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GEBIET DES GEBRAUCHSMUSTERS
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Das vorliegende Gebrauchsmuster betrifft ein Elektrowerkzeug.
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STAND DER TECHNIK
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Das Elektromotorsteuerungssystem eines Elektrowerkzeugs umfasst im Allgemeinen einen Kondensator mit großer Kapazität. Der Kondensator wird durch den Batteriepack aufgeladen, wenn beim Anbringen des Batteriepacks an das Elektrowerkzeug an dem Kondensator eine niedrigere Spannung anliegt, in welchem Fall zum Zeitpunkt des Ladevorgangs ein großer Strom erzeugt wird, was zu elektrischen Funken zwischen der Anschlussklemme des Elektrowerkzeugs und der Anschlussklemme des Batteriepacks führt, wodurch die Anschlussklemme beschädigt wird und Sicherheitsunfälle leicht verursacht werden.
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OFFENBARUNG DES GEBRAUCHSMUSTERS
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Zum Beheben der Nachteile im Stand der Technik liegt dem vorliegenden Gebrauchsmuster die Aufgabe zugrunde, ein Elektrowerkzeug bereitzustellen, womit elektrische Funken an Anschlussklemmen beim Anbringen eines Batteriepacks an das Elektrowerkzeug vermieden werden können.
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Gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster wird die Aufgabe gelöst durch die folgende Ausgestaltung:
- Ein Elektrowerkzeug, das durch einen Batteriepack mit Strom versorgt wird, welcher Batteriepack abnehmbar an dem Elektrowerkzeug angebracht ist, wobei das Elektrowerkzeug einen Elektromotor, eine Antriebsschaltung, die zum Antreiben des Elektromotors zur Ausgabe einer Antriebskraft dient, ein Steuermodul, das zur Steuerung der Antriebsschaltung dient, ein Energiespeicherelement, das mit der Antriebsschaltung verbunden ist, ein Strombegrenzungselement, das mit dem Energiespeicherelement in Reihe geschaltet ist und zum Aufladen des Energiespeicherelements mit einem ersten Strom dient, und ein Schaltelement, das mit dem Energiespeicherelement elektrisch in Reihe geschaltet und mit dem Strombegrenzungselement parallel geschaltet ist und zum Aufladen oder Entladen des Energiespeicherelements mit einem zweiten Strom dient, umfasst.
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Optional ist das Steuermodul dazu eingerichtet, nach Aufladen des Energiespeicherelements mit dem ersten Strom durch das Strombegrenzungselement bis Erreichen einer voreingestellten Spannungsschwelle das Zuschalten des Schaltelements zu bewirken, um das Strombegrenzungselement kurzzuschließen.
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Optional ist vorgesehen, dass die voreingestellte Spannungsschwelle dem Spannungswert des Batteriepacks gleicht oder im Wesentlichen gleicht.
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Optional ist das Steuermodul dazu eingerichtet, nach Aufladen des Energiespeicherelements mit dem ersten Strom durch das Strombegrenzungselement bis Erreichen einer voreingestellten Kapazitätsschwelle das Zuschalten des Schaltelements zu bewirken, um das Strombegrenzungselement kurzzuschließen.
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Optional ist vorgesehen, dass das Verhältnis der voreingestellten Spannungsschwelle zu der Kapazität des Energiespeicherelements in voll geladenem Zustand zwischen 0,7 und 1 liegt.
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Optional ist das Steuermodul dazu eingerichtet, nach Aufladen des Energiespeicherelements mit dem ersten Strom durch das Strombegrenzungselement bis Ablauf einer voreingestellten Dauer das Zuschalten des Schaltelements zu bewirken, um das Strombegrenzungselement kurzzuschließen.
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Optional ist vorgesehen, dass das Schaltelement ein Relaisschalter ist.
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Optional ist vorgesehen, dass das Schaltelement ein Halbleiterschalter ist.
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Optional ist vorgesehen, dass das Schaltelement ein Feldeffekttransistor ist.
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Optional ist vorgesehen, dass der Stromwert des ersten Stroms zwischen 20 mA bis 1500 mA liegt.
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Optional ist vorgesehen, dass der erste Strom zwischen dem Energiespeicherelement und dem Batteriepack fließt, während der zweite Strom zwischen dem Energiespeicherelement und der Antriebsschaltung fließt.
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Optional umfasst der Batteriepack eine Batteriezellengruppe, die mehrere miteinander elektrisch verbundene Batteriezellen umfasst, eine positive Stromversorgungsklemme, die an eine positive Elektrode der Batteriezellengruppe angeschlossen ist, und eine negative Stromversorgungsklemme, die an eine negative Elektrode der Batteriezellengruppe angeschlossen ist.
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Optional umfasst das Elektrowerkzeug ferner eine positive Anschlussklemme zum Anschließen an die positive Stromversorgungsklemme des Batteriepacks und eine negative Anschlussklemme zum Anschließen an die negative Stromversorgungsklemme des Batteriepacks. Die Antriebsschaltung weist ein erstes Antriebsende, das mit der positiven Anschlussklemme verbunden ist, und ein zweites Antriebsende, das mit der negativen Anschlussklemme verbunden ist. Das Energiespeicherelement ist an das erste Antriebsende oder das zweite Antriebsende angeschlossen.
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Optional umfasst das Elektrowerkzeug ferner einen Auslösemechanismus, der durch Betätigen aktiviert werden kann, um den Elektromotor zu starten, und einen Signalschalter, der mit dem Auslösemechanismus in Verbindung steht und zur Ausgabe eines Startsignals an das Steuermodul dient. Das Steuermodul ist dazu eingerichtet, nach Empfangen des durch den Signalschalter ausgegebenen Startsignals ein erstes Steuersignal auszugeben, um das Zuschalten des Schaltelements zu bewirken und somit das Strombegrenzungselement kurzzuschließen.
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Optional ist das Steuermodul dazu eingerichtet ist, nach Zuschalten des Schaltelements ein zweites Steuersignal an die Antriebsschaltung auszugeben, um den Elektromotor in Drehung zu versetzen.
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Optional umfasst das Elektrowerkzeug ferner eine erste Spannungserfassungsschaltung zum Erfassen der Spannung an beiden Enden des Energiespeicherelements.
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Optional umfasst das Elektrowerkzeug ferner eine zweite Spannungserfassungsschaltung zum Erfassen der Spannung des Batteriepacks.
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Ein Elektrowerkzeug, das durch einen Batteriepack mit Strom versorgt wird, welcher Batteriepack abnehmbar an dem Elektrowerkzeug angebracht ist, wobei das Elektrowerkzeug Folgendes umfasst: einen Elektromotor, eine Antriebsschaltung, die zum Antreiben des Elektromotors zur Ausgabe einer Antriebskraft dient, ein Steuermodul, das zur Steuerung der Antriebsschaltung dient, ein Energiespeicherelement, das mit der Antriebsschaltung verbunden ist, und eine Schutzschaltung, die zwischen dem Energiespeicherelement und der Antriebsschaltung elektrisch angeschlossen ist und eine erste Schaltung und eine zweite Schaltung, die parallel geschaltet sind, umfasst, wobei die erste Schaltung mit dem Energiespeicherelement verbunden ist, um das Energiespeicherelement mit einem ersten Strom aufzuladen, während die zweite Schaltung mit dem Energiespeicherelement verbunden ist, um das Energiespeicherelement mit einem zweiten Strom aufzuladen oder zu entladen.
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Optional umfasst die erste Schaltung ein Strombegrenzungselement, das mit dem Energiespeicherelement in Reihe geschaltet ist, während die zweite Schaltung ein Schaltelement umfasst, das elektrisch in Reihe mit dem Energiespeicherelement geschaltet und mit dem Strombegrenzungselement parallel geschaltet ist.
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Optional ist das Steuermodul dazu eingerichtet, nach Aufladen des Energiespeicherelements mit dem ersten Strom durch das Strombegrenzungselement bis Erfüllen einer voreingestellten Bedingung das Zuschalten des Schaltelements zu bewirken, um das Strombegrenzungselement kurzzuschließen.
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Das vorliegende Gebrauchsmuster zeichnet sich vorteilhafterweise dadurch aus, dass beim Einbau eines Batteriepacks in das Elektrowerkzeug das Erzeugen elektrischer Funken an der Anschlussklemme des Elektrowerkzeugs und des Batteriepacks infolge eines großen Stroms zum Zeitpunkt des Aufladens eines Filterkondensators, eine dadurch verursachte Beschädigung der Anschlussklemme und selbst ein Sicherheitsunfall vermieden werden.
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Figurenliste
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Darin zeigen
- 1 das Aussehen eines Elektrowerkzeugs nach einer Ausführungsform in einer strukturellen Darstellung,
- 2 das Schaltungssystem des Elektrowerkzeugs nach einer Ausführungsform,
- 3 das Schaltungssystem des Elektrowerkzeugs nach einer anderen Ausführungsform,
- 4 das Schaltungssystem des Elektrowerkzeugs nach einer weiteren Ausführungsform,
- 5 das Schaltungssystem des Elektrowerkzeugs nach einer noch weiteren Ausführungsform.
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KONKRETE AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend wird das vorliegende Gebrauchsmuster unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen anhand konkreter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es versteht sich, dass die beschriebenen konkreten Ausführungsbeispiele lediglich zur Erklärung des vorliegenden Gebrauchsmusters dienen, ohne diese einzuschränken. Des Weiteren ist darauf hinzuweisen, dass zum Erleichtern der Beschreibung in den beiliegenden Zeichnungen nur im Zusammenhang mit dem Gebrauchsmuster stehende Teile anstatt sämtlicher Strukturen dargestellt sind.
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Elektrowerkzeuge nach dem vorliegenden Gebrauchsmuster umfassen Folgendes, jedoch ohne darauf beschränkt zu sein: Schraubendreher, Elektrobohrmaschinen, Schlüssel, Winkelschleifer und andere Elektrowerkzeuge, die eine Drehzahlregelung erfordern, Schleifmaschinen und andere Elektrowerkzeuge zum Schleifen von Werkstücken, Säbelsägen, Kreissägen, Stichsägen und anderen Elektrowerkzeugen zum Schneiden von Werkstücken sowie Elektrohämmer und andere Elektrowerkzeuge zum Schlagen. Bei solchen Werkzeugen kann es sich auch um Gartenwerkzeuge, wie Rasenmäher, Schneepflug, Gartenbläser und Staubsauger, Gartenschere und Kettensäge handeln. Darüber hinaus können solche Werkzeuge auch für andere Zwecke verwendet werden, beispielsweise in Form von Mischer. Solange für solche Elektrowerkzeuge der Inhalt der nachstehend beschriebenen Ausgestaltungen gelten kann, fallen sie unter den Schutzumfang des vorliegenden Gebrauchsm usters.
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Das Elektrowerkzeug nach dem vorliegenden Gebrauchsmuster wird durch einen Batteriepack mit Strom versorgt, welcher Batteriepack abnehmbar an dem Elektrowerkzeug angebracht ist. Das Elektrowerkzeug umfasst ein Werkzeugzubehör zur Realisierung der Funktion des Elektrowerkzeugs und einen Elektromotor, der in Wirkverbindung mit dem Werkzeugzubehör steht, um das Werkzeugzubehör anzutreiben.
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Es wird auf 1 hingewiesen. In einer Ausführungsform umfasst das Elektrowerkzeug 10, das beispielsweise als Rasenmäher ausgebildet ist, einen Elektromotor 33, ein Fahrwerk 12, einen Griff 13, ein Rad 14 und ein Messer (nicht dargestellt). Das Elektrowerkzeug 10 kann selbstverständlich ferner ein Aufsitzmäher oder ein Elektrowerkzeug zum Ausführen einer anderen Funktion sein.
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Als Werkzeugzubehör für den Rasenmäher dient das Messer zur Realisierung der Mähfunktion des Rasenmähers und ist in dem Fahrwerk 12 eingebaut.
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Der Elektromotor 33 steht in Wirkverbindung mit dem Werkzeugzubehör, um das Werkzeugzubehör in Betrieb zu setzen. Bei einem Rasenmäher handelt es sich um das Werkzeugzubehör um ein Messer, mit dem der Elektromotor 33 in Wirkverbindung steht. Der Elektromotor 33 dient zum Antreiben des Messers, um dieses in Drehung zu versetzen und somit die Mähfunktion zu verwirklichen. Der Elektromotor 33 kann direkt mit dem Messer verbunden oder über ein Getriebe oder einen Untersetzungsmechanismus mit dem Messer verbunden sein, um das Messer anzutreiben.
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Das Fahrwerk 12 dient zum Tragen und Montieren des Elektromotors 33. Das Fahrwerk 12 ist mit einem Schneidehohlraum (nicht dargestellt) versehen. Das Messer dreht sich im Schneidehohlraum. Der Elektromotor 33 kann ein Elektromotor 33, der elektrisch angetrieben wird, oder ein Verbrennungsmotor, der durch Kraftstoff angetrieben wird, sein. Konkret ist der Motor 33 ein bürstenloser Motor. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Elektrowerkzeug 10 durch einen Batteriepack 20 mit Strom versorgt. Der Rasenmäher ist mit einem Batteriefach 17 zur Aufnahme des Batteriepacks 20 versehen, welches Batteriefach 17 am oberen Teil des Fahrwerks 12 angeordnet ist.
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Der Griff 13 dient zum Ergreifen von einem Benutzer, um das Elektrowerkzeug 10 zu bedienen. Bei einem Rasenmäher ist der Griff 13 dazu eingerichtet, den Rasenmäher zu schieben. Der Griff 13 ist mit dem Fahrwerk 12 verbunden. Bei einem handbetriebenen Rasenmäher umfasst er ferner eine Verbindungsstange 131. Die Verbindungsstange 131 verbindet den Griff 13 und das Fahrwerk 12. Als eine alternative Ausführungsform können der Griff 13 und die Verbindungsstange 131 einteilig ausgebildet sein. Optional umfasst der Rasenmäher ferner einen Betätigungshebel 15 zum Steuern des Elektromotors 33 und einen Schaltkasten 16. Der Betätigungshebel 15 ist drehbar mit dem Schaltkasten 16 verbunden, der an dem Griff 13 oder der Verbindungsstange 131 befestigt ist.
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Das Rad 14 dreht sich relativ zu dem Fahrwerk 12, sodass sich der Rasenmäher auf dem Fußboden bewegen kann. Als eine alternative Ausführungsform umfasst der Rasenmäher einen selbstangetriebenen Motor, der das Rad 14 zum Drehen antreibt.
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Wie oben erwähnt, ist das Elektrowerkzeug 10 nicht auf den oben erwähnten Rasenmäher beschränkt und stattdessen kann es sich dabei um andere Elektrowerkzeuge handeln, wie Aufsitzmäher, Schneepflug, Gartenbläser und Staubsauger, Gartenschere, Kettensäge und andere Elektrogartenwerkzeuge, Säbelsäge, Kreissäge, Stichsäge, Kreissäge, Winkelschleifer, elektrische Bohrmaschine, Schraubendreher, Schraubenschlüssel und andere Handwerkzeuge oder auch Tischwerkzeuge.
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Es wird auf 2 bis 5 hingewiesen. Der Betrieb des oben erwähnten Elektrowerkzeugs 10 ist ferner auf ein Schaltungssystem 30 angewiesen, das Schaltungskomponenten umfasst, wobei mindestens ein Teil der Schaltungskomponenten auf einer Leiterplatte (nicht dargestellt) angeordnet ist, welche Leiterplatte in einem Gehäuse 18 des Elektrowerkzeugs angeordnet ist. Das Schaltungssystem 30 des Elektrowerkzeugs 10 umfasst vor allem ein Steuermodul 31, eine Antriebsschaltung 32, einen Elektromotor 33, ein Energiespeicherelement 34 und einen Batteriepack 20.
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Dabei umfasst der Batteriepack 20 ein Gehäuse 21 (1) und eine in dem Gehäuse 21 aufgenommene Batteriezellengruppe 22. Die Batteriezellengruppe 22 umfasst mehrere elektrisch miteinander verbundene Batteriezellen 221, die wiederaufladbar sind. Die mehreren Batteriezellen 221 sind miteinander elektrisch verbunden, um eine Batteriezellengruppe 22 zu bilden. Der Batteriepack 20 umfasst ferner eine Stromversorgungsklemme zum Verbinden mit einer Anschlussklemme des Elektrowerkzeugs 10. Die Anschlussklemme des Batteriepacks 20 umfasst eine positive Stromversorgungsklemme B + und eine negative Stromversorgungsklemme B-, die jeweils mit einer positiven Elektrode bzw. einer negativen Elektrode der Batteriezellengruppe 22 verbunden sind. Die Anschlussklemme des Elektrowerkzeugs 10 umfasst eine positive Anschlussklemme T + und eine negative Anschluss T-, die jeweils zum Verbinden mit einer positiven Stromversorgungsklemme B + und einer negativen Stromversorgungsklemme B- des Batteriepacks 20 dienen, um elektrische Energie zu übertragen. Bei am Elektrowerkzeug 10 angebrachtem Batteriepack 20 sind die positive Stromversorgungsklemme B+ und die negative Stromversorgungsklemme B- des Batteriepacks 20 elektrisch mit der positiven Anschlussklemme T+ und der negativen Anschlussklemme T- des Elektrowerkzeugs 10 verbunden, um elektrische Energie zu übertragen.
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In einer Ausführungsform umfasst das Elektrowerkzeug 10 einen Leistungsschalter SW (2), der in dem Schaltkasten 16 angeordnet ist, in Verbindung mit dem Betätigungshebel 15 steht und durch den Betätigungshebel 15 aktiviert werden kann, um den Schaltzustand zu ändern. Der Leistungsschalter SW ist in einem Stromkreis zur Übertragung elektrischer Energie des Batteriepacks 20 und des Elektrowerkzeugs 10 in Reihe geschaltet, um elektrischen Strom von dem Batteriepack 20 zuzulassen oder zu unterbinden. Konkret ist ein Ende des Leistungsschalters SW mit der positiven Anschlussklemme T+ des Elektrowerkzeugs 10 verbunden, während das andere Ende mit der Antriebsschaltung 32, dem Energiespeicherelement 34 und dem Steuermodul 31 verbunden. In einer anderen Ausführungsform umfasst das Elektrowerkzeug 10 keinen Leistungsschalter SW, sondern einen Signalschalter K (3), um das Steuermodul 31 zu aktivieren, so dass das Steuermodul 31 ein Signal an die Antriebsschaltung 32 auszugeben, womit der Betrieb der Antriebsschaltung 32 gesteuert wird. Der Signalschalter K steht in Verbindung mit dem Betätigungshebel 15 und der Signalschalter K wird durch den Betätigungshebel 15 ausgelöst, um den Schaltzustand zu ändern. Der Signalschalter K ist elektrisch mit dem Steuermodul 31 verbunden und dient zur Ausgabe eines Startsignals an das Steuermodul 31. Konkret kann das Steuermodul 31 den Zustand des Signalschalters K erfassen. Bei ausgelöstem Signalschalter K wird ein Startsignal an das Steuermodul 31 ausgegeben und das Steuermodul 31 gibt ein Steuersignal an die Antriebsschaltung 32 aus, um die Antriebsschaltung 32 in Betrieb zu setzen. In der vorliegenden Ausführungsform dient der Betätigungshebel 15 als Auslösemechanismus, der durch Betätigen aktiviert werden kann, um das Elektrowerkzeug 10 oder den Elektromotor 33 zu starten.
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Das Steuermodul 31 ist elektrisch mit der Antriebsschaltung 32 verbunden, um ein Antriebssignal auszugeben und somit den Betrieb der Antriebsschaltung 32 zu steuern. In einigen Ausführungsformen verwendet das Steuermodul 31 einen speziellen Steuerchip (z. B. MCU, Mikrocontroller-Einheit). Optional umfasst der Steuerchip innen ein Leistungsantriebsmodul, mit dem die Antriebsfähigkeit des Ausgangssignals des Steuermoduls 31 verbessert wird. Das Leistungsantriebsmodul kann auch durch ein externes Leistungsantriebsmodul verwirklicht werden. Das Elektrowerkzeug 10 umfasst ferner ein Stromversorgungsmodul (nicht gezeigt) zum Umwandeln der elektrischen Energie des Batteriepacks 20 in elektrische Energie, die von dem Steuerchip oder anderen elektronischen Komponenten in dem Steuermodul 31 verwendet werden kann.
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Die Antriebschaltung 32 ist an den Elektromotor 33 angeschlossen und dient zum Antreiben des Elektromotors 33 zur Ausgabe einer Antriebskraft. In einer Ausführungsform ist der Elektromotor 33 ein bürstenloser Gleichstrommotor und der Elektromotor 33 umfasst einen Rotor, einen Stator und eine Wicklung. Die Antriebsschaltung 32 ist konkret über Dreiphasenelektroden U, V, W des Elektromotors 33 mit den Wicklungen des Elektromotors 33 verbunden. Die Antriebsschaltung 32 umfasst konkret mindestens ein Schaltelement zum Ändern des Schaltzustands in Abhängigkeit von dem Steuersignal des Steuermoduls 31, womit der Bestromzustand der Wicklungen des Elektromotors 33 geändert wird.
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In einer Ausführungsform ist die Antriebsschaltung 32 als Drehstrombrückenschaltung ausgebildet und umfasst Schaltelemente VT1, VT2, VT3, VT4, VT5, VT6, die eine Drehstrombrücke bilden, wobei VT1, VT3, VT5 obere Brückenantriebsschalter und VT2, VT4, VT6 untere Brückenantriebsschalter sind. Die Schaltelemente VT1 bis VT6 können Feldeffekttransistoren, IGBT-Transistoren usw. sein. Am Beispiel eines Feldeffekttransistors ist die Gate-Elektrode jedes Schaltelements elektrisch mit einer Leistungsantriebsschaltung 211 des Steuermoduls 31 verbunden und die Drain- oder Source-Elektrode jedes Schaltelements ist elektrisch mit der Wicklung des Elektromotors 33 verbunden. Die Schaltelemente VT1 bis VT6 ändern den Schaltzustand gemäß einem von dem Steuermodul 31 ausgegebenen Steuersignal, wodurch der Zustand der durch den Batteriepack 20 an die Wicklung des Elektromotors 33 angelegten Spannung geändert wird, um den Elektromotor 33 in Betrieb zu setzen.
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Um den Elektromotor 33 zu drehen, weist die Antriebsschaltung 32 mehrere Antriebszustände auf und die Statorwicklung des Elektromotors erzeugt in einem Antriebszustand ein Magnetfeld. Das Steuermodul 31 ist dazu eingerichtet, ein entsprechendes Antriebssignal an die Antriebsschaltung 32 gemäß der Rotordrehposition des Elektromotors 33 auszugeben, um den Antriebszustand der Antriebsschaltung 32 umzuschalten, wodurch der Zustand der an der Wicklung des Motors 33 angelegten Spannung geändert, ein magnetisches Wechselmagnetfeld zum Versetzen des Rotors in Drehung erzeugt und somit das Antreiben des Elektromotors realisiert wird. Die Drehposition des Rotors des Elektromotors 33 kann durch einen Positionssensor erfasst werden oder alternativ dazu auch durch Berechnen anhand eines erfassten Busstroms des Elektromotors und/oder der Anschlussspannung des Elektromotors für erhalten werden.
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Die Antriebsschaltung 32 hat ein erstes Antriebsende 32a und ein zweites Antriebsende 32b, wobei das erste Antriebsende 32a mit der positiven Anschlussklemme T + verbunden und das zweite Antriebsende 32b mit der negativen Anschlussklemme T- verbunden ist.
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Das Energiespeicherelement 34 ist mit der Antriebsschaltung 32 verbunden, um die Antriebsschaltung 32 zu filtern. Konkret ist das Energiespeicherelement 34 an das erste Antriebsende 32a oder das zweite Antriebsende 32b angeschlossen. Das Energiespeicherelement 34 umfasst mindestens einen Elektrolytkondensator C. Mit anderen Worten kann das Energiespeicherelement 34 einen Elektrolytkondensator C oder mehrere parallel geschaltete Elektrolytkondensatoren C umfassen.
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Beim Anbringen des Batteriepacks 20 an das Elektrowerkzeug 10 liegt an beiden Enden des Elektrolytkondensators C eine niedrige Spannung an, sodass der Batteriepack 20 den Elektrolytkondensator C auflädt. Aufgrund einer großen Spannungsdifferenz zwischen dem Batteriepack 20 und dem Elektrolytkondensator C wird ein großer Strom beim Aufladen des Elektrolytkondensators C erzeugt, was zu elektrischen Funken zwischen der Anschlussklemme des Elektrowerkzeugs 10 und der Anschlussklemme des Batteriepacks 20 führt. Wenn innerhalb des Elektrowerkzeugs 10 ein an die positive Stromversorgungsklemme T+ des Elektrowerkzeugs 20 angeschlossener Stromversorgungsschalter SW (1) vorgesehen und der Elektrolytkondensator C hinter dem Stromversorgungsschalter SW geschaltet ist, kann beim Schließen des Stromversorgungsschalters SW der Kontakt des Stromversorgungsschalters SW infolge des großen Stroms verbrannt oder verklebt werden.
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Das Elektrowerkzeug 10 umfasst ferner eine Schutzschaltung 35, die elektrisch zwischen dem Energiespeicherelement 34 und der Antriebsschaltung 32 angeschlossen ist. Die Schutzschaltung 35 umfasst eine erste Schaltung 351 und eine zweite Schaltung 352, die parallel angeordnet sind. Die erste Schaltung 351 ist mit dem Energiespeicherelement 34 verbunden, um das Energiespeicherelement 34 mit einem ersten Strom aufzuladen. Die zweite Schaltung 352 ist mit dem Energiespeicherelement 34 verbunden, um das Energiespeicherelement 34 mit einem zweiten Strom aufzuladen oder zu entladen.
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Konkret umfasst die erste Schaltung 351 ein Strombegrenzungselement 3511, das mit dem Energiespeicherelement 34 in Reihe geschaltet ist. Das Energiespeicherelement 34 kann mit einem ersten Strom über das Strombegrenzungselement 351 aufgeladen werden und das Strombegrenzungselement 351 ist mit einer Ladeschaltung des Energiespeicherelements 34 in Reihe geschaltet. Der erste Strom fließt zwischen dem Energiespeicherelement 34 und dem Batteriepack 20.
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In der Ausführungsform nach 2 umfasst das Elektrowerkzeug 10 einen Leistungsschalter SW. Wenn der Batteriepack 20 an dem Elektrowerkzeug 10 montiert und der Leistungsschalter SW geschlossen ist, lädt der Batteriepack 20 das Energiespeicherelement 34 mit einem ersten Strom über das Strombegrenzungselement 3511 auf.
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In der Ausführungsform nach 3 umfasst das Elektrowerkzeug 10 einen Signalschalter K anstatt eines Leistungsschalters SW. Wenn der Batteriepack 20 an dem Elektrowerkzeug 10 montiert ist, lädt der Batteriepack 20 dann das Energiespeicherelement 34 mit dem ersten Strom über das Strombegrenzungselement 3511 auf. In einigen konkreten Ausführungsformen kann das Strombegrenzungselement 3511 konkret ein Widerstand R sein.
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Die zweite Schaltung 352 umfasst ein Schaltelement 3521, das mit dem Energiespeicherelement 34 in Reihe geschaltet und mit dem Strombegrenzungselement 3511 parallel geschaltet ist und zum Aufladen oder Entladen des Energiespeicherelements 34 mit einem zweiten Strom dient. Der zweite Strom fließt zwischen dem Energiespeicherelement 34 und der Antriebsschaltung 32. In einer Ausführungsform ist das Schaltelement 3521 ein Halbleiterschalter (wie in 4 gezeigt). In einer anderen Ausführungsform ist das Schaltelement 3521 ein Relaisschalter (wie in 5 gezeigt).
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Das Steuermodul 31 ist dazu eingerichtet, nach Aufladen des Energiespeicherelements 34 mit dem ersten Strom durch das Strombegrenzungselement 3511 bis Erfüllen einer voreingestellten Bedingung das Zuschalten des Schaltelements 3521 zu bewirken, um das Strombegrenzungselement 3511 kurzzuschließen.
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Auf diese Weise kann das Energiespeicherelement 34 nach Aufladen mit dem ersten Strom bis Erfüllen einer voreingestellten Bedingung direkt parallel mit der Antriebsschaltung 32 geschaltet werden, um die Antriebsschaltung 32 zu filtern. Nach Inbetriebsetzung der Antriebsschaltung 32 wird das Energiespeicherelement 34 mit dem zweiten Strom aufgeladen oder entladen und der zweite Strom fließt zwischen dem Energiespeicherelement 34 und der Antriebsschaltung 32, so dass das Energiespeicherelement 34 die Antriebsschaltung 32 filtern kann.
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Optional ist vorgesehen, dass der Stromwert des ersten Stroms zwischen 20 mA bis 1500 mA liegt. Nach Anbringen des Batteriepacks 20 an das Elektrowerkzeug 10 wird das Energiespeicherelement 34 zunächst mit einem kleinen Strom aufgeladen, um zu verhindern, dass der Elektrolytkondensator C zum Zeitpunkt des Aufladens einen großen Strom erzeugt, wodurch elektrische Funken zwischen der Anschlussklemme des Elektrowerkzeugs 10 und der Anschlussklemme des Batteriepacks 20 verursacht werden. Beim Aufladen des Elektrolytkondensators C bis Erfüllen einer voreingestellten Bedingung wird das Strombegrenzungselement 3511 durch Zuschalten des Schaltelements 3521 kurzgeschlossen, so dass das Energiespeicherelement 34 direkt parallel mit der Antriebsschaltung 32 geschaltet werden kann, um die Antriebsschaltung 32 normal zu filtern, ohne dass das Strombegrenzungselement 3511 weiterhin die Kapazität des Batteriepacks 20 verbraucht.
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Konkret sind kurz nach Anbringen des Batteriepacks 20 an das Elektrowerkzeug 10 die positive Stromversorgungsklemme B+ und die negative Stromversorgungsklemme B- des Batteriepacks 20 mit der positiven Anschlussklemme T+ und der negativen Anschlussklemme T- des Elektrowerkzeugs 10 verbunden und das Energiespeicherelement 34 wird zuerst durch das Strombegrenzungselement 3511 aufgeladen. Nach Aufladen des Energiespeicherelements 34 bis Erreichen einer voreingestellten Bedingung gibt das Steuermodul 31 ein Steuersignal aus, um das Zuschalten des Schaltelements 3521 zu bewirken. Somit wird das Strombegrenzungselement 3511 kurzgeschlossen und das Energiespeicherelement 34 ist parallel mit der Antriebsschaltung 32 geschaltet. Nach Inbetriebsetzung der Antriebsschaltung 32 filtert das Energiespeicherelement die Antriebsschaltung 32 und zu diesem Zeitpunkt wird das Energiespeicherelement 34 mit einem zweiten Strom aufgeladen oder entladen.
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In einer Ausführungsform ist das Steuermodul 31 dazu eingerichtet, nach Aufladen des Energiespeicherelements 34 mit dem ersten Strom durch das Strombegrenzungselement 3511 bis Erreichen einer voreingestellten Spannungsschwelle das Zuschalten des Schaltelements 3521 zu bewirken, um das Strombegrenzungselement kurzzuschließen.
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Optional ist vorgesehen, dass die voreingestellte Spannungsschwelle dem Spannungswert des Batteriepacks 20 gleicht oder im Wesentlichen gleicht. Somit wird das Energiespeicherelement 34 erst bei einer sehr geringen Spannungsdifferenz oder bei keiner Spannungsdifferenz zwischen dem Energiespeicherelement 34 und dem Batteriepack 20 parallel mit der Antriebsschaltung 32 geschaltet, so dass die Antriebsschaltung 32 normal gefiltert werden kann.
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Wie aus 2 und 4 zu entnehmen ist, umfasst das Elektrowerkzeug 10 optional ferner eine erste Spannungserfassungsschaltung 36 zum Erfassen der Spannung an beiden Enden des Energiespeicherelements 34. Mit anderen Worten wird durch die Spannungserfassungseinheit 36 erfasst, ob das Energiespeicherelement 34 die voreingestellte Spannungsschwelle erreicht. Wenn die Spannungserfassungseinheit 36 erfasst, dass die Spannung des Energiespeicherelements 34 die voreingestellte Spannungsschwelle erreicht, gibt das Steuermodul 31 ein Steuersignal an das Schaltelement 3521 aus, um das Schaltelement 3521 zuzuschalten, wodurch das Strombegrenzungselement 3511 kurzgeschlossen wird, so dass das Energiespeicherelement 34 zum Filtern der Antriebsschaltung 32 direkt parallel an beiden Enden der Antriebsschaltung 32 geschaltet werden kann.
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Optional umfasst das Elektrowerkzeug 10 ferner eine zweite Spannungserfassungseinheit (nicht dargestellt) zum Erfassen der Spannung des Batteriepacks 20.
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In einer Ausführungsform ist das Steuermodul 31 dazu eingerichtet, nach Aufladen des Energiespeicherelements 34 mit dem ersten Strom durch das Strombegrenzungselement 3511 bis Erreichen einer voreingestellten Kapazitätsschwelle das Zuschalten des Schaltelements 3521 zu bewirken, um das Strombegrenzungselement 3511 kurzzuschließen. Optional ist vorgesehen, dass das Verhältnis der voreingestellten Spannungsschwelle zu der Kapazität des Energiespeicherelements 34 in voll geladenem Zustand zwischen 0,7 und 1 liegt.
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Optional ist das Steuermodul 31 dazu eingerichtet, nach Aufladen des Energiespeicherelements 34 mit dem ersten Strom durch das Strombegrenzungselement 3511 bis Ablauf einer voreingestellten Dauer das Zuschalten des Schaltelements 3521 zu bewirken, um das Strombegrenzungselement 3511 kurzzuschließen.
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Wie sich aus 4 ergibt, ist in einer konkreten Ausführungsform das Schaltelement 3521 ein Halbleiterschalter Q1 und das Strombegrenzungselement 3511 ein Widerstand R. Der Halbleiterschalter Q1 ist beispielsweise ein Feldeffekttransistor oder ein Bipolartransistor. Am Beispiel eines Feldeffekttransistors ist die Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors elektrisch mit der Steuereinheit 31 verbunden und die beiden anderen Elektroden sind parallel mit dem Widerstand R und dann in Reihe mit dem Energiespeicherelement 34 geschaltet. Nach Aufladen des Energiespeicherelements 34 mit dem ersten Strom bis Erfüllen einer voreingestellten Bedingung gibt das Steuermodul 31 ein Steuersignal zum Zuschalten des Halbleiterschalters Q1 aus, so dass der Widerstand R kurzgeschlossen und das Energiespeicherelement 34 direkt parallel mit beiden Enden der Antriebsschaltung 32 zum Filtern geschaltet wird.
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Es wird auf 5 hingewiesen. In einer weiteren Ausführungsform ist das Schaltelement 351 ein Relais J, dessen Steuerwicklung elektrisch mit dem Steuermodul 31 verbunden ist. Konkret ist die Steuerwicklung des Relais J elektrisch mit einem Stromversorgungsmodul (nicht dargestellt) in dem Steuermodul 31 verbunden. Das Steuermodul 31 kann den Bestromzustand der Steuerwicklung des Relais J durch Steuern eines elektronischen Schalters (nicht gezeigt) steuern. Nach Aufladen des Energiespeicherelements 34 mit dem ersten Strom bis Erfüllen einer voreingestellten Bedingung gibt das Steuermodul 31 ein Steuersignal aus, um das Bestromen der Steuerwicklung des Relais J zu bewirken, so dass der Widerstand R kurzgeschlossen und somit das Energiespeicherelement 34 direkt parallel mit beiden Enden der Antriebsschaltung 32 geschaltet wird, um die Antriebsschaltung 32 zu filtern.
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Es wird auf 3 und 5 hingewiesen. In einer anderen Ausführungsform wird durch ein von einem Benutzer eingegebenes Auslösesignal bewirkt, dass das Steuermodul 31 ein Steuersignal an das Schaltelement 351 ausgibt, um das Schaltelement 351 zuzuschalten, wodurch das Strombegrenzungselement 352 kurzgeschlossen wird, so dass das Energiespeicherelement 34 zum Filtern der Antriebsschaltung 32 direkt parallel an beiden Enden der Antriebsschaltung 32 geschaltet werden kann.
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Die vorliegende Ausführungsform basiert auf den strukturellen Merkmalen von Elektrowerkzeugen wie Rasenmähern. Die Einbauposition des Batteriepacks 20 ist weit entfernt von der Position eines Betätigungsmechanismus (z. B. Betätigungshebel) zum Starten des Elektrowerkzeugs 10. Die Zeit von dem Zeitpunkt an, zu dem der Benutzer den Batteriepack 20 an den Rasenmäher anbringt, bis Betätigen des Betätigungsmechanismus von dem Benutzer ist viel länger als die Zeit, in der das Energiespeicherelement 34 voll aufgeladen ist. Wenn der Benutzer den Betätigungsmechanismus betätigt, ist das Energiespeicherelement 34 bereits voll aufgeladen. Es ist nicht notwendig, die voreingestellte Zeit zu erfassen, während der der Batteriepacks 20 angeschlossen wird, oder festzustellen, ob die Spannung des Batteriepacks 20 der Spannung des Energiespeicherelements 34 gleicht. Wenn das Elektrowerkzeug 10 zu diesem Zeitpunkt gestartet wird, wird kein großer Strom durch das Aufladen des Kondensators verursacht, welcher Strom zu elektrischen Funken an Anschlussklemmen des Elektrowerkzeugs 10 und des Batteriepack 20 oder zu einer Beschädigung der Schalterkontakte führt.
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Konkret umfasst das Elektrowerkzeug 10 ferner einen Auslösemechanismus, der durch Betätigen aktiviert werden kann, um den Elektromotor 33 zu starten, und bei dem es sich beispielsweise um den oben beschriebenen Betätigungshebel 15 handelt, und einen Signalschalter K, der mit dem Auslösemechanismus in Verbindung steht und mit dem Steuermodul 31 elektrisch verbunden ist. Der Signalschalter K wird durch den Auslösemechanismus aktiviert und ändert somit den Schaltzustand und dient zur Ausgabe eines Startsignals an das Steuermodul 31. Das Steuermodul 31 ist dazu eingerichtet, nach Ausgeben des Startsignals durch den Signalschalter ein erstes Steuersignal auszugeben, um das Zuschalten des Schaltelements 3521 zu bewirken und somit das Strombegrenzungselement 3511 kurzzuschließen. Das Energiespeicherelement 34 ist unmittelbar mit beiden Enden der Antriebsschaltung 32 parallel geschaltet und kann die Antriebsschaltung 32 filtern.
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Optional gibt das Steuermodul 31 nach Zuschalten des Schaltelements 3521 ein zweites Steuersignal an die Antriebsschaltung 32 aus, um den Elektromotor 33 zu starten. Mit anderen Worten wird die Antriebsschaltung 32 erst nach Aufladen des Energiespeicherelements C mit dem ersten Strom bis Erfüllen einer voreingestellten Bedingung und Zuschalten des Schaltelements 3521 zum Kurzschließen des Strombegrenzungselements 3511 in Betrieb gesetzt, so dass das Energiespeicherelement 34 normal Antriebsschaltung 32 filtern kann.
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Gegenüber der vorherigen Ausführungsform kann durch Aktivieren des Steuermoduls 31 zum Ausgeben eines Steuersignals an das Schaltelement 351 über den Signalschalter K das Erfassen der Spannung an beiden Enden des Energiespeicherelements 34 durch die Spannungserfassungsschaltung 36 entfallen, so dass der Schaltungsaufbau vereinfacht und die Kosten verringert werden.
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Somit kann nach Anbringen des Batteriepacks 20 an das Elektrowerkzeug 10 das Energiespeicherelement zunächst über das Strombegrenzungselement langsam aufgeladen werden, womit verhindert wird, dass der Elektrolytkondensator C zum Zeitpunkt einer unmittelbaren Aufladung einen großen Strom erzeugt, wodurch elektrische Funken zwischen der Anschlussklemme des Elektrowerkzeugs 10 und der Anschlussklemme des Batteriepacks 20 verursacht werden oder der Schalterkontakt beschädigt wird. Nach Aufladen des Elektrolytkondensators C bis Erfüllen einer voreingestellten Bedingung, beispielsweise nach Erreichen einer voreingestellten Spannungsschwelle, Erreichen einer voreingestellten Kapazitätsschwelle oder Ablauf einer voreingestellten Dauer wird das Strombegrenzungselement 3511 kurzgeschlossen, so dass der Elektrolytkondensator C direkt parallel mit beiden Enden der Antriebsschaltung 32 geschaltet wird, um die Antriebsschaltung 32 normal zu filtern, ohne dass das Strombegrenzungselement 3511 weiterhin die Kapazität des Batteriepacks verbraucht.
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Bisher wurden die Grundprinzipien, die Hauptmerkmale und die Vorteile des vorliegenden Gebrauchsmusters dargestellt und beschrieben. Es versteht sich für Fachleute auf diesem Gebiet, dass die vorstehenden Ausführungsbeispiele das Gebrauchsmuster keineswegs einschränken und jegliche Ausgestaltungen, die sich aus gleichwertiger Substitution oder Abänderung ergeben, sind von dem Schutzumfang des Gebrauchsmusters umfasst.
