CN111082482A - 用于电动设备的蓄电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蓄电池(A)，蓄电池具有用于存储电能的储能器(1)，用于连接第一外部充电电流产生器(7)的第一连接触点对，用于监控/控制充电过程的控制装置(2)，在充电过程中，电流(I1)从充电电流产生器(7)经由连接触点对的连接触点(5，6)传输到储能器(1)。设置具有连接触点(5′，6′)的至少一个第二连接触点对，其用于连接第二外部充电电流产生器(7′)以将第二电流(I2)传输到储能器(1)，其中设置电流测量装置(3，3′)，用于确定经由第一和第二连接触点对的连接触点(5，5′；6，6′)馈送的总电流(I1+I2)，并且设置断路开关装置(4，4′)，其布置在连接触点(5，5′；6，6′)与储能器之间的至少一个导电连接中，其中为了保护蓄电池(A)以防过高的充电电流，控制装置设计为，对于超过阈值的总电流(I1+I2)，使在低于阈值的总电流(I1+I2)时导通的断路开关装置进入截止状态。

Description

用于电动设备的蓄电池
技术领域
本发明涉及一种用于可电驱动的设备、特别是家用设备的蓄电池，该蓄电池具有用于存储电能的储能器，用于连接第一外部充电电流产生器的第一连接触点对，用于连接第二外部充电电流产生器的、具有连接触点的至少一个第二连接触点对，用于监控/控制充电过程的控制装置，在充电过程中，电流从充电电流产生器经由连接触点对的连接触点传输到储能器，该蓄电池还具有电流测量装置，其用于确定经由第一和第二连接触点对的连接触点馈送的电流，并且该蓄电池具有断路开关装置，其布置在连接触点与储能器之间的至少一个导电连接中，其中控制装置设计为，使得对于超过阈值的电流，使在低于阈值的电流的情况下导通的断路开关装置进入截止状态。
此外，本发明还涉及一种具有上述类型的蓄电池的可电驱动的设备、特别是家用设备。
背景技术
这种蓄电池在现有技术中是已知的。这种蓄电池用于向电动设备、特别是诸如吸尘器的电动家用设备供电。
蓄电池具有储能器，储能器可以具有一个或多个蓄电池单池。此外，还设置了数字或模拟的控制装置，利用该控制装置可以监控或控制充电电流的馈送，其中在最简单的情况下，控制装置可以由晶体管结构形成。设置一对独立触点所具有的至少两个连接触点。通过这些独立触点使电气设备的耗电器与蓄电池单池连接，从而可以将电功率传输到耗电器。通过所述连接触点或单独的连接触点还可以对蓄电池进行充电。这要么在安装在设备内的蓄电池中进行，要么在拆卸的蓄电池中进行，在安装在设备内的蓄电池中，外部的充电电流产生器经由插头与电气设备的壳体插头连接，在拆卸的蓄电池中，蓄电池的连接触点与充电设备的触点进入导电连接。特别地，充电设备于是提供恒定电流，通过该恒定电流来对蓄电池单池进行充电。
在WO 2018/009515 A2中描述了这种类型的蓄电池。在那里描述的蓄电池具有分别用于连接外部充电电流产生器的多个连接触点对。
发明内容
本发明要解决的技术问题是以利于使用的方式来扩展这种类型的蓄电池。
该技术问题通过本发明来解决。
首先并且主要提出了，蓄电池除了具有第一连接触点对之外还具有第二连接触点对的连接触点，第一连接触点对的连接触点尤其设计为，使得这些连接触点可以与布置在可电驱动的设备的蓄电池容纳腔中的相对触点导电连接，第二外部充电电流产生器可以连接到第二连接触点对的连接触点。优选地，可电驱动的设备具有充电插座，外部的电源适配器的插头可以插入该充电插座中。因此，外部的电源适配器可以是第一充电电流产生器的一部分，该第一充电电流产生器可以从通向连接触点的充电插座经由可电驱动的设备内部的导电连接向蓄电池的储能器供应电荷。作为这种对位于可电驱动的设备的蓄电池容纳腔中的蓄电池进行充电的替换方案，也可以直接由电源适配器，因此在一定程度上由第二充电电流产生器对蓄电池进行充电。为此，外部电源适配器可以直接与第二连接触点导电连接。为此证明有利的是，第二连接触点对由与蓄电池相关联的充电插座形成。因此，蓄电池可以具有壳体，该壳体优选在第一侧具有第一连接触点对而在与第一侧相对的第二侧具有第二连接触点对。两个连接触点对优选相同地设计。作为充电电流产生器尤其考虑可以通过电源适配器线缆与家用电网连接的电源适配器。然而，充电电流产生器也可以由任意的电流源，特别是恒定电流源形成。特别地，充电电流产生器设计为：只要其相对触点以低于界限值的电阻彼此连接或者在其相对触点提供蓄电池电压，那么该充电电流产生器提供恒定电流，恒定电流存储在蓄电池的储能器中。在优选的设计方案中，控制装置可以是模拟或数字的控制装置并且优选可以是微控制器，控制装置设计为，使得可以将充电电流一直馈送到储能器中，直到储能器被100％充电为止。特别地，可以将控制装置设计为，使得在达到百分百的充电状态时，中断连接触点与储能器之间的导电连接。但是也可以规定，经由蓄电池与充电电流产生器之间的附加的信号线向充电电流产生器传输如下消息：充电电流产生器应该中断其电流产生。在根据本发明的蓄电池的优选的设计方案中，分别由一对独立触点形成的两个连接触点对永久地与储能器连接，从而可以选择性地经由第一连接触点对或第二连接触点对进行对储能器的充电。根据本发明附加地规定，可以利用电流测量装置来测量经由两个连接触点对馈送到蓄电池的充电电流。因此，电流测量装置可以识别，是否单个充电电流产生器在两个连接触点对中的一个处连接到蓄电池，或者是否有两个充电电流产生器连接到蓄电池，即在每个连接触点对处连接有充电电流产生器。在后一种情况下，作为两个充电电流之和的总电流是单个充电电流的两倍大。用如此大的电流给储能器充电可能会导致储能器的损坏。为了避免这种情况，设置了断路开关装置，利用该断路开关装置可以断开其中一个连接触点与储能器之间的至少其中一个导电连接。优选地，在连接触点对与储能器之间设置共同的连接线，由两个充电电流产生器提供的总电流流过该共同的连接线，并且在该共同的连接线中测量总电流，并且在该共同的连接线中布置断路开关装置的断路开关。根据本发明，控制装置设计为，使得对于超过阈值的总电流，使断路开关装置进入截止状态。对于低于阈值的总电流，使断路开关装置处于导通状态。优选地，与控制装置共同作用的电子电路具有电压测量设备，利用该电压测量设备可以测量在测量电阻上降低的电压。断路开关装置可以具有晶体管、特别是双极型晶体管或者场效应晶体管，其中场效应晶体管可以是自导通的或自截止的晶体管。
在根据本发明的蓄电池中，至少两个外部充电电流产生器之间的导电连接设计为，使得储能器可以由多个充电电流产生器同时充电。由充电电流产生器分别产生的电流被合计为总电流，测量或者计算总电流的强度。特别是规定，第一对和第二连接触点对通过共同的连接线与储能器连接，在该共同的连接线中布置有断路开关装置。电流测量装置优选测量由充电电流产生器馈送的所有电流的流过共同的连接线的总电流。
附图说明
下面参照附图示出了本发明的实施例。附图中：
图1基本上作为框图示意性示出了蓄电池的电路，
图2以第一立体图示出了蓄电池A，
图3以第二立体图示出了蓄电池A，
图4示意性示出了手持吸尘器形式的可电驱动的设备，
图5示出了电源适配器，并且
图6示出了根据图1的电路的第二实施例。
具体实施方式
本发明涉及如在图2和3中立体示出的蓄电池A。蓄电池A具有壳体，壳体具有彼此相反指向的两个壳体侧。在壳体内部设置有在图2和3中未示出的储能器1和例如微控制器形式的控制装置2。
图2示出了第一连接触点对的连接触点5、6，经由所述连接触点5、6可以将消耗电流输出给可电驱动的设备10，并且经由所述连接触点5、6还可以将充电电流馈送到蓄电池A中。但是第一连接触点对还可以设计为仅用于馈送充电电流。消耗电流的输出可以经由单独的连接触点进行。
图3示出了相对的一侧，其具有带第二连接触点5′、6′的充电插座14′，所述第二连接触点5′、6′形成第二连接触点对。可以将电源适配器15的插头16插入到充电插座14′中，蓄电池可以利用电源适配器15连接到家用电网。电源适配器15提供例如1至1.5A的恒定电流，恒定电流可以经由连接触点5′、6′输送给储能器1。
图4示意性示出了具有蓄电池容纳腔11的吸尘器10的形式的家用设备10，蓄电池容纳腔11可以由盖子封闭，并且在蓄电池容纳腔中插入了根据图2和图3设计的蓄电池A。在蓄电池容纳腔11中存在相对触点8、9，在将蓄电池A放入蓄电池容纳腔11中时，相对触点8、9与第一连接触点5、6电接触。在该电气设备10内部存在耗电器，耗电器在该实施例中是风扇电机12，以便产生吸气流量。
此外，可电驱动的设备10的壳体还具有充电插座14，电源适配器15的插头16可以插入该充电插座14，以便经由未示出的导电连接将充电电流馈送到连接触点5、6。
图1示意性示出了例如布置在蓄电池A内部的电路。两个连接触点对的两个连接触点彼此导电连接。连接触点5与连接触点5′连接，并且连接触点6与连接触点6′连接。
利用附图标记7、7′分别表示恒定电流源形式的充电电流产生器7，其可以提供恒定电流I1和I2，其中所述恒定电流I1和I2的大小相同，并且大约为1至1.5A。在连接触点6、6′直接与储能器1连接期间，连接触点5、5′经由导线连接与储能器1连接，电流测量装置3和断路开关4位于储能器中。电流测量装置3和断路开关4串联连接。
利用设计为测量电阻(分流器)的电流测量装置3可以测量流过导电连接或者测量电阻的电流，在其中确定在测量电阻上降低的电压Us。
控制装置2能够确定在测量电阻3上降低的电压，并且被编程为，使控制装置可以从中计算出电流的值。控制装置2设计为，将流过测量电阻3的总电流的测量的值与例如1至1.5A的阈值进行比较。如果总电流低于阈值，则断路开关4是导通的，从而充电电流可以通过断路开关4和测量电阻3馈送到储能器1中。如果流过测量电阻3的总电流超过阈值，则断路开关4断开。在该实施例中，将断路开关4表示为场效应晶体管。但是也可以通过双极型晶体管或继电器来实现断路开关。控制装置2具有开关输出端，利用该开关输出端可以通断断路开关4。
对于两个充电电流产生器7、7′中的仅一个连接到连接触点对5、6；5′、6′的情况，流过测量电阻3的总电流低于阈值，从而断路开关4是接通的。无论第一充电电流产生器7是否连接到连接触点5、6或者第二充电电流产生器7′是否连接到连接触点5′、6′，即无论例如电源适配器15的插头16是否插入到电气设备10的充电插座14中，或者无论插头16是否插入到蓄电池A的充电插座14′中，这点都适用。
对于在误操作时将电源适配器15的插头16插入电气设备10的充电插座14中，并且同时将另外的电源适配器15的插头16插入位于蓄电池容纳腔11中的蓄电池A的充电插座14′中的情况，同时向蓄电池A输送充电电流的两个充电电流产生器7、7′提供大于阈值并且可能损坏储能器1的总电流。总电流被电流测量装置采集到，并且在控制装置中被识别为高于阈值的总电流。现在在控制装置的开关输出端处提供开关信号，该开关信号将断路开关4断开，从而不再对储能器1进行充电。
在图6中所示的实施例中，连接触点对5、6；5′、6′的两个独立触点5、5′分别彼此分开地与储能器1导电连接。在独立触点5、5′与储能器1之间的每个导电连接中连接有上述类型的电流测量装置3、3′和上述类型的断路开关4、4′。在该变形方案中，独立地测量同时连接到蓄电池的两个充电电流产生器7、7′的两个电流I1和I2，并且将这两个电流在控制装置2中合计为总电流。如果该总电流超过阈值，则将两个断路开关4、4′中的至少一个断开。
在未示出的、基本上对应于图6中所示电路的变形方案中，连接触点5、5′与储能器1之间的两个导电连接中的仅一个具有断路开关4。
附图标记列表
1 储能器
2 控制装置
3 电流测量装置
3′ 电流测量装置
4 断路开关装置
4′ 断路开关装置
5 连接触点
5′ 连接触点
6 连接触点
6′ 连接触点
7 充电电流产生器
7′ 充电电流产生器
8 相对触点
9 相对触点
10 手持吸尘器
11 蓄电池容纳腔
12 风扇电机
14 充电插座
14′ 充电插座
15 电源适配器
16 插头
A 蓄电池
I1 电流
I2 电流
Us 电压

Claims (10)

1.一种用于可电驱动的设备、特别是家用设备的蓄电池，所述蓄电池具有用于存储电能的储能器(1)，用于连接第一外部充电电流产生器(7)的第一连接触点对，用于连接第二外部充电电流产生器(7′)的、具有连接触点(5′，6′)的至少一个第二连接触点对，用于监控/控制充电过程的控制装置(2)，在充电过程中，电流(I1，I2)从所述充电电流产生器(7，7′)经由连接触点对的连接触点(5，5′；6，6′)传输到储能器(1)，所述蓄电池还具有电流测量装置(3，3′)，所述电流测量装置用于确定经由第一和第二连接触点对的连接触点(5，5′；6，6′)馈送的电流(I1，I2)，并且所述蓄电池还具有断路开关装置(4，4′)，所述断路开关装置布置在所述连接触点(5，5′；6，6′)与所述储能器(1)之间的至少一个导电连接中，其中所述控制装置(2)设计为，使得对于超过阈值的电流(I1，I2)，使在低于阈值的电流(I1，I2)的情况下导通的断路开关装置(4，4′)进入截止状态，其特征在于这种连接触点(5，5′；6，6′)与储能器(1)之间的导电连接，第一外部充电电流产生器(7)和第二外部充电电流产生器(7′)能够同时向储能器(1)馈送电流，其中，开关断路开关装置(4，4′)的电流是传输到储能器(1)的总电流(I1+I2)。
2.根据权利要求1所述的蓄电池，其特征在于，所述电流测量装置(3，3′)具有至少一个电流测量电阻。
3.根据上述权利要求中任一项所述的蓄电池，其特征在于，所述控制装置(2)具有至少一个微控制器，所述微控制器被编程为，对于低于阈值的总电流，所述微控制器提供将断路开关装置(4)保持在导通状态的开关信号，并且对于高于阈值的总电流(I1加I2)，所述微控制器提供使断路开关装置(4)截止的开关信号。
4.根据上述权利要求中任一项所述的蓄电池，其特征在于，规定在所述储能器(1)与所述连接触点(5，5′)之间的导电连接中串联连接电流测量电阻和断路开关装置(4)的断路开关。
5.根据上述权利要求中任一项所述的蓄电池，其特征在于，所述断路开关装置(4)的断路开关是晶体管，尤其是场效应晶体管。
6.根据上述权利要求中任一项所述的蓄电池，其特征在于，利用唯一的测量电阻(3)来测量通过连接触点(5，5′；6，6′)馈送的两个电流的总和。
7.根据上述权利要求中任一项所述的蓄电池，其特征在于，所述连接触点对分别成对地具有彼此电连接的连接触点(5，5′；6，6′)。
8.一种系统，所述系统具有根据上述权利要求中任一项所述的蓄电池和一个或多个充电电流产生器(7，7′)，其特征在于，所述充电电流产生器(7，7′)是恒定电流源。
9.根据上述权利要求中任一项所述的蓄电池，其特征在于，所述第一连接触点(5，6)设计为，所述第一连接触点(5，6)能够与所述电气设备(10)的蓄电池容纳腔(11)的相对触点(8，9)导电连接，并且所述第二连接触点(5′，6′)设计为，能够与布置在电源适配器的线缆上的插头导电连接。
10.一种可电驱动的设备(10)，特别是家用设备，所述可电驱动的设备具有蓄电池容纳腔(11)，其中，具有用于存储电能的储能器(1)的蓄电池(A)具有分别用于连接外部充电电流产生器(7，7′)的第一和第二连接触点对，和用于监控/控制充电过程的控制装置(2)，在充电过程中，电流(I1)从所述充电电流产生器(7，7′)经由连接触点对的连接触点(5，6)传输到储能器(1)，其中设置了控制装置(2)，用于确定经由所述第一和第二连接触点对的连接触点(5，5′；6，6′)馈送的总电流(I1+I2)，并且设置了断路开关装置(4，4′)，所述断路开关装置布置在所述连接触点(5，5′；6，6′)与所述储能器(1)之间的至少一个导电连接中，其中所述控制装置(2)设计为，使得对于超过阈值的总电流(I1+I2)，使在低于阈值的总电流(I1+I2)的情况下导通的断路开关装置(4，4′)进入截止状态，其中相对触点(8，9)与第一连接触点(5，6)导电连接，其中所述可电驱动的设备(10)具有用于插入电源适配器(15)的插头(16)的充电插座(14)，其中所述插头(16)替换地也能够插入蓄电池(A)的形成第二连接触点(5′，6′)的充电插座(14′)。
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