CN114342206A

CN114342206A - 适配器

Info

Publication number: CN114342206A
Application number: CN202080059870.XA
Authority: CN
Inventors: M·尼茨施纳; M·文卡特拉曼; L·詹奇克
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2019-10-16
Filing date: 2020-10-06
Publication date: 2022-04-12
Also published as: WO2021073939A1; EP4045233A1; US20220352735A1; EP4045233B1; EP3808508A1

Abstract

本发明涉及一种用于将动力工具可释放地连接至可充电电池的适配器，该适配器包括第一和第二接口、第一组控制电子器件和第二组控制电子器件、以及用于将第二控制电子器件可逆地设定到启动模式或停用模式的开关元件，其中在启动模式中，至少第一晶体管可以被驱动，使得电能可以从可充电电池传递至动力工具。本发明还涉及一种系统，该系统包括动力工具与可充电电池和适配器，该适配器用于将动力工具连接至可充电电池。该适配器包括用于将动力工具连接至适配器的第一接口和用于将可充电电池连接至适配器的第二接口、第一组和第二组控制电子器件、以及用于将第二控制电子器件可逆地设定到启动模式或停用模式的开关，其中在启动模式中，至少第一晶体管可以被驱动，使得电能可以从可充电电池传递至动力工具。本发明还涉及一种用于对适配器进行开环控制和闭环控制的方法。

Description

适配器

本发明涉及一种用于将动力工具可释放地连接至至少一个可充电电池的适配器。

此外，本发明涉及一种系统，该系统包括动力工具与用于向动力工具供应电能的至少一个可充电电池和适配器，该适配器用于将动力工具可释放地连接至该至少一个可充电电池。本发明还涉及一种用于对用于将动力工具连接至至少一个可充电电池的适配器进行开环控制和闭环控制的方法。

现代动力工具(比如，锤钻、锯、研磨机等)可以通过可更换的可充电电池而被供应电能。动力工具与可充电电池两者通常还具有通信接口，借助于这些通信接口，可以在动力工具与可充电电池之间交换大量的信息项和数据项。动力工具和可充电电池的接口必须相互匹配或协调，使得在动力工具与可充电电池之间可以进行期望的双向通信。如果动力工具与可充电电池两者来自对应的或共同的一代，那么两个接口彼此的兼容性通常不成问题。这种动力工具和属于动力工具的可充电电池于是通常具有相互匹配或协调的接口。

然而，当动力工具和可充电电池的接口在技术上如此不同以至于对于动力工具与可充电电池之间的期望通信(即，数据交换)和/或对于充足的电能供应而言兼容性不足时，问题便会出现。

因此，本发明的目的是提供一种用于将动力工具可释放地连接至至少一个可充电电池的适配器，通过该适配器，可以解决上述问题，并且可以实现动力工具与至少一个可充电电池之间的充分兼容性。

此外，本发明的目的还在于提供一种系统，该系统包括动力工具与用于向动力工具供应电能的至少一个可充电电池和适配器，使得可以解决上述问题，并且可以实现动力工具与至少一个可充电电池之间的充分兼容性。

该目的对应地通过独立权利要求1、5和9的主题来实现。本发明的进一步有利实施例可以在对应从属权利要求中找到。

该目的特别通过一种用于将动力工具可释放地连接至至少一个可充电电池的适配器来实现。

根据本发明，该适配器包括用于将动力工具可释放地连接至适配器的第一接口和用于将该至少一个可充电电池可释放地连接至适配器的第二接口、用于对动力工具的功能性进行开环控制和闭环控制的第一组控制电子器件和用于对可充电电池的功能性进行开环控制和闭环控制的第二组控制电子器件、以及用于将第二控制电子器件可逆地设定到启动模式或停用模式的开关元件，其中在启动模式中，至少第一晶体管可以被驱动，使得电能可以从该至少一个可充电电池传递至动力工具。

根据本发明的有利实施例，可以包括用于检测动力工具的至少一个参数的至少一个传感器和第二晶体管，该第二晶体管被设计成在由传感器检测的参数达到预定阈值时，至少暂时中断电能从可充电电池到动力工具的供应。该参数可以是电压值、电流强度值、温度值、可充电电池的荷电状态等。借助于大体上用作用于电流或电压供应的可选中断的开关元件的第二晶体管，当达到阈值时，可以中断电流或电压供应作为预防措施。

根据本发明的进一步有利示例性实施例，代替第一晶体管和第二晶体管，可以在适配器中仅包含有单一晶体管。在这种情况下，可以在第二控制电子器件中包含有单一晶体管。此外，根据本发明的进一步有利示例性实施例，也可以在适配器中包含有第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管。在这种情况下，第一晶体管可以定位在供电线路的正路径(正线路)中。在这种情况下，第二晶体管可以定位在供电线路的负路径(即，负线路)中。出于安全原因，第三晶体管可以处于较高阶主电流路径(即，主电流线路)中。

第一晶体管和/或第二晶体管可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或一些其他合适的场效应晶体管(FET)。根据本发明的进一步实施例，代替第一晶体管和/或第二晶体管，也可以对应地设置第一开关元件和/或第二开关元件。

根据本发明的有利实施例，可以包括用于显示适配器的至少一种状态的至少一个显示装置。根据本发明的有利实施例，可以包括用于向至少第一或第二控制电子器件供应电能的至少一个分压器。这确保了第一或第二控制电子器件被供应电能。

此外，该目的特别通过一种系统来实现，该系统包括动力工具与用于向动力工具供应电能的至少一个可充电电池和适配器，该适配器用于将动力工具可释放地连接至该至少一个可充电电池。

根据本发明，在这种情况下，该适配器包括用于将动力工具可释放地连接至适配器的第一接口和用于将该至少一个可充电电池可释放地连接至适配器的第二接口、用于对动力工具的功能性进行开环控制和闭环控制的第一组控制电子器件和用于对可充电电池的功能性进行开环控制和闭环控制的第二组控制电子器件、以及用于将第二控制电子器件可逆地设定到启动模式或停用模式的开关元件，其中在启动模式中，至少第一晶体管可以被驱动，使得电能可以从该至少一个可充电电池传递至动力工具。

根据本发明的有利实施例，可以包括用于检测动力工具的至少一个参数的至少一个传感器和第二晶体管，该第二晶体管被设计成在由传感器检测的参数达到预定阈值时，至少暂时中断电能从可充电电池到动力工具的供应。

第一晶体管和/或第二晶体管可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(也称为MOSFET)或一些其他合适的场效应晶体管(也称为FET)。

根据本发明的有利实施例，可以包括用于显示适配器的至少一种状态的至少一个显示装置。根据本发明的有利实施例，可以包括用于向至少第一或第二控制电子器件供应电能的至少一个分压器。

此外，该目的特别通过一种用于对用于将动力工具连接至至少一个可充电电池的适配器进行开环控制和闭环控制的方法来实现。

根据本发明，在这种情况下，该方法包括以下方法步骤：

-将适配器连接至动力工具和该至少一个可充电电池；

-将适配器从停用模式设定为启动模式；以及

-驱动第一晶体管，使得电能可以从该至少一个可充电电池传递至动力工具。

根据本发明的有利实施例，可以包括借助于至少一个显示装置而显示适配器的至少一种状态的方法步骤。

动力工具与该至少一个可充电电池的可释放连接在这种情况下意味着机械、电气和/或电子连接。该连接也可以称为联接。

可充电电池的功能性例如可以是电能从至少一个可充电电池的可充电电池单元到动力工具的递送、电流强度的设定、温度值的检测和监控和/或至少一个可充电电池的可充电电池单元的电压的设定和检测。可充电电池的功能性可以称为可充电电池的功能。

与此相反，动力工具的功能性可以是电能从该至少一个可充电电池的可充电电池单元到动力工具的消耗、电流强度的检测、温度值的检测和监控和/或电压的检测。动力工具的功能性可以称为可充电电池的功能。

动力工具与可充电电池两者具有某种功能，通过这种功能，可以特别检测电能的过多供应或供应不足、荷电状态、温度值、电压和/或电流强度。为了实现这种功能，设置了至少一个合适的传感器。

在以下附图说明中可以发现进一步的优点。本发明的多个不同的示例性实施例在附图中示出。附图、说明书和权利要求包含许多组合的特征。本领域技术人员还将方便地单独考虑这些特征并将它们组合为有用的进一步组合。

在附图中：

图1示出了穿过根据本发明的系统的截面，该系统包括动力工具、可充电电池和定位在动力工具与可充电电池之间的根据本发明的适配器；

图2示出了根据本发明的动力工具、可充电电池和适配器的细节的视图；以及

图3示出了根据本发明的适配器的各个部件的示意图。

具体实施方式

在图1中，示出了具有动力工具2、适配器40和可充电电池3的系统1。

可充电电池3通过适配器40连接至动力工具并且用于向动力工具2的电负载供应电能。在供应期间，电流通过适配器40从可充电电池3流向动力工具2。

如图1所展示，动力工具2以可充电电池操作的螺丝刀的形式示出。根据其他替代性实施例，动力工具2还可以被设计为呈动力钻、锯、研磨机等形式。

被设计为以可充电电池操作的螺丝刀的动力工具2大体上包括壳体4、手柄5、基部6、工具装配件7、电动马达形式的电驱动器8、控制装置9、传动机构10、输入轴11、输出轴12以及激活开关13。电动马达可以是无刷马达。

被设计为电动马达的电驱动器8、传动机构10、输入轴11、输出轴12以及控制装置9定位在壳体4内。驱动器8、传动机构10、输入轴11以及输出轴12相对于彼此定位并且定位在壳体10内，使得驱动器8产生的转矩被传送至输出轴12。输出轴12将转矩传送至传动机构10，该传动机构进而将转矩传递至输入轴11。工具装配件7由输入轴11通过传送转矩来驱动。如图1所展示，批头(bit)形式的工具14被固持在工具装配件7中。借助于批头，螺钉可以被拧到材料中。螺钉和材料都没有在附图中展示。

如图1另外示出的，壳体4包括顶侧4a和底侧4b。手柄5包括第一端5a和第二端5b。手柄5的第一端5a被固定到壳体4的底侧4b上。另外，基部6包括上端6a和下端6b。基部6的上端6a被固定到手柄5的第二端5b上。基部6的下端6b包括接口15，并且用于将动力工具2机械地、电气地且电子地连接至适配器40。在这种情况下，可以再次释放连接。

为了取出电能(或电流)，接口15包括多个电力连接。接口15还包括用于发送和接收信号形式的信息和数据的数据连接。

可以从图1和图2中看到，动力工具2的控制装置9定位在动力工具2的基部6中。动力工具2的控制装置9用于对与动力工具2和可充电电池3相关的各种过程进行开环控制和闭环控制。控制装置9特别地控制从可充电电池3流向动力工具2并且特别地用于驱动被形成为电动马达的驱动器8的电流或电流强度。此外，控制装置9还用于检测由可充电电池施加的电压。

在这种情况下，动力工具2的控制装置9包括微控制器18(还被称为MCU)以及作为在可充电电池3与动力工具2之间进行双向通信的通信电路的部分的数据接口19。

可充电电池3大体上包括具有可充电电池接口22的壳体21。在可充电电池3的壳体21中，存在多个储能单元23和具有微控制器25的一组控制电子器件24。

可充电电池3还包括作为在可充电电池3与动力工具2之间进行双向通信的通信电路的部分的数据接口29。

储能单元23还可以被称为可充电电池单元并且用于取出、储存以及提供电能或电压。

可充电电池接口22定位在壳体21的一侧上。可充电电池接口22包括用于取出和递送电流的多个电力连接器，并且还包括用于在动力工具2与可充电电池3之间发射和接收信号的数据连接器。来自储能单元23的电流可以通过电力连接器被递送。

可充电电池3的电力连接器连接至动力工具2的电力连接。同样的，可充电电池3的数据连接器连接至动力工具2的数据连接。

通过连接，电流可以从可充电电池3的储能单元23流向动力工具2。此外，可以在可充电电池3与动力工具2之间交换信号以便进行通信。

如图1和图2所示，适配器40定位在动力工具2与可充电电池3之间。在这种情况下，适配器40可释放地连接至动力工具2与可充电电池3两者。

适配器40包括具有顶侧41a和底侧41b的壳体41。此外，适配器40大体上包括第一接口43、第二接口44、第一组控制电子器件51、第二组控制电子器件52、开关元件60和显示装置70。

此外，适配器40包括用于检测动力工具1的至少一个参数的传感器80。参数可以是温度、电压、电流强度、操作状态等。

第一控制电子器件51用于对动力工具2的、与作为电源的可充电电池3相关的功能性进行开环控制和闭环控制，并且第二控制电子器件用于对可充电电池3的、与作为由可充电电池3递送的电能的接收器的动力工具2相关的功能性进行开环控制和闭环控制。

在这种情况下，第一接口43定位在适配器壳体41的顶侧41a上，并且第二接口44定位在适配器壳体41的底侧41b上。第一接口43被设计成使得可以建立与动力工具2的接口15的可释放连接。第二接口44再次被设计成使得可以建立与可充电电池3的可充电电池接口22的可释放连接。

第一控制电子器件51包括第一晶体管53、第一电流测量装置54、第一通信装置55、和电压装置56。

电压装置56连接至各个可充电电池单元23，并用于检测和监控各个可充电电池单元23的电压。通信装置55用于与动力工具2通信，并且被设计成发送和接收数据。

第二控制电子器件52包括电动马达驱动器42、第二晶体管57、第二电流测量装置58和第二通信装置59。第二通信装置59用于与可充电电池3通信，并且被设计成发送和接收数据。

在所引用的示例性实施例中，第一晶体管53与第二晶体管57两者被设计为MOSFET。第一电流测量装置54和第二电流测量装置58也可以被称为安培计。

如图2所示，开关元件60和显示装置70定位在壳体41的外侧上。

动力工具2的接口15与可充电电池3的可充电电池接口22不兼容。然而，为了将可充电电池3连接至动力工具2，适配器40被置于动力工具2与可充电电池3之间，其方式使得适配器40的第一接口43连接至动力工具2的接口15，并且适配器40的第二接口44连接至可充电电池3的可充电电池接口22。以这种方式，可充电电池3和动力工具2彼此间接连接。

如果接口在机械、电气和/或电子方面相互不匹配，则存在兼容性问题。即使接口可以相互机械连接，也可能存在电子不兼容性。在电子不兼容性的情况下，通常没有合适的信号从动力工具2传递至可充电电池3，而可充电电池3基于这种信号传递而将电能发送至动力工具2。

为了允许电能从可充电电池3的可充电电池单元23传递至动力工具2，首先致动开关元件60。通过致动开关元件60，到第二控制电子器件52的信号被置于操作状态(也称为模式)中，在该操作状态中，第二晶体管57被启动，并且第二控制电子器件52中的第一电路KS1闭合。第二晶体管57的启动和闭合的电路KS1允许电能从可充电电池3传递至适配器40中。

可以从图1看到，激活开关13定位在手柄5的前侧5c。通过使激活开关13在方向A上移动，可以从激活开关13向控制装置9发送信号，由此控制装置9又经由接口15、43向适配器40的第一控制电子器件51发送信号。第一晶体管53通过该信号而被启动，并且第一控制电子器件51中的第二电路KS2闭合。第一晶体管53的启动和闭合的电路KS2于是允许电能从适配器40传递至动力工具2、特别是传递至驱动器8。

Claims

1.一种用于将动力工具(1)可释放地连接至至少一个可充电电池(3)的适配器(40)，其特征为，

-用于将该动力工具(1)可释放地连接至该适配器(40)的第一接口(43)以及用于将该至少一个可充电电池(3)可释放地连接至该适配器(40)的第二接口(44)；

-用于对该动力工具(1)的功能性进行开环控制和闭环控制的第一组控制电子器件(51)以及用于对该可充电电池(3)的功能性进行开环控制和闭环控制的第二组控制电子器件(52)；以及

-用于将这些第二控制电子器件(52)可逆地设定到启动模式或停用模式的开关元件(60)，其中在该启动模式中，至少第一晶体管(53)能够被驱动，使得电能能够从该至少一个可充电电池(3)传递至该动力工具(1)。

2.如权利要求1所述的适配器(40)，

其特征在于，包括用于检测该动力工具(1)的至少一个参数的至少一个传感器(80)和第二晶体管(57)，该第二晶体管(57)被设计成在由该传感器(80)检测的参数达到预定阈值时，至少暂时中断该电能从该可充电电池(3)到该动力工具(1)的供应。

3.如权利要求1或2所述的适配器(40)，

其特征在于，包括用于显示该适配器(40)的至少一种状态的至少一个显示装置(70)。

4.如权利要求1至3中至少一项所述的适配器(40)，

其特征在于，包括用于向至少这些第一或第二控制电子器件(51，52)供应电能的至少一个分压器。

5.一种系统(100)，该系统包括动力工具(1)与用于向该动力工具(1)供应电能的至少一个可充电电池(3)和适配器(40)，该适配器(40)用于将该动力工具(1)可释放地连接至该至少一个可充电电池(3)，

其特征在于，该适配器(40)包括

6.如权利要求5所述的系统(100)，

7.如权利要求5或6所述的系统(100)，

8.如权利要求5至7中至少一项所述的系统(100)，

9.一种用于对用于将动力工具(1)连接至至少一个可充电电池(3)的适配器(40)进行开环控制和闭环控制的方法，

其特征为以下方法步骤

-将该适配器(40)连接至该动力工具(1)和该至少一个可充电电池(3)；

-将该适配器(3)从停用模式设定为启动模式；以及

-驱动第一晶体管(53)，使得电能能够从该可充电电池(3)传递至该动力工具(1)。

10.如权利要求9所述的方法，

其特征为以下方法步骤

-借助于至少一个显示装置(70)显示该适配器的至少一种状态。