BE1020190A3 - Een oplaadinrichting voor het draadloos opladen van een externe batterij. - Google Patents

Abstract

Een oplaadinrichting (1) voor het draadloos opladen van een externe battterij, die een primair circuit (10) omvat dat een variabel elektromagnetisch veld kan genereren, waarbij de externe batterij elektrisch verbonden is met een secundair circuit dat een variabel elektromagnetisch veld kan omzetten in een elektrische stroom, waarbij de oplaadinrichting (1) verbindingsmiddelen (7) omvat om de oplaadinrichting (1) met een stroombron te verbinden en waarbij het primaire circuit (10) elektrisch verbonden is met de verbindingsmiddelen (7), waarbij de oplaadinrichting (1) tevens een verlichtingstoestel is doordat deze voorzien is van een lichtbron (4) om minimaal een deel van een ruimte te verlichten waarbij de lichtbron (4) elektrisch verbonden is met de verbindingsmiddelen (7).

Description

Een oplaadinrichting voor het draadloos opladen van een externe batterij.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een oplaadinrichting voor het draadloos opladen van een externe, dat wil zeggen niet tot de oplaadinrichting behorende, batterij.

Meer speciaal betreft de uitvinding een oplaadinrichting die een primair circuit, bijvoorbeeld een spoel, omvat dat een variabel elektromagnetisch veld kan genereren, waarbij de externe batterij voorzien is van of elektrisch verbonden is met een secundair circuit, bijvoorbeeld ook een spoel, dat extern is aan de oplaadinrichting en dat een variabel elektromagnetisch veld kan omzetten in een elektrische stroom.

Hierbij kan het secundair circuit bijvoorbeeld geïntegreerd zijn in de batterij of aan de buitenkant op de batterij bevestigd zijn of deel uitmaken van een toestel waar de batterij inzit en elektrisch contact mee maakt, bijvoorbeeld een mobiele telefoon, of voorzien zijn in een omhulsel dat rond een batterij en in elektrisch contact daarmee is aangebracht.

Door inductieve koppeling tussen beide circuits kan nu de batterij worden opgeladen.

Dergelijke oplaadinrichtingen zijn bekend, maar worden voor veel toestellen niet breed gebruikt omdat zij veel duurder zijn dan traditionele oplaadinrichtingen waarin een batterij rechtstreeks aan een oplaadinrichting wordt gekoppeld.

Een nadeel van vrijwel alle oplaadinrichtingen, draadloos of niet, voor batterijen, is gerelateerd aan het feit dat een typische gebruiker tegenwoordig een groot aantal toestellen, die van een oplaadbare batterij voorzien zijn, heeft. Deze toestellen met hun batterijen kunnen een grote variëteit aan oplaadinrichtingen hebben, die verschillen in het formaat van hun aansluitingen, de geleverde spanning en de geleverde stroom.

Hierdoor dient de gebruiker over veel verschillende oplaadinrichtingen te beschikken, die in essentie eenzelfde functie hebben.

Uit kostenoogpunt is dit natuurlijk nadelig. Ook het gebruik van schaarse grondstoffen voor de grote hoeveelheid oplaadinrichtingen, en de milieuproblemen geassocieerd met het verwerken aan het einde van hun levensduur van deze oplaadinrichtingen zijn des te groter naarmate meer oplaadtoestellen benodigd zijn.

Standaardisatie van oplaadinrichtingen en batterijen voor toestellen kan een deel van deze nadelen opheffen.

Dit geldt ook voor het gebruik van 'universele' opladers waarvan de laadspanning kan worden ingesteld en die voorzien zijn van aansluitingen met veel verschillende formaten. Deze zijn echter complex, bestaan uit verschillende uitwisselbare onderdelen die gemakkelijk verloren kunnen raken en hebben het risico dat een incorrecte laadspanning wordt ingesteld.

Een verder nadeel is dat een gebruiker van toestellen met een batterij, wanneer hij zich verplaatst, op iedere locatie een oplaadinrichting beschikbaar dient te hebben.

Hierdoor dienen een groot aantal oplaadinrichtingen voorzien te worden, of dient bij iedere verplaatsing, een oplaadinrichting voor ieder toestel meegenomen te worden, wat zeker bij gebruik van een groot aantal toestellen een significant nadeel is. Hierbij komt nog dat bij gebruik in andere landen dan het thuisland van de gebruiker, vaak adapters nodig zijn om de oplaadinrichtingen met het elektriciteitsnet te kunnen verbinden.

Ook nemen deze oplaadinrichtingen bij gebruik een stopcontact in, terwijl vaak het aantal vrije stopcontacten in een ruimte, vooral in een hotelkamer, beperkt is. Dit heeft nadelen met betrekking tot het gezamenlijk gebruik van meerdere apparaten in een ruimte, en met betrekking tot de kosten, veiligheidsrisico's en het slordige uitzicht van bekende oplossingen zoals vertakkingsdozen.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan minstens één van de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden, doordat zij voorziet in een oplaadinrichting voor het draadloos opladen van een externe batterij door middel van inductieve koppeling, die een primair circuit omvat dat een variabel elektromagnetisch veld kan genereren, waarbij de externe batterij voorzien is van of elektrisch verbonden is met een secundair circuit dat extern is aan de oplaadinrichting en dat een variabel elektromagnetisch veld kan omzetten in een elektrische stroom, waarbij de oplaadinrichting verbindingsmiddelen omvat om de oplaadinrichting met een externe elektrische stroombron te verbinden en waarbij het primaire circuit elektrisch verbonden is met de verbindingsmiddelen, waarbij de oplaadinrichting tevens een verlichtingstoestel is doordat deze voorzien is van een lichtbron om minimaal een deel van een ruimte te verlichten waarbij de lichtbron of een houder daarvoor elektrisch verbonden zijn met de verbindingsmiddelen.

Een verlichtingstoestel wordt hierbij beschouwd als een toestel bedoeld om voldoende licht te voorzien om een ruimte minimaal deels te verlichten en daardoor de ruimte ook wanneer er geen of onvoldoende daglicht binnentreedt, bruikbaar te maken voor personen om de door hen gewenste activiteiten uit te voeren, zoals bijvoorbeeld een staande lamp of een bureaulamp.

Aangezien verlichtingstoestellen breed aanwezig zijn, en over het algemeen verbonden zijn met het elektriciteitsnet, zowel in woningen, als in hotels, als in kantoren, als op veel andere locaties, heeft dit als voordeel dat er geen aanvullend vrij stopcontact hoeft te zijn om een draadloze oplaadinrichting in te steken, en is het niet langer nodig voor een gebruiker van toestellen met oplaadbare batterij om de oplaadinrichting mee te nemen bij reizen naar een andere locatie.

Tevens kunnen op deze manier diverse componenten van een traditioneel verlichtingstoestel en een traditionele oplaadinrichting, zoals de verbindingsmiddelen met het elektriciteitsnet, zoals een stekker, de snoeren, zekeringen, behuizingen, schakelaars gedeeld worden, waardoor een kostenbesparing bereikt wordt tijdens de productie, minder schaarse grondstoffen gebruikt worden en minder toekomstig afval gegenereerd wordt.

Ook de verpakking en de distributie kunnen gedeeld worden, met kostenbesparingen en milieuvoordelen tot gevolg.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm is de lichtbron van het type solid-state lighting.

Dit is een type lichtbron dat LED, OLED (organische LED) en PLED (polymeer LED) omvat, waarbij licht gegenereerd wordt door elektroluminiscentie vanuit een elektronische component.

Dit type lichtbron heeft een veel hogere lichtopbrengst, en een veel langere levensduur dan traditionele gloeilampen.

Een solid state lighting type lichtbron heeft in de praktijk een transformator of ander type spanningsomvormingsmiddel nodig om van netspanning naar de benodigde spanning te komen.

In een verdere voorkeurdragende uitvoeringsvorm omvat de oplaadinrichting dan ook spanningsomvormingsmiddelen om de spanning van de externe elektrische stroombron om te zetten naar een lagere gelijkspanning en zijn, zowel het primaire circuit, als de lichtbron of de houder daarvoor, via de spanningsomvormingsmiddelen met de verbindingsmiddelen elektrisch verbonden.

Een specifiek voordeel aan deze voorkeurdragende uitvoeringsvorm is dan ook dat een nog hogere kostenbesparing mogelijk is, omdat de benodigde spanningsomvormingsmiddelen voor de lichtbron en voor de oplaadinrichting grotendeels gedeeld kunnen worden, waardoor een grote besparing bereikt wordt, zowel financieel, alsook milieutechnisch, omdat minder grondstoffen gebruikt worden en minder afval geproduceerd wordt.

Tevens heeft dit als voordeel dat het hierdoor mogelijk gemaakt wordt om op gemakkelijke wijze de gehele combinatie van oplaadinrichting en verlichtingstoestel, dus inclusief de spanningsomvormingsmiddelen die ook energie verbruiken wanneer geen stroom gevraagd wordt door de lichtbron of het primaire circuit, handmatig of automatisch af te schakelen of in slaaptoestand te zetten, waardoor energie bespaard wordt.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschreven van een oplaadinrichting volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin :

Figuur 1 schematisch en in perspectief een gedeeltelijk opengewerkte oplaadinrichting volgens de uitvinding weergeeft; figuur 2 een blokschema dat de belangrijkste componenten van de oplaadinrichting van figuur 1 weergeeft; figuur 3 een blokschema weergeeft dat de belangrijkste componenten van een alternatieve oplaadinrichting volgens de uitvinding;

De in figuren 1 en 2 weergegeven draadloze oplaadinrichting 1 omvat hoofdzakelijk een basis 2, waarmee de oplaadinrichting 1 op een oppervlak, bijvoorbeeld een vloer of tafel, kan steunen, en een verlichtingsdeel 3, voorzien van een aantal, in dit geval, maar niet noodzakelijk, vijf, LEDs 4 die als lichtbron dienen, en die voldoende licht kunnen geven om een ruimte of een deel daarvan te verlichten. Het verlichtingsdeel 3 is door middel van een stang 5 waardoor een draad loopt verbonden aan de basis 2.

De basis 2 is door middel van een snoer 6 verbonden met verbindingsmiddelen, in dit geval in de vorm van een stekker 7, om de oplaadinrichting 1 aan een elektriciteitsnet te koppelen.

De basis 1 bestaat hoofdzakelijk uit een behuizing 8, waarop een oplaadgebied 9 is aangegeven. Dit oplaadgebied 9 kan op verschillende manieren zijn aangegeven, bijvoorbeeld door een afwijkende kleur of doordat het gevormd is als een lichte uitdieping in de behuizing 8. Het oplaadgebied 8 dient bij voorkeur een vlak of licht komvormig deel van de oplaadinrichting 1 te zijn.

Onder dit oplaadgebied 9, binnen in de behuizing 8, bevinden zich zes primaire circuits 10 in de vorm van spoelen, die elektrisch verbonden zijn met, en aangestuurd worden door, een van controlelampjes 11 voorziene controle-eenheid 12 die zich tevens binnen in de behuizing 8 bevindt.

Deze controle-eenheid is 12 ingericht om met een niet getoonde batterij voorzien van een secundair circuit dat een variabel elektromagnetisch veld kan omzetten in een stroom te kunnen communiceren, en is ingericht om op basis van die communicatie de primaire circuits 10 aan te sturen.

Binnen in de behuizing 8 bevinden zich verder spanningsomvormingsmiddelen 13, bijvoorbeeld in de vorm van een transformator met gelijkrichter, een aan-uit schakelaar 14, in dit voorbeeld voorzien van middelen om de oplaadinrichting automatisch of handmatig geheel in slaapstand te zetten, en een dimmer 15, waarin inbegrepen een schakelaar om de doorgelaten stroom volledig tot nul terug te brengen.

De spanningsomvormingsmiddelen 13 dienen ervoor de spanning die de oplaadinrichting 1 ontvangt, om te zetten in een lagere gelijkspanning die, zowel voor de controle-eenheid 12, als voor de LEDs 4 bruikbaar is, eventueel na verdere omvorming in niet weergegeven verdere spanningsomvormers.

De dimmer 15 en de schakelaar 14 hebben bedieningsknoppen.

Het snoer 6 is elektrisch verbonden met de schakelaar 14. De schakelaar 14 is elektrisch verbonden met de spanningsomvormingsmiddelen 13, de spanningsomvormingsmiddelen 13 zijn parallel elektrisch verbonden met, zowel de dimmer 15, als de controle-eenheid 12 en de dimmer 15 is elektrisch verbonden met het verlichtingsdeel 3, meer precies met de LEDs 4. Deze laatste verbinding kan direct met deze LEDs 4 zijn, of met houders voor vervangbare LEDs 4, waarmee LEDs 4 op hun beurt dan weer elektrisch verbonden kunnen worden.

Er is dus een elektrische verbinding tussen de verbindingsmiddelen 7 en de primaire circuits 10 en tussen de verbindingsmiddelen 7 en de LEDs 4 of de houders daarvoor, waarbij beide verbindingen via de spanningsomvormingsmiddelen 13 lopen.

De oplaadinrichting 1 kan alternatief gezien worden als een oplaadinrichting waarvan componenten, zoals de spanningsomvormingsmiddelen 13, de primaire circuits 10, en de controle-eenheid 12 een verlichtingstoestel vormen.

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

De oplaadinrichting 1 wordt verbonden met een elektriciteitsnet door de stekker 7 in een stopcontact te steken en wordt aangezet door de aan-uit schakelaar 14 te bedienen.

Door middel van de spanningsomvormingsmiddelen 13 wordt nu een DC laagspanning gegenereerd, die via de dimmer 15 aan de LEDs 4 in het verlichtingsdeel 3 geleverd wordt. Hierdoor geven de LEDs 4 licht en kan de lichthoeveelheid ingesteld worden, waardoor de oplaadinrichting 1 als verlichtingstoestel voor de verlichting van minimaal een deel van een ruimte werkt.

De door de spanningsomvormingsmiddelen 13 gegenereerde laagspanning wordt ook geleverd aan de controle-eenheid 12.

Zodra een batterij, of een toestel voorzien van een batterij, op het oplaadgebied 9 wordt gelegd, bepaalt de controle-eenheid 12 door middel van het genereren van een variabele stroom die door de primaire circuits 10 wordt omgezet in een variabel elektromagnetisch veld, en het bepalen van het effect daarvan op de batterij, of de batterij geschikt is om opgeladen te worden met de oplaadinrichting 1.

Dit zal over het algemeen het geval zijn indien de batterij voorzien is van of elektrisch verbonden is met een secundair circuit, bijvoorbeeld een spoel, dat een variabel elektromagnetisch veld kan omzetten in een elektrische stroom en indien de combinatie van batterij en secundair circuit voldoet aan een standaard volgens welke de oplaadinrichting 1 is ingericht om te werken.

Indien de batterij geschikt blijkt, zal een oplaadproces starten, waarbij de controle-eenheid 12 een variabele stroom aan de primaire circuits 10 oplegt, waardoor een variabel elektromagnetisch veld gegenereerd wordt, waaruit het secundaire circuit wederom een stroom kan genereren ter oplading van de batterij.

Tijdens het oplaadproces vindt communicatie plaats tussen de oplaadinrichting 1 en de batterij, om de oplaadcondities te kunnen aanpassen aan de batterij en zijn oplaadstatus.

Ook het selectief gebruik van slechts één of enkele van de aanwezige primaire circuits 10, bijvoorbeeld in functie van de locatie van de batterij die opgeladen dient te worden, kan door de controle-eenheid ingesteld worden.

Door de controlelampjes 11 kan het opladen opgevolgd worden en kunnen storingen worden gedetecteerd.

Indien er geen behoefte is aan verlichting of aan opladen, kan de oplaadinrichting 1 zichzelf in slaapstand zetten om energie te besparen.

In figuur 3 is een variant van een oplaadinrichting 1 volgens de uitvinding getoond, die afwijkt van de bovenbeschreven oplaadinrichting 1 doordat gecombineerde verbindings- en spanningsomvormingsmiddelen 16 gebruikt worden, meer specifiek een transformator met een geïntegreerde stekker, waarbij de gecombineerde verbindings- en spanningsomvormingsmiddelen 16 als geheel geschikt en bedoeld zijn om in een stopcontact gestoken te worden, en zich op afstand van de basis 2 bevinden.

De variant van figuur 3 is niet voorzien van een algemene aan-uit schakelaar 14, en kan zichzelf dus ook niet uitschakelen, maar kan alleen uitgeschakeld worden door de gecombineerde verbindings- en spanningsomvormingsmiddelen 16 uit het stopcontact te trekken.

Er kan, alleen ter bediening van de LEDs 4, nog wel een aan-uit schakelaar in de dimmer 15 geïntegreerd zijn.

De werking van deze variant is zoals bovenstaand beschreven, met het verschil dat de functionaliteiten die gekoppeld zijn aan onderdelen die niet aanwezig zijn, natuurlijk niet beschikbaar zijn.

Optioneel kunnen aan een oplaadinrichting 1 volgens de uitvinding extra connectoren, bijvoorbeeld USB-connectoren, voorzien zijn die elektrisch verbonden zijn met de spanningsomvormingsmiddelen 13 en gebruikt worden om verdere, via een kabel met de oplaadinrichting 1 verbonden batterijen, op te laden.

Tevens kan de oplaadinrichting 1 optioneel van een batterij voorzien zijn die bijvoorbeeld opgeladen kan worden aan goedkoop nachttarief, en dan de oplaadinrichting deels of volledig tijdelijk laten werken zonder op dat moment energie van het elektriciteitsnet af te nemen, of die kan dienen als noodvoorziening voor het verhogen van de bedrijfszekerheid.

Tevens kan deze batterij dan gebruikt worden voor de energievoorziening van een module om de oplaadinrichting uit een slaapstand te halen, of van een klok of alarm.

Ook kan de oplaadinrichting om deze reden voorzien zijn van een zonnecel, die tevens gebruikt zou kunnen worden voor het bepalen van een verlichtingsnoodzaak in functie van de hoeveelheid omgevingslicht.

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

Claims (11)

1. Een oplaadinrichting (1) voor het draadloos opladen van een externe batterij door middel van inductieve koppeling, die een primair circuit (10) omvat dat een variabel elektromagnetisch veld kan genereren, waarbij de externe batterij voorzien is van of elektrisch verbonden is met een secundair circuit dat extern is aan de oplaadinrichting (1) en dat een variabel elektromagnetisch veld kan omzetten in een elektrische stroom, waarbij de oplaadinrichting (1) verbindingsmiddelen (7) omvat om de oplaadinrichting (1) met een externe elektrische stroombron te verbinden en waarbij het primaire circuit (10) elektrisch verbonden is met de verbindingsmiddelen (7) , daardoor gekenmerkt dat de oplaadinrichting (1) tevens een verlichtingstoestel is doordat deze voorzien is van een lichtbron (4) om minimaal een deel van een ruimte te verlichten waarbij de lichtbron (4) of een houder daarvoor elektrisch verbonden zijn met de verbindingsmiddelen (7).

2. Een oplaadinrichting (1) volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat het primaire circuit (10) een spoel omvat.

3. Een oplaadinrichting (1) volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat het secundaire circuit een spoel omvat.

4. Een oplaadinrichting (1) volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de externe elektrische stroombron een elektriciteitsnet is.

5. Een oplaadinrichting (1) volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de lichtbron (4) van het type solid-state lighting is.

6. Een oplaadinrichting (1) volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het primaire circuit (10) via een controle-eenheid (12) met de verbindingsmiddelen (7) elektrisch verbonden is, waarbij de controle-eenheid (12) middelen omvat om te communiceren met een op te laden externe batterij zodat laadomstandigheden kunnen worden aangepast.

7. Een oplaadinrichting (1) volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat deze een basis (2) omvat waarmee deze op een oppervlak steunt of waarmee deze aan een constructie bevestigbaar is en een verlichtingsdeel (3) omvat waarbij het primaire circuit (10) zich in de basis (2) bevindt.

8. Een oplaadinrichting (1) volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat deze spanningsomvormingsmiddelen (13) omvat om de spanning van de externe elektrische stroombron om te zetten naar een lagere gelijkspanning en dat, zowel het primaire circuit (10) , als de lichtbron (4) of de houder daarvoor, via de spanningsomvormingsmiddelen (13) met de verbindingsmiddelen (7) elektrisch verbonden zijn.

9. Een oplaadinrichting (1) volgens conclusie 8, daardoor gekenmerkt dat de spanningsomvormingsmiddelen (13) zich in de basis (2) bevinden.

10. Een oplaadinrichting (1) volgens conclusie 8 of 9, daardoor gekenmerkt dat deze voorzien is van middelen om, indien geen oplading van een batterij plaatsvindt en de lichtbron is uitgeschakeld, de oplaadinrichting (1) in slaapstand te brengen.

11. Een oplaadinrichting (1) volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat zich in de nabijheid van het primaire circuit (10) een vlak of komvormig deel (9) bevindt dat geschikt is om minimaal één externe batterij op of in te leggen die voorzien is van of elektrisch verbonden is met een secundair circuit dat extern is aan de oplaadinrichting (1) en dat een variabel elektromagnetisch veld kan omzetten in een elektrische stroom.