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Die Erfindung, die Inhalt dieser Anmeldung ist, betrifft ein elektrisches Mehrfachwerkzeugsystem, mit einer üblichen tragbaren Leistungsversorgungsvorrichtung, die üblicherweise in Form eines Akkupacks vorgesehen ist, und die lösbar an einem Elektrowerkzeug angebracht ist, um das Elektrowerkzeug in Betrieb setzen zu können, wenn der Akkupack zumindest teilweise geladen ist.
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Die Bereitstellung von Akkupacks, die an einem Elektrowerkzeug angebracht werden können, um dem Werkzeug eine Leistung für dessen Betrieb zuführen zu können, ist soweit wohlbekannt, dass bei Werkzeugen wie Bohrern, Hubsägen und dergleichen üblicherweise zwei Versionen bestimmter Modelle zum Verkauf angeboten werden, eine erste Version mit einer Netzstromversorgungsverbindung und eine zweite Version, bei der die Leistung von dem verbundenen Akkupack zugeführt wird und die es daher ermöglicht, das Werkzeug an Orten zu verwenden, an denen keine unmittelbare Netzstromversorgungsverbindung vorhanden ist.
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Der Akkupack weist üblicherweise eine Mehrzahl von Zellen auf, die miteinander verbunden sind, um durch diese eine Leistung bereitzustellen. Die Zellen sind üblicherweise in einem abgedichteten Gehäuse bereitgestellt, und das Gehäuse ist mit einem Lokalisierungsmittel versehen, um eine Lokalisierung des Akkupacks und ein elektrisches Verbinden mit einer Ladevorrichtung zu ermöglichen, so dass die Akkus in dem Akkupack aufgeladen werden können.
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Um den Akkupack verwenden zu können, muss dieser periodisch aufgeladen werden und die Häufigkeit, mit der das Laden erfolgen muss, kann von einer Reihe von Faktoren alleine oder in Kombination abhängig sein, und diese können das Maß und die Last der Verwendung des Elektrowerkzeugs umfassen, die Kapazität des Akkupacks, das Alter des Akkupacks und/oder die Form der darin vorgesehenen Zellen. Die Art, die Drehzahl und die Leistung der Elektrowerkzeuge, die in Verbindung mit einem Akkupack betrieben werden können, können ebenfalls durch die vorstehenden Faktoren beschränkt sein. Es hat sich daher herausgestellt, dass eine unzureichende Leistung des Elektrowerkzeugs bei dessen Betrieb und/oder die kurzen Abständen, in denen der Akkupack aufgeladen werden muss, bei dem Nutzer des Elektrowerkzeugs zu Frustration führt, obwohl die Verwendung von Akkupacks durch die größere Flexibilität bei der Verwendung selbiger unumstrittene Vorteile bietet.
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Zusätzlich zu dem vorstehenden, sind herkömmliche zur Verwendung für Elektrowerkzeuge vorgesehene Akkupacks üblicherweise so konfiguriert, dass sie eine Leistungsversorgung mit einer bestimmten Spannung, besonders üblich von 18 Volt, bereitstellen. Das Verbindungsmittel für die Elektrowerkzeugen und/oder den Akkupack kann üblicherweise so gewählt werden, dass es spezifischen Anforderungen des Elektrowerkzeugs und/oder der Ladevorrichtung erfüllt und es ist häufig der Fall, dass ein Akkupack zur Verwendung für eine Reihe von Werkzeugen eines Herstellers vorgesehen ist, aber nicht für Elektrowerkzeuge eines anderen Herstellers verwendet werden können. Jedoch umfassen die Verbindungen üblicherweise in jedem Fall einen 18 V- und einen 0 V-Verbindungsanschluss, die jeweils in Form einer Steckbuchse vorgesehen sind, die in einem von dem Akkupack oder dem Elektrowerkzeug vorgesehen sind, sowie einem Stecker, der in dem anderen von dem Akkupack oder dem Elektrowerkzeug vorgesehen ist. Zusätzlich zu den Zellen kann der Akkupack und/oder das Elektrowerkzeug ein Leistungsversorgungssteuermittel umfassen, das ein kontrolliertes Laden der Zellen und die Abgabe von Leistung von selbigen zu dem Elektrowerkzeug ermöglicht.
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Jedoch stellt es bei herkömmlichen Akkupacks ein Problem dar, dass diese gegenwärtig darauf ausgelegt sind, eine feste Spannung zu liefern, während es einen zunehmenden Bedarf an bestimmten Arten von Elektrowerkzeugen gibt, z. B. Elektrowerkzeuge mit relativ hoher Last wie Kettensägen, für die eine Leistungsversorgung mit einer höheren Spannung bereitgestellt werden muss, um höhere Wattwerte zur Verfügung zu stellen und einen ordnungsgemäßen Betrieb des Elektrowerkzeugs zu ermöglichen.
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Versuche, Akkupacks bereitzustellen, die eine höhere feste Spannung liefern, hatten bisher zur Folge, dass aufgrund der relativ hohen Anzahl an Zellen, die darin untergebracht werden mussten, um die höhere Spannung zu liefern, nur relativ große und unhandliche Packs bereitgestellt werden konnten, was zu einer erheblichen Gewichtszunahme des Elektrowerkzeugs führt, und eine weitere Möglichkeit bestand darin, zwei Akkupacks mit einer niedrigeren festen Spannung in Kombination zu verwenden, was ebenfalls zu dem Problem des zusätzlichen Gewichts führt und zudem Probleme im Hinblick auf die Unterbringung der beiden Packs an dem Elektrowerkzeugkörper sowie der Notwendigkeit, zwei Akkupacks gleichzeitig laden zu müssen verursacht.
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Aus der Patentanmeldung mit der Nummer
US 2016204475 ist ein System bekannt, bei dem ein Akkupack so angepasst werden kann, des er zwei unterschiedliche Spannungen liefert, wobei die Anpassung üblicherweise durch einen mechanischen Eingriff erfolgt, wenn eines von zwei unterschiedlichen Elektrowerkzeugen mit dem Akkupack verbunden wird, so dass dieses eine der Elektrowerkzeuge standardmäßig betrieben werden kann, wobei eine erste Spannung von dem Akkupack zu dem Elektrowerkzeug geleitet wird und das andere Elektrowerkzeug den Akkupack mechanisch so anpasst, dass er in einer anderen Form elektrisch betrieben wird, wobei eine andere Spannung von dem Akkupack zu dem Elektrowerkzeug geleitet wird, wobei die Spannung besser geeignet ist für dieses Elektrowerkzeug als die Spannung, die bereitgestellt wird, wenn der Akkupack standardmäßig arbeitet. Bei einem anderen bekannten System ist ein Umschaltmechanismus an dem Akkupack vorgesehen, der ein Umschalten des Akkupacks zwischen zwei Spannungen ermöglicht. Der Nachteil dieses Systems ist, dass der Akkupack mit relativ komplexen mechanischen und elektrischen Verbindungssystemen ausgestattet werden muss, und dass zur Zufuhr der geeigneten Spannung zu damit verbundenen Elektrowerkzeugen erstens ein relativ komplexer und teurer Akkupack erworben werden muss, und zweitens für einen sicheren Betrieb korrekt betrieben werden muss, d. h. die mechanische Anpassung muss durchgeführt werden, was insbesondere in Anbetracht dessen problematisch ist, dass die Elektrowerkzeuge häufig ein Umgebungen verwendet werden, in denen viel Staub, Holzspäne vorhanden sind und/oder in Außenumgebungen, in denen Schutt, Erde, Schlamm und dergleichen vorhanden sein können, die alle zu einem Verstopfen führen können und die mechanische Anpassung gegebenenfalls verhindern können, wodurch verhindert wird, dass eine Spannungsänderung umgesetzt werden kann.
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Die Anmelderin offenbart in ihrer gleichzeitig anhängigen Anmeldung einen Akkupack und eine Elektrowerkzeugbaugruppe, bei denen die erforderliche Spannung der beiden Spannungen durch mechanisches und elektrisches Verbinden des Elektrowerkzeugs mit dem Akkupack zu einem Zeitpunkt gewählt wird.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Akku-Powerpack bereitzustellen, der in Verbindung mit Elektrowerkzeugen verwendet werden kann und bei dem derselbe Akkupack als Leistungsquelle für Elektrowerkzeuge verwendet werden kann, bei denen das Bereitstellen von Leistung mit unterschiedlichen Spannungen erforderlich ist. Ein weiteres Ziel ist es, einen Akku-Powerpack bereitzustellen, der für Elektrowerkzeuge mit unterschiedlicher Spannung verwendet werden kann, ohne dass es nötig ist, den Akkupack anzupassen oder zu verändern.
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Bei einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Akku-Powerpack und ein Elektrowerkzeugsystem bereitgestellt, wobei das System zumindest erste und zweite Elektrowerkzeuge umfasst, das erste Elektrowerkzeug mit einem ersten Versorgungsspannungspegel betreibbar ist und das zweite Elektrowerkzeug mit einem zweiten Versorgungsspannungspegel betreibbar ist, der Akkupack wahlweise mechanisch oder elektrisch mit jedem der Elektrowerkzeuge verbindbar ist, um selbigen eine Leistung bereitzustellen, und wobei das erste Elektrowerkzeug elektrische Anschlussmittel in einer ersten Konfiguration umfasst, um eine Leistung des Akkupacks für den Betrieb des ersten Elektrowerkzeugs auf dem ersten Versorgungsspannungspegel bereitzustellen, und das zweite Elektrowerkzeug umfasst elektrische Anschlussmittel in einer zweiten Konfiguration, um eine Leistung des Akkupacks für den Betrieb des zweiten Elektrowerkzeugs auf dem zweiten Versorgungsspannungspegel bereitzustellen, so dass derselbe Akkupack verwendet wird, um den jeweiligen Elektrowerkzeugen unterschiedliche erforderliche Versorgungsspannungspegel zuzuführen.
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Daher ist es der Fall, dass das mit dem Akkupack verbundene Elektrowerkzeug aufgrund der Konfiguration der elektrischen Anschlussmittel von diesem den Versorgungsspannungspegel bestimmt, der für dessen Betrieb verwendet wird.
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Die Konfiguration des Akkupacks bleibt üblicherweise unabhängig von dem damit verbundenen Elektrowerkzeug konstant.
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Bei einer Ausführungsform umfasst der Akkupack eine Mehrzahl von Leistungszellen, sowie ein Steuermittel zur Bereitstellung einer Leistung des Akkupacks für das Elektrowerkzeug, das zu diesem Zeitpunkt mit selbigen verbunden ist.
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Bei einer Ausführungsform wird der Akkupack gemeinsam für Elektrowerkzeuge in dem System verwendet und verbleibt unabhängig davon, welches von dem ersten oder zweiten Elektrowerkzeugen damit verbunden ist, in der gleichen elektrischen Verbindungsform. Üblicherweise ist die Nennspannung des Akkupacks durchgehend gleich und üblicherweise ist die Nennspannung die niedrigere der für die Elektrowerkzeuge erforderlichen unterschiedlichen Spannungen.
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Bei einer Ausführungsform sind die zumindest zwei Spannungen, bei denen mit dem Akkupack verbundene Elektrowerkzeuge betrieben werden können, eine erste Spannung „n” V und eine zweite Spannung „2n” V. Bei einer Ausführungsform hat n einen Wert im Bereich von 16–22 V.
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Bei einer Ausführungsform betragen die beiden Spannungen, die selektiv bereitgestellt werden, 18 V und 36 V. Es ist zu beachten, dass auch weitere Spannungspegel von dem Akkupack erhalten werden können.
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Bei einer Ausführungsform ist die Spannungsversorgung an der Schnittstelle zwischen der mechanischen und elektrischen Schnittstelle zwischen dem Akkupack und dem damit verbundenen Elektrowerkzug die gleiche, wenn eines der ersten oder zweiten Elektrowerkzeuge damit verbunden ist.
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Üblicherweise wird die bestimmte Versorgungsspannung, die für den Betrieb des Elektrowerkzeugs erzeugt wird, durch die bestimmte Konfiguration de elektrischen Verbindungsmittel in dem Elektrowerkzeug ausgewählt und definiert.
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Üblicherweise wird der für den Betrieb des Elektrowerkzeugs bereitgestellte bestimmte Spannungspegel daher durch das und in dem Elektrowerkzeug ausgewählt.
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Üblicherweise erfolgt die Auswahl daher durch eine elektrische Wechselwirkung in dem Elektrowerkzeug, die die Spannungsversorgung bestimmt, die für den Betrieb des bestimmten Elektrowerkzeugs erforderlich ist, sobald der Akkupack mit diesem verbunden worden ist.
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Bei einer Ausführungsform kann ein mechanisches Sicherheitsmittel wie ein „kodiertes” Anschlussstück vorgesehen sein, um sicherzustellen, dass kein falscher Akkupack an einem Elektrowerkzeug angebracht werden kann, um diesem eine Leistung zu liefern.
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Bei einer Ausführungsform verbleiben die in dem Akkupack vorgesehenen Zellen unabhängig davon, welche Spannung bereitgestellt wird, in der gleichen Form, und ein Zugang zu dem Inneren des Gehäuses oder den Leistungszellen ist nicht erforderlich. Üblicherweise ist die Verbindungskonfiguration in dem Elektrowerkzeug im Hinblick auf die bestimmte Spannung konfiguriert, die dem Elektrowerkzeug geliefert werden soll.
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Bei einer Ausführungsform verwendet eine erste Konfiguration der elektrischen Verbindungsmittel eine Leistung einer Gruppe von Zellen des Akkupacks in einer Reihenschaltung und eine zweite Konfiguration stellt die Gruppen von Zellen in dem Akkupack in einer Parallelschaltung bereit. Üblicherweise wird dem Elektrowerkzeug die höhere der beiden Spannungen von dem Akkupack zugeführt, wenn die Leistungszellen in der ersten, reihengeschalteten Konfiguration bereitgestellt sind.
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Bei einer Ausführungsform ist der Akkupack mit einer Ladevorrichtung verbindbar und die Konfiguration der Zellen in dem Akkupack wird so ausgewählt, dass sie eine vordefinierte Ladekonfiguration hat. Üblicherweise wird der Akkupack auf einem der Spannungspegelwerte des zum Verbinden mit dem Akkupack bereitgestellten Elektrowerkzeugs geladen. Bei einer Ausführungsform wird der Akkupack auf dem höheren der zumindest zwei Spannungswerte geladen.
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Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Elektrowerkzeug bereitgestellt, wobei das Elektrowerkzeug zumindest eine Arbeitsfunktion umfasst, die durch Bereitstellung von elektrischem Leistung für diese angesteuert wird, wobei die Leistung durch das Verbinden eines Akkupacks mit dem Elektrowerkzeug bereitgestellt wird, um die Mehrzahl von Anschlüssen zu verbinden, und wobei die Spannung, die dem Elektrowerkzeug von dem Akkupack zugeführt wird, durch die Konfiguration des bei dem Elektrowerkzeug vorgesehenen elektrischen Anschlussmittels bestimmt wird.
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Bei einer Ausführungsform wird den elektrischen Verbindungsmitteln aufgrund der mechanischen und elektrischen Wechselwirkung zwischen dem Akkupack und dem Elektrowerkzeug eine Leistung zugeführt.
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Somit wird das Steuermittel zur Auswahl der bestimmten Spannung zur Bereitstellung der erforderlichen oder ausgewählten Spannung für das bestimmte Elektrowerkzeug vollständig an dem Elektrowerkzeug bereitgestellt.
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Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Akku-Powerpack und ein Elektrowerkzeugsystem bereitgestellt, wobei das System zumindest erste und zweite Elektrowerkzeuge umfasst, das erste Elektrowerkzeug auf dem ersten Versorgungsspannungspegel betreibbar ist, und das zweite Elektrowerkzeug auf dem zweiten Versorgungsspannungspegel betreibbar ist, der Akkupack wahlweise mechanisch oder elektrisch mit jedem der Elektrowerkzeuge verbindbar ist, um selbigen eine Leistung zu liefern, und wobei das mit dem Akkupack verbundene Elektrowerkzeug aufgrund der Konfiguration der elektrischen Anschlussmittel von diesem den Versorgungsspannungspegel bestimmt, der für dessen Betrieb verwendet wird.
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Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Elektrowerkzeug zur Verwendung in Verbindung mit einem Akkupack bereitgestellt, von dem eine Leistung für den Betrieb des Elektrowerkzeugs zugeführt wird, wenn selbiges mechanisch oder elektrische verbunden ist und wobei die Auswahl des für den Betrieb des Elektrowerkzeugs bereitgestellten bestimmten Spannungspegels durch das und in dem Elektrowerkzeug ausgewählt wird.
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Üblicherweise erfolgt die Auswahl durch und im Hinblick auf die Konfiguration der in dem Elektrowerkzeug bereitgestellten elektrischen Verbindungsmittel.
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Bei noch einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Akkupack bereitgestellt mit einem Gehäuse, einem mechanischen Lokalisierungsmittel, um einen selektiven Eingriff eines Elektrowerkzeugs mit diesem zu ermöglichen, einer Mehrzahl von Leistungszellen, die sich in dem Gehäuse befinden, wobei die Leistungszellen gruppenweise verbunden sind, um mittels eines Satzes von Anschlussstellen, die so positioniert sind, dass sie von außerhalb des Akkupacks zugänglich sind, um elektrische Leistung bereitzustellen, wobei die Anschlussstellen für jede der Gruppen von Leistungszellen einen Erdungsanschluss umfasst, einen Spannungsanschluss mit mehr als 0 Volt für jede der Gruppen von Leistungszellen, sowie einen Temperaturüberwachungsanschluss.
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Bei einer Ausführungsform sind zwei Gruppen von Leistungszellen bereitgestellt, so dass zwei Erdungsanschlüsse und zwei Spannungsanschlüsse bereitgestellt sind.
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Bei einer Ausführungsform umfasst der Satz von Anschlussstellen einen Relais-Steuersignalanschluss und vier Spannungsmessanschlüsse.
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Bei einer Ausführungsform kann jedes der Elektrowerkzeuge, die selektiv mit dem Akkupack verbunden werden, Anschlüsse zum Verbinden mit jedem der Erdungsanschlüsse, jedem der Spannungsanschlüsse und dem Temperaturanschluss umfassen.
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Bei einer Ausführungsform umfasst die Akkupack-Ladevorrichtung Anschlüsse zum Verbindung mit jedem der Erdungsanschlüssen, jedem der Spannungsanschlüsse, dem Temperaturanschuss, dem Messungssteuersignalanschluss und den vier Spannungsmessanschlüssen des Akkupacks.
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Bei einer Ausführungsform ist das Messungssteuersignal durch ein Relais bereitgestellt.
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Indem der Akkupack und die Elektrowerkzeuge in der hierin beschriebenen Form bereitgestellt werden, so dass dem Elektrowerkzeug durch den Akkpack eine von zumindest zwei Spannungen bereitgestellt werden kann, die für das zu dieser Zeit mit dem Akkupack verbundenen Elektrowerkzeug am besten geeignet ist. Dies bedeutet daher, dass das zum Steuern des Betriebs des Akkupacks erforderliche Steuermittel erheblich kleiner ist, da die Anforderungen an das Betreiben oder Wegnehmen eines bestimmten Elektrowerkzeugs effektiver und sicherer durch Bereitstellen der geeigneten Spannungsversorgung bereitgestellt werden kann und Anforderungen an die Steuerung des bereitgestellten Stroms daher verringert sind. Dies bedeutet wiederum, dass die Hardware, die für gewöhnlich in dem Akkupack als Teil des Steuermittels bereitgestellt werden muss, entfernt werden kann und der Akkupack dennoch auf sichere Weise betrieben werden kann und die Kosten der Herstellung des selbigen verringert werden können. Daher kann die Leistungsabgabe des Akkupacks bei verringertem Verlust und verringerter Wärmeerzeugung selektiv höher sein.
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Das Bereitstellen der elektrischen Verbindungsmittel in den Elektrowerkzeugen, um das selektive Bereitstellen von einer von zumindest zwei möglichen Spannungen von für dieses Elektrowerkzeug von demselben Akkupack zu ermöglichen, der für das andere Elektrowerkzeug verwendet wird, das eine unterschiedliche Spannung benötigt, ermöglicht auch das Bereitstellen einer höheren Leistungsflexibilität von diesem gemeinsamen Akkupack, ohne dass das Gewicht oder die Standortanforderungen des Akkupacks nachteilig beeinflusst werden.
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Der Strombedarf sowohl für den Betrieb des Elektrowerkzeugs als auch das Laden des Akkupacks ist erheblich verringert, da der Akkupack üblicherweise durch die in Reihe geschalteten Zellen geladen wird. Da die Leistung sich aus Stromwert mal Spannung berechnet, kann die bereitgestellte Leistung zumindest beibehalten werden, wobei die Kosten geringer sein werden, da nur der niedrigere Stromwert erforderlich ist.
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Dies ermöglicht es auch, das Spektrum der Elektrowerkzeuge, die durch Anschließen an einen Akkupack betrieben werden könne, zu vergrößern, wie beispielsweise der Betrieb von Tischwerkzeugen durch eine Leistung, die von einem damit verbundenen erfindungsgemäßen Akkupack zugeführt wird.
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Nachstehend werden die spezifischen Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung beschrieben, wobei
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1 ein Spektrum von Elektrowerkzeugen darstellt, für die ein erfindungsgemäßer Akkupack zum Bereitstellen einer Leistung verwendet werden kann;
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2 stellt die einen Akkupacks einer Form dar, in der der Akkupack der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden kann;
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3 stellt die Anordnung der Akkupackzellen zur Verwendung entsprechend mit einer Ausführungsform der Erfindung dar;
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4 stellt die Verbindungsschnittstelle zwischen dem Elektrowerkzeug und dem Akkupack schematisch dar;
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5 stellt die Verbindungsanschlüsse für einen Akkupack entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung dar;
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6a stellt den Akkupack und eine erste Elektrowerkzeug-Schnittstellenverbindung sowie Anschlussfunktionen entsprechend einer Ausführungsform dar;
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6b stellt den Akkupack und eine zweite Elektrowerkzeug-Schnittstellenverbindung sowie Anschlussfunktionen entsprechend einer Ausführungsform dar;
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7a stellt eine Dualspannungs-Ladevorrichtungsverbindung sowie Anschlussfunktionen entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung dar;
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7b stellt den Akkupack und eine Ladevorrichtungsschnittstellenverbindung sowie Anschlussfunktionen entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung dar;
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8a und b stellen eine Ausführungsform zur Überwachung der Zellen während des Ladens dar;
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9 stellt die Akkupack-Anschlussfunktionen ohne einem damit verbundenem Elektrowerkzeug oder einer Akkuladevorrichtung dar;
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10 stellt einen Akkupack entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung dar.
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Zunächst ist mit Bezug auf 1 ein Spektrum von Elektrowerkzeugen 1 als Beispiele der Art von Elektrowerkzeug dargestellt, für die ein tragbarer Akkupack gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Die aufgeführten Beispiele sind die eines Werkzeugs mit niedrigem Tastverhältnis wie ein Bohrer 2 und eine Taschenlampe 6 sowie eines Werkzeugs mit hohem Tastverhältnis wie eine Kettensäge 4. In jedem Fall weist das Elektrowerkzeug einen Arbeitsabschnitt 8 auf, dem eine Leistung zu dessen Betrieb bereitgestellt wird. Im Fall der Kettensäge und des Bohrers werden diese mit einem in dem Gehäuse 10 befindlichen Motor versehen, der die Bewegung des Arbeitsabschnitts 8 bewirkt und die Taschenlampenleuchte ist mit einer Glühbirne 12 versehen, so dass Licht von der Stirnfläche 14 der Taschenlampenleuchte emittiert werden kann. In jedem Fall ist der Körper mit elektrischen Verbindungsmitteln versehen, üblicherweise in Form von Steckern 16, die so positioniert sind, dass sie in passenden Schlitzen aufgenommen werden, die in einem Akkupack 18 bereitgestellt sind, die mechanisch mit dem Elektrowerkzeuggehäuse lokalisiert werden können, wie durch durchbrochene Linien an einer Schnittstelle 19 zwischen dem Elektrowerkzeug und dem Akkupack gezeigt ist. Wenn eine elektrische Verbindung hergestellt worden ist, was üblicherweise automatisch bei korrekter mechanischer Anordnung des Akkupacks an dem Elektrowerkzeuggehäuse an der Schnittstelle 19 geschieht, wird dem Elektrowerkzeug zur Nutzung des selbigen von dem Akkupack eine Leistung zugeführt.
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2 und 10 stellen ein Beispiel eines Akkupacks 18 gemäß einer Ausführungsform detaillierter dar und selbiges weist ein Gehäuse 20 auf, in dem eine Reihe von Akkus oder Zellen in festen und miteinander verbundenen Positionen angeordnet sind. Während der Verwendung des Akkupacks 18 ist kein Zugang zu den Leistungszellen nötig und das periodische Laden der Zellen kann mittels Verbindung mit einer Akkuladevorrichtung erfolgen, was üblicherweise unter Verwendung der gleichen elektrischen Anschlussschlitze 22 und des mechanischen Verbindungsmittels 24 geschieht, die eine Verbindung mit dem passenden Verbindungsmittel des Elektrowerkzeugs ermöglichen. Es kann ein Sperrmittel bereitgestellt sein, so dass der Akkupack 18 an dem Elektrowerkzeug angeordnet werden kann und an diesem arretiert werden kann. Ein Löseknopf 25 ist zur Benutzerbetätigung bereitgestellt, um das Trennen des mechanischen Verbindungsmittels zu ermöglichen.
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3 stellt die Anordnung einer Reihe von Akkus und Leistungszellen 26 in einem erfindungsgemäßen Akkupack dar und es geht hervor, dass zwei „Banken” oder „Gruppen” 28, 30 von Zellen bereitgestellt sind. Die Zellen 26 in jeder Gruppe sind in Reihe miteinander verbunden und sind mit Verbindungen versehen, die 18 V liefern können, welche zu den Verbindungsanschlüssen führen, die mit Bezug auf 4a und b detaillierter beschrieben werden. Üblicherweise sind alle Zellen gleich gestaltet.
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Eine Leistung des Akkupacks wird bereitgestellt, wenn das Elektrowerkzeug mit dem Akkupack verbunden ist und die bestimmte Spannung, die von dem Elektrowerkzeug verwendet wird, hängt von den in dem Elektrowerkzeug bereitgestellten elektrischen Verbindungsmitteln ab. Die elektrische Verbindung an der Schnittstelle 19 zwischen dem Elektrowerkzeug 1 (durch Kästchen 21 dargestellt) und dem Akkupack 18 kann so erfolgen, dass das Steuermittel zur Auswahl der von dem Akkupack bereichgestellen Spannung an dem Elektrowerkzeug vorgesehen ist, das üblicherweise eine längere Lebensdauer hat als der Akkupack.
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Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform ist das Elektrowerkzeug 1 mit einem Anschlusssteckersatz 32 versehen, der Stecker 32', 32'' aufweist, die jeweils mit 0 Volt-Steckplätzen 22', 22'' verbunden sind, Stecker 32''', der mit dem Temperaturerfassungsanschluss 22''' verbunden ist, sowie Steckern 32'''' und 32''''', die jeweils mit 18 Volt-Anschlusssteckplätzen 22'''' und 22''''' verbunden sind. Die Stecker 32 werden in Wirklichkeit üblicherweise wie durch den Pfeil 34 angezeigt ist gedreht, so dass sie parallel zu den Steckplätzen 22 liegen, wenn das Werkzeug 1 und der Akkupuack 18 an der Schnittstelle 19 in vollständigem Eingriff stehen.
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5 stellt die Anschlüsse, üblicherweise in Form von Steckplätzen 22, des Akkupacks 18 detaillierter dar. In diesem Fall bildet der Steckplatz 22' die Erdungsverbindung (0 Volt) für die Leistungszellengruppe 28 und der Anschluss 22'' bildet die Erdungsverbindung für die Leistungszellengruppe 30. Der Anschluss 22''' ist der Temperaturerfassungsanschluss, der die Temperatur während der Verbindung aus Sicherheitsgründen vom Inneren des Akkupacks an das Elektrowerkzeug signalisiert. Der Anschluss 22'''' ist die +18 Volt-Anschlussverbindung für die Leistungszellengruppe 28 und der Anschluss 22''''' ist die +18 Volt-Anschlussverbindung für die Leistungszellengruppe 30 in dem Akkupack.
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Die 6a und b stellen die Schnittstelle 19 zwischen dem Elektrowerkzeug 1 und dem Akkupack 18 dar und stellen die Anschlüsse 22'–22''''' des Akkupacks dar, die mit dem Elektrowerkzeug 1 verbunden sind.
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6a stellt die Ausführungsform dar, in der ein Elektrowerkzeug 1, das für seinen Betrieb eine 36-Volt-Leistungsversorgung erfordert, mit dem Akkupack verbunden ist und 6b stellt die Ausführungsform dar, in der ein Elektrowerkzeug, das eine 18-Volt-Leistungsversorgung für den Betrieb erfordert, mit demselben Akkupack 18 wie in 6a verbunden ist. Die gleichen Akkupack-Anschlusssteckplätze 22'–22''''' sind bei beiden Ausführungsformen mittels Anschlusssteckern 32'–32''''' mit dem Elektrowerkzeug verbunden. Um jedoch den erforderlichen Spannungspegel für den Betrieb des bestimmten Elektrowerkzeugs bereitzustellen, umfasst jedes Elektrowerkzeug darin befindliche elektrische Verbindungsmittel, die mit den Anschlusssteckern 32'–32''''' und somit den Anschlüssen 22'–22''''' des Akkupacks 18 verbunden sind. In 6a sind die elektrischen Verbindungsmittel in einer ersten Konfiguration 40 bereitgestellt und in 6b sind die elektrischen Verbindungsmittel in einer zweiten Konfiguration 42 bereitgestellt. Die elektrischen Verbindungsmittel sind durch Linien dargestellt, die die von den Anschlüssen 32', 32'' und 32'''', 32''''' zugeführte Leistung zusammenführen und in 6a führt die Konfiguration 40 des elektrischen Verbindungsmittels tatsächlich dazu, dass die dem Elektrowerkzeug fortschreitend zugeführte Leistung von den Leistungszellen in dem Akkupack in Reihe zugeführt wird, so dass ein höherer Versorgungsspannungspegel, in diesem Fall von 36 Volt, bereitgestellt wird. Bei der Konfiguration 42 der 6b wird die dem Elektrowerkzeug fortschreitend von den Leistungszellen in dem Akkupack zugeführte Leistung parallel zugeführt, was zu einem niedrigeren Versorgungsspannungspegel von in diesem Fall 18 Volt führt. Es ist zu beachten, dass diese Konfigurationsänderung innerhalb des Elektrowerkzeugs ausgeführt wird, und die Schnittstelle 19 und der Akkupack 18, sowie das mechanische Verbindungsmittel daher bei beiden Versionen des Elektrowerkzeugs und bei beiden Spannungsanforderungen das gleiche Format beibehalten.
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7a stellt einen Akkuladegerät 44–Anschlusssatz 46 dar. Die Anschlüsse 46c1–46c4 sind verbunden, wenn der Akkupack mit dem Akkuladegerät verbunden ist, und kann, wie nachfolgend beschrieben wird, dazu verwendet werden, die Spannung zwischen den einzelnen Zellen von Gruppe 28 oder Gruppe 30 oder der Leistungszellen in dem Akkupack zu messen. Die bestimmte ausgewählte Gruppe hängt von dem Signal zwischen dem Ladegerätanschluss 46RC und dem Akkupackanschluss 22RC ab, und auf welcher Basis eine Entscheidung getroffen wird, in welcher der Gruppen 28 odoer 30 die Spannungen zwischen den einzelnen Zellen gemessen werden.
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Wie das Elektrowerkzeug, wird der Anschluss 46' des Ladegeräts mit dem Anschluss zur Erdungsverbindung (0 Volt) für die Leistungszellengruppe 28 verbunden und der Anschluss 46'' wird mit dem Akkupackanschluss zur Erdungsverbindung für die Leistungszellengruppe 30 verbunden. Der Anschluss 46''' ist aus Sicherheitsgründen für die Temperaturmessung, bei der dem Ladegerät die Temperatur vom Inneren des Akkupacks signalisiert wird, während der Verbindung mit dem Anschluss 22''' des Akkupacks verbunden. Der Anschluss 46'''' ist mittels des Anschlusssteckplatzes 22'''' mit der +18 Volt-Anschlussverbindung für die Leistungszellengruppe 28 verbunden und der Anschluss 46''''' ist mittels des Anschlusssteckplatzes 22''''' mit der +18 Volt-Anschlussverbindung für die Leistungszellengruppe 30 des Akkupacks verbunden.
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7b stellt den mit dem Akkuladegerät 44 verbundenen Akkupack dar und stellt die Art und Weise dar, in der die jeweiligen Anschlüsse mit den elektrischen Verbindungsmitteln in einer Akkuladekonfiguration 48 zum sicheren und effizienten Laden des Akkupacks 18 verbunden sind.
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Während des Ladevorgangs müssen die Zellen 26 des Akkupacks überwacht werden, jedoch ist es zur Überwachung jeder Zelle herkömmlicherweise erforderlich, acht Anschlüsse bereitzustellen, was kostenintensiver ist und aufgrund von Größenbeschränkungen zu Unterbringungsschwierigkeiten führen kann. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Anzahl der Anschlüsse durch Bereitstellen einer Schaltung, bei der das Ladegerät 44 die Leistungszellen in Gruppe 28 oder Gruppe 30 zu jeder Zeit statt die Leistungszellen in beiden Gruppen periodisch misst und überwacht, auf 4 verringert werden (C1–C4). Dies ist mit Bezug auf 8a und b angezeigt. Wenn das Relaisschaltungssignal mittels der Anschlüsse 22RC und 46RC niedrig ist (RC aus), zeigt C1 (22C1, 46C1) daher gemäß der Erfindung an, dass die Signale von der Gruppe 30 von Leistungszellen kommen und wenn das RC hoch ist (RC an), zeigt C1 an, dass die Leistungszellensignale von der Gruppe 28 von Leistungszellen kommen. Dies bedeutet, dass nur eine Kombination von RC und C1 während des Ladens überwacht werden muss, um zu bestimmen, ob die Leistungszellen von Gruppe 28 oder Gruppe 30 zu einem Zeitpunkt überwacht werden müssen. Es ist zu beachten, dass die Relaisschaltungen durch eine Festkörperschaltung ersetzt werden könnten.
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Aufgrund der in 8a gezeigten Verdrahtungsreihenfolge der Leistungszellen c1, c2, c3 und c4, erhalten Signale in Abhängigkeit von der verbundenen Gruppe 28 oder 30, die je nach RC-Signal gewählt wird, unterschiedliche Spannungen.
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In Bezug auf Verbindungen zwischen den jeweiligen Zellen in den Gruppen sind die Verbindungen c1.1, c2.1, c3.1 und c4.1 in entgegengesetzter Richtung zu den Verbindungen c1.2, 2.2, 3.2 und 4.2 verbunden, so dass die Spannung der Zellen gemessen werden kann, aber zeigen auch an, welche Zelle in der Gruppe gemessen wird. Wenn die Stromschleife des RC-Anschlusses erfasst werden kann, es aber keinen Stromfluss gibt, wird ein Fehlerzustand angezeigt.
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Dies bedeutet daher, dass nur die vier ausreichenden Anschlüsse für die Leistungszellen in einer der Gruppen an der Schnittstelle zwischen dem Ladegerät 44 und dem Akkupack 18 bereitgestellt werden müssen, da nur die Leistungszellen in einer Gruppe zu jeder Zeit überwacht werden.
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9 stellt den Akkupack 18 ohne ein damit verbundenes Elektrowerkzeug oder verbundene Ladevorrichtung dar und bei dieser Ausführungsform sind die beiden Gruppen von Leistungszellen 28, 30 innerhalb des Akkupacks nicht miteinander verbunden, so dass der Pack als ein 2mal-1P5S-Pack konfiguriert ist, was den Vorteil hat, dass die einzelnen Akkugruppen nicht verbunden sind, so dass der Akkupack die Grenze von 100 Wh für einen sicheren Transit nicht überschreitet und daher vor der Verwendung als Teil einer Einzelhandelspackung ohne Sicherheitsbedenken oder ohne, dass während seiner Laufzeit eine Anpassung für den Transit erforderlich ist, sicher transportiert werden kann.
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Daher kann derselbe Akkupack 16 gemäß der Erfindung für unterschiedliche Elektrowerkzeuge verwendet werden, die unterschiedliche Betriebsspannungen erfordern. Wenn der Akkupack beispielsweise so konfiguriert ist, dass der 20 Volt bereitstellt, wird das Elektrowerkzeug, wenn der Akkupack mit einem Elektrowerkzeug verbunden wird, das elektrische Verbindungsmittel hat, um die erforderliche Versorgung mit 20 Volt zum Betrieb des Motors des selbigen bereitzustellen, dem Akkupack nur die 20 V-Leistung entziehen und das Elektrowerkzeug kann für eine bestimmte Zeitdauer betrieben werden.
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Gemäß der Erfindung sind die elektrischen Verbindungsmittel in dem Elektrowerkzeug jedoch so konfiguriert, dass dem Elektrowerkzeugmotor von dem Akkupack durch Kombinieren der 2 × 20 V-Versorgung des Akkupacks zu 40 Volt die erforderlichen 40 Volt von dem Akkupack geliefert werden, wenn der Akkupack mit einem Elektrowerkzeug verbunden ist, für dessen Betrieb eine 40 Volt-Versorgung erforderlich ist. Das mit 40 Volt betriebene Elektrowerkzeug kann dann eine hohe Leistung liefern, die für Aufgaben im Schwerlastbereich geeignet ist.
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Daher ist es, anders als bei „Multi-Volt”-Akkusystemen des Stands der Technik, die Innenverdrahtung des Elektrowerkzeugs, die die Spannung bestimmt, die dem Motors dieses Elektrowerkzeugs geliefert wird, und die Nennleistung des Akkupacks ändert sich nicht. Dies steht im Kontrast zu den herkömmlichen Systemen, bei denen der Akkupack selbst und die dahin befindlichen Leistungszellen üblicherweise durch mechanische Anpassungsvorrichtungen rekonfiguriert werden müssen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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