DE10206485A1 - Stromversorgungseinrichtung und Elektrogerät - Google Patents

Stromversorgungseinrichtung und Elektrogerät

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • H02J7/0032Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits disconnection of loads if battery is not under charge, e.g. in vehicle if engine is not running

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Stromversorgungseinrichtung für ein Elektrogerät (10), insbesondere für eine akkubetriebene Werkzeugmaschine, mit einem elektrischen Energiespeicher (20) und einer Schutzschaltung (22) für den Energiespeicher (20). Es wird vorgeschlagen, zur Abschaltung der Schutzschaltung (22) ein Schaltelement (16) vorzusehen.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Stromversorgungseinrichtung für ein Elektrogerät, insbesondere für ein Akku-Werkzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei akkubetriebenen Elektrogeräten, wie beispielsweise Handbohrmaschinen oder Akku-Schraubern, besteht das Problem, daß herkömmliche Akkus eine technisch bedingte Selbstentladung aufweisen und deshalb nach längerer Lagerung oftmals nicht mehr benutzbar sind.
  • Weiterhin sind Akkus ohne Selbstentladung bekannt, die auch nach längerer Lagerung noch benutzt werden können. Diese selbstentladungsfreien Akkus benötigen jedoch im normalen Betrieb eine elektronische Schutzschaltung, die wiederum Strom verbraucht. Bei einer längeren Lagerung eines akkubetriebenen Elektrogeräts mit einem derartigen selbstentladungsfreien Akku wird der Akku also durch den Stromverbrauch der Schutzschaltung entladen, so daß der Akku nach längerer Lagerung ebenfalls nicht mehr benutzbar ist.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Erfindung umfaßt die allgemeine technische Lehre, die Schutzschaltung für einen selbstentladungsfreien elektrischen Energiespeicher, wie beispielsweise den vorstehend erwähnten Akku, während einer längeren Lagerung abzuschalten, damit der Energiespeicher nicht durch den Stromverbrauch der Schutzschaltung entladen wird.
  • Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines elektrischen Energiespeichers ist nicht auf die vorstehend erwähnten selbstentladungsfreien Akkus beschränkt. Vielmehr ist die Erfindung auch mit nicht-wiederaufladbaren Batterien realisierbar, die eine Schutzschaltung benötigen. Ferner umfaßt der Begriff eines Energiespeichers im Rahmen der Erfindung auch andere Typen von Energiespeichern, wie beispielsweise Brennstoffzellen.
  • Zur Abschaltung der Schutzschaltung während einer längeren Lagerung ist deshalb ein Schaltelement vorgesehen, das direkt oder indirekt mit der Schutzschaltung verbunden ist.
  • In einer Variante der Erfindung ist das Schaltelement also vorzugsweise zwischen der Schutzschaltung und dem Energiespeicher angeordnet, um die Schutzschaltung während einer längeren Lagerung von dem Energiespeicher zu trennen und dadurch eine unerwünschte Entladung des Energiespeichers durch die Schutzschaltung zu verhindern.
  • In einer anderen Variante der Erfindung erfolgt die Stromversorgung der Schutzschaltung dagegen indirekt über eine Steuerschaltung des zugehörigen Elektrogeräts. Die Schutzschaltung ist hierbei also in der Regel nicht direkt mit dem Energiespeicher verbunden, so daß auch keine Trennung der Schutzschaltung von dem Energiespeicher erforderlich ist. Bei dieser Variante ist das Schaltelement deshalb mit der Steuerschaltung des Elektrogeräts verbunden, um dieses und damit auch indirekt die Schutzschaltung abzuschalten.
  • Der erfindungsgemäße Begriff eines Schaltelements ist hierbei nicht auf manuell bedienbare Schalter beschränkt, sondern umfaßt beispielsweise auch Relais, Leistungstransistoren und zeitgesteuerte Schaltelemente. Auch kann eine automatische Schaltung mit einer manuellen Schaltung kombiniert werden. So ist es beispielsweise möglich, daß die Abschaltung der Schutzschaltung nach einer vorgegebenen Zeitdauer der Inaktivität automatisch zeitgesteuert erfolgt, wohingegen die Einschaltung der Schutzschaltung bzw. des kompletten Elektrogeräts manuell erfolgt.
  • So sieht eine Variante der Erfindung vor, daß die Schutzschaltung automatisch zeitgesteuert abgeschaltet wird, wenn das Elektrogerät für eine vorgegebene Zeitspanne nicht benutzt worden ist. Hierzu ist eine Zeitschaltuhr vorgesehen, die auf das Schaltelement wirkt und die Schutzschaltung auf diese Weise abschaltet, wenn die vorgegebene Zeitspanne der Inaktivität verstrichen ist. Vorzugsweise weist die Zeitschaltuhr hierbei einen Steuereingang auf, der mit der Steuerschaltung des Elektrogeräts verbunden ist, so daß die Zeitschaltuhr jeweils bei einer Benutzung des Elektrogeräts zurückgesetzt wird. Vor der Wiederaufnahme der Benutzung des Elektrogeräts muß der Benutzer das Schaltelement dann betätigen, um die Schutzschaltung wieder zu aktivieren.
  • In der bevorzugten Ausführung der Erfindung sind der Energiespeicher und die Schutzschaltung Bestandteil eines Energiespeichermoduls, beispielsweise in Form eines Akku-Packs, und weisen ein gemeinsames Gehäuse auf.
  • Das Schaltelement kann hierbei in das Energiespeichermodul integriert sein, wobei das Schaltelement im normalen Betriebszustand vorzugsweise von außen bedienbar sein soll, damit der Benutzer eines Elektrogeräts die Schutzschaltung für eine längere Lagerung ausschalten kann, ohne das Energiespeichermodul zuvor aus dem Elektrogerät entnehmen zu müssen.
  • Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, daß das Schaltelement außerhalb des Energiespeichermoduls, beispielsweise in dem Elektrogerät selbst, angeordnet ist. Dies bietet den Vorteil, daß das Schaltelement in dem Gehäuse des Elektrogeräts ergonomisch optimal platziert werden kann. In dieser Variante der Erfindung bezieht die Schutzschaltung ihren Strom vorzugsweise von der Steuerschaltung des Elektrogeräts, so daß das Schaltelement für die Steuerschaltung auch eine Abschaltung der Schutzschaltung ermöglicht.
  • Ferner weist das erfindungsgemäße Elektrogerät vorzugsweise ein Aufnahmefach für das Energiespeichermodul auf, wobei in dem Aufnahmefach und an dem Energiespeichermodul vorzugsweise Anschlußkontakte angeordnet sind, die eine elektrische Verbindung zwischen der in dem Elektrogerät befindlichen Steuerschaltung und der in dem Energiespeichermodul befindlichen Schutzschaltung herstellen.
  • Zeichnung
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Es zeigen:
  • Fig. 1 ein Elektrogerät mit einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung,
  • Fig. 2 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines derartigen Elektrogeräts sowie
  • Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Akku-Packs für ein Elektrogerät.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Das in Fig. 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt eine erfindungsgemäße Stromversorgungseinrichtung für einen Akku- Schrauber 10, der durch eine elektrische Antriebseinheit 12 angetrieben wird, wobei die Antriebseinheit 12 nur schematisch dargestellt ist.
  • Die Steuerung der Antriebseinheit 10 erfolgt hierbei durch eine Steuereinheit 14, die ebenfalls nur schematisch dargestellt ist, wobei die Steuereinheit 14 durch ein Schaltelement 16 abschaltbar ist, wie noch eingehend erläutert wird.
  • Die Stromversorgung des Akku-Schraubers 10 erfolgt hierbei durch ein Akku-Pack 18 mit einem Akku 20 ohne Selbstentladung. Zum Schutz des Akkus 20 während des normalen Betriebs weist der Akku-Pack 18 eine elektronische Schutzschaltung 22 auf, die eine Beschädigung des Akkus 20 verhindert.
  • Der Akku-Pack 18 mit dem Akku 20 und der Schutzschaltung 22 weist hierbei ein Gehäuse auf, das in ein entsprechend formangepaßtes Aufnahmefach in dem Akku-Schrauber 10 eingeführt werden kann.
  • An dem Gehäuse des Akku-Packs 18 und in dem Aufnahmefach des Akku-Schraubers 10 sind mehrere Anschlußkontakte angeordnet, die beim Einführen des Akku-Packs 18 in das Aufnahmefach einen elektrischen Kontakt herstellen.
  • So wird ein Masseanschluß des Akkus 20 mit entsprechenden Masseanschlüssen der Schutzschaltung 22, der Steuerschaltung 14 und der Antriebseinheit 12 verbunden. Weiterhin ist ein Spannungsanschluß des Akkus 20 mit einem entsprechenden Spannungsanschluß der Antriebseinheit 12 verbunden. Ferner ist der Spannungsanschluß des Akkus 20 über das Schaltelement 16 mit einem Spannungsanschluß der Steuereinheit 14 verbunden, so daß die Steuerschaltung 14 durch das Schaltelement 16 an- bzw. abgeschaltet werden kann. Schließlich ist die Schutzschaltung 22 über eine Bus-Leitung mit der Steuerschaltung 14 verbunden, wobei die Schutzschaltung 22 ihren Betriebsstrom von der Steuerschaltung 14 bezieht, so daß die Abschaltung der Steuereinheit 14 auch indirekt zu einer Abschaltung der Schutzschaltung 22 führt.
  • Vor einer längeren Lagerung des Akku-Schraubers 10 mit dem Akku-Pack 18 betätigt der Benutzer das Schaltelement 16, wodurch die Steuereinheit 14 abgeschaltet wird. Die Abschaltung der Steuereinheit 14 führt dazu, daß sich auch die Stromversorgung für die Schutzschaltung 22 ausschaltet, so daß die Schutzschaltung 22 während der Lagerung keinen Strom mehr verbraucht, wodurch die maximal mögliche Lagerzeit verlängert wird.
  • Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel stimmt weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so daß im folgenden für einander entsprechende Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden und zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung zu Fig. 1 verwiesen wird.
  • Die Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht im wesentlichen darin, daß zur zeitgesteuerten Abschaltung der Steuerschaltung 14 zusätzlich eine Zeitschaltuhr 24 vorgesehen ist, wobei die Zeitschaltuhr 24 auf das Schaltelement 16 wirkt und dieses ein- bzw. ausschaltet. Zur Steuerung des Schaltvorgangs weist die Zeitschaltuhr 24 einen Rücksetzeingang auf, über den die Zeitschaltuhr 24 mit der Steuerschaltung 14 verbunden ist. Jede Aktivität der Steuerschaltung 14 führt hierbei zu einem Rücksetzen der Zeitschaltuhr 24, wohingegen die Zeitschaltuhr 24 nach einer länger andauernden Inaktivität der Steuerschaltung 14 das Schaltelement 16 trennt, wodurch die Steuerschaltung 14 abgeschaltet wird. Mit der Abschaltung der Steuerschaltung 14 wird auch die Stromversorgung für die Schutzschaltung 22 abgeschaltet, so daß keine elektrische Energie mehr verbraucht wird, wodurch die maximal mögliche Lagerzeit wesentlich erhöht wird.
  • Bei einer Wiederinbetriebnahme des Elektrogeräts 10 muß der Benutzer dann lediglich das Schaltelement 16 manuell betätigen, wodurch die Steuerschaltung 14 und damit auch die Stromversorgung für die Schutzschaltung 22 eingeschaltet wird.
  • Der in Fig. 3 dargestellte Akku-Pack 18' stimmt weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in Fig. 1 dargestellten Akku-Pack 18 überein, so daß im folgenden für einander entsprechende Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet werden und zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird.
  • Die Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, daß die Stromversorgung der Schutzschaltung 22 nicht über die Bus-Leitung durch die Steuerschaltung 14 erfolgt, sondern direkt durch den Akku 20. Hierzu ist der Spannungsanschluß des Akkus 20 zusätzlich über ein weiteres Schaltelement 26 mit einem Spannungsanschluß der Schutzschaltung 22 verbunden.
  • Das Schaltelement 26 ist hierbei so in dem Akku-Pack 18 angeordnet, daß der Benutzer das Schaltelement 26 betätigen kann, ohne den Akku-Pack 18 zuvor aus dem Akku-Schrauber 10 entnehmen zu müssen. Der Benutzer kann dann vor einer längeren Lagerung des Akku-Schraubers 10 mit dem Akku-Pack 18 das Schaltelement 26 betätigen und die Schutzschaltung 22ausschalten, wodurch die maximal mögliche Lagerzeit wesentlich verlängert wird.
  • Darüber hinaus ist das Schaltelement 26 auch so in dem Akku- Pack 18 angeordnet, daß das Schaltelement 26 bei einer Entnahme des Akku-Packs 18 automatisch trennt und damit die Schutzschaltung 22 abschaltet. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der Akku-Pack 18 im entnommenen Zustand nicht unnötig durch die Schutzschaltung 22 entladen wird.
  • Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem erfindungsgemäßen Gedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Bezugszeichen 10 Akku-Schrauber
    12 Antriebseinheit
    14 Steuerschaltung
    16 Schaltelement
    18 Akku-Pack
    18' Akku-Pack
    20 Akku
    22 Schutzschaltung
    24 Zeitschaltuhr
    26 Schaltelement

Claims (10)

1. Stromversorgungseinrichtung für ein Elektrogerät (10), insbesondere für eine akkubetriebene Werkzeugmaschine, mit einem elektrischen Energiespeicher (20) und einer Schutzschaltung (22) für den Energiespeicher (20), gekennzeichnet durch ein Schaltelement (16, 26) zur Abschaltung der Schutzschaltung (22).
2. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (26) direkt mit der Schutzschaltung (22) verbunden ist.
3. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschaltung (22) zur Bereitstellung ihrer Stromversorgung mit einer Steuerschaltung (14) verbunden ist, wobei das Schaltelement (16) zur indirekten Abschaltung der Schutzschaltung (22) mit der Steuerschaltung (14) verbunden ist.
4. Stromversorgungseinrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur automatischen zeitgesteuerten Abschaltung der Schutzschaltung (22) eine Zeitschaltuhr (24) vorgesehen ist.
5. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitschaltuhr (24) einen Steuereingang aufweist, der mit der Steuerschaltung (14) verbunden ist.
6. Stromversorgungseinrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher (20) und die Schutzschaltung (22) Bestandteil eines Energiespeichermoduls (18) sind und ein gemeinsames Gehäuse aufweisen.
7. Elektrogerät mit einer Stromversorgungseinrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche.
8. Elektrogerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Gerätegehäuse, in dem das Schaltelement (16) zur Abschaltung der Schutzschaltung (22) von außen bedienbar angeordnet ist.
9. Elektrogerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterbringung des Energiespeichermoduls (18) ein Aufnahmefach vorgesehen ist.
10. Elektrogerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Aufnahmefach und an dem Energiespeichermodul (18) aneinander angepaßte Anschlußkontakte angeordnet sind, die eine elektrische Verbindung zwischen der Steuerschaltung (14) und der Schutzschaltung (22) herstellen.
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