DE102020214780A1

DE102020214780A1 - Energy supply device for a battery-powered electrical device or a replaceable battery pack adapter and system consisting of at least one battery-powered electrical device and/or a replaceable battery pack adapter and a power supply device

Info

Publication number: DE102020214780A1
Application number: DE102020214780.9A
Authority: DE
Inventors: Alexander Osswald
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2022-05-25
Also published as: CN114552692A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energieversorgungsgerät (10) für ein akkubetriebenes Elektrogerät (14) oder einen Wechselakkupack-Adapter (16) mit mindestens zwei elektromechanischen Schnittstellen (12) für jeweils einen Wechselakkupack, wobei das Energieversorgungsgerät (10) eine Eingangswechselspannung (UAC), vorzugsweise eine Netzspannung, in jeweils eine für die elektromechanischen Schnittstellen (12) des akkubetriebenen Elektrogeräts (14) oder den Wechselakkupack-Adapter (16) geeignete Ausgangsgleichspannung (UDC) umwandelt. Es wird vorgeschlagen, dass das Energieversorgungsgerät (10) zumindest zwei mechanisch voneinander getrennte und elektrisch miteinander verbundene Gehäuse (18, 20) mit jeweils einer elektromechanischen Schnittstelle (22) aufweist, wobei die elektromechanischen Schnittstellen (22) der Gehäuse (18, 20) jeweils in Eingriff mit einer der zumindest zwei elektromechanischen Schnittstellen (12) des akkubetriebenen Elektrogeräts (14) oder des Wechselakkupack-Adapters (16) treten können. Weiterhin betrifft die Erfindung ein System bestehend aus zumindest einem akkubetriebenen Elektrogerät (14) und/oder einem Wechselakkupack-Adapter (16) sowie einem Energieversorgungsgerät (10), wobei das akkubetriebene Elektrogerät (14) oder der Wechselakkupack-Adapter (16) zur Energieversorgung des Elektrogeräts (14) zumindest zwei elektromechanische Schnittstellen (22) für jeweils ein Gehäuse (18, 20) des Energieversorgungsgeräts (10) aufweist.The invention relates to an energy supply device (10) for a battery-operated electrical device (14) or an exchangeable battery pack adapter (16) with at least two electromechanical interfaces (12) for one exchangeable battery pack each, the energy supply device (10) having an input AC voltage (UAC), preferably one Mains voltage, in each case one for the electromechanical interfaces (12) of the battery-operated electrical device (14) or the exchangeable battery pack adapter (16) suitable DC output voltage (UDC) converts. It is proposed that the energy supply device (10) has at least two housings (18, 20) that are mechanically separate from one another and electrically connected to one another, each with an electromechanical interface (22), with the electromechanical interfaces (22) of the housing (18, 20) each can engage with one of the at least two electromechanical interfaces (12) of the battery-operated electrical device (14) or the exchangeable battery pack adapter (16). The invention also relates to a system consisting of at least one battery-operated electrical device (14) and/or an exchangeable battery pack adapter (16) and an energy supply device (10), the battery-operated electrical device (14) or the exchangeable battery pack adapter (16) being used to supply energy to the Electrical device (14) has at least two electromechanical interfaces (22) for each housing (18, 20) of the energy supply device (10).

Description

Die Erfindung betrifft einen Energieversorgungsgerät für ein akkubetriebenes Elektrogerät oder einen Wechselakkupack-Adapter nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1 sowie ein System bestehend aus zumindest einem akkubetriebenen Elektrogerät und/oder einem Wechselakkupack-Adapter sowie einem Energieversorgungsgerät.The invention relates to an energy supply device for a rechargeable battery-operated electrical device or an exchangeable battery pack adapter according to the preamble of independent claim 1 and a system consisting of at least one rechargeable battery-operated electrical device and/or an exchangeable battery pack adapter and an energy supply device.

Stand der TechnikState of the art

Mit Wechselakkupacks betreibbare Elektrogeräte werden je nach ihrer vorgesehenen Verwendung in sehr unterschiedlichen Leistungsklassen angeboten. So gibt es beispielsweise Handwerkzeugmaschinen sowie Garten- und Haushaltsgeräte in unteren Leistungsklassen, die mit 10,8 V (nominell oftmals auch als 12 V bezeichnet) oder 14,4 V betrieben werden, während in den mittleren bis höheren Leistungsklassen überwiegend Elektrogeräte in Spannungsklassen von 18 V, 36 V, 54 V oder auch 72V zum Einsatz kommen. Die Spannungswerte resultieren dabei aus der Verschaltung (parallel oder seriell) der in den Wechselakkupacks verwendeten Akkuzellen. Bevorzugt sind die Akkuzellen dabei als lithiumbasierte Akkuzellen, z.B. Li-Ion, Li-Po, Li-Metall oder dergleichen, mit einer Zellspannung von 3,6 V ausgebildet, wobei eine Akkuzelle in der Regel eine zylinderförmige Rundzelle ist, deren Zellpole an Enden der Zylinderform angeordnet sind. Die nachfolgende Erfindung ist jedoch nicht von der Art und Bauform der Akkuzellen abhängig, sondern kann für beliebige mit Wechselakkupacks betreibbare Elektrogeräte angewendet werden.Electrical devices that can be operated with exchangeable battery packs are offered in very different performance classes depending on their intended use. For example, there are handheld power tools as well as garden and household appliances in the lower power classes that are operated with 10.8 V (often nominally also referred to as 12 V) or 14.4 V, while in the medium to higher power classes electrical appliances in voltage classes from 18 V, 36 V, 54 V or even 72V can be used. The voltage values result from the wiring (in parallel or in series) of the battery cells used in the exchangeable battery packs. The battery cells are preferably designed as lithium-based battery cells, e.g. Li-Ion, Li-Po, Li-Metal or the like, with a cell voltage of 3.6 V, with a battery cell usually being a cylindrical round cell whose cell poles are at the ends of the are arranged in a cylindrical shape. However, the following invention is not dependent on the type and design of the battery cells, but can be used for any electronic devices that can be operated with replaceable battery packs.

Die DE 199 63 450 B4 und die US 6,495,932 B1 zeigen jeweils Stromversorgungsgeräte für ein akkubetriebenes Elektrowerkzeug zur Umwandlung einer Eingangswechselspannung in eine Ausgangsgleichspannung und zur Zuführung der Ausgangsgleichspannung an das Elektrowerkzeug. Die Stromversorgungsgeräte weisen dazu in einem ersten Gehäuse einen Transformator sowie einen Gleichrichter auf, die elektrisch über ein Kabel mit einem als Adapter ausgebildeten zweiten Gehäuse zur Ankopplung an das Elektrowerkzeug über eine elektromechanische Schnittstelle verbunden sind. Die elektromechanische Schnittstellen des Adapters und des Elektrowerkzeugs sind derart ausgestaltet, dass sie mit entsprechenden Wechselakkupacks kompatibel sind.the DE 199 63 450 B4 and the US 6,495,932 B1 each show power supply devices for a battery-operated power tool for converting an input AC voltage into an output DC voltage and for supplying the output DC voltage to the power tool. For this purpose, the power supply devices have a transformer and a rectifier in a first housing, which are electrically connected via a cable to a second housing designed as an adapter for coupling to the power tool via an electromechanical interface. The electromechanical interfaces of the adapter and the power tool are designed in such a way that they are compatible with corresponding exchangeable battery packs.

Die DE 20 2017 105 258 U1 zeigt eine Verwendung von Wechselakkupacks unterschiedlicher Leistungs- bzw. Spannungsklassen an einem akkubetriebenen Elektrowerkzeug, wobei ein Wechselakkupack-Adapter zum Einsatz kommt, der eine Mehrzahl von Wechselakkupacks einer geringeren Spannungsklasse derart verschaltet, dass sie an dem Elektrowerkzeug mit einem ganzzahligen Vielfachen der geringeren Spannungsklasse betrieben werden können. Auf diese Weise können z.B. zwei 18-V-Wechselakkupacks zu einer Betriebsspannung von 36 V in Reihe verschaltet werden.the DE 20 2017 105 258 U1 shows the use of interchangeable battery packs of different performance or voltage classes on a battery-operated power tool, with an interchangeable battery pack adapter being used, which connects a plurality of interchangeable battery packs of a lower voltage class in such a way that they are operated on the power tool with an integer multiple of the lower voltage class be able. In this way, for example, two 18 V exchangeable battery packs can be connected in series to produce an operating voltage of 36 V.

Statt eines Wechselakkupacks-Adapters für mehrere Wechselakkupacks einer geringeren Leistungs- oder Spannungsklasse kann alternativ auch vorgesehen sein, die Wechselakkupacks direkt an einer Mehrzahl entsprechender elektromechanischer Schnittstellen des Elektrogeräts zu betreiben, damit sie mit einem ganzzahligen Vielfachen der geringeren Leistungs- oder Spannungsklasse betrieben werden können. Alternativ ist auch denkbar, das Elektrogerät weiterhin mit 18 V aber verdoppeltem Strom oder mit doppelt so langer Laufzeit zu betreiben.Instead of an exchangeable battery pack adapter for several exchangeable battery packs of a lower power or voltage class, alternatively it can also be provided that the exchangeable battery packs are operated directly on a plurality of corresponding electromechanical interfaces of the electrical device, so that they can be operated with an integer multiple of the lower power or voltage class. Alternatively, it is also conceivable to continue to operate the electrical device with 18 V but twice the current or with twice the runtime.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Energieversorgungsgerät für ein akkubetriebenes Elektrogerät oder einen Wechselakkupack-Adapter bereitzustellen, das die Möglichkeit bietet, das akkubetriebene Elektrogerät über mindestens zwei für entsprechende Wechselakkupacks vorgesehene elektromechanische Schnittstellen mit einer Eingangswechselspannung, vorzugsweise einer Netzspannung, ohne zeitliche Begrenzung derart zu betreiben, dass die Handhabung für den Benutzer gegenüber dem Stand der Technik verbessert wird.It is the object of the invention to provide an energy supply device for a battery-operated electrical device or an exchangeable battery pack adapter, which offers the possibility of operating the battery-operated electrical device via at least two electromechanical interfaces provided for corresponding exchangeable battery packs with an input AC voltage, preferably a mains voltage, without a time limit That the handling for the user compared to the prior art is improved.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird vorgeschlagen, dass das Energieversorgungsgerät zumindest zwei mechanisch voneinander getrennte und elektrisch miteinander verbundene Gehäuse mit jeweils einer elektromechanischen Schnittstelle aufweist, wobei die elektromechanischen Schnittstellen der Gehäuse jeweils in Eingriff mit einer der zumindest zwei elektromechanischen Schnittstellen des akkubetriebenen Elektrogeräts oder des Wechselakkupack-Adapters treten können. Auf diese Weise ist es mit besonderem Vorteil möglich, eine bisher notwendige, lange Kabelverbindung zwischen den einzelnen Gehäusen des Energieversorgungsgeräts deutlich zu verkürzen bzw. durch eine andersartige elektrische Verbindung zu ersetzen und die Handhabung derart zu verbessern, dass kein vom Elektrogerät oder Wechselakkupack-Adapter abgekoppeltes und separat aufzustellendes Gehäuse für das Energieversorgungsgerät mehr notwendig ist. Somit kann eine hohe Versorgungsenergie durch das Energieversorgungsgerät bei gleichzeitig deutlich verbesserter Handhabung des Elektrogeräts bereitgestellt werden.To solve the task, it is proposed that the energy supply device has at least two housings that are mechanically separate from one another and electrically connected to one another, each with an electromechanical interface, with the electromechanical interfaces of the housing each engaging with one of the at least two electromechanical interfaces of the battery-operated electrical device or the replaceable battery pack -Adapters can step. In this way, it is possible with particular advantage to significantly shorten a previously necessary, long cable connection between the individual housings of the power supply device or to replace it with a different type of electrical connection and to improve handling in such a way that no cable connection is disconnected from the electrical device or removable battery pack adapter and a separate housing for the power supply device is no longer necessary. Thus, a high supply of energy can be provided by the energy supply device with significantly improved handling of the electrical device at the same time.

Als akkubetriebene Elektrogeräte sollen im Kontext der Erfindung beispielweise Elektrowerkzeuge zur Bearbeitung von Werkstücken mittels eines elektrisch angetriebenen Einsatzwerkzeugs verstanden werden. Dabei kann das Elektrowerkzeug sowohl als Elektrohandwerkzeug als auch als stationäre Elektrowerkzeugmaschine ausgebildet sein. Typische Elektrowerkzeuge sind in diesem Zusammenhang Hand- oder Standbohrmaschinen, Schrauber, Schlagbohrmaschinen, Bohrhämmer, Hobel, Winkelschleifer, Schwingschleifer, Poliermaschinen, Kreis-, Tisch-, Kapp- und Stichsägen oder dergleichen. Als akkubetriebene Elektrogeräte kommen aber auch Messgeräte wie Entfernungsmesser, Lasernivellierhilfen, etc. oder Gartengeräte wie Rasenmäher, Rasentrimmer, Astsägen oder dergleichen in Frage. Weiterhin ist die Erfindung auch in Verbindung mit elektromechanischen Wechselakkupack-Schnittstellen von akkubetriebenen Haushaltgeräten, wie Staubsauger, Mixer, etc. nutzbar.In the context of the invention, for example, power tools for machining workpieces should be used as battery-operated electrical devices of an electrically driven application tool. The power tool can be designed both as a hand-held power tool and as a stationary power tool. Typical power tools in this context are handheld or stationary drills, screwdrivers, percussion drills, hammer drills, planes, angle grinders, orbital sanders, polishing machines, circular saws, table saws, chop saws and jigsaws or the like. However, measuring devices such as range finders, laser leveling aids, etc. or garden tools such as lawn mowers, grass trimmers, pruning saws or the like can also be used as battery-operated electrical devices. Furthermore, the invention can also be used in connection with electromechanical interchangeable battery pack interfaces of battery-operated household appliances such as vacuum cleaners, mixers, etc.

Über die entsprechend ausgebildeten elektromechanischen Schnittstellen können die einzelnen Gehäuse des Energieversorgungsgeräts analog der Wechselakkupacks mit dem akkubetriebenen Elektrogerät oder dem Wechselakkupack-Adapter kraft- und/oder formschlüssig lösbar verbunden werden. Unter einer „lösbaren Verbindung“ soll insbesondere eine werkzeuglos - also von Hand - lösbare und herstellbare Verbindung verstanden werden.The individual housings of the energy supply device can be releasably connected to the battery-operated electrical device or the replaceable battery pack adapter in a non-positive and/or positive manner, analogously to the replaceable battery packs, via the correspondingly designed electromechanical interfaces. A "releasable connection" is to be understood in particular as a connection that can be released and produced without tools, i.e. by hand.

Es sei darüber hinaus angemerkt, dass die Ausgestaltung der elektromechanischen Schnittstellen der Elektrogeräte bzw. der Wechselakkupack-Adapter sowie die zugehörigen Aufnahmen zur kraft- und/oder formschlüssig lösbaren Verbindung der Gehäuse des Energieversorgungsgeräts für unterschiedlichen Spannungsklassen nicht Gegenstand dieser Erfindung sein soll. Im Regelfall sind die elektromechanischen Schnittstellen des Energieversorgungsgeräts bzw. der Wechselakkupacks einer Spannungsklasse derart ausgestaltet, dass sie nur kompatibel zu den entsprechenden Schnittstellen eines akkubetriebenen Elektrogeräts bzw. Wechselakkupack-Adapters der gleichen Spannungs- bzw. Leistungsklasse sind. Ein Fachmann wird je nach Leistungs- bzw. Spannungsklasse des akkubetriebenen Elektrogeräts und/oder des Wechselakkupack-Adapters bzw. der Wechselakkupacks eine geeignete Ausführungsform für die Schnittstellen wählen. Die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Ausführungsformen sind daher nur exemplarisch zu verstehen.It should also be noted that the design of the electromechanical interfaces of the electrical devices or the replaceable battery pack adapter and the associated receptacles for the non-positive and/or positively releasable connection of the housing of the energy supply device for different voltage classes is not intended to be the subject of this invention. As a rule, the electromechanical interfaces of the energy supply device or the exchangeable battery pack of a voltage class are designed in such a way that they are only compatible with the corresponding interfaces of a battery-operated electrical device or exchangeable battery pack adapter of the same voltage or power class. A person skilled in the art will select a suitable embodiment for the interfaces depending on the performance or voltage class of the battery-operated electrical device and/or the replaceable battery pack adapter or the replaceable battery pack. The embodiments shown in the exemplary embodiments are therefore only to be understood as examples.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrische Verbindung zwischen den Gehäusen als eine kurze Kabelverbindung, eine Steckverbindung oder eine Schiebeverbindung realisiert ist. Auf diese Weise kann je nach Abstand zwischen den elektromechanischen Schnittstellen und/oder deren Anordnung am Elektrogerät oder am Wechselakkupack-Adapter eine elektrische Verbindung zwischen den Gehäusen des Energieversorgungsgeräts bei gleichzeitig optimaler Handhabung erzielt werden. So ist z.B. eine ca. 10 bis 15 cm lange Kabelverbindung zwischen den einzelnen Gehäusen denkbar. Auch lässt sich das Anbringen der einzelnen Gehäuse am Elektrogerät oder am Wechselakkupack-Adapter erleichtern, wenn dessen elektromechanische Schnittstellen beispielsweise so dicht parallel nebeneinander angeordnet sind, dass man die beiden Gehäuse vor dem Einschieben in die jeweiligen elektromechanischen Schnittstellen des Elektrogeräts mittels einer Steck- oder Schiebeverbindung elektromechanisch koppeln kann, um sie anschließend gemeinsam einzuschieben.In a further embodiment of the invention it is provided that the electrical connection between the housings is realized as a short cable connection, a plug connection or a sliding connection. In this way, depending on the distance between the electromechanical interfaces and/or their arrangement on the electrical device or on the exchangeable battery pack adapter, an electrical connection between the housings of the energy supply device can be achieved with optimum handling at the same time. For example, a ca. 10 to 15 cm long cable connection between the individual housings is conceivable. Attaching the individual housings to the electrical device or to the removable battery pack adapter can also be made easier if its electromechanical interfaces are arranged so close together, for example, that the two housings can be connected by means of a plug-in or sliding connection before being pushed into the respective electromechanical interfaces of the electrical device can couple electromechanically in order to then insert them together.

Es ist weiterhin vorgesehen, dass ein erstes der Gehäuse des Energieversorgungsgeräts eine Eingangsstufe zur Gleichrichtung und/oder zur Korrektur eines Leistungsfaktors der Eingangswechselspannung in eine gleichgerichtete Zwischenkreisspannung von z.B. 400 V aufweist, wobei die elektrische Verbindung die gleichgerichtete Zwischenkreisspannung an die weiteren Gehäuse durchschleift. Dabei weist zumindest das eine erste Gehäuse ein Versorgungskabel für die Versorgung mit der Eingangswechselspannung, insbesondere der Netzspannung, auf, während zumindest eines der weiteren Gehäuse des Energieversorgungsgeräts einen Gleichspannungswandler enthält, der die gleichgerichtete Zwischenkreisspannung auf eine für die elektromechanischen Schnittstellen des akkubetriebenen Elektrogeräts geeignete Ausgangsgleichspannung von z.B. 18 V oder 36 V umsetzt.Provision is also made for a first of the housings of the energy supply device to have an input stage for rectifying and/or for correcting a power factor of the AC input voltage into a rectified intermediate circuit voltage of e.g. 400 V, with the electrical connection looping through the rectified intermediate circuit voltage to the other housings. At least the first housing has a supply cable for supplying the AC input voltage, in particular the mains voltage, while at least one of the other housings of the energy supply device contains a DC voltage converter, which converts the rectified intermediate circuit voltage to an output DC voltage suitable for the electromechanical interfaces of the battery-powered electronic device e.g. 18 V or 36 V.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung nimmt der Gleichspannungswandler des zumindest einen weiteren Gehäuses eine Potentialtrennung vor. Durch diese galvanische Trennung der einzelnen Gehäuse sind die einzelnen elektrischen Potentiale analog der Verwendung von Wechselakkupacks voneinander getrennt. Auf diese Weise können Störungen (z.B. Gleichtaktstörungen oder Ausgleichsströme) vermieden werden. Zudem wird die Sicherheit bei der Verwendung des Energieversorgungsgeräts durch die Trennung der berührbaren Teile von der Eingangswechselspannung, insbesondere der Netzspannung, erhöht.In a further embodiment of the invention, the DC-DC converter of the at least one further housing carries out potential isolation. Due to this galvanic isolation of the individual housings, the individual electrical potentials are isolated from one another, analogously to the use of exchangeable battery packs. In this way, interference (e.g. common-mode interference or equalizing currents) can be avoided. In addition, safety when using the energy supply device is increased by separating the parts that can be touched from the AC input voltage, in particular the mains voltage.

Damit die im zumindest einen weiteren Gehäuse erzeugte Ausgangsgleichspannung auch an der elektromechanischen Schnittstelle des die Eingangsstufe aufweisenden ersten Gehäuses zur Versorgung des Elektrogeräts zur Verfügung steht, dient die elektrische Verbindung zwischen dem zumindest einen weiteren und dem ersten Gehäuse auch zum Durchschleifen der umgesetzten Ausgangsgleichspannung.So that the output DC voltage generated in the at least one additional housing is also available at the electromechanical interface of the first housing containing the input stage for supplying the electrical device, the electrical connection between the at least one additional housing and the first housing is also used to loop through the converted output DC voltage.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung weist jedes Gehäuse des Energieversorgungsgeräts eine Eingangsstufe zur Gleichrichtung und/oder zur Korrektur eines Leistungsfaktors der Eingangswechselspannung, insbesondere der Netzspannung, in eine gleichgerichtete Zwischenkreisspannung sowie einen Gleichspannungswandler zur Umsetzung der gleichgerichteten Zwischenkreisspannung auf die für die elektromechanischen Schnittstellen des akkubetriebenen Elektrogeräts geeigneten Ausgangsgleichspannungen auf. Dabei ist eines der Gehäuse mit einem Versorgungskabel für die Versorgung mit der Eingangswechselspannung, insbesondere der Netzspannung, versehen, die dann über eine als eine Kabelverbindung, eine Steckverbindung oder eine Schiebeverbindung realisierte elektrische Verbindung zwischen den Gehäusen durchgeschleift wird. Mit Vorteil kann so ein Energieversorgungsgerät mit redundanten Einzelgehäusen umgesetzt werden, so dass ein Defekt einer einzelnen Eingangsstufe nicht zum Ausfall des gesamten Energieversorgungsgeräts führt, sondern das Elektrogerät ggf. noch mit verminderte Leistung weiter betrieben werden kann.In an alternative embodiment of the invention, each housing of the energy supply device has an input stage for rectifying and/or for correcting a power factor of the AC input voltage, in particular the mains voltage, into a rectified intermediate circuit voltage and a DC voltage converter for converting the rectified intermediate circuit voltage to the output DC voltages suitable for the electromechanical interfaces of the battery-powered electronic device. One of the housings is provided with a supply cable for supplying the AC input voltage, in particular the mains voltage, which is then looped through between the housings via an electrical connection realized as a cable connection, a plug connection or a sliding connection. An energy supply device can advantageously be implemented with redundant individual housings, so that a defect in an individual input stage does not lead to the failure of the entire energy supply device, but rather the electrical device can continue to be operated with reduced power.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Gleichspannungswandler gemäß der alternativen Ausgestaltungsform in jedem Gehäuse eine Potentialtrennung vornimmt, um die elektrischen Potentiale der einzelnen Gehäuse analog der Verwendung von Wechselakkupacks voneinander zu trennen. Auf diese Weise können Störungen (z.B. Gleichtaktstörungen oder Ausgleichsströme) vermieden werden. Zudem wird die Sicherheit bei der Verwendung des Energieversorgungsgeräts durch die Trennung der berührbaren Teile von der Netzspannung erhöht.Furthermore, it can be provided that the DC-DC converter according to the alternative embodiment carries out a potential separation in each housing in order to separate the electrical potentials of the individual housings from one another analogously to the use of exchangeable battery packs. In this way, interference (e.g. common-mode interference or equalizing currents) can be avoided. In addition, safety when using the energy supply device is increased by separating touchable parts from the mains voltage.

Um das Elektrogerät ggf. auch kurzzeitig unabhängig von der Eingangswechselspannung, insbesondere der Netzspannung, betreiben zu können, ist in zumindest einem der Gehäuse ein zusätzlicher Energiespeicher, insbesondere ein Supercap-Kondensator, integriert. Dieser stellt über die elektromechanische Schnittstelle des Gehäuses die benötigte Ausgangsgleichspannung bereit. Ebenso ist denkbar, dass die Ausgangsgleichspannung des zusätzlichen Energiespeichers über die elektrische Verbindung zwischen den Gehäusen des Energieversorgungsgeräts an die anderen elektromechanischen Schnittstellen des Elektrogeräts bzw. des Wechselakkupack-Adapters durchgeschleift werden. Weiterhin kann ein derartiger zusätzlicher Energiespeicher auch zum Liefern hoher Impulsstromwerte verwendet werden, wenn diese vom Elektrogerät z.B. im Falle eines kurzeitig benötigten, hohen Drehmoments angefordert werden.In order to be able to operate the electrical device independently of the input AC voltage, in particular the mains voltage, for a short time if necessary, an additional energy store, in particular a supercap capacitor, is integrated in at least one of the housings. This provides the required DC output voltage via the electromechanical interface of the housing. It is also conceivable that the output DC voltage of the additional energy store is looped through via the electrical connection between the housings of the energy supply device to the other electromechanical interfaces of the electrical device or the replaceable battery pack adapter. Furthermore, such an additional energy store can also be used to deliver high pulse current values when these are requested by the electrical device, e.g. in the case of a high torque that is required for a short time.

Die Erfindung betrifft auch ein System bestehend aus zumindest einem akkubetriebenen Elektrogerät und/oder einem Wechselakkupack-Adapter und einem erfindungsgemäßen Energieversorgungsgerät, wobei das akkubetriebene Elektrogerät oder der Wechselakkupack-Adapter zur Energieversorgung des Elektrogeräts zumindest zwei elektromechanische Schnittstellen für jeweils ein Gehäuse des Energieversorgungsgeräts aufweist.The invention also relates to a system consisting of at least one battery-operated electrical device and/or a replaceable battery pack adapter and an energy supply device according to the invention, the battery-operated electrical device or the replaceable battery pack adapter for supplying energy to the electrical device having at least two electromechanical interfaces for each housing of the energy supply device.

Ausführungsbeispieleexemplary embodiments

Figurenlistecharacter list

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 bis 3 beispielhaft erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen in den Figuren auf gleiche Bestandteile mit einer gleichen Funktionsweise hindeuten.The invention is based on the 1 until 3 explained by way of example, with the same reference symbols in the figures indicating the same components with the same functionality.

Es zeigen

1: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Energieversorgungsgeräts mit zwei in die elektromechanischen Schnittstellen eines Elektrogeräts oder Wechselspannungs-Adapters eingeschobenen Gehäusen,
2: eine schematische Darstellung eines als Bohrhammer ausgebildeten Elektrogeräts mit dem erfindungsgemäßen Energieversorgungsgerät,
3: eine schematische Darstellung eines als Kapp- und/oder Gehrungssäge ausgebildeten Elektrogeräts mit dem erfindungsgemäßen Energieversorgungsgerät und
4: eine schematische Darstellung eines als Bohrmaschine ausgebildeten Elektrogeräts, das über einen Wechselspannungs-Adapter mit dem erfindungsgemäßen Energieversorgungsgerät versorgt wird.

Show it

1 : a schematic representation of the energy supply device according to the invention with two housings inserted into the electromechanical interfaces of an electrical device or AC voltage adapter,
2 : a schematic representation of an electrical device designed as a hammer drill with the energy supply device according to the invention,
3 : a schematic representation of an electrical device designed as a chop and/or miter saw with the energy supply device according to the invention and
4 1: a schematic representation of an electrical device designed as a drill, which is supplied with the energy supply device according to the invention via an AC voltage adapter.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Energieversorgungsgeräts 10 mit zwei in die elektromechanischen Schnittstellen 12 eines akkubetriebenen Elektrogeräts 14 oder eines Wechselakkupack-Adapters 16 (vgl. hierzu die 2 bis 4) eingeschobenen Gehäusen 18, 20. Die elektromechanischen Schnittstellen 12 des akkubetriebenen Elektrogeräts 14 bzw. des Wechselakkupack-Adapters 16 sind normalerweise zur Aufnahme von entsprechenden Wechselakkupacks (nicht dargestellt) für die Energieversorgung des Elektrogeräts 14 vorgesehen. Insofern weisen auch die beiden Gehäuse 18, 20 entsprechende zu den elektromechanischen Schnittstellen 12 des Elektrogeräts 14 bzw. des Wechselakkupack-Adapters 16 korrespondierende elektromechanische Schnittstellen 22 auf, über die die Schnittstellen 12, 22 jeweils gegenseitig kraft- und/oder formschlüssig lösbar in Eingriff treten können. Dabei soll unter einer „lösbaren Verbindung“ insbesondere eine werkzeuglos - also von Hand - lösbare und herstellbare Verbindung verstanden werden. Die lösbare Verbindung jedes Gehäuses 18, 20 kann zusätzlich mittels jeweils einer mechanischen Arretiervorrichtung 24 gegen ein unbeabsichtigtes Lösen gesichert werden. Dabei weist die Arretiervorrichtung 24 einen gefederten Drucktaster 26 auf, der mit einem Arretierglied 28 (vgl. 4) des Gehäuses 18, 20 des Energieversorgungsgeräts 10 wirkverbunden ist. Aufgrund der Federung des Drucktasters 26 und/oder des Arretierglieds 28 rastet die Arretiervorrichtung 26 beim Einschieben des Gehäuses 18, 20 automatisch in eine entsprechende Haltevorrichtung 30 der elektromechanischen Schnittstelle 12 des akkubetriebenen Elektrogeräts 14 bzw. des Wechselakkupack-Adapters 16 ein. Drückt ein Bediener den Drucktaster 26 in Einschubrichtung E, wird die Arretierung gelöst und der Bediener kann das Gehäuse 18, 20 des Energieversorgungsgeräts 10 entgegen der Einschubrichtung E aus dem akkubetriebenen Elektrogerät 14 bzw. dem Wechselakkupack-Adapter 16 entnehmen bzw. ausschieben. 1 shows a first exemplary embodiment of an energy supply device 10 according to the invention with two electromechanical interfaces 12 of a battery-powered electrical device 14 or a replaceable battery pack adapter 16 (cf 2 until 4 ) inserted housings 18, 20. The electromechanical interfaces 12 of the battery-operated electrical device 14 and the exchangeable battery pack adapter 16 are normally provided for receiving corresponding exchangeable battery packs (not shown) for the power supply of the electrical device 14. In this respect, the two housings 18, 20 also have corresponding electromechanical interfaces 22 corresponding to the electromechanical interfaces 12 of the electrical device 14 or the replaceable battery pack adapter 16, via which the interfaces 12, 22 engage each other in a force-locking and/or positive-locking and detachable manner be able. A “releasable connection” is to be understood in particular as meaning a connection that can be released and produced without tools, i.e. by hand. The detachable connection Each housing 18, 20 can also be secured against unintentional release by means of a respective mechanical locking device 24. The locking device 24 has a spring-loaded pushbutton 26 which is connected to a locking member 28 (cf. 4 ) of the housing 18, 20 of the energy supply device 10 is operatively connected. Due to the springiness of the pushbutton 26 and/or the locking element 28, the locking device 26 automatically snaps into a corresponding holding device 30 of the electromechanical interface 12 of the battery-operated electrical device 14 or the replaceable battery pack adapter 16 when the housing 18, 20 is pushed in. If an operator presses the push button 26 in the insertion direction E, the lock is released and the operator can remove or push out the housing 18, 20 of the energy supply device 10 counter to the insertion direction E from the battery-operated electrical device 14 or the exchangeable battery pack adapter 16.

Wie bereits eingangs erwähnt, hängt die Ausgestaltung der elektromechanischen Schnittstellen 12, 22 unter anderem von der Leistungs- oder Spannungsklasse des Elektrogeräts 14, der zugehörigen Wechselakkupacks bzw. des Energieversorgungsgeräts 10 ab. Auch ist sie oftmals Hersteller spezifisch, so dass hier nicht weiter darauf eingegangen werden soll. Dem Fachmann sind die verschiedenen Ausgestaltungsmöglichkeiten der elektromechanischen Schnittstellen hinlänglich bekannt. Für die Erfindung selbst sind sie nur von untergeordneter Bedeutung.As already mentioned at the outset, the configuration of the electromechanical interfaces 12, 22 depends, among other things, on the performance or voltage class of the electrical device 14, the associated exchangeable battery pack or the energy supply device 10. It is also often manufacturer-specific, so that it will not be discussed further here. The various possible configurations of the electromechanical interfaces are well known to those skilled in the art. They are only of secondary importance for the invention itself.

Das Energieversorgungsgerät 10 wandelt eine Eingangswechselspannung U_AC, vorzugsweise eine Netzspannung, in jeweils eine für die elektromechanischen Schnittstellen 12 des akkubetriebenen Elektrogeräts 14 geeignete Ausgangsgleichspannung U_DC um, die dem Elektrogerät 14 dann zu dessen Betrieb bereitgestellt wird. Zur Versorgung des Energieversorgungsgeräts 10 mit der Eingangswechselspannung U_AC weist ein erstes Gehäuse 18 der beiden Gehäuse 18, 20 ein Versorgungskabel 32 auf, das im gezeigten Beispiel an einem Ende mit einem Netzstecker 34 für eine nicht näher gezeigte Steckdose, insbesondere eine Wandsteckdose, versehen ist. Im Falle einer Netzversorgung ist die Eingangswechselspannung U_AC als eine Netzspannung mit national bzw. regional üblichen Wechselspannungswerten von z.B. 230 V oder 110 V ausgebildet. Das erste Gehäuse 18 des Energieversorgungsgeräts 10 ist mechanisch von dem zweiten Gehäuse 20 getrennt und mittels einer beispielsweise als Kabelverbindung 36 ausgebildeten, elektrischen Verbindung 38 elektrisch verbunden. So ist z.B. eine ca. 10 bis 15 cm lange Kabelverbindung 36 zwischen den einzelnen Gehäusen 18, 20 denkbar. Auf diese Weise kann je nach Abstand zwischen den elektromechanischen Schnittstellen 12 und/oder deren Anordnung am Elektrogerät 14 oder am Wechselakkupack-Adapter 16 eine optimale Handhabung des Elektrogeräts 14 erzielt werden. Statt der Kabelverbindung 36 ist auch eine nicht näher gezeigte Steckverbindung oder Schiebeverbindung als elektrische Verbindung 38 denkbar (vgl. 3). In dem Fall weisen die Gehäuse 18 und 20 jeweils seitlich angeordnete und zueinander komplementäre Verbindungseinrichtungen in Form entsprechend ausgestalteter elektromechanischer Schnittstellen auf. Ein Fachmann wird hier geeignete Schnittstellen wählen, so dass auf deren detaillierte Ausgestaltung nicht weiter eingegangen werden soll.The energy supply device 10 converts an input AC voltage U _AC , preferably a mains voltage, into a respective output DC voltage U _DC suitable for the electromechanical interfaces 12 of the battery-operated electrical device 14 , which is then made available to the electrical device 14 for its operation. To supply energy supply device 10 with input AC voltage U _AC , a first housing 18 of the two housings 18, 20 has a supply cable 32, which in the example shown is provided at one end with a mains plug 34 for a socket (not shown in detail), in particular a wall socket . In the case of a mains supply, the AC input voltage U _AC is in the form of a mains voltage with nationally or regionally customary AC voltage values of, for example, 230 V or 110 V. The first housing 18 of the energy supply device 10 is mechanically separated from the second housing 20 and electrically connected by means of an electrical connection 38 embodied as a cable connection 36 , for example. For example, a ca. 10 to 15 cm long cable connection 36 between the individual housings 18, 20 is conceivable. In this way, depending on the distance between the electromechanical interfaces 12 and/or their arrangement on the electrical device 14 or on the replaceable battery pack adapter 16, optimal handling of the electrical device 14 can be achieved. Instead of the cable connection 36, a plug-in connection or sliding connection (not shown in detail) is also conceivable as the electrical connection 38 (cf. 3 ). In this case, the housings 18 and 20 each have laterally arranged and mutually complementary connecting devices in the form of appropriately designed electromechanical interfaces. A person skilled in the art will select suitable interfaces here, so that their detailed configuration will not be discussed further.

In dem ersten Gehäuse 18 ist eine Eingangsstufe 40 zur Gleichrichtung und/oder zur Korrektur eines Leistungsfaktors der Eingangswechselspannung U_AC in eine gleichgerichtete Zwischenkreisspannung U_VL von z.B. 400 V vorgesehen. Die elektrische Verbindung 38 dient dann zum Durchschleifen der gleichgerichteten Zwischenkreisspannung U_VL an das zweite Gehäuse 20. Zur Umsetzung der gleichgerichteten Zwischenkreisspannung U_VL auf die für die elektromechanischen Schnittstellen 12 des akkubetriebenen Elektrogeräts 14 oder des Wechselakkupack-Adapters 16 geeigneten Ausgangsgleichspannungen U_DC von z.B. 18 V oder 36 V weist das zweite Gehäuse 20 einen Gleichspannungswandler 42 auf. Damit die in dem zweiten Gehäuse 20 erzeugte Ausgangsgleichspannung U_DC auch an der elektromechanischen Schnittstelle 22 des die Eingangsstufe 40 aufweisenden ersten Gehäuses 18 zur Versorgung des Elektrogeräts 14 zur Verfügung steht, dient die elektrische Verbindung 38 zwischen dem zweiten Gehäuse 20 und dem ersten Gehäuse 18 auch zum Durchschleifen der umgesetzten Ausgangsgleichspannung U_DC. Somit kann die elektrische Verbindung 38 gleichzeitig mehrere unterschiedliche Spannungen zwischen den einzelnen Gehäusen 18, 20 des Energieversorgungsgeräts 10 durchschleifen.An input stage 40 for rectifying and/or correcting a power factor of the AC input voltage U _AC into a rectified intermediate circuit voltage U _VL of 400 V, for example, is provided in the first housing 18 . The electrical connection 38 is then used to loop through the rectified intermediate circuit voltage U _VL to the second housing 20. To convert the rectified intermediate circuit voltage U _VL to the output direct current voltages U _DC of e.g V or 36 V, the second housing 20 has a DC-DC converter 42 . The electrical connection 38 between the second housing 20 and the first housing 18 also serves to ensure that the DC output voltage U _DC generated in the second housing 20 is also available at the electromechanical interface 22 of the first housing 18, which has the input stage 40, for supplying the electrical device 14 for looping through the converted DC output voltage U _DC . Thus, the electrical connection 38 can loop through several different voltages between the individual housings 18, 20 of the energy supply device 10 at the same time.

Der Gleichspannungswandler 42 des zweiten Gehäuses 20 kann überdies eine Potentialtrennung vornehmen, um die einzelnen elektrischen Potentiale der Gehäuse 18, 20 analog einer Verwendung von Wechselakkupacks voneinander galvanisch zu trennen. Auf diese Weise können Störungen (z.B. Gleichtaktstörungen oder Ausgleichsströme) vermieden werden. Zudem wird die Sicherheit bei der Verwendung des Energieversorgungsgeräts 10 durch die Trennung der berührbaren Teile von der Eingangswechselspannung U_AC erhöht.The DC-DC converter 42 of the second housing 20 can also perform potential isolation in order to electrically isolate the individual electrical potentials of the housings 18, 20 from one another, analogously to the use of exchangeable battery packs. In this way, interference (e.g. common-mode interference or compensating currents) can be avoided. In addition, the safety when using the energy supply device 10 is increased by separating the parts that can be touched from the AC input voltage U _AC .

Alternativ ist auch denkbar, dass jedes Gehäuse 18, 20 des Energieversorgungsgeräts 10 eine Eingangsstufe 40 zur Gleichrichtung und/oder zur Korrektur des Leistungsfaktors der Eingangswechselspannung U_AC in die gleichgerichtete Zwischenkreisspannung U_VL sowie einen Gleichspannungswandler 42 zur Umsetzung der gleichgerichteten Zwischenkreisspannung U_VL auf die für die elektromechanischen Schnittstellen 12 des akkubetriebenen Elektrogeräts 14 geeigneten Ausgangsgleichspannungen U_DC aufweist. Dabei kann eines der Gehäuse 18, 20 mit dem Versorgungskabel 32 für die Versorgung mit der Eingangswechselspannung U_AC versehen sein, die dann über die elektrische Verbindung 38 zwischen den Gehäusen 18, 20 durchgeschleift und jeweils in die Ausgangsgleichspannung U_DC umgesetzt wird. Mit Vorteil ist auf diese Weise ein Energieversorgungsgerät 10 mit redundanten Einzelgehäusen 18, 20 realisierbar, um im Falle eines Defekts einer einzelnen Eingangsstufe 40 einen Ausfall des gesamten Energieversorgungsgeräts 10 zu vermeiden und somit ggf. das Elektrogerät 14 noch mit verminderter Ausgangsleistung in einer Art Notbetreib weiter nutzen zu können.Alternatively, it is also conceivable that each housing 18, 20 of the energy supply device 10 has an input stage 40 for rectifying and/or correcting the power factor of the AC input voltage U _AC into the rectified intermediate circuit voltage U _VL and a DC voltage voltage converter 42 for converting the rectified intermediate circuit voltage U _VL to the output direct voltages U _DC suitable for the electromechanical interfaces 12 of the battery-operated electrical device 14 . One of the housings 18, 20 can be provided with the supply cable 32 for supplying the AC input voltage U _AC , which is then looped through via the electrical connection 38 between the housings 18, 20 and converted into the DC output voltage U _DC in each case. In this way, an energy supply device 10 with redundant individual housings 18, 20 can advantageously be realized in order to avoid a failure of the entire energy supply device 10 in the event of a defect in an individual input stage 40 and thus possibly to continue to operate the electrical device 14 with reduced output power in a type of emergency operation to be able to use.

Um das Elektrogerät 14 ggf. kurzzeitig unabhängig von der Eingangswechselspannung U_AC betreiben zu können, ist in dem zweiten Gehäuse 20 ein zusätzlicher Energiespeicher 43, insbesondere ein Supercap-Kondensator, integriert. Dieser stellt über die elektromechanische Schnittstelle 22 des zweiten Gehäuses 20 die benötigte Ausgangsgleichspannung U_DC bereit. Die Ausgangsgleichspannung U_DC des zusätzlichen Energiespeichers 43 kann zudem über die elektrische Verbindung 38 zwischen den Gehäusen 18, 20 des Energieversorgungsgeräts 10 an die anderen elektromechanischen Schnittstellen 12 des Elektrogeräts 14 bzw. des Wechselakkupack-Adapters 16 durchgeschleift werden. Weiterhin kann ein derartiger zusätzlicher Energiespeicher 43 auch zum Liefern hoher Impulsstromwerte verwendet werden, wenn diese vom Elektrogerät 14 z.B. im Falle eines kurzeitig benötigten, hohen Drehmoments angefordert werden.In order to be able to operate the electrical device 14 independently of the AC input voltage U _AC for a short time, if necessary, an additional energy store 43 , in particular a supercap capacitor, is integrated in the second housing 20 . This provides the required DC output voltage U _DC via the electromechanical interface 22 of the second housing 20 . The DC output voltage U _DC of the additional energy store 43 can also be looped through via the electrical connection 38 between the housings 18, 20 of the energy supply device 10 to the other electromechanical interfaces 12 of the electrical device 14 or the replaceable battery pack adapter 16. Furthermore, such an additional energy store 43 can also be used to supply high pulse current values when these are requested by the electrical device 14, for example in the case of a high torque that is required for a short time.

In 2 ist ein System bestehend aus einem als Bohrhammer 44 ausgebildeten, akkubetriebenen Elektrogerät 14 und einem zwei Gehäuse 18, 20 aufweisenden Energieversorgungsgerät 10 gezeigt. Zur Energieversorgung umfasst der Bohrhammer 44 zwei elektromechanische Schnittstellen 12 für jeweils ein Gehäuse 18, 20 des Energieversorgungsgeräts 10. Die Schnittstellen 12 dienen üblicherweise zur Energieversorgung durch entsprechende Wechselakkupacks, die hier jedoch nicht gezeigt sind, äußerlich aber im Wesentlichen den Gehäusen 18, 20 des Energieversorgungsgeräts entsprechen können. So ist der Bohrhammer beispielsweise über jede seiner elektromechanischen Schnittstellen 12 mit einer Ausgangsgleichspannung von 18 V versorgbar, die innerhalb des Bohrhammers 44 zu einer resultierenden Betriebsspannung von 36 V durch eine entsprechende Reihenschaltung summiert werden.In 2 a system consisting of a battery-operated electrical device 14 designed as a rotary hammer 44 and a power supply device 10 having two housings 18, 20 is shown. For the power supply, the rotary hammer 44 comprises two electromechanical interfaces 12, each for a housing 18, 20 of the power supply device 10. The interfaces 12 are usually used for power supply through corresponding replaceable battery packs, which are not shown here, but externally essentially the housings 18, 20 of the power supply device can match. For example, the rotary hammer can be supplied via each of its electromechanical interfaces 12 with an output direct voltage of 18 V, which is summed within the rotary hammer 44 to a resulting operating voltage of 36 V by a corresponding series connection.

Das System kann ohne Einschränkung der Erfindung verschiedene mit dem Energieversorgungsgerät 10 betreibbare, als Elektrowerkzeuge, Gartengeräte oder Haushaltsgeräte ausgebildete, Elektrogeräte 14 umfassen. Ebenso ist die Anzahl der elektromechanischen Schnittstellen 12 am Elektrogerät 14 bzw. die der mit den elektromechanischen Schnittstellen 22 ausgebildeten Gehäuse 18, 20 des Energieversorgungsgeräts 10 variierbar. So sind durchaus auch mehr als zwei Gehäuse 18, 20 bzw. elektromechanische Schnittstellen 12, 22 denkbar.Without restricting the invention, the system can include various electrical devices 14 that can be operated with the energy supply device 10 and are embodied as power tools, gardening devices or household appliances. The number of electromechanical interfaces 12 on the electrical device 14 or the number of housings 18, 20 of the energy supply device 10 configured with the electromechanical interfaces 22 can also be varied. More than two housings 18, 20 or electromechanical interfaces 12, 22 are also conceivable.

Der Bohrhammer 44 verfügt über ein nicht näher gezeigtes Schlagwerk 46 zum drehenden und/oder schlagenden Antrieb eines Einsatzwerkzeugs 48 um bzw. entlang einer Bearbeitungsachse 50 mittels eines Bohrfutters 52. Das Schlagwerk 46 wird über einen lediglich angedeuteten Elektromotor 54 angetrieben, der von einer Leistungselektronik 56 mit Energie versorgt wird. Die Leistungselektronik 56 wird über eine im Bohrhammer 44 integrierte Überwachungseinheit 58 zur Regelung oder Steuerung des Elektromotors 54 beispielsweise in Abhängigkeit von einem vom Bediener betätigbaren Hauptschalter 60 angesteuert. Auf eine weitergehende, detaillierte Beschreibung des als Bohrhammer 44 ausgebildeten Elektrogeräts 14 soll hier jedoch verzichtet werden, da diese für die Erfindung nicht weiter von Bedeutung ist und der Bohrhammer 44 lediglich exemplarisch für verschiedene von dem Energieversorgungsgerät 10 versorgbare Elektrogeräte 14 verstanden werden soll.The hammer drill 44 has an impact mechanism 46, not shown in detail, for rotating and/or percussively driving an application tool 48 around or along a machining axis 50 by means of a drill chuck 52. The impact mechanism 46 is driven by an electric motor 54, which is only indicated, and is controlled by power electronics 56 is supplied with energy. The power electronics 56 are controlled via a monitoring unit 58 integrated in the hammer drill 44 for the regulation or control of the electric motor 54, for example as a function of a main switch 60 that can be actuated by the operator. However, a further, detailed description of the electrical device 14 embodied as a hammer drill 44 will not be given here, since this is of no further importance for the invention and the hammer drill 44 should only be understood as an example for various electrical devices 14 that can be supplied by the energy supply device 10.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Gehäuse 18, 20 des Energieversorgungsgeräts 10 über die Kabelverbindung 38 miteinander verbunden. Die Energieversorgung des Energieversorgungsgeräts 10 erfolgt analog 1 über das Versorgungskabel 32 und den an einem Ende befestigten Netzstecker 34 mit der Eingangswechselspannung U_AC von beispielsweise 230 V. Diese wird, wie zu 1 beschrieben, in eine Ausgangsgleichspannung U_DC von beispielsweise 18 V umgewandelt und an jede einzelne elektromechanische Schnittstelle 12 des Bohrhammers 44 durchgeschleift. Im Bohrhammer selbst erfolgt dann die Aufsummierung der beiden Ausgangsgleichspannungen U_DC zu einer Betriebsspannung von z.B. 36 V.In the exemplary embodiment shown, the housings 18 , 20 of the energy supply device 10 are connected to one another via the cable connection 38 . The energy supply of the energy supply device 10 is analogous 1 via the supply cable 32 and the mains plug 34 fastened at one end to the AC input voltage U _AC of, for example, 230 V. This is how to 1 described, converted into an output direct voltage U _DC of, for example, 18 V and looped through to each individual electromechanical interface 12 of the hammer drill 44 . In the hammer drill itself, the two output direct voltages U _DC are then summed to form an operating voltage of e.g. 36 V.

Damit es möglich ist, die einzelnen Gehäuse 18, 20 in die bzw. aus den elektromechanischen Schnittstellen 12 des Bohrhammers 14 ein- bzw. auszuschieben, weist die Kabelverbindung 38 eine Länge auf, die eine Längsausdehnung L der Gehäuse 18, 20 um mindestens 2 cm überschreitet (vgl. 1). So kann die Länge der Kabelverbindung 38 bei üblichen Wechselakkupacks für Elektrowerkzeuge beispielsweise zwischen ca. 10 und 15 cm betragen. Ebenso ist es denkbar, dass die Kabelverbindung 38 in eines oder beide Gehäuse 18, 20 einschieb- bzw. einziehbar ausgestaltet ist, um die Kabellänge nach dem Einschieben der Gehäuse 18, 20 in die elektromechanischen Schnittstellen 12 des Bohrhammers 44 für eine bessere Handhabung zu verkürzen.So that it is possible to slide the individual housings 18, 20 into or out of the electromechanical interfaces 12 of the rotary hammer 14, the cable connection 38 has a length which extends the longitudinal extent L of the housings 18, 20 by at least 2 cm exceeds (cf. 1 ). For example, the length of the cable connection 38 can be between approximately 10 and 15 cm for conventional exchangeable battery packs for power tools. It is also conceivable that the cable connection 38 in one or both housings 18, 20 one is designed chieb- or retractable to shorten the cable length after the insertion of the housing 18, 20 in the electromechanical interfaces 12 of the hammer drill 44 for better handling.

In 3 ist ein als Kapp- und/oder Gehrungssäge 62 ausgebildetes akkubetriebenes Elektrogerät 14 dargestellt. Die Kapp- und/oder Gehrungssäge 62 verfügt über einen Schwenkarm 64, der entlang einer Längsachse 66 unter anderem eine mit einem Elektromotor 54 ausgestatte Antriebseinheit 68 sowie zwei parallel nebeneinander angeordnete elektromechanische Schnittstellen 12 zur Aufnahme zweier nicht gezeigter Wechselakkupacks umfasst. Die Wechselakkupacks sind derart elektrisch in Reihe geschaltet, dass sich aus den einzelnen Ausgangsgleichspannungen von z.B. je 18 V eine resultierende Betriebsspannung von 36 V ergibt. Statt mit Wechselakkupacks kann die Kapp- und/oder Gehrungssäge 62 auch mit dem Energieversorgungsgerät 10 betrieben werden. Dazu können die beiden Gehäuse 18, 20 zunächst mittels einer als Steck- oder Schiebeverbindung 70 (nur angedeutet dargestellt) ausgebildeten elektrischen Verbindung 38 miteinander verbunden werden, um sie anschließend gemeinsam mit ihren jeweiligen elektromechanischen Schnittstellen 22 in die entsprechenden elektromechanischen Schnittstellen 12 der Kapp- und/oder Gehrungssäge 62 einzuschieben. Somit ist im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen gemäß der 1 und 2 keine Kabelverbindung zwischen den Gehäusen 18, 20 erforderlich. Entsprechend den Wechselakkupacks liefert auch das Energieversorgungsgerät 10 über jedes seiner Gehäuse 18, 20 eine Ausgangsgleichspannung U_DC von jeweils 18 V, sodass sich durch die Reihenschaltung innerhalb der Kapp- und/oder Gehrungssäge 62 die resultierende Betriebsspannung von 36 V ergibt.In 3 a battery-powered electrical device 14 designed as a chop and/or miter saw 62 is shown. Crosscut and/or miter saw 62 has a swivel arm 64 which, along a longitudinal axis 66, includes, among other things, a drive unit 68 equipped with an electric motor 54 and two electromechanical interfaces 12 arranged parallel next to one another for receiving two interchangeable battery packs (not shown). The exchangeable battery packs are electrically connected in series in such a way that the individual output DC voltages of, for example, 18 V each result in an operating voltage of 36 V. The chop and/or miter saw 62 can also be operated with the energy supply device 10 instead of with exchangeable battery packs. For this purpose, the two housings 18, 20 can first be connected to one another by means of an electrical connection 38 designed as a plug-in or sliding connection 70 (shown only in outline) in order to then connect them together with their respective electromechanical interfaces 22 to the corresponding electromechanical interfaces 12 of the capping and / or insert miter saw 62. Thus, in contrast to the exemplary embodiments according to FIG 1 and 2 no cable connection between the housings 18, 20 required. According to the exchangeable battery packs, the energy supply device 10 also supplies an output direct voltage U _DC of 18 V via each of its housings 18, 20, so that the series connection within the chop and/or miter saw 62 results in the resulting operating voltage of 36 V.

Der Schwenkarm 64 der Kapp- und/oder Gehrungssäge 62 dient zur beweglichen Lagerung der Antriebseinheit 68 und einer damit wirkverbundenen Werkzeugaufnahme 72 mittels eines Handgriffs 74. Dazu ist der Schwenkarm 64 verschwenkbar um eine Schwenkachse 76 und/oder verdrehbar um die Längsachse 66 mit einer Grundeinheit 78 der Kapp- und/oder Gehrungssäge 62, insbesondere relativ zu einer Werkstückauflagefläche 80, verbunden. Zur Bearbeitung eines Werkstücks ist in der Werkzeugaufnahme 72 ein von dem Elektromotor 54 der Antriebseinheit 68 rotierend angetriebenes Sägeblatt 82 aufgenommen, das analog der Werkzeugaufnahme 72 über den Schwenkarm 64 in einer Bearbeitungsebene 84 relativ zur Werkstückauflagefläche 80 neig und/oder drehbar gelagert ist. Zum Schutz eines Bedieners vor dem Sägeblatt 82 kann an dem Schwenkarm 64 eine bevorzugt beweglich gelagerte Schutzhaube 86 vorgesehen sein. Die Grundeinheit 78 der Kapp- und/oder Gehrungssäge 62 kann mittels zumindest eines Standfußes 88 auf einen Untergrund, beispielsweise einen Fußboden, einen Tisch oder dergleichen, abgestellt werden. Wie schon bei 2, so soll auch hier auf eine weitergehende, detaillierte Beschreibung des als Kapp- und/oder Gehrungssäge 64 ausgebildeten Elektrogeräts 14 verzichtet werden, da diese für die Erfindung nicht weiter von Bedeutung ist.The swivel arm 64 of the chop and/or miter saw 62 is used to movably mount the drive unit 68 and a tool holder 72 operatively connected thereto by means of a handle 74. For this purpose, the swivel arm 64 can be swiveled about a swivel axis 76 and/or rotated about the longitudinal axis 66 with a base unit 78 of the chop and/or miter saw 62, in particular relative to a workpiece support surface 80. To machine a workpiece, a saw blade 82, which is driven in rotation by electric motor 54 of drive unit 68, is accommodated in tool holder 72 and, like tool holder 72, is mounted inclined and/or rotatable in a machining plane 84 via swivel arm 64 relative to workpiece support surface 80. To protect an operator from the saw blade 82 , a protective hood 86 , preferably movably mounted, can be provided on the swivel arm 64 . The base unit 78 of the chop and/or miter saw 62 can be set down on a surface, for example a floor, a table or the like, by means of at least one stand 88 . As with 2 , a more extensive, detailed description of the electrical device 14 designed as a chop and/or miter saw 64 should also be dispensed with here, since this is of no further importance for the invention.

In 4 ist ein als Schlagbohrmaschine 90 ausgebildetes akkubetriebenes Elektrogerät 14 gezeigt. Im Unterschied zu den beiden Elektrogeräten 14 gemäß der 2 und 3 verfügt die Schlagbohrmaschine 90 lediglich über eine einzige elektromechanische Schnittstelle 12 mit entsprechend ausgebildeten elektrischen Kontakten 100 zur Energieversorgung mit einer Betriebsspannung von zum Beispiel 36 V und/oder zur Übertragung betriebsrelevanter Daten, wie z.B. einer Temperatur, einer Codierung oder dergleichen. Analog dem Bohrhammer 44 gemäß 2 verfügt auch die Schlagbohrmaschine 90 über ein nicht näher gezeigtes Schlagwerk zum drehenden und/oder schlagenden Antrieb eines Einsatzwerkzeugs um bzw. entlang einer Bearbeitungsachse 92 mittels eines Bohrfutters 94. Das Schlagwerk wird dabei über einen lediglich angedeuteten Elektromotor 54 mittels eines in einem Handgriff 96 positionierten Hauptschalters 98 angetrieben, der eine nicht näher gezeigte Leistungselektronik über eine ebenfalls nicht näher gezeigte Überwachungseinheit steuert.In 4 a battery-operated electrical device 14 designed as a percussion drill 90 is shown. In contrast to the two electrical devices 14 according to the 2 and 3 the impact drill 90 has only a single electromechanical interface 12 with appropriately designed electrical contacts 100 for power supply with an operating voltage of, for example, 36 V and/or for the transmission of operationally relevant data, such as temperature, coding or the like. Analogous to the rotary hammer 44 according to 2 Impact drill 90 also has an impact mechanism, not shown in detail, for rotating and/or percussively driving an insert tool around or along a machining axis 92 by means of a drill chuck 94. The impact mechanism is operated via an electric motor 54, which is only indicated, by means of a main switch positioned in a handle 96 98 driven, which controls power electronics, not shown in detail, via a monitoring unit, also not shown in detail.

Um an der Schlagbohrmaschine 90 auch Wechselakkupacks mit z.B. jeweils 18 V betreiben zu können, ist die Verwendung eines Wechselakkupack-Adapters 16 möglich, der zwei Wechselakkupacks mit jeweils einer Ausgangsgleichspannung U_DC von 18 V derart in Reihe schaltet, dass sie eine resultierende Betriebsspannung von 36 V liefern. Der Wechselakkupack-Adapter 16 verfügt dazu über eine elektromechanische Schnittstelle 22, die komplementär zu der elektromechanischen Schnittstelle 12 der Schlagbohrmaschine 90 ist. Über diese Schnittstelle 22 und die darin angeordneten elektrischen Kontakte 100 stellt der Wechselakkupack-Adapter 16 die Betriebsspannung von 36 V zur Verfügung. Zudem weist der Wechselakkupack-Adapter 16 zwei elektromechanische Schnittstellen 12 zur Aufnahme je eines Wechselakkupacks auf. Auch die elektromechanischen Schnittstellen 12 sind mit entsprechenden elektrischen Kontakten 100 für die elektrischen Kontakte 100 der Wechselakkupacks versehen.In order to be able to operate interchangeable battery packs with e.g. 18 V each on the impact drill 90, it is possible to use an interchangeable battery pack adapter 16, which connects two interchangeable battery packs, each with an output direct current voltage U _DC of 18 V, in series in such a way that they have a resulting operating voltage of 36 deliver V. For this purpose, the exchangeable battery pack adapter 16 has an electromechanical interface 22 which is complementary to the electromechanical interface 12 of the impact drill 90 . The exchangeable battery pack adapter 16 makes the operating voltage of 36 V available via this interface 22 and the electrical contacts 100 arranged therein. In addition, the exchangeable battery pack adapter 16 has two electromechanical interfaces 12 for receiving one exchangeable battery pack each. The electromechanical interfaces 12 are also provided with corresponding electrical contacts 100 for the electrical contacts 100 of the exchangeable battery pack.

Statt der Wechselakkupacks kann in bereits beschriebener Weise auch das Energieversorgungsgerät 10 mit seinen beiden Gehäusen 18, 20 zur Energieversorgung der Schlagbohrmaschine 90 zum Einsatz kommen. Dessen elektromechanische Schnittstellen 22 sind analog den Wechselakkupacks komplementär zu den elektromechanischen Schnittstellen 12 des Wechselakkupack-Adapters 16 ausgebildet, so dass die von den Gehäusen 18, 20 bereit gestellten Ausgangsgleichspannungen U_DC von zum Beispiel jeweils 18 V im Wechselakkupack-Adapter zu einer resultierenden Betriebsspannung von 36 V summiert werden.Instead of the exchangeable battery pack, the energy supply device 10 with its two housings 18, 20 can also be used to supply energy to the impact drill 90 in the manner already described. Its electromechanical Interfaces 22 are designed to be complementary to the electromechanical interfaces 12 of the replaceable battery pack adapter 16, analogously to the replaceable battery pack, so that the output direct voltages U _DC provided by the housings 18, 20 of 18 V, for example, in each case in the replaceable battery pack adapter result in an operating voltage of 36 V be summed up.

Die lösbaren Verbindungen zwischen dem Wechselakkupack-Adapter 16 und der Schlagbohrmaschine 90 einerseits und den Gehäusen 18, 20 des Energieversorgungsgeräts 10 andererseits können zusätzlich mittels jeweils einer mechanischen Arretiervorrichtung 24 gegen ein unbeabsichtigtes Lösen gesichert werden. Dabei weisen die Arretiervorrichtungen 24 des Wechselakkupack-Adapters 16 bzw. der Gehäuse 18, 20 des Energieversorgungsgeräts 10 jeweils einen gefederten Drucktaster 26 auf, der mit einem Arretierglied 28 des Wechselakkupack-Adapters 16 bzw. der Gehäuse 18, 20 des Energieversorgungsgeräts 10 wirkverbunden ist. Aufgrund der Federung der Drucktaster 26 und/oder der Arretierglieder 28 rasten die Arretiervorrichtungen 26 beim Einschieben der Gehäuse 18, 20 automatisch in entsprechende Haltevorrichtungen 30 der elektromechanischen Schnittstellen 12 der Schlagbohrmaschine 90 bzw. des Wechselakkupack-Adapters 16 ein. Drückt ein Bediener einen der Drucktaster 26 in Einschubrichtung E, wird die Arretierung gelöst und der Bediener kann das entsprechende Gehäuse 18, 20 des Energieversorgungsgeräts 10 bzw. den Wechselakkupack-Adapter 16 entgegen der Einschubrichtung E entnehmen bzw. ausschieben.The detachable connections between the exchangeable battery pack adapter 16 and the impact drill 90 on the one hand and the housings 18, 20 of the energy supply device 10 on the other hand can be additionally secured against unintentional loosening by means of a mechanical locking device 24 in each case. The locking devices 24 of the replaceable battery pack adapter 16 or the housing 18, 20 of the energy supply device 10 each have a spring-loaded pushbutton 26 which is operatively connected to a locking element 28 of the replaceable battery pack adapter 16 or the housing 18, 20 of the energy supply device 10. Due to the springiness of the pushbuttons 26 and/or the locking members 28, the locking devices 26 automatically snap into corresponding holding devices 30 of the electromechanical interfaces 12 of the impact drill 90 or the replaceable battery pack adapter 16 when the housings 18, 20 are pushed in. If an operator presses one of the pushbuttons 26 in the insertion direction E, the lock is released and the operator can remove or push out the corresponding housing 18, 20 of the energy supply device 10 or the replaceable battery pack adapter 16 counter to the insertion direction E.

Es sei abschließend noch darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele gemäß der 1 bis 4 beschränkt ist. So sind insbesondere die elektromechanischen Schnittstellen der Gehäuse 18, 20 des Energieversorgungsgeräts 10 exemplarisch zu verstehen. Entsprechendes gilt für die genannten Spannungswerte und die Anzahl der Mehrzahl von Gehäuse 18, 20 des Energieversorgungsgeräts 10. So kann z.B. an einem mit 72 V akkubetriebenen Elektrogerät 14 ein Energieversorgungsgerät 10 mit zwei 36V-Gehäusen aber auch mit vier 18V-Gehäusen zum Einsatz kommen. Es versteht sich zudem von selbst, dass die genannten Eingangswechselspannungen U_AC länderspezifisch sind.Finally, it should be pointed out that the invention does not extend to the exemplary embodiments shown according to FIG 1 until 4 is limited. In particular, the electromechanical interfaces of the housing 18, 20 of the energy supply device 10 are to be understood as examples. The same applies to the stated voltage values and the number of the plurality of housings 18, 20 of the energy supply device 10. For example, an energy supply device 10 with two 36V housings but also with four 18V housings can be used on a 72V battery-operated electrical device 14. It also goes without saying that the AC input voltages U _AC mentioned are country-specific.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 19963450 B4 [0003]
US6495932B1 [0003]
DE 202017105258 U1 [0004]

Claims

Energy supply device (10) for a battery-operated electrical device (14) or an exchangeable battery pack adapter (16) with at least two electromechanical interfaces (12) for one exchangeable battery pack each, the energy supply device (10) having an input AC voltage (U _AC ), preferably a mains voltage, in converts an output direct voltage (U _DC ) suitable for the electromechanical interfaces (12) of the battery-operated electrical device (14) or the exchangeable battery pack adapter (16), characterized in that the energy supply device (10) has at least two housings that are mechanically separate from one another and electrically connected to one another (18, 20) each having an electromechanical interface (22), wherein the electromechanical interfaces (22) of the housing (18, 20) each engage with one of the at least two electromechanical interfaces (12) of the battery-operated electrical device (14) or of the replaceable battery pack adapter (16).

Energy supply device (10) after claim 1 , characterized in that the electrical connection (38) between the housings (18, 20) is realized as a cable connection (36), a plug-in connection (70) or a sliding connection (70).

Energy supply device (10) after claim 2 , characterized in that a first of the housings (18) has an input stage (40) for rectifying and/or for correcting a power factor of the AC input voltage (U _AC ), in particular the mains voltage, into a rectified intermediate circuit voltage (U _VL ), the electrical Connection (38) loops through the rectified intermediate circuit voltage (U _VL ) to at least one further housing (20).

Energy supply device (10) after claim 3 , characterized in that at least one first housing (18) has a supply cable (32) for supplying the input AC voltage (U _AC ), in particular the mains voltage.

Energy supply device (10) according to one of the preceding claims 3 or 4 , characterized in that at least one other of the housings (20) has a DC voltage converter (42) which converts the rectified intermediate circuit voltage (U _VL ) to the voltage for the electromechanical interfaces (12) of the battery-operated electrical device (14) or the exchangeable battery pack adapter (16 ) converts suitable output direct voltages (U _DC ).

Energy supply device (10) after claim 5 , characterized in that the DC voltage converter (42) of the at least one further housing (20) carries out a potential separation.

Energy supply device (10) according to one of the preceding Claims 5 or 6 , characterized in that the electrical connection (38) loops through the output direct voltage (U _DC ) to the first housing (18).

Energy supply device (10) according to one of the preceding Claims 1 or 2 , characterized in that each housing (18, 20) has an input stage (40) for rectifying and/or correcting a power factor of the AC input voltage (U _AC ), in particular the mains voltage, into a rectified intermediate circuit voltage (U _VL ) and a DC voltage converter (42 ) for converting the rectified intermediate circuit voltage (U _VL ) to the output direct voltages (U _DC ) suitable for the electromechanical interfaces (12) of the battery-operated electrical device (14) or the exchangeable battery pack adapter (16).

Energy supply device (10) after claim 8 , characterized in that the DC voltage converter (42) in each housing (18, 20) carries out a potential separation.

Energy supply device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that an additional energy store, in particular a supercap capacitor, is integrated in at least one of the housings (18, 20).

System consisting of at least one battery-operated electrical device (14) and/or an exchangeable battery pack adapter (16) and an energy supply device (10) according to one of the preceding claims, wherein the battery-operated electrical device (14) or the exchangeable battery pack adapter (16) is used to supply energy to the Electrical device (14) has at least two electromechanical interfaces (22) for each housing (18, 20) of the energy supply device (10).