DE3844093A1 - Elektrohandwerkzeug mit netzunabhaengiger stromversorgung - Google Patents
Elektrohandwerkzeug mit netzunabhaengiger stromversorgungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektrohandwerkzeug mit
netzunabhängiger Stromversorgung der im Gattungsbegriff des
Patentanspruchs 1 näher bezeichneten Art.
Ein solches Elektrohandwerkzeug ist in der DE-C1 36 10 221
beschrieben. Dort sind an den beiden Enden zweier vorhande
ner Handgriffe am Maschinengehäuse Aufnahmevorrichtungen zum
Anstecken von zwei Akku-Packs vorgesehen, von denen jeder
für sich auf den Antriebsmotor aufgeschaltet werden kann.
Deshalb ist an dem bekannten Elektrohandwerkzeug eine Um
schalteinrichtung vorhanden, mit der einer der beiden Akku-
Packs zur Stromversorgung auswählbar ist. Nach Umlegen eines
Umschalters kann dann das Gerät durch den noch vollen Akku
versorgt werden. Damit der Bedienende weiß, wann einer der
Akku-Packs leer ist, kann bei dem bekannten Elektrohandwerk
zeug auch noch eine Ladungsanzeige vorgesehen werden.
Mit der bekannten Schaltungsanordnung der Akku-Packs ist es
nicht möglich, Elektrohandwerkzeuge mit einem größeren Lei
stungsbedarf zu versorgen, zu denen beispielsweise Bohr
hämmer gehören. Zwar ist es grundsätzlich bekannt, durch ei
ne Reihenschaltung von Akkus eine größere elektrische Lei
stung zur Verfügung stellen zu können, weil sich die Span
nungen der Akkus bei einer Reihenschaltung addieren. Das
Problem ist jedoch, daß bei einer Reihenschaltung von Akkus
die Tiefentladung eines der beiden Akkus nicht bemerkt wird
und dadurch unbeabsichtigt der betreffende Akku zerstört
werden kann.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Elek
trohandwerkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, bei
dem über die Akku-Packs eine höhere elektrische Leistung zur
Verfügung gestellt wird, ohne daß die Gefahr einer Tiefent
ladung eines der Akku-Packs besteht.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die kennzeich
nenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der besondere Vorteil eines erfindungsgemäßen Elektrohand
werkzeugs liegt darin, daß der Antriebsmotor für eine höhere
Betriebsspannung und -leistung ausgelegt werden kann, die
von den Akku-Packs infolge der Reihenschaltung zur Verfügung
gestellt werden kann. Durch den Steuerschaltkreis des
Schutzschalters wird selbsttätig der Betrieb des Gerätes
dann unterbrochen oder gar nicht erst ermöglicht, wenn einer
der Akku-Packs einen vorgegebenen Ladezustand unterschrei
tet. Es kann dann der betreffende Akku-Pack ausgetauscht und
mit einem Ladegerät wieder auf den notwendigen Ladezustand
gebracht werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem
Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 die Ansicht einer Elektrohandbohrmaschine mit
netzunabhängiger Stromversorgung,
Fig. 2 die Stirnansicht der Maschine nach Fig. 1 mit
teilaufgebrochenem Gehäuse und
Fig. 3 den Schaltplan der Maschine nach den Fig. 1 und 2
für die netzunabhängige Stromversorgung.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Elektrohandwerkzeug in Gestalt
einer Handbohrmaschine, die ein Gehäuse 1 mit angeformtem
Pistolenhandgriff 2 hat. Am freien Unterende des Handgriffs
2 befinden sich unter einer Abdeckung 3 zwei Aufnahmevor
richtungen 4 für je ein Akku-Pack 5, die als
netzunabhängige Stromquelle für den Elektromotor der
Bohrmaschine dienen. Die Besonderheit der Akku-Packs 5 liegt
darin, daß sie elektrisch in Reihe geschaltet sind.
Dies ergibt sich im einzelnen aus dem Schaltbild nach Fig.
3, womit für die Stromversorgung des Motors M die sich
addierenden Spannungen der beiden Akku-Packs 5 zur Verfügung
stehen. Über einen Hauptschalter S kann der Motor M ein- und
ausgeschaltet werden, des weiteren ist in den Laststromkreis
des Motors M ein Schutzschalter 6 eingefügt, bei dem es sich
um einen Feldeffekttransistor handelt. Der Feldeffektran
sistor 6 unterbricht den Motorstromkreis, sobald einer der
beiden Akku-Packs 5 den noch zulässigen Ladezustand er
langt hat, der aufgrund einer unteren Grenzspannung erfaßt
werden kann. Entsprechend ist dem Schutzschalter 6 ein Steu
erschaltkreis vorgeschaltet, der aus einer Spannungsmeß- und
-vergleichsschaltung besteht, um für jeden Akku-Pack 5 den
Ladezustand zu überwachen, damit bei Unterschreiten der un
teren Grenzspannung eines der Akku-Packs 5 das dem Gate des
Schutzschalters 6 in Gestalt eines Feldeffektransistors zu
geleitete Steuersignal, das ein Durchschalten des Feld
effekttransistors bewirkt, entfällt, womit der Feldeffekt
transistor 6 nichtleitend wird, folglich sich der Schutz
schalter 6 öffnet.
Eingangsseitig umfaßt der Steuerschaltkreis eine Spannungs
teilerschaltung mit zwei Zenerdioden Z 1 und Z 2, deren Durch
bruchsspannung eine Referenz für die untere Grenzspannung
jedes der Akku-Packs 5 ist. Mit Erreichen der unteren Grenz
spannung des betreffenden Akku-Packs 5 wird an der zugehö
rigen Zenerdiode Z 1, Z 2 die Durchbruchsspannung unterschrit
ten, die Zenerdiode Z 1, Z 2 wird nichtleitend, womit sich das
Potential im Anodenzweig der Zenerdiode Z 1, Z 2 ändert. Damit
entfällt im Basiskreis nachgeordneter Transistoren T 11 und
T 21 die Steuerspannung, so daß der jeweils zugehörige Tran
sistor T 11 bzw. T 21 nichtleitend wird.
Bei Sperrung des Transistors T 11 erhält ein ausgangsseitig
der Steuerschaltung angeordneter Transistor T 12 keine Basis
spannung mehr, damit wird der Transistor T 12 nichtleitend.
Da der Kollektorzweig des Transistors T 12 mit dem Gate des
Feldeffekttransistors 6 verbunden ist, verändert sich bei
Sperrung des Transistors T 12 das Steuerpotential des Feldef
fekttransistors 6 derart, daß der Feldeffekttransistor 6
sperrt, womit bei Unterspannung des dem Transistor T 12 zuge
ordneten Akku-Packs 5 der Motor abgeschaltet wird. Umgekehrt
ist der Transistor T 12 solange leitend, wie der vorgeordnete
Transistor T 11 über die Spannungsteilerschaltung mit der Ze
nerdiode Z 1 angesteuert wird.
Analogerweise wird durch die Zenerdiode Z 2 der Transistor
T 21 gesteuert, dessen Kollektorzweig mit dem nachgeordneten
Transistor T 22 verbunden ist. Der Transistor T 22 bleibt so
lange gesperrt, wie der Transistor T 21 durchgesteuert ist.
Folglich tritt so lange am Gate des Feldeffekttransistors 6
keine Potentialveränderung ein, so daß der Feldeffekttran
sistor 6 so lange geöffnet ist, wie der Transistor T 22
sperrt und der Transistor T 21 leitend ist. Wird an der
Zenerdiode Z 2 die Durchbruchsspannung nicht mehr erreicht,
sperrt der Transistor T 21 und öffnet der Transistor T 22, es
tritt am Gate des Feldeffekttransistors 6 eine Potentialver
änderung ein, die den Feldeffekttransistors 6 sperrt.
Der Steuerschaltkreis umfaßt ferner zwei Transistoren T 13
und T 23, deren Emitter-Kollektor-Strecke in Reihe mit je
einer Leuchtdiode D 12 und D 22 liegt. Der Transistor T 13
erhält an seiner Basis ein Steuersignal, über einen Tran
sistor T 14, der erforderlich ist, damit bei durchgeschal
teten Transistor T 12 der Transistor T 13 sperrt, in dem der
Transistor T 14 das Basispotential des Transistors T 13 auf
dessen Emitter-Potential legt. Somit wird bei Unterspannung
des zugehörigen Akku-Packs 5 der Transistor 13 leitend und
es leuchtet die Diode D 12 auf. In analoger Weise wird über
den Transistor T 23 die Leuchtdiode D 22 aktiviert, allerdings
kann hier in einfacherer Weise als beim Transistor T 13 für
den Transistor T 23 das Steuersignal aus dem Kollektorzweig
des Transistors T 21 gewonnen werden, denn am Transistor T 23
liegt dann eine Basissteuerspannung an, wenn der Transistor
T 21 sperrt, also der zugehörige Akku-Pack die untere
Grenzspannung unterschritten hat.
Der Kollektorzweig des Transistors T 13 ist über eine Diode
D 11 mit dem Kathodenzweig der Zenerdiode Z 1 verbunden.
Sobald der Transistor T 13 durchgeschaltet hat, wird damit
das Kathodenpotential der Zenerdiode Z 1 auf einem solch nie
drigen Niveau gehalten, daß auch dann an der Zenerdiode Z 1
die Durchbruchsspannung nicht wieder erreicht wird, wenn
durch Entlastung an dem zugehörigen Akku-Pack 5 die Spannung
wieder angestiegen ist. Damit wird ein unkontrolliertes Ein-
und Ausschalten des Schutzschalters 6 bei einmal unter
schrittener Spannung des betreffenden Akku-Packs 5 vermie
den. Diese Selbsthaltung des Sperrzustandes wird erst dann
wieder aufgehoben, wenn der Hauptschalter S betätigt worden
ist. In gleicher Weise wirkt die Diode D 21, die den Katho
denzweig der zweiten Zenerdiode Z 2 mit dem Kollektorzweig
des Transistors T 23 verbindet.
Claims (8)
1. Elektrohandwerkzeug mit netzunabhängiger Stromversorgung
über zumindest zwei Akku-Packs (5), die in Aufnahmevor
richtungen (4) am Maschinengehäuse (1) austauschbar an
geordnet sind und die über eine Schaltungsanordnung zur
Überwachung ihres Ladezustandes mit dem Antriebsmotor
elektrisch verbindbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Akku-Packs (5) in Reihe geschaltet und mit dem
Antriebsmotor über einen Schutzschalter (6) mit einem
Steuerschaltkreis verbindbar sind, der bei Erreichen der
zulässigen Ladungsgrenze zumindest eines der Akku-Packs
(5) ein die Öffnung des Schutzschalters (6) bewirkendes
Steuersignal erzeugt.
2. Elektrohandwerkzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Steuerschaltkreis die Ist-Spannung jedes Akku-
Packs (5) mit einer unteren Grenzspannung verglichen und
bei deren Unterschreiten durch die Ist-Spannung das Steu
ersignal ausgelöst wird.
3. Elektrohandwerkzeug nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schutzschalter (6) ein Feldeffekttransisor (FET)
ist, an dessen Gate der Ausgang des Steuerschaltkreises
liegt.
4. Elektrohandwerkzeug nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die untere Grenzspannung des Akku-Packs (5) durch die
Durchbruchsspannung je einer Zenerdiode (Z 1, Z 2) festge
legt ist, die in einer Spannungsteilerschaltung am Ein
gang des Steuerschaltkreises angeordnet sind.
5. Elektrohandwerkzeug nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kathoden der Zenerdioden (Z 1, Z 2) mit deren Ano
denzweig über Transistoren (T 13, T 23) verbunden sind, die
bei Unterschreiten der Grenzspannung des zugehörigen
Akku-Packs (5) auf Durchlaß angesteuert sind.
6. Elektrohandwerkzeug nach einem der Ansprüche 2-5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuerschaltkreis Leuchtglieder (D 12, D 22) auf
weist, von denen je eines einem der Akku-Packs (5) zuge
ordnet ist und bei Unterschreiten von dessen minimal zu
lässigem Ladezustand ein Lichtsignal erzeugt.
7. Elektrohandwerkzeug nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leuchtglieder (D 12, D 22) im Lastkreis von Tran
sistoren (T 13, T 23) angeordnete Leuchtdioden sind und die
se Transistoren (T 13, T 23) bei Unterschreiten der unteren
Grenzspannung des zugehörigen Akku-Packs (5) auf Durchlaß
angesteuert sind.
8. Elektrohandwerkzeug nach Anspruch 5 und 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kathodenzweig der Zenerdioden (Z 1, Z 2) mit dem zu
den Leuchtdioden (D 12, D 22) hin liegenden Anschluß der
Transistoren (T 13, T 23) verbunden ist.
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