CN106100006A - 用于手持式工具机蓄电池组的充电器 - Google Patents

Abstract

用于电地充电手持式工具机蓄电池组的充电器，包括用于电地和/或机械地连接充电器与蓄电池组接口单元的充电接口，其具有至少两个用于电地和/或机械地接触蓄电池组接触元件的配对接触元件，还包括充电控制单元，其与配对接触元件电连接且设计用于通过配对接触元件读取信息并进行处理。配对接触元件包括用于接触蓄电池组第三接触元件的第三配对接触元件，它是信号接触元件且用于将第三接触元件传递的关于蓄电池组的第一组预先定义的蓄电池系统参数的信息传导到充电控制单元；并且包括用于接触蓄电池组第四接触元件的第四配对接触元件，它是信号接触元件并且用于将第四接触元件传递的关于蓄电池组的至少一个当前运行参数的信息传导到充电控制单元。

Description

用于手持式工具机蓄电池组的充电器

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1所述的用于手持式工具机蓄电池组的充电器以及一种如权利要求7所述的工具系统和一种如权利要求11所述的用于对蓄电池组优化地充电的方法。

背景技术

用于手工需求或家庭手工需求的电动手持式工具机，例如冲击式起子机、钻孔机、角磨机、曲线锯、圆锯或者刨机一般要么具有交流马达要么具有直流马达作为驱动马达。交流马达通常通过电源线以来自电网的交流电来供电，而用于给直流马达供电的电能通常来自于所谓的蓄电池组，即处于可与手持式工具机壳体耦合的一个壳体中的可再充电的蓄电池，所述蓄电池组在所述两个壳体耦合时电连接在直流马达的供电线路上。

蓄电池组原则上是已知的并且具有可再充电的蓄电池，通常具有多个以并联和/或串联形式连接的蓄电池单体。因此，在本申请的上下文中，“蓄电池组”应理解为优选由多个电接合的蓄电池单体组成的蓄电池组，该蓄电池组可以储存电能(所述电能为手持式工具机运行提供所需的能量)并且可更换地被接收在手持式工具机的腔室、接口或类似部位中。电接触大多在锁定装置区域中实现。

用于蓄电池组的充电器原则上已知并且具有：布置在壳体中的充电电子器件，该充电电子器件具有用于待充电的蓄电池组的接收部；和布置在该接收部区域中的接口，该接口具有用于蓄电池组接触元件的配对接触元件。通过这种充电器可实现蓄电池组的再充电。

原则上可以使用不同的蓄电池单体，它们根据所使用的材料被命名。为此尤其举出锂离子单体、锂聚合物单体、镍金属氢化物单体、或者锂铁磷酸盐单体。它们的共同点是：具有相同运行年龄的蓄电池单体本身例如由于生产误差、温度或机械影响而具有略微不同的蓄电池系统参数。

影响单体特性变化并进而影响单体老化的因素尤其是：储放电压，运行电压，充电和放电电流强度，充电状态，所定义的充电终止电压和放电终止电压的大小，单体的日历年龄，至今为止的充电和放电循环次数，充电和放电交替的速度以及所有静止和运行状态期间的温度，即在储放时、在静止状态下、在充电时以及在放电时的温度。原则上区分变化的运行参数(例如温度)和预先定义的蓄电池系统参数(例如所定义的充电终止电压和放电终止电压的大小)。

目前的蓄电池组系统由管理系统控制，该管理系统监控单体并且调节充电电流或放电电流。这种已知方法的目标始终是在考虑蓄电池系统参数的情况下延长蓄电池组的使用寿命。

发明内容

本发明的任务是：改进已知方法；以及提供一种充电器；以及相对于现有技术优化、尤其加速蓄电池组的充电过程；以及同时使蓄电池组的使用寿命最大化。本发明的另一任务在于：提供一种由充电器和蓄电池组和手持式工具机组成的工具系统，所述充电器和蓄电池组和手持式工具机这样相互协调：使得可实现充电过程的优化。

这些任务通过如权利要求1所述的充电器、如权利要求7所述的工具系统和如权利要求11所述的用于对蓄电池组优化地充电的方法来解决。本发明的有利构型、变型和改进方案由从属权利要求得知。

根据本发明设置，用于给手持式工具机蓄电池组充电的充电器包括：用于使该充电器与蓄电池组接口单元电地和/或机械地耦合的充电接口，其中，所述充电接口具有至少两个配对接触元件，用于电地和/或机械地接触蓄电池组的对应接触元件；以及充电控制单元，其中，所述充电控制单元与配对接触元件电连接并且设计用于通过配对接触元件读取信息并进一步处理该信息。根据本发明，所述配对接触元件包括第三配对接触元件，该第三配对接触元件设计用于接触蓄电池组的对应第三接触元件，其中，第三配对接触元件是信号接触元件且设计用于将由第三接触元件传递的、关于蓄电池组的第一组预先定义的蓄电池系统参数的信息传导到充电控制单元；并且所述配对接触元件包括用于接触蓄电池组的第四接触元件的第四配对接触元件，其中，该第四配对接触元件是信号接触元件并且设计用于将由第四接触元件传递的、关于蓄电池组的当前运行参数的信息传导到充电控制单元。

以该方式保证：在蓄电池组充电过程期间，充电控制单元考虑蓄电池组的第一组预先定义的蓄电池系统参数，由此可以使充电过程更有效率地与待充电的蓄电池组相协调。此外，可以更快且更好地进行充电过程，由此可进一步实现蓄电池组使用寿命的延长。

在一种特别优选的实施方式中，充电接口包括用于接触蓄电池组的第五接触元件的第五配对接触元件，其中，第五配对接触元件是信号接触元件并且设计用于将由第五接触元件传递的、关于蓄电池组的第二组预先定义的蓄电池系统参数的信息传导到充电控制单元。

有利地，充电接口具有用于接触第一接触元件的第一配对接触元件和用于接触第二接触元件的第二配对接触元件，所述第一接触元件是蓄电池组的电正极，所述第二接触元件是蓄电池组的电负极。

特别有利地，第一组预先定义的蓄电池系统参数包括以下参数中的至少一个：蓄电池组放电终止电压、蓄电池组功率等级。第二组预先定义的蓄电池系统参数包括以下参数中的至少一个：蓄电池组充电终止电压、蓄电池组的单体数量、或者蓄电池组所用的单体化学剂。原则上，通过一个配对接触元件总是提供一个参数的刚好一个信息。其中，“功率等级”首先应理解为蓄电池组的不同直流电压，例如3.6伏、7.2伏、10.8伏、14.4伏、18伏或36伏。

在另一实施方式中，蓄电池组的当前运行参数是蓄电池组的当前温度。

此外，所述任务通过用于给手持式工具机的蓄电池组充电的工具系统来解决，其中，该工具系统包括根据本发明的充电器、蓄电池组和手持式工具机。所述蓄电池组具有用于使该蓄电池组与充电器电地和/或机械地耦合的接口单元。所述接口单元包括接触元件，用于电地和/或机械地接触充电器的对应配对接触元件；其中，所述接触元件具有第三接触元件，通过该第三接触元件将信息传递到充电器的充电控制单元；其中，所述接触元件具有第四接触元件，通过该第四接触元件将关于蓄电池组的当前运行参数的信息传递到充电器的充电控制单元。

有利地，通过第三接触元件传递的信息涉及第一组预先定义的蓄电池系统参数，尤其是以下参数中的至少一个：蓄电池组放电终止电压、蓄电池组功率等级。在另一有利的构型中，通过第四接触元件传递的信息涉及第二组预先定义的蓄电池系统参数，尤其是以下参数中的至少一个：蓄电池组充电终止电压、蓄电池组的单体数量、或者蓄电池组所用的单体化学剂。优选地，充电控制单元设计用于至少部分地根据所传递的、蓄电池组的第一组和/或第二组预先定义的蓄电池系统参数的信息来调节蓄电池组的充电过程。

所述任务还通过一种用于通过充电器给手持式工具机的蓄电池组优化地充电的方法来解决。根据本发明设置：将蓄电池组通过蓄电池组侧的接口单元以及充电器侧的充电接口与充电器电连接；通过充电器的充电控制单元读取蓄电池组的至少一个第一组预先定义的蓄电池系统参数的信息，尤其是蓄电池组放电终止电压、蓄电池组功率等级的信息，和/或通过其读取蓄电池组的至少一个第二组预先定义的蓄电池系统参数的信息，即蓄电池组的至少一个充电终止电压、蓄电池组的单体数量或者蓄电池组所用的单体化学剂的信息；并且通过充电器的充电控制单元来控制蓄电池组的充电过程，其中，至少部分地根据蓄电池组的第一组和/或第二组预先定义的蓄电池系统参数来调节充电过程。有利地，充电过程的控制步骤包括：至少部分地根据蓄电池组的第一组和/或第二组预先定义的蓄电池系统参数来调节充电持续时间。

一般地，将本申请的框架内的“手持式工具机”理解为具有可被置于旋转或平移中的工具承载件的所有手持式工具机，例如棒状起子机、蓄电池钻孔机、冲击钻、多功能工具、电锯、电剪、电磨机和/或钻孔起子机，所述工具承载件可直接被驱动马达驱动、可通过传动装置被驱动马达驱动或者可通过行星传动装置被驱动马达驱动。“电能的传递”在上下文中尤其应理解为通过蓄电池组给手持式工具机供电。

本发明的其它特征、运用可能性和优点由在下面对本发明的实施例所进行的描述得知，所述实施例在附图中示出。在此应注意，示出的特征仅仅具有起描述作用的特性并且也可以与其它上述改进方案的特征组合地应用并且不应理解为以任意的形式限制本发明。

附图说明

下面根据优选实施例详细解释本发明，其中，对于相同的特征使用相同的附图标记。附图是示意的并且示出：

图1示例性地示出具有根据本发明的蓄电池组的手持式工具机的视图；

图2根据本发明的充电器的立体图；

图3蓄电池组的立体图；

图4图3中的蓄电池组的俯视图；和

图5手持式工具机的立体仰视图。

具体实施方式

图1示出构造为手持式工具机300的电器具。根据示出的该实施方式，手持式工具机300为了不依赖于电网地供电而可与蓄电池组100机械地且电地连接。在图1中，手持式工具机300示例地构造为蓄电池钻孔起子机。但是要指出，本发明不局限于蓄电池钻孔起子机，而是可以应用到用蓄电池组100驱动的不同手持式工具机300中。手持式工具机300具有：基体305，在其上固定有工具接收部320；以及带接口380的把手315，根据本发明的蓄电池组100的对应接口180在这里以锁定位态布置在所述接口380上。蓄电池组100构造为推装式蓄电池组。

在将蓄电池组100安装到手持式工具机300上时，设置在手持式工具机300上的接收器件(例如导向槽和导向肋)与蓄电池组100的对应导向元件110形成嵌接，其中，将蓄电池组100在推动方向y上沿着把手315接收器件导入，其中，将蓄电池组100沿着把手315的基本上垂直于把手315纵向地取向的下部外表面316推入到手持式工具机300的蓄电池组接收部中。在图1所示的位置，蓄电池组100固定在手持式工具机300的把手315上并且通过锁定器件锁定。锁定器件尤其包括锁定元件和操纵元件220。通过对操纵元件220进行操纵，可将蓄电池组100从手持式工具机300的把手315上松脱。

图2示出根据本发明的充电器700。充电器700通过电源线790与电网连接并且具有未示出的充电控制单元，该充电控制单元设计用于控制在图3和4中详细示出的蓄电池组100的充电过程。充电器700具有充电接口780，用于与蓄电池组100的对应接口180建立充电器700与蓄电池组100之间的机械和电连接。在所示实施方式中，充电接口780具有配对接触元件740，所述配对接触元件与蓄电池组100的对应接触元件140共同起作用，用于传递充电电流以及在充电器700与蓄电池组100之间交换信息。在此，给配对接触元件740中的每个都分派了特定功能，该特定功能是确定的且是不可改变的。“特定功能”例如可涉及传递预先定义的、呈由蓄电池组100的对应接触元件传递的信号形式的信息，或可涉及在充电过程期间蓄电池组100确定电极的接触，。

详细地说，配对接触元件740包括第一配对接触元件741和第二配对接触元件742，在充电过程期间，电正极和电负极施加在该第一配对接触元件和第二配对接触元件上，还包括第三配对接触元件743、第四配对接触元件744和第五配对接触元件745。

在所示实施方式中，第三配对接触元件743设计用于接触蓄电池组100的第三接触元件143，通过该第三接触元件将关于蓄电池组100的第二组预先定义的蓄电池系统参数的信息传递到充电控制单元。根据本发明的一种优选实施方式，第二组蓄电池系统参数尤其包括以下参数中的至少一个：蓄电池组100的充电终止电压，蓄电池组100的单体数量、尤其并联或串联连接的单体的数量，和/或蓄电池组100所用的单体化学剂。

第四配对接触元件744设计用于接触蓄电池组100的第四接触元件144，通过第四接触元件将关于蓄电池组100的第一组预先定义的蓄电池系统参数的信息传递到充电控制单元。概念“预先定义的蓄电池系统参数”应理解为蓄电池组100的参数，所述参数在蓄电池组100运行时不经受变化或波动。根据本发明的一种优选实施方式，第一组蓄电池系统参数尤其包括以下参数中的至少一个：蓄电池组100的放电终止电压和/或功率等级，其中，功率等级既可为蓄电池组100的输出电压，也可为蓄电池组100的载流能力，以及可为蓄电池组100的电容。

第五配对接触元件745设计用于接触蓄电池组100的第五接触元件145，通过第五接触元件将关于蓄电池组100的第一当前运行参数的信息传递到充电控制单元。概念“当前运行参数”应理解为蓄电池组100的参数，所述参数在蓄电池组100运行时经受变化或波动。根据本发明的一种优选实施方式，第一当前运行参数包括蓄电池组100的当前温度。

通过将第一组预先定义的蓄电池系统参数传递到充电控制单元而可能的是：充电控制单元在蓄电池组100的充电过程期间考虑所述蓄电池系统参数。尤其可由此更快地进行充电过程并且将充电过程更好地与蓄电池组100相协调。此外可由此实现蓄电池组100的加速充电和/或延长使用寿命。

图3和4示出蓄电池组100的不同视图，所述蓄电池组可使用在根据本发明的工具系统中。该蓄电池组具有由第一壳体部件120和第二壳体部件130组成的壳体110，其中，所述壳体在第一壳体部件120与第二壳体部件130之间接收至少一个、优选且在这里示出为多个的并联或串联连接的蓄电池单体400。蓄电池单体400优选或者借助蓄单体保持件600或者借助用于使蓄电池单体400相互绝缘的硬纸套管定位在两个壳体部件120、130之间。蓄电池组100在所示的结构变型中构造为推装式蓄电池组。

为了将蓄电池组100可拆卸地装在手持式工具机300上或者充电器700上，蓄电池组100具有接口180，用于与手持式工具机300的对应接口380或者与充电器700的对应接口以可拆卸的方式机械地且电地连接。在安装蓄电池组100时，为了接收蓄电池组100的对应导向元件，使手持式工具机300或充电器700的接收器件、例如导向槽和导向肋与这些导向元件形成嵌接，其中，将蓄电池组100在接触方向y上沿着所述接收器件推入并且将蓄电池组100的接口180推入到手持式工具机300的对应接口380中或者推入到充电器700的对应接口780中。通过接口180、380，可将蓄电池组100配属给手持式工具机300和/或充电器700。

如同在图3中看到的那样，接口180还包括接触元件140。接触元件140在很大程度上与充电器700的在图2中示出的配对接触元件740且与手持式工具机300的在图5中示出的配对接触元件340相对应。详细地说涉及以下接触元件140：

在充电过程期间，电正极和电负极施加在第一接触元件141和第二接触元件142上。这两个接触元件141、142构造为电压接触元件且用作充电和/或放电接触元件。

此外可以看到第三接触元件143、第四接触元件144和第五接触元件145，它们构造为信号接触元件且用于从蓄电池组100到手持式工具机300或到充电器700的信号传递和/或从手持式工具机300或充电器700到蓄电池组100的信号传递。在所示实施方式中，第三接触元件143设计用于将关于蓄电池组100的第二组预先定义的蓄电池系统参数的信息传递到充电控制单元和/或手持式工具机300。第四接触元件144设计用于将关于蓄电池组100的第一组预先定义的蓄电池系统参数的信息传递到充电控制单元和/或手持式工具机300。第五接触元件145设计用于将关于蓄电池组100的第一当前运行参数的信息传递到充电控制单元和/或手持式工具机300。

为了将蓄电池组100锁定在把手315上，将蓄电池组100在推动方向y上沿着把手315推动，并且更确切地说是沿着把手315的基本上垂直于把手315的纵向取向的下部外表面推动。在图1所示的位置，蓄电池组100通过锁定器件200锁定在把手315上。锁定器件200尤其包括仅示意表示的锁定元件210和操纵元件220。通过对操纵器件220进行操纵，可以将蓄电池组100从手持式工具机300的把手315松脱。在将蓄电池组100解锁以后，可以将该蓄电池组与把手315分开，更确切地说通过与推动方向y相反地沿着把手315的下表面推动蓄电池组100来将它们分开。在将蓄电池组100安装到手持式工具机300上时，使锁定元件210与在手持式工具机300的把手315中的未详细示出的对应接收部形成嵌接。

图5示出使用在根据本发明的工具系统中的手持式工具机300。手持式工具机300具有接口380，该接口具有接触元件340。接口380设计用于在耦合上蓄电池组100时建立手持式工具机300与蓄电池组100之间的机械的和/或电的连接。接口380具有配对接触元件340，它们与蓄电池组100的接触元件140相对应。

在手持式工具机300运行期间，蓄电池组100的电正极和电负极施加在第一配对接触元件341和第二配对接触元件342上。此外可看到第四配对接触元件344和第五配对接触元件345。在所示实施方式中，第四配对接触元件344设计用于将关于蓄电池组100的第一组预先定义的蓄电池系统参数的信息传递到手持式工具机300的控制单元。第五配对接触元件345设计用于将关于蓄电池组100的第一当前运行参数的信息传递到手持式工具机300的控制单元。

除了所述的和图示的实施方式以外，也可以设想能包括其他变型以及特征组合的其它实施方式。

Claims (12)

1.用于给手持式工具机(300)的蓄电池组(100)充电的充电器(700)，包括：用于使该充电器(700)与所述蓄电池组(100)的接口单元(120)电地和/或机械地耦合的充电接口(780)，其中，所述充电接口(780)具有至少两个配对接触元件(740)，所述配对接触元件用于电地和/或机械地接触所述蓄电池组(100)的对应接触元件(140)；以及充电控制单元(790)，其中，所述充电控制单元(790)与所述配对接触元件(740)电连接并且设计用于通过所述配对接触元件(740)读取并进一步处理信息，其特征在于，所述配对接触元件(740)包括第三配对接触元件(743)，该第三配对接触元件设计用于接触所述蓄电池组(100)的对应第三接触元件(143)，其中，第三配对接触元件(743)是信号接触元件并且设计用于将由第三接触元件(143)传递的、关于所述蓄电池组(100)的第一组预先定义的蓄电池系统参数的信息传导到所述充电控制单元(790)；并且所述配对接触元件(740)包括第四配对接触元件(744)，用于接触所述蓄电池组(100)的第四接触元件(144)，其中，该第四配对接触元件(744)是信号接触元件并且设计用于将由第四接触元件(144)传递的、关于所述蓄电池组(100)的至少一个当前运行参数的信息继续传导到所述充电控制单元(790)。

2.如权利要求1所述的充电器(700)，其特征在于，所述充电接口(780)包括用于接触所述蓄电池组(100)的第五接触元件(145)的第五配对接触元件(745)，其中，第五配对接触元件(745)是信号接触元件并且设计用于将由第五接触元件(145)传递的、关于所述蓄电池组(100)的第二组预先定义的蓄电池系统参数的信息继续传导到所述充电控制单元(790)。

3.如权利要求1或2所述的充电器(700)，其特征在于，所述充电接口(780)具有用于接触第一接触元件(141)的第一配对接触元件(741)和用于接触第二接触元件(142)的第二配对接触元件(742)，所述第一接触元件是所述蓄电池组(100)的电正极，所述第二接触元件是所述蓄电池组(100)的电负极。

4.如权利要求1或2所述的充电器(700)，其特征在于，所述第一组预先定义的蓄电池系统参数包括以下参数中的至少一个：所述蓄电池组(100)的放电终止电压，所述蓄电池组(100)的功率等级。

5.如权利要求1或2所述的充电器(700)，其特征在于，所述第二组预先定义的蓄电池系统参数包括以下参数中的至少一个：所述蓄电池组(100)的充电终止电压，蓄电池单体的充电终止电压，所述蓄电池组(100)的单体数量，或者所述蓄电池组(100)所用的单体化学剂。

6.如权利要求1至3中任一项所述的充电器(700)，其特征在于，所述蓄电池组的所述当前运行参数是该蓄电池组(100)的当前温度和/或各个蓄电池单体的当前温度。

7.用于给手持式工具机(300)的蓄电池组(100)充电的工具系统，包括

·如权利要求1至6中任一项所述的充电器(700)；

·蓄电池组(100)，其中，所述蓄电池组(100)具有用于使所述蓄电池组(100)与所述充电器(700)电地和/或机械地耦合的接口单元(120)，其中，所述接口单元(120)包括接触元件(140)，用于电地和/或机械地接触所述充电器(700)的相对应的配对接触元件(740)；其中，所述接触元件(140)还具有第三接触元件(143)，通过该第三接触元件将信息传递到所述充电器(700)的充电控制单元；其中，所述接触元件(140)具有第四接触元件(144)，通过该第四接触元件将关于所述蓄电池组(100)的当前运行参数的信息传递到所述充电器(700)的充电控制单元。

8.如权利要求7所述的工具系统，其特征在于，通过第三接触元件(143)传递的所述信息涉及第一组预先定义的蓄电池系统参数，尤其涉及以下参数中的至少一个：所述蓄电池组(100)的放电终止电压，所述蓄电池组(100)的功率等级。

9.如权利要求7或8所述的工具系统，其特征在于，通过第四接触元件(144)传递的信息涉及第二组预先定义的蓄电池系统参数，尤其涉及以下参数中的至少一个：所述蓄电池组(100)的充电终止电压，所述蓄电池组(100)的单体数量，或者所述蓄电池组(100)所用的单体化学剂。

10.如权利要求7至9中任一项所述的工具系统，其特征在于，所述充电控制单元设计用于至少部分地根据所传递的、关于所述蓄电池组(100)的第一组和/或第二组预先定义的蓄电池系统参数的信息来调节所述蓄电池组(100)的充电过程。

11.用于通过充电器(700)对手持式工具机(300)蓄电池组(100)进行优化地充电的方法，包括以下步骤：

·通过蓄电池组侧的接口单元(120)和充电器侧的充电接口(780)使所述蓄电池组(100)与所述充电器(700)电连接；

·通过所述充电器(700)的充电控制单元读取所述蓄电池组(100)的至少一个第一组预先定义的蓄电池系统参数的信息，尤其是该蓄电池组(100)的放电终止电压、该蓄电池组(100)的功率等级的信息，和/或，通过所述充电控制单元读取所述蓄电池组(100)的至少一个第二组预先定义的蓄电池系统参数的信息，即所述蓄电池组(100)的至少一个充电终止电压、所述蓄电池组(100)的单体数量或者所述蓄电池组(100)所用的单体化学剂的信息；

·通过所述充电器(700)的所述充电控制单元对所述蓄电池组(100)的充电过程进行控制，其中，至少部分地根据所述蓄电池组(100)的第一组和/或第二组预先定义的蓄电池系统参数来调节所述充电过程。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，控制所述充电过程的步骤包括，至少部分地根据所述蓄电池组(100)的第一组和/或第二组预先定义的蓄电池系统参数来调节充电持续时间。