CN102714423A

CN102714423A - 用于电池驱动的电气设备的再启动保护系统

Info

Publication number: CN102714423A
Application number: CN2010800625991A
Authority: CN
Inventors: T.克德; M.施密德
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2030-12-29
Also published as: DE102010001372A1; WO2011091935A3; CN102714423B; EP2529463A2; US9780582B2; US20130026857A1; JP5583228B2; JP2013518546A; WO2011091935A2; EP2529463B1

Abstract

描述了一种用于借助于可安装的电池组（200）驱动的电气设备（100）的保护系统（102），该保护系统包括控制装置（150），其中，控制装置（150）设计用于，当安装了电池组（200）时通过操纵主开关（140）来激活电气设备（100），和其中，电气设备（100）的接触装置（101）和电池组（200）的接触装置（201）包括彼此互补的接触元件（111、112、121、122、123、211、212、221、222、223），这些接触元件分别构成第一和第二接口（110、120、210、220），以用于在电气设备（100）和电池组（100）之间建立第一和第二电连接（301、302）。在此，接触装置（101、201）设计用于，当安装电池组（200）时，在时间上在第二电连接（302）之前建立第一电连接（301）。此外，控制装置（150）设计用于，如果当操纵了主开关（140）时，在时间上在第二电连接（102）之前建立第一电连接（101），则抑制电气设备（100）的激活。

Description

用于电池驱动的电气设备的再启动保护系统

本发明涉及一种用于借助可更换的电池组运行的电气设备的保护系统。该保护系统防止了，在更换电池组之后电气设备的无意的再启动。本发明还涉及一种具有这种保护系统的电气设备。

现有技术

以电的方式运行的装置、例如手持式工具机，必须被供给为此所必需的电能以用于符合规定的运行。为了与电网无关地并且进而灵活地使用这种电气设备，可以借助于电池进行供电。在手持式工具机中为此通常应用了可再充电的电池，其设计为紧凑的电池组的形式。这种也称为蓄电池组的电池组可拆卸地安装在各个设备的相应的容纳装置中，以便能实现外部的充电或更换电池组。

为了将电池组电连接到电气设备上，在两个部分上设有彼此互补的接触元件。接触元件在此形成了接口，其不仅用于为电气设备供电而且也用于在电池和电气设备之间进行数据交换。在安装电池时，将电池组插入到电气设备的电池容纳部中，由此，两个部分的接触元件相互连接。只要电池组的主触点与电气设备上的主触点相接触，则实现了电气设备的供电。如果电气设备的主开关在这个时刻已经接通，则电气设备在安装电池组时被激活，这可能导致电气设备的不期望的再启动。此外在这种传统的电气设备中由于形成火花可能会出现接触元件上的典型的磨损现象，这是因为在接通主开关时主触点的接触不会无电流地进行。

本内容的公开内容

本发明的目的是，在借助电池组运行的电气设备中，在更换了电池组之后防止不期望的再启动。所述目的通过一种根据权利要求1所述的保护系统来实现。此外，所述目的通过一种根据权利要求12所述的电气设备来实现，该电气设备包括这种保护系统。本发明的其它有利的实施方式在从属权利要求中给出。

根据本发明，设有一种用于借助可安装的电池组运行的电气设备的保护系统，该保护系统包括控制装置，其中，控制装置设计用于，当安装了电池组时通过操纵主开关来激活电气设备。在此，电气设备包括一个具有多个接触元件的接触装置，这些接触元件在安装电池组时接触了电池组的接触装置的相应的接触元件，以便在电气设备和电池组之间建立第一和第二电连接，其中，第一电连接借助于彼此互补的第一接触元件形成，并且第二电连接借助于彼此互补的第二接触元件形成。在此，接触装置设计用于，当安装电池组时，在时间上在第二电连接之前建立第一电连接。相反地，控制装置设计用于，只要当操纵了主开关时，在时间上在第二电连接之前建立第一电连接，则抑制电气设备的激活。由此，实现了有效的再启动保护，其防止了在更换电池之后电气设备的无意的再启动。此外由此防止了形成火花，通常在将电池组插接到接通的机器上时可能形成火花。由此有效地保护了电池组和电气设备的触点免受磨损。

在第一种实施方式中提出，控制装置设计用于，只要当操纵了开关时，在时间上在第一电连接之前断开第二电连接，则使电气设备去激活。由此实现了自动的切断功能，借助于该切断功能，功率电子装置在电池组从运行的机器上脱落或取出时被切断。由于无电流或无功率地拔出电池组并且因此避免了形成火花，因此还有效地保护了电池组和电气设备上的触点免受磨损。

在本发明的另一种实施方式中提出，接触装置的第二接口的至少一个接触元件相对于相应的接触装置的第一接口的接触元件沿电池组的插入方向在空间错开地布置。由此能以特别简单的方式实现：在第一和第二接口的接触元件进行接触时的时间延迟；和进而在建立第一和第二电连接时的时间延迟。

另一种实施方式提出，接触装置的第二电接口的至少一个接触元件设计为比相应的接触装置的第一接口的接触元件短。借助于这种替代的措施还可以非常简单地实现：在两个接口的接触元件进行接触时的延迟；和进而在建立第一和第二电连接时的时间延迟。

根据另一种实施方式，设有机械延迟装置，该机械延迟装置设计用于，使得在安装电池组时在时间上延迟第二电连接的建立。由此例如可以确保，在建立两个电连接时期望的延迟与电池组的插入速度无关地实现。

在另一种实施方式中，设有机械释放装置，该机械释放装置设计为：只要拆卸了电池组，则通过机械释放装置机械地锁定第二电连接的至少一个接触元件。在此，该机械释放装置设计用于，在时间上延迟地在建立第一电连接之后释放被锁定的接触元件。通过机械地锁定接触元件能以特别简单且高效的方式确保接触顺序。此外可以由此在拆卸了电池组的情况下实现对暴露的或者说露出的接触元件的机械保护。

在另一种实施方式中，设有电释放装置，只要拆卸了电池组，则该电释放装置以电的方式锁定第二电连接的至少一个接触元件。在此，该电释放装置设计用于，在时间上延迟地在建立第一电连接之后释放被锁定的接触元件。这种替代的措施也能实现在建立两个电连接时在时间上充分的延迟。

根据另一种实施方式，电释放装置包括至少一个开关，该开关在拆卸电池组时断开第二电连接的电路。借助于该开关，可以与接触元件的接触无关地实现第二电连接的建立。特别是如在另一种实施方式的情况下那样，该开关可借助于锁定机构来操纵，该锁定机构用于将电池组固定在电气设备的壳体上。由于锁定机构通常仅在电池组被完全插入到相应的容纳装置中之后才被操纵，因此确保了，在时间上延迟地在第一电连接之后建立第二电连接。

在另一种实施方式中提出，第一电连接用于通过电池组为电气设备供电，而第二电连接设计成在电池组和电气设备之间的通信连接。在控制装置的、通过安装电池组而进行的初始化过程中，可以根据在此总归要进行的、对通信接口的询问而确定了：在接通了主开关时安装电池。因此在无需很大成本的情况下可以在现有的电气设备中实施根据本发明的方案。

最后根据另一种实施方式，控制装置设计用于，在安装电池组时抑制电气设备的激活之后，只要重新操纵开关，则激活电气设备。由此可以确保，仅一次由使用者实施的并且进而也是期望的电气设备激活也实际上导致了电气设备的启动。

下面借助附图详细阐述本发明。图中示出了：

图1示例性地示出了根据本发明的具有已安装的电池组的电气设备；

图2示意性地示出了根据图1的电气设备的根据本发明的保护系统；

图3示出了根据图1的电气设备和所属的电池组的根据本发明的接触布置的第一个实施例；

图4示出了在电池组的安装过程期间根据图3的接触布置；

图5示出了在安装了电池组时根据图3和图4的接触元件布置；

图6至图8示出了根据本发明的、具有分别不同设计的接触元件的接触布置的其它实施例。

图1示出了根据本发明的电气设备100，该电气设备借助于可安装的电池组200运行。优选地设计为手持式工具机、例如蓄电池螺丝刀（Akkuschrauber）、蓄电池钻机（Akkubohrer）或类似机器的电气设备100具有壳体130，在该壳体中安置了功率部件160、在当前情况下是电机。此外，电气设备100包括：用于控制功率部件160的控制装置150；以及用于激活电气设备100的、形式为操作元件的主开关140。通过电池组100为电气设备100供电，该电池组安装在电气设备100的壳体130之上或之中。为了能实现简单的电池更换，电池组200优选地可容易地拆卸地安装在壳体130上。在当前实施例中，为此在蓄电池螺丝刀100的用作把手的壳体部件的下部区域中布置了专门的容纳装置170。通过插入到相应的容纳装置170中来实现安装电池组200，其中，在当前实施例中，将包括接触装置201的电池组200的前部分沿借助于箭头标明的插入方向202插入到通过电动工具100的把手形成的柄（Schafft）中。相应地，在更换电池的范畴中，将电池组200从容纳装置170中取出，其中，电池组200的前部分沿相反方向被从柄状的把手中拉出。为了将电池组200连接在电气设备100上，容纳装置170同样包括接触装置101。在此，两个接触装置101、201的每个都包括多个接触元件，它们与相对侧的相应的互补形成的接触元件共同作用。接触装置101、201的接触元件分别形成用于建立电流连接的第一接口以及用于建立通信连接的第二接口。根据本发明，接触元件在两个接触装置101、201中的至少一个中如此设计，使得在将电池组200插入到容纳装置170中时相对于电流连接时间延迟地建立通信连接。

在安装位置上，电池组200通常借助于锁定机构180被固定以防止从容纳装置170中脱落。锁定机构180在此例如可以包括止动元件，该止动元件在到达安装位置时接合到相应的沉切部中（在此未示出）。

控制装置150设计用于，只要主开关140在安装上电池组200时被操纵，则使得电机160运行。为了防止，机器100利用被操纵的主开关140在安装电池组200时无意地启动，电气设备100配有根据本发明的保护系统102。保护系统102包括专门的接触布置，其中通过两个接触装置101、201中至少一个的接触元件的适合的设计方案，在相对于电流连接建立通信连接时实现了延迟。此外，保护系统102包括控制装置，该控制装置根据延迟情况在建立通信连接时识别了电池安装并且在这种情况下阻止激活电气设备100。这种功能在本实例中在电气设备100的控制单元150内部执行。原则上这种控制功能也可以在电气设备100的或电池组200的单独的控制单元中实现。

保护系统102的示意性视图在图2中示出。在此可明确看出，电池组200通过相应的接口与容纳装置170的接触装置电连接。在此，借助于简单的箭头示出了第一电连接，其通常用于供电并且借助于在电池组和电气设备上的两个主触点实现。此外借助于相应的箭头示出了第二电连接，其例如设计为双向的通信连接。容纳装置170通过相应的线路与控制装置150相连接。通过该线路，不仅通信信号而且供电电压都被输送至控制装置150。主开关140也通过相应的线路连接在控制装置150上，该控制装置询问主开关140的当前的开关状态。替代地，供电电流也可以通过主开关被引导到控制装置处。最后，控制装置150通过相应的线路150与电气设备100的功率组件160电连接，以便借助于相应的信号根据预定的运行状态出发功率组件160。

为了识别电池组的安装并且在主开关41被激活的情况下能阻止功率单元160的激活，根据本发明的方案提出，在相对于电流连接建立通信连接时发生延迟。在此，这种延迟能以不同的方式实现。特别是，适合的延迟通过特殊的设计或者接触元件在电气设备100和/或电池组200上的布置而可以实现。

图3示例性地示出了这种接触布置，其中，通信连接的接触元件相对于电流连接的接触元件较短地设计。在此示出了电气设备100的接触装置101以及与此互补的、电池组200的接触装置201。设备侧的接触装置101包括五个彼此平行并排布置的接触元件111、112、121、122、123，其中，两个外部的接触元件111、112为电气设备100的电流接口110，而内部的接触元件121、122、123形成电气设备100的通信接口120。以类似方式，电池侧的接触装置201具有五个彼此平行并排布置的接触元件211、212、221、222、223，其中，外部的接触元件211、212为供电接口210，而内部的接触元件221、222、223形成通信接口220。在本实例中，设备侧的通信接口120的接触元件相对于设备侧的电流接口110的接触元件较短地设计，从而形成关于插入方向202彼此错开的两条接触线c₁、c₂。在电池组200上的与此互补的接触装置201中也将通信接口220的接触元件221、222、223设计得比所属的主触点211、212更短，从而在此也形成关于插入方向202彼此错开的两条接触线c₃、c₄。

基于接口110和120以及210和220的不同的接触线，在电池组被插入到容纳装置中时，两个电流接口110、210的较长的接触元件首先相互接触。这在图4中示出。一旦建立了电气设备的供电，则控制装置150开始启动程序，其中也询问了通信接口120。由于通信连接在此时刻还未建立，因此所测量的信号位于预定的范围之外，这被控制装置150评估为故障。在这种情况下，如果主开关140在这个时刻已经被操纵或已经被接通，则控制装置150抑制机器100的激活。由于功率电子装置未被触发，因此机器100的电机160未处于运动状态。为了确保有效的再启动保护，适合的是，如果通过将电池组200进一步插入到容纳装置170中，最后也使得两个通信接口110、210的接触元件相互接触，则抑制了电气设备100的激活以及功率电子装置的触发。图5示出了相应的情况，其中，电池组200完全被插入到容纳装置170中。为了开始运行，必须使控制装置150解锁。这例如可以通过重新操纵主开关41来实现。根据应用情况可能适合的是，执行其它的用于延迟构建或者说建立通信连接的措施。因此例如可以执行附加的机械延迟，借助其，与电池组的插入速度无关地确保了用于启动微处理器的必需的时间。在这个方面也可能的是用于通信接口120、220的接触元件的机械的释放装置。借助于该释放装置（在此未示出），使得通信接口120、220的、单独的或全部的接触元件与机械器件锁定，并且在接触主触点之后才释放以用于接触。

但也可以利用电子器件在建立通信连接时实现相应的延迟。因此例如可以在建立通信连接时，借助于电的释放装置实现附加的延迟，该释放装置断开两个通信接口120、220的一个或多个接触元件的电路并且在接触主触点之后才重新闭合电路。这种电释放例如可以借助于通信连接的电路中的开关来实现。其在此例如可以借助于锁定机构来操纵，该锁定机构用于将电池组200固定在容纳装置170中。

这里描述的释放装置在此不仅可以在电气设备100中而且可以在电池组200中实现。

下面的图6至图8示出了用于形成两个接触装置101、201的接触元件的其它可能的实施例，以便在建立电气设备100和电池组200之间的两个电连接301、302时实现延迟。在此，在图6中示出的布置中，仅在电池侧的接触装置201中，通信接口220的接触元件比电流接口210的所属的主触点211、212设计得更短。相反地，设备侧的接触装置101的接触元件设计得一样长，从而形成了一条共同的接触线c₁。与此类似地，也可以仅根据本发明改变设备侧的接触装置101的接触元件，而电池侧的接触装置201的接触元件具有一条共同的接触线。

在图7中示出这种情况。与图3中的、设备侧的接触装置不同的是，在本实施例中，通信接口120的三个接触元件中的仅一个设计得更短。由此应该明确的是，不是通信接口120的所有接触元件都必须改变以实现可靠地探测安装过程。

在图6和图7的两个示例性的接触布置中，由于在两个连接配件对（Verbindungspartner）、电气设备100或电池组200中的仅一个中接触装置101、102被修改，所以可以将完整的保护系统102安置在各个连接配件对100、200中。由此可以实现与存在的机器或者说电池组的兼容性。因此一方面也可以利用传统的电池组根据本发明运行电气设备100，该电气设备包括相应地设计的控制装置150以及根据本发明改变的接触装置101。另一方面，具有相应的控制装置以及根据本发明设计的接触装置201的电池组200可以与传统的电气设备根据本发明共同工作。

除了在前面的图3至图7中示出的不同长度设计的接触元件之外，也可以通过接触元件在平行于插入方向202的轴线上移位，在建立通信连接302时实现了延迟。图8示例性地示出了根据本发明的接触布置，其中，期望的延迟不仅通过接触元件长度的变化，而且也通过接触元件的不同定位来实现。

根据附图说明的实施方式仅提出了本发明的优选的或示例性的设计方案。除了所述的和示出的实施方式之外，还可以考虑其它实施方式，该实施方式包括其它的变型以及组合特征。特别是，在此示出的接触元件可以是任意的触点、例如滑动触点、滑动触头或插接式触点。接口的接触元件的数量在此也仅示例性地公开。此外，在此应用的术语“电池组”除了常见的电池和所谓的蓄电池组之外，也包括所有形式的可更换的供电源、例如燃料电池。

Claims

1.一种用于借助能安装的电池组（200）运行的电气设备（100）的保护系统（102），所述保护系统包括控制装置（150），其中，所述控制装置（150）设计用于：当安装了所述电池组（200）时通过操纵主开关（140）来激活所述电气设备（100），和

其中，所述电气设备（100）的接触装置（101）和所述电池组（200）的接触装置（201）包括彼此互补的接触元件（111、112、121、122、123、211、212、221、222、223），所述接触元件分别构成第一和第二接口（110、120、210、220），以用于在所述电气设备（100）和所述电池组（100）之间建立第一和第二电连接（301、302），

其特征在于，

所述接触装置（101、201）设计用于，当安装所述电池组（200）时，在时间上在所述第二电连接（302）之前建立所述第一电连接（301），并且

所述控制装置（150）设计用于，只要在操纵了所述主开关（140）时，在时间上在所述第二电连接（102）之前建立所述第一电连接（101），则抑制所述电气设备（100）的激活。

2.根据权利要求1所述的保护系统（102），其特征在于，所述控制装置（150）设计用于，只要当操纵了所述开关（140）时，在时间上在所述第一电连接（101）之前断开所述第二电连接（102），则使所述电气设备（100）去激活。

3.根据权利要求1或2所述的保护系统（102），其特征在于，所述接触装置（101、201）的第二接口（120、220）的至少一个接触元件（121、122、123、221、222、223）相对于所述相应的接触装置（101、201）的第一接口（110、210）的接触元件（111、112、211、212）沿所述电池组（200）的插入方向（202）在空间上错开地布置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的保护系统（102），其特征在于，所述接触装置（101、201）的第二接口（120、220）的至少一个接触元件（121、122、123、221、222、223）设计为比所述相应的接触装置（101、201）的第一接口（110、210）的接触元件（111、112、211、212）短。

5.根据前述权利要求中任一项所述的保护系统（102），其特征在于，设有机械延迟装置，所述机械延迟装置设计用于，使得在安装所述电池组（200）时在时间上延迟所述第二电连接（302）的建立。

6.根据前述权利要求中任一项所述的保护系统（102），其特征在于，设有机械释放装置，只要拆卸所述电池组（200），则所述机械释放装置机械地锁定所述接触装置（101、201）的第二接口（120、220）的至少一个接触元件（121、122、123、221、222、223），

其中，所述机械释放装置设计用于，在时间上延迟地在建立所述第一电连接（301）之后释放所述被锁定的接触元件（121、122、123、221、222、223）。

7.根据前述权利要求中任一项所述的保护系统（102），其特征在于，设有电释放装置，只要拆卸了所述电池组（200），则所述电释放装置以电的方式锁定所述接触装置（101、201）的第二接口（120、220）的至少一个接触元件（121、122、123、221、222、223），

其中，所述电释放装置设计用于，在时间上延迟地在建立所述第一电连接（301）之后释放所述被锁定的接触元件（121、122、123、221、222、223）。

8.根据权利要求7所述的保护系统（102），其特征在于，所述电释放装置包括至少一个开关，所述开关在拆卸所述电池组（200）时断开所述第二电连接（302）的电路。

9.根据权利要求8所述的保护系统（102），其特征在于，所述开关能借助于锁定机构（180）来操纵，借助于所述锁定机构，所述电池组（200）被固定在所述电气设备（100）的壳体（130）上。

10.根据前述权利要求中任一项所述的保护系统（102），其特征在于，所述第一电连接（301）用于通过所述电池组（200）为所述电气设备（100）供电，并且所述第二电连接（302）设计成在所述电池组（200）和所述电气设备（100）之间的通信连接。

11.根据前述权利要求中任一项所述的保护系统（102），其特征在于，所述控制装置（150）设计用于：在安装电池组（200）时抑制所述电气设备（100）的激活之后，只要重新操纵所述主开关（140），则激活所述电气设备（100）。

12.一种电气设备（100），具有根据前述权利要求1至11中任一项所述的保护系统（102）。

13.一种电池组（200），具有根据前述权利要求1至11中任一项所述的保护系统（102）。