CN103887848B - 充电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种系统，其具有：蓄电池装置(12)、尤其是手工工具蓄电池装置，所述蓄电池装置具有至少一个次级感应充电单元(14)和至少一个电池单元(16)；充电装置(18)，所述充电装置具有至少一个初级感应充电单元(20)；接触区域(22)，所述接触区域在充电运行时设置在所述蓄电池装置(12)与所述充电装置(18)之间。本发明建议了，所述充电装置(18)设置用于：在充电运行时将充电能传递到所述蓄电池装置(12)上，所述充电能在所述接触区域(22)中具有最高2W／cm2的功率密度。

Description

充电系统
技术领域
已经建议了一种系统，其具有：蓄电池装置、尤其是手工工具蓄电池装置，所述蓄电池装置具有至少一个次级感应充电单元和至少一个电池单元；充电装置，所述充电装置具有至少一个初级感应充电单元；接触区域，所述接触区域在充电运行时设置在所述蓄电池装置与所述充电装置之间。
发明内容
本发明涉及一种系统，其具有：蓄电池装置、尤其是手工工具蓄电池装置，所述蓄电池装置具有至少一个次级感应充电单元和至少一个电池单元；充电装置，所述充电装置具有至少一个初级感应充电单元；接触区域，所述接触区域在充电运行时设置在所述蓄电池装置与所述充电装置之间。
本发明提出，所述充电装置设置用于：在充电运行时将充电能传递到所述蓄电池装置上，所述充电能在所述接触区域中具有最高为2W/cm2的功率密度。优选的是，所述充电装置设置用于：在充电运行时将充电能传递到所述蓄电池装置上，所述充电能在所述接触区域中具有最高为1.5W/cm2的功率密度。在此，“蓄电池装置”尤其应理解为用于暂时储存电能的装置、尤其是蓄电池。优选的是，所述蓄电池装置尤其应理解为可反复充电的储存器。可以想到在技术人员看来有意义的不同蓄电池装置，但所述蓄电池装置尤其应理解为锂离子电池。此外，“手工工具蓄电池装置”联系上下文尤其应理解为用于手工工具机的蓄电池装置。在此，“手工工具机”尤其应理解为加工工件的机器，但有利为钻机、锤钻和/或冲击锤、锯机、刨机、起子机、铣机、磨削机、角磨机、园艺设备和/或多功能工具。“感应充电单元”联系上下文尤其应理解为这样一种单元，所述单元设置用于将电能转化为磁场或者将磁场转化为电能。优选的是，所述感应充电单元尤其应理解为感应充电装置的一部分，所述感应充电装置设置用于：尤其是至少部分无接触地通过感应将能量从充电装置传递到蓄电池装置上。尤其优选的是，所述感应充电单元具有至少一个充电线圈。在此，“充电线圈”尤其应理解为这样一种元件，该元件至少部分地包括电导体、尤其是缠绕的电导体，所述电导体至少部分地以圆盘形式设置。优选的是，在靠近磁场时在电导体内感应出电压。在此，“次级感应充电单元”尤其应理解为这样一种感应充电单元，该感应充电单元设置用于：将磁场转化为电能。此外，在此“初级感应充电单元”尤其应理解为这样一种感应充电单元，该感应充电单元设置用于：将电能转化为磁场，该磁场又可以由所述次级感应充电单元转化为电能。“电池单元”联系上下文尤其应理解为蓄电池装置的一部分，该蓄电池装置的一部分直接设置用于暂时储存电能。优选的是，所述电池单元尤其应理解为这样一种单元，该单元设置用于：以电化学的方式暂时储存电能。优选的是，所述电池单元尤其应理解为可反复充电的单元。尤其优选的是，所述电池单元包括一个或者多个、尤其是相互电连接的电池元件。可以想到在技术人员看来有意义的不同的电池元件，但所述电池元件尤其应理解为锂离子电池。“充电装置”联系上下文尤其应理解为用于给蓄电池装置、尤其是蓄电池充电的装置。优选的是，所述装置具有至少一个控制和/或调节单元，该控制和/或调节单元设置用于控制和/或调节充电过程。特别优选的是，所述充电装置尤其应理解为感应充电装置。此外，“接触区域”联系上下文尤其应理解为尤其是在充电运行时所述蓄电池装置与所述充电装置之间的区域。优选的是，所述接触区域尤其应理解为这样一个区域：该区域由所述蓄电池装置和所述充电装置分别相互面对的侧来限定。尤其优选的是，所述接触区域尤其应理解为这样一个区域：该区域由所述蓄电池装置与所述充电装置之间的间隙形成。此外，“充电运行”联系上下文尤其应理解为这样一种运行状态：在这种状态下，从外部给所述蓄电池装置的电池单元供应能量。优选的是，所述充电运行尤其应理解为这样一种运行状态：在该状态下，所述蓄电池装置的电池单元暂时储存从外部供给的能量。“设置”尤其应理解为专门的编程、设计和/或配置。“功率密度”联系上下文尤其应理解为一种物理量。可以想到在技术人员看来有意义的不同的功率密度，例如体积的或者重量的功率密度，但所述功率密度尤其优选应理解为涉及面积的功率密度。
通过系统根据本发明的构型可以尤其防止了，在初级感应充电单元与次级感应充电单元之间的接触区域内的小型金属件在充电运行期间强烈变热并且在极端情况下燃着。由此可以尤其防止了，进入到蓄电池装置与充电装置之间间隙内的小型金属件使该系统受损和/或危及操作人员。在此，“小型金属件”尤其应理解为这样的金属件：该金属件具有小于等于0.5cm3、优选小于等于0.3cm3并且尤其优选小于等于0.2cm3的体积。
此外还提出，所述充电装置设置用于：在充电运行时将充电能传递到所述蓄电池装置上，该充电能在接触区域中具有至少为0.5W/cm2的功率密度。所述充电装置优选设置用于：在充电运行时将充电能传递到所述蓄电池装置上，该充电能在接触区域中具有至少为0.75W/cm2的功率密度。由此可以特别是传输尽可能大的功率，用于给蓄电池装置充电，而不会使小型金属件变热。
此外还提出了，所述充电装置设置用于，在充电运行时将充电能传递到所述蓄电池装置上，该充电能在接触区域内具有至少约1W/cm2的功率密度。“至少约”联系上下文尤其应理解为，与预设值的偏差尤其小于该预设值的35％、优选小于25％、并且尤其优选小于15％。由此可以特别有利地传输尽可能大的功率，用于给蓄电池装置充电，而不会使小型金属件变热并且因此不会使系统受损和/或危及操作人员。
此外还提出，所述充电装置至少在充电运行时具有至少约2安培的充电电流。由此可以提供特别有利的充电电流，由此又可以实现有利的充电过程。
此外提出了，所述充电装置至少在充电运行时具有至少约21伏特的充电电压。由此可以提供特别有利的充电电压，由此又可以实现有利的充电过程。尤其结合上述充电电流可以实现有利的充电功率。
此外提出了，所述初级感应充电单元具有至少一个充电线圈，该充电线圈具有至少50mm的线圈主延伸尺寸。优选的是，所述初级感应充电单元具有至少一个充电线圈，该充电线圈具有至少60mm的线圈主延伸尺寸。尤其优选的是，所述初级感应充电单元具有至少一个充电线圈，该充电线圈具有至少70mm的线圈主延伸尺寸。“线圈主延伸尺寸”联系上下文尤其应理解为最小几何方体的最长棱边的延伸尺寸，该几何方体正好完全包围所述充电线圈。由此可以实现特别有利的感应充电过程。此外，尤其是结合所述充电电压和所述充电电流可以实现有利的功率密度。
此外提出了，所述至少一个电池单元具有至少五个串联的电池元件。“串联”联系上下文尤其应理解为，所有电池元件无支路地相互连接。优选的是，所有电池元件(沿着连接导线观察)前后相继地布置。特别优选的是，所述串联尤其应理解为，所有电池元件由同一电流流经。由此可以提供特别有利的蓄电池装置。此外，由此可以实现有利的充电过程。
此外提出了，所述蓄电池装置具有壳体单元，该壳体单元具有至少30cm2的基面。优选的是，所述壳体单元具有至少40cm2的基面。尤其优选的是，所述壳体单元具有至少50cm2的基面。“壳体单元”联系上下文尤其应理解为这样的单元：该单元包围蓄电池装置的至少大部分(忽视壳体单元自身)。优选的是，所述单元设置用于保护所述蓄电池装置。尤其优选的是，所述单元至少部分地形成了壁、尤其是塑料壁。在此，“至少大部分”尤其应理解为至少大于50％、优选至少大于70％并且尤其优选至少大于90％。“基面”联系上下文尤其应理解为所述壳体单元的面，该面在充电运行时面向所述充电装置和/或直接靠置在所述充电装置上。由此可以尤其提供所述蓄电池装置的有利尺寸。尤其在所述充电线圈的线圈主延伸尺寸至少为50mm的情况下可以有利地实现了，可以适当地通过充电线圈来调节所述充电装置。
在此，根据本发明的系统不应限于上述应用和实施方式。特别的是，为了满足在此所描述的工作原理，根据本发明的系统可以具有不同于单个元件、构件和单元的上文所提到的数量。
附图说明
其它优点由以下附图说明中得出。在附图中示出了本发明的实施例。附图、说明书以及权利要求书包含了大量组合特征。技术人员也适当地考虑单个特征并且总结成有意义的其它组合。
其中：
图1：示意性示出了在充电运行时的根据本发明的系统，该系统具有蓄电池装置、充电装置以及接触区域；
图2：示意性示出了在充电运行时的根据本发明的系统局部截面图，该系统具有蓄电池装置、充电装置以及接触区域；
图3：示出了根据本发明的系统在充电运行时的简化电路图，该系统具有蓄电池装置和充电装置。
具体实施方式
图1示出了在充电运行时的根据本发明的系统10，该系统具有蓄电池装置12、充电装置18和接触区域22。蓄电池装置12由手工工具蓄电池装置形成。蓄电池装置12具有壳体单元30。此外，蓄电池装置12具有次级感应充电单元14和电池单元16。电池单元16设置用于储存能量。此外，电池单元16设置用于给未进一步示出的手工工具机供应能量。电池单元16布置在壳体单元30内。电池单元16具有五个电池元件28。电池单元16的电池元件28串联(图2)。此外，电池元件28分别由锂离子电池形成。蓄电池装置12的次级感应充电单元14设置用于给电池单元16充电。次级感应充电单元14设置用于无线地传递能量，用于所述电池单元16的充电过程。次级感应充电单元14具有充电线圈34和芯单元36。充电线圈34构造成环形。充电线圈34包括多个沿周向延伸的电导体。这些电导体沿周向绕着缠绕轴线46缠绕(图2)。芯单元36构造成板形并且由磁性材料制成。次级感应充电单元14布置在电池单元16与壳体单元30的壳体壁38之间。壳体单元30的壳体壁38形成了壳体单元30的基面32。基面32具有50cm2的面积。从壳体壁38起朝电池单元16的方向首先跟随次级感应充电单元14的充电线圈34、次级感应充电单元14的芯单元36、屏蔽单元40和电子单元42。屏蔽单元40设置用于保护所述电子单元42免受充电线圈34的干扰影响以及反过来。
电子单元42具有充电电子器件44。此外，电子单元42具有未进一步示出的电路板，在该电路板上设置所述充电电子器件44。充电电子器件44通过导线与电池单元16连接。此外，充电电子器件44通过导线与充电线圈34连接(图2)。
蓄电池装置12在充电运行时安置在充电装置18的充电面48上。充电面48形成了充电装置18的壳体单元50的一部分。充电面48在设置的状态中相对于基底平行地延伸并且与基底相背。充电面48设置用于：容纳所述蓄电池装置12用于充电过程。
此外，充电装置18具有初级感应充电单元20以传递能量。初级感应充电单元20设置用于：将能量从充电装置18无线地传递到蓄电池装置12上。初级感应充电单元20设置用于将电能转化为磁场，该磁场又可以由次级感应充电单元14转化为电能。初级感应充电单元20具有充电线圈24。充电线圈24构造成环形。充电线圈24具有70mm的线圈主延伸尺寸26。此外，初级感应充电单元20具有芯单元52和电子单元54。芯单元52构造成板形并且由磁性材料制成。初级感应充电单元20完全布置在壳体单元50内。从壳体单元50的充电面48起朝所述充电装置18的中心的方向首先跟随初级感应充电单元20的充电线圈24、初级感应充电单元20的芯单元52、屏蔽单元56和电子单元54。屏蔽单元56设置用于：保护所述电子单元54免受充电线圈24的干扰影响以及反过来。电子单元54与用于能量供给的线缆58未进一步示出地连接。
接触区域22在充电运行时布置在蓄电池装置12与充电装置18之间。接触区域22布置在蓄电池装置12的壳体单元30的基面32与充电装置18的充电面48之间。接触区域22由蓄电池装置12与充电装置18之间的间隙形成。
充电装置18设置用于：在充电运行时将充电能传递到蓄电池装置12上，该充电能在接触区域22中具有最高2W/cm2的功率密度。充电装置18设置用于：在充电运行时将充电能传递到蓄电池装置12上，该充电能在接触区域22中具有至少0.5W/cm2的功率密度。充电装置18设置用于：在充电运行时将充电能传递到蓄电池装置12上，该充电能在接触区域22中具有约1W/cm2的功率密度。接触区域22中的功率密度由充电装置18的电子单元54通过充电电流和充电电压的适配来调节。
充电装置18在充电运行时具有约2安培的充电电流。此外，充电装置18在充电运行时具有约21伏特的充电电压。所述充电电流和所述充电电压通过充电装置18的电子单元54来调节。
图3示出了根据本发明的蓄电池装置12和根据本发明的充电装置18在充电运行时的简化电路图。在此，蓄电池装置12的电路图具有充电线圈34、充电电子器件44和电池单元16。在此，充电装置18的电路图具有初级感应充电单元20和交流电压源60，该初级感应充电单元具有充电线圈24和电子单元54。蓄电池装置12的充电电子器件44具有整流器62。整流器62由桥式整流器形成。整流器62直接与充电线圈34连接并且使到达充电线圈34上的电压整流。整流器62的输出端与电池单元16连接。整流器62以这样的方式与电池单元16连接，使得可以经由整流器62给电池单元16充电，但不能放电。用于未进一步示出的手工工具机的连接端64与电池单元16并联。
充电装置18的充电线圈24相对于蓄电池装置12的充电线圈34无接触地布置。在充电线圈24、34之间设置所述接触区域22。充电线圈24与交流电压源60串联。电容器66以及电阻68与充电线圈24以及交流电压源60串联，其中，电容器66和电阻68相互并联。交流电压源60间接由线缆58形成。

Claims (9)

1.一种充电系统，其具有：手工工具蓄电池装置(12)，所述手工工具蓄电池装置具有至少一个次级感应充电单元(14)和至少一个电池单元(16)；充电装置(18)，所述充电装置具有至少一个初级感应充电单元(20)；接触区域(22)，所述接触区域在充电运行时设置在所述手工工具蓄电池装置(12)与所述充电装置(18)之间；其特征在于，所述充电装置(18)设置用于：在充电运行时将充电能传递到所述手工工具蓄电池装置(12)上，所述充电能在所述接触区域(22)中具有至少0.5W/cm2且最高2W/cm2的功率密度。
2.根据权利要求1所述的充电系统，其特征在于，所述充电装置(18)设置用于：在充电运行时将充电能传递到所述手工工具蓄电池装置(12)上，所述充电能在所述接触区域(22)中具有约1W/cm2的功率密度。
3.根据权利要求1或2所述的充电系统，其特征在于，所述充电装置(18)至少在充电运行时具有约2安培的充电电流。
4.根据权利要求1或2所述的充电系统，其特征在于，所述充电装置(18)至少在充电运行时具有约21伏特的充电电压。
5.一种根据权利要求1至4中任一项所述的充电系统(10)的充电装置。
6.根据权利要求5所述的充电装置，其特征在于，所述初级感应充电单元(20)具有至少一个充电线圈(24)，所述充电线圈具有至少50mm的线圈主延伸尺寸(26)。
7.一种根据权利要求1至4中任一项所述的充电系统(10)的手工工具蓄电池装置。
8.根据权利要求7所述的手工工具蓄电池装置，其特征在于，所述至少一个电池单元(16)具有至少五个串联的电池元件(28)。
9.根据权利要求7或8所述的手工工具蓄电池装置，其特征在于，设有壳体单元(30)，所述壳体单元具有至少30cm2的基面(32)。
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