WO1998001917A2 - Accumulator and charging set for an accumulator - Google Patents

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Abstract

The invention relates to an accumulator with at least one chargeable electric cell, an electrical terminal for supplying and/or draining of electric energy and a housing surrounding the at least one electric cell, and a charging set. The object of the invention is to inform the user immediately and with a high level of certainty about the operational capacity and/or energy reserves of the accumulator. A device for displaying the charging and/or function state of the accumulator is mounted on or in the housing of the accumulator, and a reader is provided on the charging set and used to read data associated with an individual accumulator, said display device and reader being used to charge and/or evaluate the performance of the accumulator.

Description

Akkumulator sowie L degerät für einen AkkumulatorAccumulator and charger for an accumulator
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft einen Akkumulator mit mindestens einer ladbaren elektrischen Zelle, einem elektrischen Anschluß für das Zuführen und/oder Abführen von elektrischer Energie und mit einem die mindestens eine elektrische Zelle umgebenden Gehäuse sowie ein Ladegerät für einen derartigen Akkumulator.The invention relates to an accumulator with at least one chargeable electrical cell, an electrical connection for supplying and / or discharging electrical energy and with a housing surrounding the at least one electrical cell, and a charger for such an accumulator.
Akkumulatoren sowie deren Ladeverfahren und -geraten kommt eine stetig wachsende Bedeutung zu, da portable Geräte für viele Einsatzzwecke von einer möglichst zuverlässigen und zeitlich ausreichenden, wiederaufladbaren Energiequelle abhängen. Die bisher bekannten Akkumulatoren, wie beispielsweise Bleisäure-Akkumulatoren oder gasdichte alkalische Akkumulatoren, insbesondere Nickelcadmium oder Nickelmischmetall-Akkumulatoren sowie Lithium- Ionen- Akkumulatoren weisen eine nicht unerhebliche Selbstentladung auf . Hierdurch wird ein vollständig geladener Akkumulator nach Verstreichen einer geraumen Zeit nicht mehr über seine volle Kapazität verfügen, und es bleibt für den Benutzer unsicher, ob der mitgeführte Energieträger die Versorgung der portablen elektrischen Geräte mit der nötigen Sicherheit bewirken kann. Bei Datenverarbeitungseinrichtungen wie Notebooks, Lap- oder Palmtops können wichtige Daten verlorengehen. Bei portablen medizinischen Notfallgeräten, wie beispielsweise Defibrillatoren, EKG-Geräten oder ähnlichem, kann jedoch ein Geräteausfall vor Ort fatale Folgen nach sich ziehen und unter Umständen letale Wirkungen zeitigen .Accumulators and their charging processes and devices are becoming increasingly important, as portable devices for many purposes depend on a reliable and time-sufficient, rechargeable energy source. The previously known accumulators, such as, for example, lead acid accumulators or gastight alkaline accumulators, in particular nickel cadmium or nickel mixed metal accumulators, and lithium ion accumulators have a not inconsiderable self-discharge. As a result, a fully charged battery will no longer have its full capacity after a long period of time, and it remains unsafe for the user whether the energy source carried can provide the necessary security for supplying the portable electrical devices. Important data can be lost in data processing equipment such as notebooks, lap or palm tops. In the case of portable medical emergency devices, such as defibrillators, ECG devices or the like, however, a device failure on site can have fatal consequences and may have lethal effects.
Um vorstehendem vorzubeugen und stets geeignet geladene Akkumulatoren zur Verfügung zu haben, muß vor deren Verwendung jeweils entweder eine Ladezustandsprüfung oder eine Neuaufladung vorgenommen werden. Die Lebenserfahrung zeigt jedoch, daß gerade bei Notfalleinsätzen in der Regel kein Ladeprüfgerät gesucht und eingesetzt werden wird und einfach der nächstliegende Akkumulator, der als geladen und funktionsüchtig angesehen wird, gegriffen und eingesetzt werden wird. Wird andererseits der Akkumulator stets vorsorglich nachgeladen kann bei herkömmlichen Ladegeräten durch eine unnötig hohe Anzahl von Ladezyklen seine Lebensdauer, Funktionstüchtigkeit und unter Umständen seine Kapazität stark beeinträchtigt werden.To prevent the above and always suitable To have charged batteries available, either a charge status check or a recharge must be carried out before they can be used. Life experience shows, however, that no charge tester will usually be searched for and used in emergency operations, and that the closest battery that is considered to be charged and functional will be gripped and used. If, on the other hand, the accumulator is always recharged as a precaution, an unnecessarily large number of charging cycles can have a significant impact on its lifespan, functionality and, under certain circumstances, its capacity in conventional chargers.
Generell läßt sich zusammenfassen, daß herkömmliche Akkumulatoren für den Benutzer keine Aussage über deren Funktions- und Ladezustand erlauben und bei zeitkritischen Einsätzen ein nicht zu vernachlässigendes Ausfallrisiko mit sich bringen.In general, it can be summarized that conventional accumulators do not allow the user to make any statements about their function and charge status and, in the case of time-critical uses, entail a not negligible risk of failure.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die vorstehend erwähnten Nachteile zu vermeiden und insbesondere einen Akkumulator sowie ein Ladegerät zur Verfügung zu stellen, welche den Benutzer unmittelbar und mit hoher Sicherheit über Funktionstüchtigkeit und/oder Energiereserven des Akkumulators informiert .The invention is therefore based on the object of avoiding the disadvantages mentioned above and, in particular, of making available an accumulator and a charger which informs the user directly and with a high degree of reliability about the functionality and / or energy reserves of the accumulator.
Diese Aufgabe wird auf überraschend einfache Weise bereits durch einen Akkumulator mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 11 sowie durch ein Ladegerät mit den Merkmalen des Anspruchs gelöst.This object is achieved in a surprisingly simple manner by an accumulator with the features of claims 1 and 11 and by a charger with the features of the claim.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung erfolgt die Erfassung des Ladezustands mittels einer innerhalb des Gehäuses des Akkumulators angeordneten elektronischen Baugruppe und wird über ein am Gehäuse des Akkumulators angebrachtes Anzeigefeld dem Benutzer mitgeteilt .In a particularly advantageous embodiment, the state of charge is detected by means of an electronic module arranged inside the housing of the battery and is communicated to the user via a display panel attached to the housing of the battery.
Die Unterbringung der elektronischen Baugruppe zur Erfassung des Ladezustands in dem Zwischenraum zwischen zwei Zellen des Akkumulators läßt durch die vorstehend beschriebene Unterbringung der elektronischen Baugruppen nahezu jede mehrzellige Akkumulatoranordnung mit rechteckförmigem Gehäuse für den erfindungsgemäßen Einsatz zu. Durch geschickte Ausnutzung des innerhalb des Gehäuses vorhandenen Freiraums können insbesondere Normgehäuse bzw. firmenspezifische Gehäuse weiterverwendet und können die erfindungsgemäßen Akkumulatoren zur Nachrüstung vorhandener Geräte verwendet werden. Höchst vorteilhaft ist auch, daß die elektronische Baugruppe in direkter Nähe zu den Zellen des Akkumulators angeordnet ist, sodaß hierdurch Sensoren, wie Temperatursensoren ohne zusätzliche Leitungen direkt auf der Platine der elektronischen Baugruppe untergebracht werden können .The accommodation of the electronic assembly for detecting the state of charge in the space between two cells of the accumulator allows almost any multi-cell accumulator arrangement with the above-described placement of the electronic assemblies rectangular housing for use according to the invention. By skilfully utilizing the free space inside the housing, standard housings or company-specific housings in particular can be reused and the batteries according to the invention can be used to retrofit existing devices. It is also extremely advantageous that the electronic assembly is arranged in direct proximity to the cells of the accumulator, so that sensors such as temperature sensors can be accommodated directly on the circuit board of the electronic assembly without additional lines.
Eine weitere, sehr vorteilhafte Anordnung der elektronischen Baugruppe zur Erfassung des Ladezustands befindet sich im Zwischenraum zwischen den externen elektrischen Anschlüssen des Akkumulators und der diesem am nächsten liegenden wiederaufladbaren Zelle.Another very advantageous arrangement of the electronic assembly for detecting the state of charge is located in the space between the external electrical connections of the battery and the rechargeable cell closest to it.
Da üblicherweise sowohl Anzeigevorrichtungen als auch die elektronischen Baugruppen zur Erfassung des Ladezustands eine wesentlich längere Lebensdauer als die wiederaufladbaren Zellen eines Akkumulators aufweisen, kann eine kostengünstige erfindungsgemäße Anordnung aus einer mechanischen Einheit bestehen, die in einer Ausnehmung des Akkumulatorgehäuses unterbringbar ist und bei der Anbringung am Akkumulatorgehäuse für die Herstellung einer elektrischen Verbindung zu den Zellen des Akkumulators sorgt. In besonders vorteilhafter Weise ist dann sowohl die Anzeigevorrichtung als auch die elektronische Baugruppe zur Erfassung des Ladezustands verrast- oder verriegelbar innerhalb der Außenabmessungen des Akkumulatorgehäuses aufgenommen .Since both the display devices and the electronic assemblies for detecting the state of charge usually have a considerably longer service life than the rechargeable cells of a rechargeable battery, an inexpensive arrangement according to the invention can consist of a mechanical unit which can be accommodated in a recess in the rechargeable battery housing and when it is attached to the rechargeable battery housing ensures the establishment of an electrical connection to the cells of the accumulator. In a particularly advantageous manner, both the display device and the electronic assembly for detecting the state of charge can then be locked or locked within the outer dimensions of the battery housing.
Für den Ladezustand des Akkumulators können negative Wirkungen der Prüfung dann stark gemildert werden, wenn die Anzeige und Prüfung des Lade- und/oder Funktionszustands nur für einen kurzen Zeitraum nach Betätigung eines entsprechenden zugeordneten Betätigungsmittels erfolgt .For the state of charge of the accumulator, negative effects of the test can be greatly mitigated if the display and test of the state of charge and / or function is only carried out for a short period after actuation of a corresponding assigned actuating means.
Wird das Betätigungsmittel als Folientaster zur manuellen Betätigung ausgebildet, so weist die Anzeigevorrichtung vorzugsweise ein Balkendiagramm in Form einer hinter einer Folie angeordneten LED-Zeile auf oder enthält eine graphische oder oc-nu erische LCD- Anzeigeinrichtung und es wird das Gehäuse des Akkumulators nicht durch mechanisch vorstehende Teile verändert. Weiterhin kann durch die geschlossene Oberfläche kein Schmutz, Keime oder dergleichen eindringen. Darüber hinaus wird die Desinfektion des Gehäuses ermöglicht, welches insbesondere im hochreinen Operationsbereich oder im intensivmedizinischen Bereich vorteilhaft ist .If the actuating means is designed as a membrane switch for manual actuation, then the Display device preferably a bar chart in the form of an LED line arranged behind a film or contains a graphic or oc-nu erous LCD display device and the housing of the battery is not changed by mechanically protruding parts. Furthermore, no dirt, germs or the like can penetrate through the closed surface. In addition, disinfection of the housing is made possible, which is particularly advantageous in the high-purity surgical area or in the intensive care area.
Bei vielen Anwendungsfällen kann es sinnvoll sein, daß ein Betätigungsmittel beim Einsetzen des Akkumulators in oder an das mit dem Akkumulator zu betreibende elektrische Gerät die zumindest kurzzeitige Lade- und/oder Funktionszustandsanzeige bewirkt, um so den Benutzer gegebenenfalls von einem unzureichenden Lade- und/oder Funktionszustand in Kenntnis zu setzen.In many applications, it may be useful that an actuating means when inserting the battery in or on the electrical device to be operated with the battery causes the at least brief charge and / or functional status display, in order to prevent the user from inadequate charging and / or Inform the functional state.
Es liegt darüber hinaus im Rahmen der Erfindung, ein Warnsignal dann ertönen zu lassen, wenn bei Akkumulatoren für wichtige, insbesondere lebenswichtige Geräte ein Akkumulator mit mangelhaftem Lade- und/oder Funktionszustand an das Gerät angesetzt wird.It is also within the scope of the invention to sound a warning signal when an accumulator with an inadequate charge and / or functional state is attached to the device in the case of accumulators for important, in particular vital, devices.
In besonders vorteilhafter Weise umfaßt die elektronische Baugruppe zur Anzeige des Lade- und/oder Funktionszustands eine elektronische PrüfVorrichtung, die eine zumindest kurzzeitige Belastung des Akkumulators bewirkt und somit eine Funktionsaussage über die Verwendbarkeit des Akkumulators gemacht werden kann. Eine derartige Funktionsprüfung kann je nach Ausführungsform des erfindungsgemäßen Akkumulators ebenfalls automatisch beim Ansetzen des Akkumulators an das mit diesem zu betreibende elektrische Gerät durchgeführt werden.In a particularly advantageous manner, the electronic module for displaying the charge and / or functional status comprises an electronic test device which causes the battery to be loaded at least for a short time and thus a functional statement can be made about the usability of the battery. Depending on the embodiment of the rechargeable battery according to the invention, such a functional test can also be carried out automatically when the rechargeable battery is attached to the electrical device to be operated with it.
Umfasst der Akkumulator maschinenlesbare Daten, die durch eine zugeordnete Leseeinrichtung auslesbar und für den Ladevorgang und/oder die Bewertung der Funktionstüchtigkeit des Akkumulators nutzbar sind, kann deren Lesen durch ein zugeordnetes Ladegerät, ein portables edizintechnisches Gerät oder auch einen portablen Rechner äußerst vorteilhaft vorgenommen werden. Maschinenlesbare Daten sind in erfindungsgemäßem Sinne beispielsweise Barcode-Markierungen, Alpanumerische Angaben, optische Markierungen, Magnetstreifen, Gehäuseaussparungen, in digitalen oder analogen Speichern abgespeicherte elektronische Daten und dergleichen. Folglich wird in erfindungsgemäßem Sinne auch eine optische oder elektronische uni- oder mehrdirektionale Schnittstelle als Leseeinrichtung verstanden.If the rechargeable battery comprises machine-readable data that can be read out by an associated reading device and can be used for the charging process and / or the evaluation of the functionality of the rechargeable battery, it can be read by an assigned charger, a portable medical device Device or a portable computer can be made extremely advantageous. In the sense of the invention, machine-readable data are, for example, barcode markings, alpanumeric information, optical markings, magnetic strips, housing cutouts, electronic data stored in digital or analog memories and the like. Consequently, in the sense of the invention, an optical or electronic unidirectional or multidirectional interface is also understood as a reading device.
Mit einer Schnittstelle zur Datenübertragung an externe datenverarbeitende Geräte können in besonders vorteilhafter Weise sowohl analoge Meßdaten betreffend die einzelnen Zellen des Akkumulators als auch alternativ oder zusätzlich digitale, in einer Speichereinrichtung des Akkumulators gespeicherte Daten abgerufen werden.With an interface for data transmission to external data processing devices, both analog measurement data relating to the individual cells of the accumulator and, alternatively or additionally, digital data stored in a storage device of the accumulator can be called up in a particularly advantageous manner.
Wenn die Schnittstelle bidirektional Daten zwischen einer dem Akkumulator zugeordneten Steuereinheit und einem externen datenverarbeitenden Gerät, insbesondere einem Personal -Computer oder Ladegerät austauschen kann, können die dem Akkumulator zugeordneten Daten sowohl vom Akkumulator empfangen und aufgezeichnet als auch später wieder abgerufen werden.If the interface can exchange data bidirectionally between a control unit assigned to the accumulator and an external data processing device, in particular a personal computer or charger, the data associated with the accumulator can both be received and recorded by the accumulator and later called up again.
Hierbei kann die Speichereinrichtung zur Aufzeichung individueller Akkumulatordaten, welche vorzugsweise durch die Schnittstelle auslesbar, überschreibbar und/oder löschbar sind in erfindungsgemäßer Weise Daten bezüglich des Akkumulatortyps, Protokolle über bereits erfolgte Ladezyklen, den Formierungszustand des Akkumulators, Fehlermeldungen oder grenzwertige Betriebszustände, wie Überlastung, zu hohe Selbstentladung, oder zu geringe Ladekapazität zusammen mit einer individualisierenden Kennzeichnung des Akkumulators, wie beispielsweise dessen Seriennummer, Name, und/oder Nenn- und tatsächliche Kapazität, Selbstentladekurve, dessen Herstellungsdatum, Hersteller, Anzahl von Ladezyklen, Tiefentladungen, Kurzschlüssen und/oder Überladungen enthalten.Here, the storage device can be used to record individual battery data, which can preferably be read out, overwritten and / or deleted by the interface, according to the invention, data relating to the battery type, logs of charging cycles that have already taken place, the formation status of the battery, error messages or limit operating states such as overload high self-discharge, or insufficient charging capacity together with an individualizing identification of the battery, such as its serial number, name, and / or nominal and actual capacity, self-discharge curve, its date of manufacture, manufacturer, number of charging cycles, deep discharges, short circuits and / or overcharge .
Durch Auslesen oder Feststellen eines Fehlens von Herstellerangaben kann in zugeordneten Geräten, beispielsweise Ladegeräten oder medizintechnischen Geräten, stets sichergestellt werden, daß nur Akkumulatoren vom Orgmalhersteller oder vom Orginalhersteller authorisierte Akkumulatoren verwendet werden können. Stellt ein mit dem Akkumulator verbundenes Gerät fest, daß nichtzugelassene Akkumulatoren angeschlossen wurden, kann so eine Warnung ausgegeben und/oder der Betrieb verweigert werden.By reading out or finding a lack of Manufacturer information can always be ensured in assigned devices, for example chargers or medical devices, that only batteries from the original manufacturer or batteries authorized by the original manufacturer can be used. If a device connected to the accumulator detects that unauthorized accumulators have been connected, a warning can be issued and / or operation can be refused.
Ferner kann beispielsweise bei Verwendung einer Infrarotschnittstelle der Akkumulator mit einem ebenfalls mit einer entsprechender Infrarotschnittstelle versehenen Drucker direkt kommunizieren und es kann der Ausdruck von im Akkumulator gespeicherten Daten ohne zusätzliche Einrichtungen erfolgen.Furthermore, when using an infrared interface, for example, the accumulator can communicate directly with a printer which is also provided with a corresponding infrared interface, and data stored in the accumulator can be printed out without additional devices.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die individuell speicherbaren Akkumulatordaten in statischen Speichern abgelegt werden, die über eine zusätzliche, dem Speicher zugeordnete, vorzugsweise ladbare, elektrische Batterie versorgt sind, da hierbei die Ladekapazitat des Akkumulators nicht negativ beeinflusst wird und selbst nach einem Ausfall oder einer Tiefentladung des Akkumulators noch die aufgezeichneten Daten zur Verfügung stehen. Gerade bei medizintechnischen Geräten kommt der Klärung von Geräteausfällen, auch in haftungsrechtlicher Hinsicht hohe Bedeutung zu, sodaß m t dem erfindungsgemäßen Akkumulator jederzeit der Nachweis einer korrekten Bedienung zu erbringen ist und das medizinische Personal vor Ort zusätzliche Sicherheit erhalten kann.It is particularly advantageous if the individually storable accumulator data are stored in static memories, which are supplied by an additional, preferably chargeable, electrical battery assigned to the memory, since the charging capacity of the accumulator is not negatively influenced and even after a failure or a Deep discharge of the battery, the recorded data are still available. In the case of medical devices in particular, the clarification of device failures is of great importance, also in terms of liability law, so that the battery according to the invention must be provided with proof of correct operation at all times and the medical personnel on site can receive additional security.
Eine erhebliche Bedienungsvereinfachung ergibt sich, wenn die Schnittstelle beim Einsetzen in ein zugeordnetes Ladegerät mit dem Ladegerät verbunden wird und die akkumulatorinterne Steuereinrichtung vermittels der Schnittstelle mit dem Ladegerät kommunizieren kann.A considerable simplification of operation results if the interface is connected to the charger when inserted into an assigned charger and the internal control device can communicate with the charger by means of the interface.
Be einem erfindungsgemäßen Ladegerät wird eine Leseeinrichtung verwendet, durch welche einem individuellen Akkumulator zugeordnete Daten lesbar und für den Ladevorgang und/oder eine Funktionsbewertung des Akkumulators nutzbar sind.In a charger according to the invention, a reading device is used, by means of which data assigned to an individual accumulator can be read and used for the charging process and / or a functional evaluation of the accumulator are.
Diese Leseeinrichtung kann in vorteilhafter Weise ferner eine Schnittstelle zu einem zugeordneten Akkumulator für den uni- oder bidirektionalen Datenaustausch zwischen Ladegerät und Akkumulator umfassen.This reading device can also advantageously include an interface to an associated accumulator for unidirectional or bidirectional data exchange between the charger and the accumulator.
Für den Einsatz in Rettungsstationen sowie bei Firmen oder Einrichtungen mit mehreren portablen Geräten können besondere Ladegeräte mit mehreren Lademodulen, welche jeweils über die Funktionseinheiten für den Ladevorgang und eine dem Akkumulator zugeordnete Schnittstelle oder Leseeinrichtung verfügen, verwendet werden. Besonders günstig ist es hierbei, wenn die Lademodule anreihbar ausgebildet sind und auf diese Weise bedarfsgerechte benutzerspezifische Geräte konfiguriert werden können.For use in rescue stations as well as in companies or facilities with several portable devices, special chargers with several charging modules, each with the functional units for the charging process and an interface or reading device assigned to the accumulator, can be used. It is particularly advantageous here if the charging modules are designed to be arranged in a row and user-specific devices can be configured in this way in accordance with requirements.
Eine besonders sichere und einfache Handhabung wird durch Ladebuchten oder austauschbare Module ermöglicht, in welche zugeordnete Akkumulatortypen einlegbar sind und in eingelegtem Zustand mit dem Ladegerät verbunden sind.A particularly safe and simple handling is made possible by charging bays or interchangeable modules, in which assigned types of batteries can be inserted and are connected to the charger in the inserted state.
Ferner kann durch Einsatz eines nichtflüchtigen Speichers im Ladegerät, in welchem Betriebsdaten und Betriebsprogramme des Ladegeräts sowie akkumulatorbezogene Daten ablegbar sind das erfindungsgemäße Ladegerät ohne konstruktive Änderungen auch später noch an neue Akkumulatortypen, Ladeverfahren und Sicherheits- bzw. Toleranzgrenzen angepaßt werden.Furthermore, by using a non-volatile memory in the charger, in which operating data and operating programs of the charger as well as accumulator-related data can be stored, the charger according to the invention can also be adapted later to new battery types, charging methods and safety or tolerance limits without any design changes.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen detaillierter beschrieben.The invention is described in more detail below on the basis of preferred embodiments and with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen: Fig. 1 eine Aufsicht von oben auf eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform eines zweizeiligen1 shows a top view of a first embodiment of a two-line system according to the invention
Akkumulators , Fig. 2 eine aufgebrochene Darstellung des Gehäuses des2, an exploded view of the housing of the
Akkumulators von Fig. 1 mit den1 with the
Hauptfunktionsgruppen, Fig. 3 eine Aufsicht von oben auf eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform eines fünfzelligen Akkumulators, Fig. 4 eine aufgebrochene Darstellung des Gehäuses desMain functional groups, Fig. 3 is a top view of a second embodiment of a five-cell according to the invention 4, an exploded view of the housing of the
Akkumulators von Fig. 3 mit den3 with the
Hauptfunktionsgruppen, Fig. 5 eine Darstellung von Funktionsbaugruppen eines erfindungsgemäßen Ladegeräts.Main functional groups, FIG. 5 shows functional assemblies of a charger according to the invention.
Nachfolgend wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine Aufsicht von oben auf eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform eines Akkumulators 1 mit einer Kapazitätsund/oder Funktionsanzeige 4 darstellt. Es liegt ferner im Rahmen der Erfindung alternativ durch eine einzige Leuchtdiode oder dergleichen das Erreichen des Mindestinhalts des Akkumulators zu erreichen, der vom Benutzer wahlfrei festgelegt werden kann (Leerkennung) . Wie auch aus Fig. 2, der Schnittdarstellung des in Fig. 1 gezeigten Akkumulators 1, zu sehen ist, umfaßt der Akkumulator 1 zwei Zellen 2, 3, die beliebige wiederaufladbare Zellen, wie z. B. Bleisäure, gasdichte alkalische Akkumulatoren, Metallhydrid-, Nickelcadmium- oder Nickelmischmetall-Zellen, Lithium-Ionen-Zellen oder beliebige zukunftige Akkumulatortypen sein können.In the following, reference is made to FIG. 1, which shows a top view of a first embodiment according to the invention of an accumulator 1 with a capacity and / or function display 4. It is also within the scope of the invention, alternatively, to achieve the minimum content of the rechargeable battery by means of a single light-emitting diode or the like, which can be optionally set by the user (empty detection). As can also be seen from FIG. 2, the sectional view of the rechargeable battery 1 shown in FIG. 1, the rechargeable battery 1 comprises two cells 2, 3, which can be any rechargeable cells, such as, for. B. lead acid, gas-tight alkaline batteries, metal hydride, nickel cadmium or nickel mixed metal cells, lithium-ion cells or any future battery types.
Die Zellen 2 oder 3 sind über Zuleitungen 5, 6 mit einem Anschluß 7 für die Zu- oder Abführung von elektrischer Energie verbunden. Zwischen den beiden Zellen 2, 3 ist die Überwachungs- und Anzeigeplatine bzw. -folie 8 mit dem Leuchtdioden-Anzeigefeld 9 angeordnet .The cells 2 or 3 are connected via leads 5, 6 to a connection 7 for the supply or discharge of electrical energy. The monitoring and display board or film 8 with the light-emitting diode display field 9 is arranged between the two cells 2, 3.
Statt des Leuchtdioden-Anzeigefeldes 9 kann auch ein Flüssigkristall-Anzeigefeld vorgesehen sein, oder es können zusätzlich oder alternativ akustische Signaleinrichtungen an der Überwachungs- und Anzeigeplatine 8 angeordnet sein.Instead of the light-emitting diode display panel 9, a liquid crystal display panel can also be provided, or acoustic signal devices can additionally or alternatively be arranged on the monitoring and display board 8.
Die Überwachungs- und Anzeigeplatine 8 mit dem Leuchtdioden-Anzeigefeld 9 kann entweder innerhalb des Gehäuses 10 des Akkumulators 1 untergebracht sein und ist dann in einem der verbleibenden Freiräume zwischen den Zellen des Akkumulators angeordnet oder kann als separate mechanische Baugruppe formschlüssig in eine Ausnehmung des Akkumulatorgehäuses 10 von außen ein- und ausgerastet werden. In alternativer Ausgestaltung kann die Überwachungsund Anzeigeplatine auch in einer Flachbauform, beispielsweise in SMD-Technik auf einer Folie oder Platine oder ähnlichem verwirklicht werden. Diese Bauformen können durch Kleben oder mit Klettband bzw. durch geignete andere Befestigungsmittel am Akkumlulator oder auch an dessen Gehäuse von außen angebracht werden . lHierbei erfolgt vorzugsweise während des Einrastens durch in den Figuren nicht dargestellte Kontakte am Gehäuse 10 sowie an der Überwachungs- und Anzeigeplatine 8 die Herstellung einer elektrischen Verbindung zu den Zellen des Akkumulators .The monitoring and display board 8 with the light-emitting diode display field 9 can either be accommodated within the housing 10 of the accumulator 1 and is then arranged in one of the remaining free spaces between the cells of the accumulator or can be positively inserted as a separate mechanical assembly into a recess in the Accumulator housing 10 are engaged and disengaged from the outside. In an alternative embodiment, the monitoring and display board can also be implemented in a flat design, for example using SMD technology on a film or board or the like. These designs can be attached to the accumulator or its housing from the outside by gluing or with Velcro or by suitable other fastening means. In this case, an electrical connection to the cells of the accumulator is preferably made during the snap-in by contacts (not shown in the figures) on the housing 10 and on the monitoring and display board 8.
Die Überwachungs- und Anzeigeplatine 8 ist so programmierbar, daß diese entweder dauernd den Lade- und/oder Funktionszustand des Akkumulators 1 anzeigt oder dies lediglich für eine kurze Zeitspanne nach Drücken des Testschalters 11 tut. Die letzgenannte Ausführungsform ist bei Flüssigkristallanzeigen (LCD) und bei Anzeigen mit niedrigem Energieverbrauch sehr vorteilhaf . Darüber hinaus sind in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung zumindest eine Speichereinrichtung 11 sowie eine Steuereinrichtung 12, vorzugsweise als integrierte Schaltungen, an der Überwachungs- und Anzeigeplatine 8 oder an einer eigenen Platine angeordnet.The monitoring and display board 8 is programmable in such a way that it either continuously displays the charge and / or functional state of the accumulator 1 or does so only for a short time after the test switch 11 has been pressed. The latter embodiment is very advantageous in liquid crystal displays (LCD) and in displays with low energy consumption. In addition, in a further advantageous embodiment, at least one memory device 11 and one control device 12, preferably as integrated circuits, are arranged on the monitoring and display board 8 or on a separate board.
Vermittels eines in den Figuren nicht dargestellten Datenbus kann die Steuereinrichtung 12 mit dem zusätzlich als Schnittstelle 13 ausgebildeten Anschluß 7 kommunizieren und uni- bzw. bidirektional Daten übertragen. Hierdurch sind individuelle, dem Akkumulator 1 zugeordnete Informationen von der vorzugsweise als statischer Speicher ausgebildeten Speichereinrichtung 11 unter Steuerung der Steuereinrichtung 12 abrufbar und in dieser ablegbar.By means of a data bus, not shown in the figures, the control device 12 can communicate with the connection 7, which is additionally designed as an interface 13, and can transmit unidirectional or bidirectional data. As a result, individual information associated with the accumulator 1 can be called up and stored in the storage device 11, which is preferably designed as a static memory, under the control of the control device 12.
Derartige Daten können die Identität des Akkumulators 1 sowie seine Benutzung in chronologischer Form umfassen. Es liegt im Rahmen der Erfindung, Produktionsdatum, Art und Verlauf der Ladezyklen, Informationen betreffend den Formierungszustand des Akkumulators, Fehlermeldungen oder grenzwertige Betriebszustände, wie Überlastung durch zu hohe Lasten, eine zu hohe Selbstentladung oder eine zu gering gewordene Ladekapazität des Akkumulators etc. durch die Steuereinrichtung 12 aufzuzeichnen und in der Speichereinrichtung 11 abzulegen.Such data can include the identity of the accumulator 1 and its use in chronological form. It is within the scope of the invention, production date, type and course of the charging cycles, information regarding the Recording state of the accumulator, error messages or borderline operating states, such as overloading due to excessive loads, excessive self-discharge or insufficient charging capacity of the accumulator etc. by the control device 12 and storing them in the storage device 11.
Vermittels der bidirektionalen Schnittstelle 13 können die in der Speichereinrichtung 11 abgelegten Daten einem intelligenten Ladegerät, einem Personal Computer oder dem mit dem Akkumulator elektrisch gespeisten Gerät zugeführt werden und gestatten somit nicht nur die Auswertung vergangender Zustände und des momentanen Betriebszustands, sondern erlauben eine kurzfristige Prognose bezüglich des weiteren korrekten Verhaltens.By means of the bidirectional interface 13, the data stored in the storage device 11 can be fed to an intelligent charger, a personal computer or the device electrically powered by the accumulator and thus not only allow the evaluation of past states and the current operating state, but also allow a short-term prognosis regarding further correct behavior.
In besonders vorteilhafter Weise ist die Schnittstelle 13 innerhalb des Anschlusses 7 untergebracht und tauscht nach Einsetzen des Akkumulators 1 in ein nachfolgend noch detaillierter beschriebenes intelligentes Ladegerät oder in das mit dem Akkumulator 1 zu versorgende Gerät zumindest Daten über vergangene kritische Betriebszustände und den aktuellen Lade- und/oder Funktionszustand aus.In a particularly advantageous manner, the interface 13 is accommodated within the connection 7 and, after the battery 1 has been inserted, is exchanged for an intelligent charger described in more detail below or for the device to be supplied with the battery 1, at least data on past critical operating states and the current charging and / or functional status.
Die Schnittstelle kann ferner durch die Kontakte 16, 17 gebildet werden, indem dem Ladestrom hochfrequente Signalkomponenten für den Datenaustsuch überlagert werden oder kann durch in den Figuren nicht dargestellte Infrarotdioden optisch erfolgen. Ferner ist es möglich, für die Schnittstelle spezielle eigene Kontakte vorzusehen.The interface can also be formed by the contacts 16, 17 by superimposing high-frequency signal components for the data search on the charging current or can be done optically by infrared diodes, not shown in the figures. It is also possible to provide special contacts for the interface.
In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung kann, durch den Testschalter 11 ausgelöst, ein kurzzeitiger Belastungstest durchgeführt werden, welcher detaillierte Aussagen über die aktuelle Funktionstüchtigkeit des Akkumulators 1 gestattet.In a further embodiment according to the invention, a short-term load test can be carried out, triggered by the test switch 11, which allows detailed statements about the current functionality of the accumulator 1.
Bauartabhängig kann der Akkumulator 1 über einen weiteren Anschluß 14 verfügen, der eine getrennte Zu- und Abführung elektrischer Energie gestattet oder, je nach Ausführungsform des Akkumulators 1, als getrennte Ladebuchse ausgeführt ist, und die eine Ladeplatine 15 zur Steuerung des Ladevorgangs mit einem dem Akkumulator 1 zugeordneten Ladegerät verbindet .Depending on the type of construction, the accumulator 1 can have a further connection 14, which allows a separate supply and discharge of electrical energy or, depending on the embodiment of the accumulator 1, as a separate charging socket is executed, and which connects a charging board 15 for controlling the charging process to a charger assigned to the accumulator 1.
Nachfolgend wird auf die Fig. 3 und 4 Bezug genommen, in welchen der erfindungsge äße Akkumulator 1 in einer zweiten Ausführungsform mit fünf Zellen 2, 3, 18, 19, 20, die über einen Plus-Kontakt 16 und einen Minus-Kontakt 17 mit der Außenwelt verbunden werden können, gezeigt ist.3 and 4, in which the inventive battery 1 in a second embodiment with five cells 2, 3, 18, 19, 20, which have a plus contact 16 and a minus contact 17 with can be connected to the outside world.
Da bei der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform die Zellen des Akkumulators 1 dichter und somit ohne wesentlichen Zwischenraum gepackt sind, ist die Überwachungs- und Anzeigeplatine 8 zwischen den elektrischen Kontakten 16, 17 und der Zelle 2 in einem im Akkumulatorgehäuse 10 verbleibenden Freiraum angeordnet .Since, in the second embodiment according to the invention, the cells of the accumulator 1 are packed more densely and thus without any significant space, the monitoring and display board 8 is arranged between the electrical contacts 16, 17 and the cell 2 in a space remaining in the accumulator housing 10.
Unabhängig von den dargestellten Ausführungsformen liegt es im Rahmen der Erfindung, auch einzellige Akkumulatoren oder Akkumulatoren mit einer wesentlich höheren Zellenzahl mit der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung für den Lade- und/oder Funktionszustand in ihren beschriebenen, vielfältigen Formen auszustatten. Hierbei kann die Überwachungs- und Anzeigeplatine 8 mit ihrem jeweiligen Anzeigefeld entweder vollständig innerhalb des Gehäuses 10 und vorzugsweise fluiddicht in diesem angeordnet sein, so daß die Reinigung und insbesondere eine Desinfektion des Akkumulators 1 unterstützt wird.Regardless of the embodiments shown, it is within the scope of the invention to also equip single-cell accumulators or accumulators with a significantly higher number of cells with the display device according to the invention for the charge and / or functional state in the various forms described. In this case, the monitoring and display board 8 with its respective display field can either be arranged completely inside the housing 10 and preferably in a fluid-tight manner, so that cleaning and in particular disinfection of the accumulator 1 is supported.
Falls die Überwachungs- und Anzeigeplatine 8 mit deren zugeordneten Baugruppen entnehmbar ausgestaltet ist, kann der Speicher 11 vermittels der Schnittstelle 13 und einer externen Einrichtung gelöscht oder überschrieben werden, wenn ein neuer Akkumulator 1 mit einer bereits vorbenutzten Überwachungs- und Anzeigeplatine 8 ausgestattet wird.If the monitoring and display board 8 with its assigned assemblies is designed to be removable, the memory 11 can be deleted or overwritten by means of the interface 13 and an external device when a new battery 1 is equipped with a monitoring and display board 8 which has already been used.
Darüber hinaus liegt es im Rahmen der Erfindung, den jeweiligen Akkumulator mit einem individuellen Barcode zu versehen, der sowohl in der Ladestation als auch in dem mit dem Akkumulator 1 zu speisenden Gerät auslesbar ist und hierdurch für eine individuelle Erkennung und eine weitere sachgemäße, individuelle Benutzung des Akkumulators 1 zugänglich wird. In diesem Fall kann eine externe Speichereinrichtung, etwa innerhalb des mit dem Akkumulator zu versorgenden Gerätes, in einem Personalcomputer oder einer intelligenten Ladestation die individuellen Akkumulatordaten dauerhaft speichern.Furthermore, it is within the scope of the invention to provide the respective accumulator with an individual barcode, which can be read out both in the charging station and in the device to be fed with the accumulator 1, and thereby for individual recognition and a further one proper, individual use of the battery 1 is accessible. In this case, an external storage device, for example within the device to be supplied with the accumulator, can permanently store the individual accumulator data in a personal computer or an intelligent charging station.
Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, standardisierte Gehäuseformen mit der Anzeigevorrichtung für den Lade- und/oder Funktionszustand zu versehen und somit bereits vorhandene elektrische Energieträger durch die erfindungsgemäßen Akkumulatoren zu ersetzen und dem intelligenten Akkumulator-Management mit seiner erhöhten Betriebssicherheit und erleichterten Benutzung zuzuführen.It is also within the scope of the invention to provide standardized housing shapes with the display device for the charging and / or functional state and thus to replace already existing electrical energy sources with the batteries according to the invention and to supply the intelligent battery management with its increased operational reliability and easier use.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit eignen sich für die erfindungsgemäßen Akkumulatoren beispielsweise auch die Akkumulatoren-Pack' s von Physio-Control LP10, LP300 und deren Family-Akkupack' s . Desweiteren sind insbesondere Akkumulatoren für medizinisch-technische Geräte, für Kummunika ions- und Telekommunikationsgeräte, Computer oder den Modellbau für die Verwirklichung der Erfindung bestens geeignet .Without restricting the generality, the battery packs from Physio-Control LP10, LP300 and their family battery packs are also suitable for the batteries according to the invention. Furthermore, accumulators for medical-technical devices, for communication and telecommunication devices, computers or model making are particularly suitable for realizing the invention.
Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Ladestation anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Es wird Bezug genommen auf Fig. 5, in welcher eine Blockdarstellung der Funktionsgruppen eines erfindungsgemäßen Ladegerätes dargestellt ist.The charging station according to the invention is described below with reference to a preferred embodiment. Reference is made to FIG. 5, in which a block diagram of the functional groups of a charger according to the invention is shown.
Ein Mikrocomputer 21 ist mit einer Anzeigeeinrichtung 22 sowie einem Speicher 23 durch entsprechende Datenbusse verbunden. Ferner führen vom Mikrocomputer 21 Steuerleitungen bzw. bidirektionalen Datenleitungen zu den Ladeeinheiten 24, 25, 26.A microcomputer 21 is connected to a display device 22 and a memory 23 by means of corresponding data buses. Furthermore, control lines or bidirectional data lines lead from the microcomputer 21 to the charging units 24, 25, 26.
Bei der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform umfassen die Ladeeinheiten 25 und 26 schematisch dargestellte Kontakte 27 bzw. 28, mit welchen die Plus- und Minuskontakte 16, 17 eines Akkumulators 1 verbindbar sind, um dem Akkumulator 1 elektrische Energie zu dessen Ladung zuzuführen. Ferner ist die Ladeeinheit 25, 26 jeweils mit einer Schnittstelle 29, 30 verbunden, welche mit der Schnittstelle 13 des Akkumulators 1 kommunizieren kann. Die Ladeeinheiten 25 und 26 sind modular aufgebaut und können mittels eines standardisierten Anschlusses mit dem Mikrocomputer 21 verbunden werden. Dieser Anschluß zum Mikrocomputer kann in auf dem Personalcomputersektor üblicher Form durch Einfügen von Steckkarten, durch Verbindung mit definierten Schnittstellenkabeln oder durch einen spezifisch definierten Datenbus erfolgen. Ferner liegt es im Rahmen der Erfindung, die modularen Ladeeinheiten 25, 26 mit Steckverbindern derart auszurüsten, daß deren mechanisches Zusammenfügen die Verbindung zum Mikrocomputer 21 herstellt, wobei in diesem Fall handelsübliche 19 Zoll- oder andere Gehäuse Verwendung finden können, um anwenderspezifische Konfigurationen aufzubauen. Mit dieser Ausführungsform wird die gleichzeitige parallele Ladung mehrerer Akkumulatoren ermöglicht.In the first embodiment according to the invention, the charging units 25 and 26 comprise schematically illustrated contacts 27 and 28, with which the plus and minus contacts 16, 17 of an accumulator 1 can be connected in order to supply the accumulator 1 with electrical energy for charging it. Furthermore, the charging unit 25, 26 is included an interface 29, 30 connected, which can communicate with the interface 13 of the accumulator 1. The charging units 25 and 26 have a modular structure and can be connected to the microcomputer 21 by means of a standardized connection. This connection to the microcomputer can take place in the form customary in the personal computer sector by inserting plug-in cards, by connection to defined interface cables or by a specifically defined data bus. Furthermore, it is within the scope of the invention to equip the modular charging units 25, 26 with plug connectors in such a way that their mechanical assembly establishes the connection to the microcomputer 21, in which case commercially available 19 inch or other housings can be used in order to set up user-specific configurations. With this embodiment, the simultaneous parallel charging of several accumulators is made possible.
Eine alternative Form von Ladeeinheit wird mit dem Bezugszeichen 24 bezeichnet. Diese Ladeeinheit stellt die bei seriell arbeitenden Ladegeräten bevorzugte Ausführungsform dar. Die Kontakte 31 umfassen eine Vielzahl von Pluskontakten und Minuskontakten, an welchen eine entsprechende Vielzahl von Akkumulatoren 1 mit deren Plus- und Minuskontakten 16, 17 anschließbar ist. Durch den Mikrocomputer 21 oder die Ladeeinheit 24 angesteuert, wird eine serialle Verbindung zu jeweils einem der angeschlossenen Akkumulatoren 1 aufgebaut, und es wird nach Erreichen einer vollständigen Ladung durch in der Zeichnung nicht dargestellte Schalteinrichtungen der Ladeeinhait 24 nachfolgend die Verbindung zu den weiteren angeschlossenen Akkumulatoren hergestellt . Bei dieser Ausführungsform umfaßt der mit dem Bezugszeichen 32 dargestellte Funktionsblock mehrere seriell, dem jeweiligen Akkumulator zugeordnet, mit dem Mikrocomputer 21 verbindbare Schnittstellen. Hierdurch wird der Mikrocomputer 21 mit den jeweiligen Daten des individuellen Akkumulators 1 versorgt bzw. kann mit diesem kommunizieren und die gemäß dem im Speicher 23 abgelegten Programm durchzuführenden notwendigen Prüf- und Ladevorgänge steuern.An alternative form of loading unit is designated by reference number 24. This charging unit represents the preferred embodiment for series-operating chargers. The contacts 31 comprise a multiplicity of plus contacts and minus contacts, to which a corresponding multiplicity of accumulators 1 with their plus and minus contacts 16, 17 can be connected. Controlled by the microcomputer 21 or the charging unit 24, a serial connection to one of the connected accumulators 1 is established, and after reaching a full charge, switching devices of the charging unit 24, not shown in the drawing, subsequently establish the connection to the further connected accumulators . In this embodiment, the functional block represented by reference numeral 32 comprises a number of interfaces which can be connected to the microcomputer 21 and are assigned to the respective accumulator. As a result, the microcomputer 21 is supplied with the respective data of the individual accumulator 1 or can communicate with it and the data stored in the memory 23 Control the program to carry out the necessary testing and loading processes.
Obwohl in Fig. 5 aus Gründen der einfachen Verständlichkeit und Klarheit darauf verzichtet wurde, Netzteile sowie Versorgungszuleitungen darzustellen, sei festgehalten, daß bei einer er indungsgemäßen Ausführungsform, welche nur über die Ladeeinheit 24 verfügt, wesentlich kostengünstigere elektrische Netzteil -Baugruppen verwendet werden können, da auftretende Ladeströme sich nicht parallel aufaddieren, wie im Falle der Ladeeinheiten 25, 25, und darüber hinaus mechanisch kleine und kostengünstige Bauformen realisiert werden können.Although in Fig. 5 for reasons of simple comprehensibility and clarity no power supplies and supply lines have been omitted, it should be noted that in an embodiment according to the invention, which only has the charging unit 24, much cheaper electrical power supply modules can be used because occurring charging currents do not add up in parallel, as in the case of the charging units 25, 25, and moreover mechanically small and inexpensive designs can be realized.
Eine aus dem Mikrocomputer 21, dem Speicher 23 und der Ladeeinheit 24 mit den Kontakten 31 und den Schnittstellen 32 bestehende Einrichtung könnte auch Teil eines portablen Computers, beispielsweise eines Notebooks, Lap- oder Palm-Tops, bzw. in einem medizintechnischen Gerät untergebracht sein. In diesem Fall könnte die Anzeigeeinrichtung 22 durch die Anzeigeeinrichtung des Computers oder des medizintechnischen Gerätes verwirklicht werden.A device consisting of the microcomputer 21, the memory 23 and the charging unit 24 with the contacts 31 and the interfaces 32 could also be part of a portable computer, for example a notebook, lap top or palm top, or in a medical device. In this case, the display device 22 could be implemented by the display device of the computer or the medical device.
Die Schnittstellen 29, 30, 32 können elektro- mechanische Kontakte enthalten, die jeweils der Schnittstelle 13 zugeordnet sind und elektrische Verbindung zu der Überwachungs- und Anzeigeplatine 8 des Akkumulators 1 schaffen. Alternativ oder ergänzend können optoelektronische Lichtschranken einen optisch transparenten Teil des Gehäuses 10 des Akkumulators 1 überbrücken und auf diese Weise eine Verbindung herstellen, die keiner Alterung durch mechanische Abnutzung unterliegt. Mit einer derartigen optoelektronischen Schnittstelle ist es ferner möglich, die in der Speichereinrichtung 11 des Akkumulators 1 gespeicherten Daten direkt an einen mit einer optoelektronischen Schnittstelle versehenen Drucker zu übersenden und von diesem ausdrucken zu lassen. Mit bereits einem einzigen Drucker in einem Einsatzzentrum, beispielsweise einem Rettungszentrum, kann durch einen einfachen Knopfdruck auf einen an der Folientastatur angebrachten Betätigungsknopf der gesamte Speicherinhalt des Akkumulators 1 auf für den Benutzer einfachste Weise ausgegeben und dokumentiert werden. Nach einem Notfalleinsatz kann so der behandelnde Arzt beispielsweise nachweisen, daß er seinen Sorgfaltspflichten genügt hat und die von ihm verwendeten Geräte ordnungsgemäß betrieben wurden .The interfaces 29, 30, 32 can contain electromechanical contacts, each of which is assigned to the interface 13 and create an electrical connection to the monitoring and display board 8 of the battery 1. Alternatively or additionally, optoelectronic light barriers can bridge an optically transparent part of the housing 10 of the rechargeable battery 1 and in this way establish a connection which is not subject to aging due to mechanical wear. With such an optoelectronic interface, it is also possible to send the data stored in the storage device 11 of the accumulator 1 directly to a printer provided with an optoelectronic interface and to have it printed out. With just a single printer in an operations center, such as a rescue center, one can simply press a button on an actuation button attached to the membrane keyboard, the entire memory content of the accumulator 1 can be output and documented in the simplest way for the user. After an emergency operation, the treating doctor can thus prove, for example, that he has met his due diligence and that the devices he has used have been operated properly.
Der vorstehend beschriebene Ausdruck kann aber auch mittels des Mikrocomputers 21 über die parallele oder serielle Druckerschnittstelle 33 erfolgen.The printout described above can also be carried out by means of the microcomputer 21 via the parallel or serial printer interface 33.
Die Kontakte 27, 28, 31 sowie Schnittstellen 29, 30, 32 können in Ladebuchten angeordnet sein, die beispielsweise der Form des jeweiligen Akkumulators 1 entsprechen, und bei dessen Einlegen in die Ladebucht bereits sämtliche Verbindungen herstellen. Eine derartige Ladebucht kann beispielsweise der Außenkontur des Akkumulators entsprechen, so daß der Akkumulator von oben oder der Seite in eine entsprechende Ladebucht einzuschieben wäre, wobei derartige mechanische Ausgestaltungen dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt sind.The contacts 27, 28, 31 and interfaces 29, 30, 32 can be arranged in charging bays, which correspond, for example, to the shape of the respective accumulator 1, and already make all connections when it is inserted into the charging bay. Such a charging bay can correspond, for example, to the outer contour of the battery, so that the battery would have to be inserted from above or from the side into a corresponding charging bay, such mechanical configurations being known to the person skilled in the art in this field.
Mit dem Mikrocomputer 21 ist ferner eine beispielhaft dargestellte Schreib-Lese-Einrichtung 34 verbunden. Selbst Akkumulatoren ohne eigene Schnittstelle können durch Anbringen von maschinenlesbaren Daten an diesen von der erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung versorgt werden. Herkömmliche Akkumulatoren lassen sich beispielsweise durch Aufbringen von Bar-Code-Markierungen, Magnetstreifen oder anderen optischen Einrichtungen mittels zugeordneter Leseeinrichtungen auslesen. Hierzu kann die Schreib-Lese- Einrichtung einen optischen Scanner 35, ein Magnetstreifen- Lese-Schreib-Gerät 36 und/oder einen Light-Pen bzw. Lichtgriffel 37 umfassen. Bei beispielsweise für den Modellbau oder die Intensivmedizin geeigneten Bauformen kann ferner am Akkumulator eine Sendeeinrichtung angebracht sein, die den aktuellen Ladezustand, einen drohenden Ausfall, eine Fehlfunktion oder Kapazitäts-Restmenge an eine zugeordnete Empfangseinrichtung überträgt. Auf diese Weise können im Modellbau gefährliche Flugzustände durch vorherige Erkennung einer Fehlfunktion oder eines Ausfalls unterbunden werden. In der Intensivmedizin liegt es innerhalb der Erfindung, in einer Überwachungsstelle derartige unerwünschte Zustände zu erfassen und frühzeitig geeignete Gegenmaßnahmen zu ergreifen. Derartige Sende- und Empfangseinrichtungen können Ultraschall-, Infrarot- und/oder Funksignale verwenden. Auf diese Weise kann für wichtige Einrichtungen, wie beispielsweise Rettungsstationen oder Krankenhäuser stets sichergestellt werden, daß funktionssichere und einsatzttüchtige Akkumulatoren bereitgehalten und betrieben werden .An exemplary read / write device 34 is connected to the microcomputer 21. Even accumulators without their own interface can be supplied by the charging device according to the invention by attaching machine-readable data to them. Conventional accumulators can be read out, for example, by applying bar code markings, magnetic strips or other optical devices by means of associated reading devices. For this purpose, the read / write device can comprise an optical scanner 35, a magnetic stripe read / write device 36 and / or a light pen or light pen 37. In the case of designs suitable, for example, for model making or intensive care medicine, a transmitter device can also be attached to the accumulator, which transmits the current state of charge, an impending failure, a malfunction or the remaining capacity to an assigned one Transmits receiving device. In this way, dangerous flight conditions can be prevented in model construction by detecting a malfunction or a failure beforehand. In intensive care medicine, it is within the scope of the invention to detect such undesirable conditions in a monitoring station and to take suitable countermeasures at an early stage. Such transmitting and receiving devices can use ultrasound, infrared and / or radio signals. In this way, it can always be ensured for important facilities, such as rescue stations or hospitals, that functionally reliable and operational batteries are kept ready and operated.
Ferner liegt es im Rahmen der Erfindung, an Akkumulatoren mit verschiedenen Kapazitäten verschiedene Aussparungen oder Fenster anzubringen, welche durch zugeordnete Lichtschranken, beispielsweise in tragbaren Computern, auslesbar sind.Furthermore, it is within the scope of the invention to provide different cutouts or windows on accumulators with different capacities, which can be read out by assigned light barriers, for example in portable computers.
Somit wird nahezu jeder beliebige Akkumulatortyp für das erfindungsgemäße Ladegerät zugänglich, und es kann darüber hinaus im Falle der Verwendung des Magnetstreifen- Lesegerätes die Speicherung der Akkumulator-bezogenen Daten in magnetischer Form durchgeführt werden.Thus, almost any type of accumulator is accessible for the charger according to the invention, and in addition, if the magnetic stripe reader is used, the storage of the accumulator-related data can be carried out in magnetic form.
Durch die Erkennung des jeweiligen Akkumulatortyps sowie die Berücksichtigung seiner gespeicherten Daten ist der Mikrocomputer 21 mittels des im Speicher 23 abgelegten Programms sowie der diesem zugeordneten Parametersätze in der Lage, die jeweiligen Ladeeinheiten 24, 25, 26 auf jeweils für den Akkumulator optimale Weise anzusteuern. Ferner können Warn- oder Zustandsmeldungen an der Anzeigeeinrichtung 22 ausgegeben werden, und es können dem Benutzer gegenüber Empfehlungen ausgesprochen werden, wie beispielsweise :By recognizing the respective accumulator type and considering its stored data, the microcomputer 21 is able to control the respective charging units 24, 25, 26 in an optimal manner for the accumulator by means of the program stored in the memory 23 and the parameter sets assigned to it. Furthermore, warning or status messages can be output on the display device 22 and recommendations can be made to the user, such as:
Achtung, Akkumulator nicht mehr tauglich fürWarning, the battery is no longer suitable for
Defibrilatorbetrieb;Defibrillator operation;
Achtung, Akkumulator bitte formieren, um Nennkapazität wieder zu erreichen; und der_ gleichen.Attention, please form the accumulator to reach the nominal capacity again; and the same.
Darüber hinaus können im Falle der Ladeeinheiten 25, 26 verschiedenartigste Akkumulatoren, auch m t unterschiedlicher Spannung, Kapazität und Zellenzahl, gleichzeitig geladen werden. Hierbei kann eine aktuelle Anzeige der Betriebsdaten-Ladekurven und den Akkumulator- Status, beispielsweise über Leuchtdioden,In addition, in the case of the charging units 25, 26, the most varied of accumulators, including m t of different voltage, capacity and number of cells, can be charged simultaneously. Here, a current display of the operating data charging curves and the accumulator status, for example via light-emitting diodes,
Flussigkπstallschirme oder berührungsempfmdliche Schirme anzeigt werden. Ferner liegt es im Rahmen der Erfindung, die Schnittstelle 33 mit einem externen Computer zu verbinden, welcher Teile der Ladesteuerung übernimmt.Liquid stall screens or touch-sensitive screens are displayed. It is also within the scope of the invention to connect the interface 33 to an external computer which takes over parts of the charging control.
Im klinischen oder intensivmedizinischen Bereich kann ein Berührungskontakt des Benutzers m t den Betätigungsorganen des Ladegeräts durch Spracherkennungs- bzw. Ausgabesysteme vermieden werden, die integriert oder mit der Schnittstelle 33 verbunden sind. Derartige Sprachbefehle können bei einem medizintechnischen Gerat wie folgt lauten:In the clinical or intensive care field, contact of the user with the actuators of the charger can be avoided by voice recognition or output systems that are integrated or connected to the interface 33. Such voice commands can be as follows for a medical device:
"Umschalten auf Akkumulator 2""Switch to accumulator 2"
"Akkumulator 1 Schnelladen""Accumulator 1 fast charging"
"Funktionstest Akkumulator 1""Function test accumulator 1"
"Beschleunigtes Beenden des Ladevorgangs" und dergleichen."Accelerated end of charging" and the like.
Ferner kann über die Schnittstelle 33 auch der Speicher 23 aktualisiert werden, um auf diese Weise neueste Lade- und Entladeverfahren auch noch mit einem bereits fertiggestellten erfindungsgemäßen Ladegerat zu realisieren.Furthermore, the memory 23 can also be updated via the interface 33, in order in this way to implement the latest charging and discharging methods even with a charging device according to the invention that has already been completed.
Ferner können im Speicher 23 benutzerspezifische automatisierte Routinen programmiert werden, wie beispielsweise die Durchführung automatischer Auffrischungs - und Regenerationszyklen, ein halbautomatischer Betrieb des Ladevorgangs bzw. Auffrisch- und Regenerationszyklus, oder ein zeitversetzter kostengünstiger Nachtstrombetrieb, welcher dann mit herkömmlichen Betätigungsorganen des Ladegeräts oder per Touch-Screen bzw. Spracheingabe auslösbar ist .Furthermore, user-specific automated routines can be programmed in the memory 23, such as, for example, the implementation of automatic refreshing and regeneration cycles, a semi-automatic operation of the charging process or refreshing and regeneration cycle, or a time-shifting, inexpensive night-time power operation, which is then carried out using conventional actuators of the charger or by touch. Screen or voice input can be triggered.
Die nicht näher dargestellten Ladeeinheiten 24, 25, 26 können eine oder mehrere digital steuerbare Ladestromquellen und Spannungs- sowie Strommesseinrichtungen und darüber hinaus jweils eigene Mikrocomputer enthalten, welche in Kommunikation mit dem Mikrokomputer 21 eigenständig den jeweiligen Ladevorgang überwachen und steuern.The loading units 24, 25, not shown, 26 can contain one or more digitally controllable charging current sources and voltage and current measuring devices and, moreover, their own microcomputers, which independently monitor and control the respective charging process in communication with the microcomputer 21.
Es liegt ferner im Rahmen der Erfindung, Solarzellenoder konfektionierte Module mit dem Akkumulator oder dem Ladegerät elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch zu verbinden, um derart die zur Verfügung stehende Solarenergie für die erfindungsgemäßen Zwecke zu nutzen. It is also within the scope of the invention to electrically and preferably also mechanically connect solar cells or assembled modules to the rechargeable battery or the charger in order to use the available solar energy for the purposes of the invention.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Akkumulator mit mindestens einer ladbaren elektrischen Zelle, einem elektrischen Anschluß für das Zuführen und/oder Abführen von elektrischer Energie und einem die mindestens eine elektrische Zelle umgebenden Gehäuse, gekennzeichnet durch eine am oder im Gehäuse des Akkumulators angebrachte Anzeigevorrichtung für den Lade- und/oder Funktionszustand des Akkumulators.1. Accumulator with at least one chargeable electrical cell, an electrical connection for supplying and / or discharging electrical energy and a housing surrounding the at least one electrical cell, characterized by a display device for charging and / or attached to or in the housing of the accumulator. or functional state of the accumulator.
2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung des Lade- und/oder Funktionszustands mittels einer innerhalb des Gehäuses des Akkumulators angeordneten elektronischen Baugruppe erfolgt und ein Anzeigefeld für den Lade- und/oder Funktionszustand am Gehäuse des Akkumulators angebracht ist.2. Accumulator according to claim 1, characterized in that the detection of the charging and / or functional state is carried out by means of an electronic module arranged within the housing of the accumulator and a display panel for the charging and / or functional state is attached to the housing of the accumulator.
3. Akkumulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Baugruppe zur Erfassung des Lade- und/oder Funktionszustands in dem Zwischenraum zwischen zwei Zellen des Akkumulators angeordnet oder von außen auf der/den Zellen angebracht ist .3. Accumulator according to claim 1 or 2, characterized in that the electronic assembly for detecting the charging and / or functional state is arranged in the space between two cells of the accumulator or is attached from the outside to the / the cells.
4. Akkumulator nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Baugruppe zur Erfassung des Lade- und/oder Funktionszustands in dem Zwischenraum zwischen einer Zelle und den externen elektrischen Anschlüssen des Akkumulators angeordnet ist.4. Accumulator according to claim 1 or 2, characterized in that the electronic assembly for detecting the charging and / or functional state is arranged in the space between a cell and the external electrical connections of the accumulator.
5. Akkumulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung und vorzugsweise mit der elektronischen Baugruppe zur Erfassung des Lade- und/oder Funktionszustands dem Gehäuse des Akkumulators entnehmbar ist.5. Accumulator according to one of the preceding claims, characterized in that the display device and can preferably be removed from the housing of the rechargeable battery with the electronic assembly for detecting the charging and / or functional state.
6. Akkumulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung und die elektronische Baugruppe zur Erfassung des Lade- und/oder Funktionszustands eine mechanische Einheit bilden, die in einer Ausnehmung des Gehäuses des Akkumulators unter Herstellung einer elektrischen Verbindung zu den Zellen des Akkumulators verrast- oder verriegelbar ist.6. Accumulator according to claim 5, characterized in that the display device and the electronic assembly for detecting the charging and / or functional state form a mechanical unit which engages in a recess in the housing of the accumulator by establishing an electrical connection to the cells of the accumulator - or lockable.
7. Akkumulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige des Lade- und/oder Funktionszustands für einen kurzen Zeitraum nach Betätigung eines Betätigungsmittels erfolgt .7. Accumulator according to one of the preceding claims, characterized in that the display of the charging and / or functional state takes place for a short period of time after actuation of an actuating means.
8. Akkumulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsmittel ein Folientaster zur manuellen Betätigung ist und die Anzeigevorrichtung ein Balkendiagramm in Form einer hinter einer Folie oder Anzeigefolie angeordneten LED-Zeile umfasst .8. Accumulator according to claim 7, characterized in that the actuating means is a membrane button for manual actuation and the display device comprises a bar graph in the form of an LED line arranged behind a film or display film.
9. Akkumulator nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsmittel beim Einsetzen des Akkumulators in oder an das mit dem Akkumulator zu betreibende elektrische Gerät die zumindest kurzzeitige Lade- und/oder Funktionszustandsanzeige bewirkt und/oder eine optische oder akustische Warnung ausgegeben wird, falls ein unzureichender Lade- und/oder Funktionszustand vorlieg .9. Accumulator according to claim 7 or 8, characterized in that the actuating means when inserting the accumulator in or on the electrical device to be operated with the accumulator causes the at least brief charging and / or functional status display and / or an optical or acoustic warning is output , if there is an insufficient charge and / or functional condition.
10. Akkumulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Baugruppe zur Anzeige des Lade- und/oder Funktionszustands eine elektronische PrüfVorrichtung, die eine zumindest kurzzeitiger Belastung des Akkumulators durchführt, umfasst .10. Accumulator according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic assembly for displaying the charging and / or functional state is an electronic test device which at least one performs short-term loading of the battery, includes.
11. Akkumulator, gekennzeichnet durch maschinenlesbare Daten, die durch eine zugeordnete Leseeinrichtung auslesbar und für den Ladevorgang und/oder die Bewertung der Funktionstüchtigkeit des Akkumulators nutzbar sind.11. Accumulator, characterized by machine-readable data that can be read out by an associated reading device and used for the charging process and / or the evaluation of the functionality of the accumulator.
12. Akkumulator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die maschinenlesbaren Daten die Art des Akkumulators, dessen Seriennummer, Name, Nenn- und/oder tatsächliche Kapazität, Selbstentladekurve, dessen Herstellungsdatum, Hersteller, Anzahl von Ladezyklen, Tiefentladungen, Kurzschlüssen und/oder Überladungen umfassen.12. Accumulator according to claim 11, characterized in that the machine-readable data, the type of the accumulator, its serial number, name, nominal and / or actual capacity, self-discharge curve, its date of manufacture, manufacturer, number of charging cycles, deep discharges, short circuits and / or overloads include.
13. Akkumulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schnittstelle zur Datenübertragung an externe datenverarbeitende Geräte.13. Accumulator according to one of the preceding claims, characterized by an interface for data transmission to external data processing devices.
14. Akkumulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Schnittstelle bidirektional Daten zwischen einer dem Akkumulator zugeordneten Steuer- oder Ladeeinheit und einem externen datenverarbeitenden Gerät, insbesondere einem Personal-Computer austauschen kann.14. Accumulator according to one of the preceding claims, characterized in that the interface can bidirectionally exchange data between a control or charging unit assigned to the accumulator and an external data processing device, in particular a personal computer.
15. Akkumulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Speichereinrichtung zur Aufzeichung individueller Akkumulatordaten, welche vorzugsweise durch die Schnittstelle auslesbar, überschreibbar und/oder löschbar sind.15. Accumulator according to one of the preceding claims, characterized by a storage device for recording individual accumulator data, which can preferably be read out, overwritten and / or deleted by the interface.
16. Akkumulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die individuell speicherbaren Akkumulatordaten in statischen Speichern abgelegt sind, die über eine zusätzliche, dem Speicher zugeordnete, vorzugsweise ladbare, elektrische Batterie versorgt sind. 16. Accumulator according to one of the preceding claims, characterized in that the individually storable accumulator data are stored in static memories which are supplied via an additional, preferably chargeable, electrical battery associated with the memory.
17. Akkumulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Schnittstelle beim Einsetzen in ein zugeordnetes Ladegerät mit dem Ladegerät verbunden wird und die akkumulatorinterne Steuereinrichtung mit dem Ladegerät kommunizieren kann.17. Accumulator according to one of the preceding claims, characterized in that the interface is connected to the charger when inserted into an associated charger and the internal control device can communicate with the charger.
18. Ladegerät, gekennzeichnet durch eine Leseeinrichtung, durch welche einem individuellen Akkumulator zugeordnete Daten lesbar und für den Ladevorgang und/oder eine Bewertung der Funktion des Akkumulators nutzbar sind.18. Charger, characterized by a reading device by means of which data assigned to an individual accumulator can be read and used for the charging process and / or an evaluation of the function of the accumulator.
19. Ladegerät nach Anspruch 18, ferner gekennzeichnet durch eine Schnittstelle für eines zugeordneten Akkumulator für den uni- oder bidirektionalen Datenaustausch zwischen Ladegerät und zugeordnetem Akkumulator.19. The charger according to claim 18, further characterized by an interface for an associated accumulator for unidirectional or bidirectional data exchange between the charger and the associated accumulator.
20. Ladegerät nach Anspruch 18 oder 19, gekennzeichnet durch mehrere Lademodule, welche jeweils über die Funktionseinheiten für den Ladevorgang und eine dem Akkumulator zugeordnete Schnittstelle oder Leseeinrichtung verfügen .20. Charger according to claim 18 or 19, characterized by a plurality of charging modules, each of which has the functional units for the charging process and an interface or reading device assigned to the accumulator.
21. Ladegerät nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch Ladebuchten, in welche dem Ladegerät zugeordnete Akkumulatortypen einlegbar sind und in eingelegtem Zustand mit dem Ladegerät verbunden sind.21. Charger according to claim 20, characterized by charging bays into which the battery types assigned to the charger can be inserted and are connected to the charger in the inserted state.
22. Ladegerät nach Anspruch 18, 19, 20 oder 21, gekennzeichnet durch einen nichtflüchtigen Speicher, in welchem Betriebsdaten und Betriebsprogramme des Ladegeräts sowie akkumulatorbezogene Daten ablegbar sind.22. Charger according to claim 18, 19, 20 or 21, characterized by a non-volatile memory in which operating data and operating programs of the charger and accumulator-related data can be stored.
23. Ladegerät nach einem der Ansprüche von 18 bis 22 dadurch gekennzeichnet, daß das Ladegerät Teil eines portablen Computers oder medizintechnischen Geräts ist . 23. Charger according to one of claims 18 to 22, characterized in that the charger is part of a portable computer or medical device.
24. Ladegerät nach einem der Ansprüche von 18 bis 23 dadurch gekennzeichnet, daß das Ladegerät über mehrere parallel anreihbare und betreibbare Ladeeinheiten verfügt .24. Charger according to one of claims 18 to 23, characterized in that the charger has a plurality of loading units which can be lined up and operated in parallel.
25. Ladegerät nach einem der Ansprüche von 18 bis 23 dadurch gekennzeichnet, daß das Ladegerät über eine einzige seriell betreibbare Ladeeinheit verfügt, die seriell mit mehreren Akkumulatoren, vorzugsweise nacheinander verbindbar ist. 25. Charger according to one of claims 18 to 23, characterized in that the charger has a single serially operable charging unit, which can be connected in series with a plurality of batteries, preferably one after the other.
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