der Sekundärspule, die um den Eisenkern herum gewickelt ist, der die Batterie durch die Energieübertragungsvorrichtung den Sensor laden kann.

Der oben erwähnte Sensor funktioniert so, daß er den Ladungszustand der Batterie, wie beispielsweise die Ladungsspannung, den Ladungsstrom und die Restladung ermittelt. Der Sensor sendet ein Warnsignal an die Steuervorrichtung zur Verringerung oder Abschaltung der Ladungsspannung in dem Fall, daß die Ladungsspannung oder Ladungsstrom übermäßig groß ist. Außerdem ermittelt der Sensor die Restladung der Batterie und sendet ein Anzeigesignal an die Steuervorrichtung zur Anzeige für den Anwender.

Die Energieübertragungsvorrichtung vom Induktionstyp wird im allgemeinen in herkömmlichen Ladegeräten verwendet und weist eine Konstantspannungs/Strombegrenzungs- oder Konstantstrom/ Spannungsbegrenzungsfunktion auf.

Ferner kann die erfindungsgemäße Ladungsvorrichtung auch bei wiederaufladbaren Batterien wie beispielsweise Nickel-Cadmium (Ni-Cd), Ni-MH oder Lithiumionen-Batterien verwendet werden.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein Blockschaltbild der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Figur 2 einen ausführlichen Schaltkreis des Blockschaltbildes der Figur 1, und

Figur 3 eine perspektivische Darstellung, die den primären Eisenkern und den Eisenkern vom Induktionstyp der vorliegenden Ausführungsform zeigt.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Ladungsvorrichtung geschaffen, die elektrische Leistung bzw. Energie zur Batterie eines mobilen Telefons durch ein induziertes magnetisches Feld überträgt, anstatt daß dies über eine physikalische Verbindung mit Metallkontakten erfolgt. Auf diese Weise können Probleme einer schlechten Kontaktgabe verhindert werden, die beim Stand der Technik bestehen. Außerdem kann die Ladungseffizienz vergrößert werden.

Die Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild der bevorzugten Ausführungsform. Die erfindungsgemäße Ladungsvorrichtung umfaßt eine Spannungsversorgung 10 vom Induktionstyp und eine Ladungsstufe 20. Die Spannungsversorgung 10 ist im allgemeinen in dem Handsatz bzw. -gerät des mobilen Telefons angeordnet. Die andere Komponente des mobilen Telefons, wie beispielsweise der Kommunikationsschaltkreis

und der Anzeigeschaltkreis stehen mit der erfindungsgemäßen Ladungsvorrichtung nicht im Zusammenhang. Aus diesem Grund wird ihre Beschreibung zum Zwecke der Klarheit hier weggelassen.

Wie es die Figur 1 zeigt, weist die Spannungsversorgung 10 vom Induktionstyp einen Induktionseisenkern 30 zum Empfang des induzierten magnetischen Flusses und eine Sekundärspule 31 auf, die um den Eisenkern 30 gewickelt ist, um den induzierten Strom zu leiten.

Der Ausgang der Sekundärspule 31 ist mit einer Gleichrichtervorrichtung 132 verbunden. Die Art der Gleichrichtervorrichtung kann vom Vollwellentyp oder Halbwellentyp sein, was von der verwendeten Batterie abhängt.

Die verwendete Batterie kann beispielsweise eine Ni-Cd/Ni-MH-Batterie oder eine Lithiumionen-Batterie sein. Außerdem ist ein Sensor 12 zwischen den Ausgang der Gleichrichtervorrichtung 132 und die zu ladende Batterie 11 geschaltet. Der Sensor 12 wird verwendet, um den Ladungszustand der Batterie 11, wie beispielsweise die Ladungsspannung, den Ladungsstrom oder die Restladung der Batterie, anzuzeigen.

Im Zusammenhang mit der Figur 2 werden nun der mit dem Sensor 12 in Beziehung stehende Schaltkreis und die Verarbeitung des Signals des Sensors 12 ausführlich erläutert. Wie dies die Figur 2 zeigt, umfaßt die erfindungsgemäße Ladungsvorrichtung ferner einen Informationsübertrager 134, der zwischen dem Sensor 12 und der Sekundärspule 31 angeordnet ist und das Ermittlungsergebnis des Sensors 12 zur Ladungsstufe 20 sendet.

Der Informationsübertrager 134 kann die Information, beispielsweise durch das Kurzschlußsignal 33 oder das intermittierende Signal 35 senden, wie dies die Figur 2 zeigt. Genauer gesagt, wird das Kurzschlussignal 33 durch Kurzschließen des periodischen Signales während einer gewissen Zeitdauer gebildet, das von der Ladungsstufe 20 zur Spannungsversorgung 10 gesendet wird. Die Steuervorrichtung 22 in der Ladungsstufe 10 verwendet diese vom Informationsübertrager 134 ausgesendete Zeitdauerinformation, um den Betrag des magnetischen Flusses zu steuern. Wie dies in Figur 2 dargstellt ist bezeichnet der Abschnitt des Signales B, der durch das Kästchen mit den unterbrochenen Linien dargestellt ist, das Kurzschlußsignal 33.

Das intermittierende Signal 35 wird durch Unterbrechung des periodischen Signales, das von der Ladungsstufe 20 zur Spannungsversorgung 10 ausgesendet wird, während einer Zeitperiode pro mehreren Perdioden gebildet. Die Steuervorrichtung 22 verwendet die vom Informationsübertrager 134 gesendete, unterbrochene Periode zur Steuerung des Betrages des magnetischen Flusses. Auf diese Weise wird die Ladungsmenge gesteuert. Wie dies in der Figur 2 gezeigt ist, stellt der Abschnitt des Signals A, der durch das untere in unterbrochenen Linien dargestellte Kästchen markiert ist, das intermittierende Signal 35 dar.

Der Sensor 12 enthält ferner einen Stromsensor 122, der in Reihe zur Gleichrichtervorrichtung 132 und zur Batterie 11 geschaltet ist, um den Ladungsstrom anzuzeigen, und einen Spannungssensor 124, der parallel zur Batterie 11 geschaltet ist, um die Ladungsspannung zu detektieren. Außerdem kann der Spannungssensor 124 funktionieren, um die Ladungsmenge der Batterie 11 zu detektieren und eine Anzeige zur Ladungsstufe 20 zur Steuerung der Ladungsmenge zu senden. Beispielsweise kann der Spannungssensor 124

einen Spannungsteiler enthalten, um die Ladungsspannung zu detektieren.

Außerdem umfaßt die Ladungsstufe 20 einen primären Eisenkern 40, eine Primärspule 41, die um den Eisenkern 40 gewickelt ist, eine Spannungsversorung 23, die mit der Primärspule 41 verbunden ist, und eine Steuervorrichtung 22, die mit der Spannungsversorgung 23 verbunden ist. Die Spannungsversorgung funktioniert so, daß sie eine elektrische Energie zur Ladungsvorrichtung dadurch liefert, daß sie einen magnetischen Fluß an bzw. über den primären Eisenkern 40 mit der Spule 41 liefert bzw. anlegt. Der magnetische Fluß an dem primären Eisenkern 40 induziert einen Strom in der Sekundärspule 31, die um den Eisenkern 30 gewickelt ist. Dadurch wird die Batterie 11 aufgeladen.

Außerdem steuert die Steuervorrichtung 22 in der Ladungsstufe 20 die Spannungsversorgung 23 entsprechend dem vom Sensor 12 ermittelten und durch den Informationsübertrager 134 gesendeten Ergebnis. Beispielsweise befiehlt die Steuervorrichtung der Spannungsversorgung die Lieferung der Ladungsspannung/des Ladungsstromes in dem Falle zu verringern oder sogar zu beenden, in dem die Ladungsspannung/der Ladungssstrom schädlich hoch ist. Auf diese Weise wird die Lebensdauer der Batterie verlängert.

Die erfindungsgemäße Ladungsvorrichtung ist durch die Formen und Anordnungen des primären Eisenkerns 40 und des sekundären Eisenkerns gekennzeichnet. Der primäre Eisenkern 40 weist eine Becherform oder eine V-Form mit einem Spalt bzw. einer Öffnung in Richtung den sekundären Eisenkern 30 auf, wie dies die Figur 3 zeigt. Außerdem kann der primäre Eisenkern 40 eine halbkreisförmige Form besitzen. Wie dies auch in der Figur 2 dargestellt ist, sind beide Arme des primären Eisenkerns 40 durch zwei geschichtete Eisenkernteile 42, 43 gebildet, wobei ein Spalt dazwischen

besteht, der zum sekundären Eisenkern 30 hin gerichtet ist. Die Primärspule 41, die um den primären Eisenkern 40 gewickelt ist funktioniert so, daß sie die elektrische Energie der Spannungsquelle in magnetische Energie umwandelt. Die Sekundärspule 31, die um den sekundären Eisenkern 40 gewickelt ist, funktioniert so, daß sie die von dem primären Eisenkern 40 induzierte magnetische Energie in elektrische Energie umwandelt, die die Batterie lädt. Außerdem sind die Form und die Anordnung des primären Eisenkernes 40 derart, daß der magnetische Fluß desselben eine effiziente Kopplung zum sekundären Eisenkern hat. Dadurch wird die Ausrichtungstoleranz der Ladungsvorrichtung vergrößert.

Obwohl die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit den beiden bevorzugten Ausführungsformen erläutert wurde, wird darauf hingewiesen, daß sie nicht auf Einzelheiten derselben beschränkt ist. Zahlreiche Änderungen und Modifikationen wurden in der voranstehenden Beschreibung vorgeschlagen. Andere können durch einen Fachmann vorgenommen werden. Alle diese Substitutionen und Modifikationen liegen im Schutzbereich der Schutzansprüche.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladungsvorrichtung für ein mobiles Telefon, wobei die Batterie durch eine Sekundärspule mit einem von einer Primärspule in einer Ladungsstufe induzierten Strom geladen werden kann. Die erfindungsgemäße Ladungsvorrichtung verwendet eine magnetische Induktion anstatt metallischer Kontakte, um elektrische Energie zur Batterie zu übertragen. Aus diesem Grunde kann das Problem einer schlechten Kontaktgabe des Standes der Technik verhindert werden und kann die Ausrichtungstoleranz zwischen der Batterie und der Ladungsvorrichtung vergrößert werden.

Claims

Schutzansprüche

1. Ladungsvorrichtung zum Laden der Batterie (11) eines mobilen Telefones, gekennzeichnet durch,

eine Ladungsstufe (20) mit einem primären Eisenkern (40), einer Primärspule (41), die um den primären Eisenkern (40) gewickelt ist und elektrische Energie in magnetische Energie umwandelt, einer Spannungsversorgung (23), die mit der Primärspule (41) verbunden ist, um die elektrische Energie zur Ladung zu liefern, und einer Steuervorrichtung (22), die mit der Spannungsversorgung (23) verbunden ist, um die Menge der durch die Spannungsversorgung (23) gelieferten elektrischen Energie zu steuern,

eine Spannungsversorgung vom Induktionstyp (10) mit einem sekundären Eisenkern (30), einer um den sekundären Eisenkern (30) gewickelten Sekundärspule (31), die die magnetische Energie von dem primären Eisenkern (40) in elektrische Energie zum Laden der Batterie (11) umwandelt, einer Gleichrichtervorrichtung (132), die mit dem Ausgang der Sekundärspule (31) verbunden ist, um als Spannungsversorgung für die Batterie (11) zu dienen, einem Sensor (12), der mit dem Ausgang der Gleichrichtervorrichtung (132) verbunden ist, um den Ladungszustand der Batterie (11) zu detektieren,

und einen Informationsübertrager (134), der den durch den Sensor (12) ermittelten Ladungszustand zur Steuervorrichtung (22) über den sekundären Eisenkern (31) überträgt, damit die Steuervorrichtung (22) die durch die Spannungsversorgung (23) gelieferte elektrische Energie steuern kann.

2. Ladungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der primäre Eisenkern (41) die Form eines Bechers oder eines Halbkreises oder eines &ldquor;V" mit einer äuße-

ren Öffnung aufweist.

3. Ladungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (12) einen Stromsensor, der in Reihe zur Gleichrichtervorrichtung (132) und zur Batterie (11) geschaltet ist und einen Spannungssensor aufweist, der parallel zur Batterie (11) geschaltet ist.

4. Ladungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Informationsübertrager (134) ein Kurzschlußsignal durch Kurzschließen des von der Ladungsstufe (20) gesendeten periodischen Signales während einer vorbestimmten Zeitdauer aufweist, wobei dadurch der Ladungsstufe (20) der Ladungszustand angezeigt wird.

5. Ladungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Informationsübertrager (134) ein intermittierendes Signal durch Unterbrechen des von der Ladungsstufe (20) gesendeten periodischen Signales erzeugt, um der Ladungsstufe (20) den Ladungszustand anzuzeigen.

6. Ladungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungssensor ein Spannungsteiler zur Ermittlung der Ladungsspannung der Batterie (11) ist.

7. Ladungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromsensor ein Strommeßgerät zur Ermittlung des Ladungsstromes der Batterie (11)