CN101689619B - 具有至少一个电池的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有至少一个的电池的装置，其具有两个电触头，其中第一电触头与电池的第一电极连接，并且第二电触头与电池的第二电极连接，其中在第一触头和第一电极之间布置有由第一和第二电阻组成的并联电路，其中第一电阻在第一温度时切换成阻断的，其中第二电阻在第二温度时切换成阻断的，其中第一温度大于第二温度，并且其中第一电阻具有比第二电阻高的电流承载能力。

Description

具有至少一个电池的装置
技术领域
本发明涉及一种用于手持式工具机的具有至少一个电池、特别是蓄电池组形式的电池的装置。
背景技术
现代的手持式工具机，例如手持式钻机或者蓄电池电动螺丝刀，通常通过蓄电池组供电，其中该蓄电池组具有多个互相导电连接的储电单元，并且例如通过塑料壳体组装。
在这样的蓄电池组工作时，要求必须保护储电单元防止过热。
发明内容
本发明包含一般的技术准则，在电池的电极和所述装置的电触头之间设置两个热敏电阻的并联电路。在此设置第一电阻，其在第一温度时切换。此外设置第二电阻，其在第二温度时切换，其中第一温度大于第二温度。
以这种方式能够简单地提供切换温度的个别匹配，在该切换温度时中断电池和电触头之间的导电连接。此外由于电阻的并联电路，总电阻相对较小。
本发明其它有利的实施方式在从属权利要求中说明。
在另一种实施方式中，第一电阻比第二电阻具有更高的电流承载能力。
在另一种实施方式中，电池是可充电的电池。
在另一种实施方式中，电池具有锂离子。优选电池的阴极具有磷酸铁锂。利用所述电阻的并联电路的装置可以产生对具有锂离子的电池防止过热的简单保护。
在另一种实施方式中，第一和/或第二电阻是PTC电阻，它的电阻随着温度而增加，并且在切换温度时跳跃升高。
在另一种优选的实施方式中，可充电的电池通过第一和第二电触头充电和放电。由此只设置两个电触头，用于可充电电池的电触通。以这种方式不仅在释放电流时，而且在电池的充电过程中在接收电流时，通过第一和第二电阻的并联电路产生热保护。
附图说明
本发明接下来借助附图详细说明。
图中示出：
图1是具有一个电池的装置的示意图，
图2是电池工作时的电流特性曲线的示意图，以及
图3是温度曲线图。
具体实施方式
图1示出了具有容纳腔2的壳体1。在容纳腔2中布置有电池3。电池3具有正极4和位于对面的负极5。正极4是第一电极，它与阴极连接。负极5是第二电极，它与阳极17连接。正极4贴靠在第一对位触头6上，第一对位触头6紧邻容纳腔2在电池的正极4的区域中布置在壳体1中。负极5贴靠在第二对位触头7上，第二对位触头7紧邻容纳腔2在电池的负极5的区域中布置在壳体1中。第一对位触头6与第一导线8连接。第一导线8将第一对位触头6与第一和第二电阻11、12的并联电路10连接。并联电路10与第三导线13连接，第三导线13将并联电路10与构造在壳体1的外侧面上的第一电触头14连接。
第二对位触头7通过第二导线9与同样构造在壳体1的外侧面上的第二电触头15连接。第一和第二电触头14、15设置用于壳体1的电触通。例如壳体1可以使用在电气设备，如手持式工具机，例如螺丝刀或者钻机中。手持式工具机的电动机和电池3之间的电触通通过电触头14、15产生。在电池3是可充电电池的另一种实施方式中，第一和第二电触头14、15也用于电池3的充电器的电触通，电池3利用这个充电器充电。在这种实施方式中，具有可充电电池3的壳体1形成蓄电池组。根据选择的实施方式，可以在壳体1中构造一个或者多个电池3。为了提高电触头14、15上的电压，在设置多个电池3时，将多个电池3在壳体1中串联连接，这样电池3的电压累加并且在第一和第二电触头14、15上存在相应提高的输出电压。
第一和第二电阻11、12在所示实施方式中布置在正极4和第一电触头14之间。根据选择的实施方式，第一和第二电阻11、12的并联电路也可以布置在负极和第二电触头15之间。
第一和第二电阻11、12的并联电路用于保护电池3防止过热。为了进行解决例如布置有热敏电阻，所谓的PTC电阻作为第一和第二电阻11、12，它们的电阻随着温度升高而增加。根据选择的PTC的实施方式，第一和第二电阻可以具有这样的电阻特性，即它从一定的温度开始非常强烈地升高，这样在功率传输的意义上不再进行导电。第一和第二电阻11、12的电阻开始非常强烈地升高的温度可选择为不同的。缩写PTC是正温度系数。
在选择的实施方式中，第一电阻11在第一电阻的第一切换温度时切换成阻断的。第二电阻12在第二切换温度时切换成阻断的，其中第一温度大于第二温度。此外第一电阻比第二电阻具有更高的电流承载能力。以这种方式可以应用这样的第一电阻，其切换温度高达对电池保护所希望的温度之上几度。另一方面可以应用另一种电阻，其切换温度处于对电池保护所希望的范围内，但是它的电流承载能力不足以将相应的电流从电池输出或输入到电池中。对电池工作所希望的大的电流承载能力由第一电阻11提供。
电池3例如可以构造成可充电电池，也就是说蓄电池的形式，它例如具有锂离子。在另一种实施方式中，可以在可充电电池的阴极中构造磷酸铁锂。具有锂离子并且具有磷酸铁锂作为阴极材料的组成部分的可充电电池具有此优点，即该可充电电池相对过热比较不敏感。以这种方式可以利用所述的第一和第二电阻的并联电路形式的简单的保护电路，防止可充电电池的过热。
图2在示意图中示出了一种情况，此时从电池3、在这种情况下从可充电电池3中释放或者在充电时接收电流。图2的曲线图示出了电流I的时间变化，它描绘在左侧Y轴上，其中时间t在X轴上。第一和第二电阻的电阻R描绘在右侧Y轴上。
在起始时间点t0存在温度并且总电流I流过并联电路。总电流I分成第一电阻11的第一分电流I1和第二电阻12的第二分电流I2。两个分电流I1和I2累加成总电流I。总电流I作为实线示出，第一分电流I1作为虚线示出，并且第二分电流I2又作为实线示出。在起始时间点t0和第一时间点t1之间，第一电阻11和第二电阻12的电阻也较小，其中第一电阻11的电阻作为虚线示出，并且第二电阻12的电阻作为实线示出。温度从起始温度T0在第二时间点t2升高到第二温度T2。第二温度T2是第二电阻12的切换温度，在该温度时第二电阻12的电阻R2非常强烈地升高到阻断值，并且电流传导不再能实现功率传输。
在所示实施例中，阻断值处于11Ω的范围内。由于第二电阻的电阻在第二温度T2时的强烈升高，并联电路的总电流I在第二温度T2时下降到第一电阻11的第一电流I1，第一电阻11在第二温度T2并且此外还是导电的。
如果现在电池3的温度继续升高，则在第二温度T2和第一温度T1之间电池3只通过第一电阻11供电。如果现在电池3达到相当于第一电阻11的切换温度的第一温度T1，则第一电阻11的电阻R1也非常强烈地升高并且达到在功率传输的意义上不能能够实现电流传导的值。在所示实施例中，第一电阻11的阻断值处于和第二电阻12近似的阻断值，在这个实施例中在11Ω的范围内。由于第一电阻11在达到第一电阻的切换温度的第一温度T1时切换成阻断的，流过第一和第二电阻11、12的并联电路10的总电流I下降到接近0A。由此在第一电触头14和电池3的正极4之间的电接通切换成阻断的。
第一和第二电阻11、12热耦合在电池3上，例如通过第一和第二电阻11、12相应靠近电池3布置和/或通过在电池3与第一和第二电阻11、12之间布置导热材料。
通过所述的装置可以应用具有处于对保护电池3所希望的温度之上的、在导电和阻断的状态之间的切换温度的第一电阻。在此第一电阻的第一切换温度可以处于电池的保护温度之上几摄氏度。此外设有第二电阻，它具有足够高的电流承载能力，但是它的在导电和阻断的状态之间的切换温度处于对电池的热保护所希望的切换温度之下。通过第二电阻的阻断，实现提高了通过第一电阻的电流，并且由此通过第一电阻的自加热，将第一电阻中的温度升高超过电池的温度，并由此达到第一电阻的切换温度，而此时电池3的温度还处于第一电阻的切换温度之下并且不可能由于过热损坏电池3。由此第一电阻11充分利用通过第二电阻12阻断切换引起的附加的自加热达到第一电阻11的切换温度，尽管电池的温度还处于该切换温度之下。
根据选择的实施方式也可以在并联电路10中设置多于两个电阻。
在图2的示意图中，电池3的实际温度在第二电阻12阻断切换后处于第一电阻11的温度之下，特别是电池3的温度在达到第一电阻11的第一切换温度时，还总是处于最大允许的温度之下，也就是说在第一电阻11的温度之下至少1摄氏度或者多个摄氏度。
图3示出了第一电阻11、第二电阻12和电池3的温度TB1、TB2、TB在时间t上描绘的时间曲线。利用TB1标记第一电阻11的温度，利用TB2标记第二电阻12的温度，并且TB标记电池的温度。在起始时间点T0和电流通过并联电路10第一时间点t1之间，在第一和第二电阻11、12上的以及在电池3中的温度TB1、TB2、TB近似相等地升高。这在曲线图中以实线的形式示出。在第一时间点t1达到第二电阻12的切换温度T2，并且第二电阻12切换成阻断的。那么在这个时间点，总电流流过第一电阻11。这导致作为实线示出的第一电阻11的温度TB1比作为虚线示出的在电池3中的温度TB更强烈地升高。在第二时间点t2，第一电阻11的温度达到了第一电阻11的切换温度T1，而此时电池3的温度还明显在第一电阻11的切换温度之下。由此可以利用两个PTC电阻提供防止电池过热的保护电路，其中所述PTC电阻的切换温度与电池必须被保护防止过热的温度是不同的。根据选择的实施方式也可以应用这样一种第一电阻11，它的切换温度TS刚好是电池3必须被保护防止过热的温度。在这种实施方式中，第一和第二电阻的并联电路提供此优点，即明显降低总电阻。
例如第一电阻11的切换温度处于高于电池3的希望的切断温度0.5到5摄氏度之间。第二电阻12的切断温度处于低于电池3的希望的切断温度0.5到5摄氏度之间。
在第一和第二电阻11、12导通的时间点，电流负载与第一和第二电阻11、12的内阻成反比地分配。由此可以在达到第二电阻12的切换温度之前，电池3(特别是在一种可充电的电池3的实施方式中，也就是说蓄电池)将正常工作。在超过第二电阻12的切换温度后，也还可以释放电流或者向可充电电池3输入电流。在第二电阻12阻断切换后，总电流流过第一电阻11。由此第一电阻11实现附加的自加热，并且由此相对快地达到它自己的切断温度，这样完全中断电流。

Claims (6)

1.一种具有至少一个电池(3)的装置，其具有两个电触头(14，15)，其中第一电触头(14)能够与电池(3)的第一电极(4)连接，并且第二电触头(15)能够与电池(3)的第二电极(5)连接，其中在第一电触头(14)和第一电极(4)之间布置有由第一和第二热敏电阻(11，12)组成的并联电路(10)，所述第一和第二热敏电阻(11，12)热耦合在电池(3)上，其中第一热敏电阻(11)在第一温度(T1)时切换成阻断的，其中第二热敏电阻(12)在第二温度(T2)时切换成阻断的，其中第一温度(T1)大于第二温度(T2)，第一温度(T1)高于电池(3)的保护温度(TS)并且第二温度(T2)低于电池(3)的保护温度(TS)，并且其中第一热敏电阻(11)具有比第二热敏电阻(12)高的电流承载能力。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述电池(3)是可充电电池。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述电池(3)具有锂离子。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述电池(3)的阴极(16)具有磷酸铁锂。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述第一和/或第二热敏电阻(11，12)构造成其电阻随着温度增加的电阻。
6.根据权利要求2所述的装置，其中所述可充电电池(3)通过第一电触头(14)和第二电触头(15)充电和放电。
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