EP4487443A1 - Akkumulator mit zwei schnittstellenvorrichtungen - Google Patents

Akkumulator mit zwei schnittstellenvorrichtungen

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EP4487443A1
EP4487443A1 EP23705607.2A EP23705607A EP4487443A1 EP 4487443 A1 EP4487443 A1 EP 4487443A1 EP 23705607 A EP23705607 A EP 23705607A EP 4487443 A1 EP4487443 A1 EP 4487443A1
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EP
European Patent Office
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accumulator
interface device
machine tool
designed
charging
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP23705607.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Philipp BRAUN
Mathias Frenzel
Klaus Hauser
Bernd Ziegler
Andreas Guggemos
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Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to an accumulator, in particular as a releasable energy source for a machine tool, containing at least one energy storage cell.
  • the present invention relates to a system containing a machine tool and at least one accumulator that can be connected to the machine tool.
  • Accumulators are largely known from the prior art and can be used, among other things, to be connected to machine tools in such a way that the machine tool can be supplied with electrical energy from the accumulator.
  • the accumulator essentially contains a large number of energy storage cells (also called accumulator cells), which are positioned in a fixed housing. With the help of the energy storage cells, electrical energy can be stored by the accumulator and also made available for a consumer (e.g. a machine tool).
  • An interface is provided on one side of the housing of the accumulator, through which the accumulator can be releasably connected either to a machine tool or to a charging device.
  • the accumulator In order to charge an accumulator with electrical energy, the accumulator is releasably connected to the charging device.
  • the charging devices have an interface on an upper side of the housing of the charging device, through which the accumulator is mechanically and electrically connected to the charging device.
  • Charging devices and in particular those that are used to charge the accumulators for machine tools are designed to be relatively expensive and complex.
  • the relatively expensive and complex design of these charging devices is due to the fact that the charging devices are used in harsh or demanding environments (e.g. on construction sites or workshops) and at the same time have to supply highly developed accumulators with electrical energy in sometimes complicated charging processes.
  • these charging devices must be very solid and resistant and, on the other hand, they must be equipped with sensitive technology.
  • the design of the interface on the charging device represents a particular technical challenge.
  • the penetrating water can, among other things, lead to defects in the form of short circuits in the charging device and thus permanently damage the charging device. Penetrating dust and other dirt can also damage the charging device.
  • an accumulator in particular as a releasable energy source for a machine tool, containing at least one energy storage cell.
  • the accumulator contains at least one first and second interface device, the at least first and second interface device being designed both for charging the at least one energy storage cell with electrical energy and for discharging electrical energy from the at least one energy storage cell.
  • the first and second interface device may be designed for sending and receiving signals and/or data.
  • the at least first or second interface device may be in the form of a USB socket.
  • the at least first or second interface device may be in the form of a cable with at least one USB plug.
  • a current strength and voltage value detection device and/or a current strength and voltage value setting device may be included.
  • the communication device can be designed as an IoT module (Internet-of-Things module). Furthermore, the object is achieved by a system containing a machine tool and at least one accumulator that can be connected to the machine tool.
  • IoT module Internet-of-Things module
  • the accumulator contains at least one first and second interface device, wherein the at least first and second interface device is designed both for charging the at least one energy storage cell with electrical energy and for discharging electrical energy from the at least one energy storage cell, and the machine tool has at least one contains a third interface device, wherein the at least third interface device is configured to be releasably connected to at least the first or second interface device and to receive electrical energy.
  • the third interface device may be designed for sending and receiving signals and/or data.
  • the accumulator as part of the system, to contain a current intensity and voltage value detection device and/or a current intensity and voltage value setting device. It should be noted that in the system only the accumulator contains a current intensity and voltage value detection device and/or a current intensity and voltage value setting device.
  • the at least first or second interface device of the accumulator may be designed for discharging the accumulator with a voltage value of 21 to 60 V, in particular 48 V.
  • the at least first or second interface device of the accumulator may be designed for discharging the accumulator with a current value of 1 to 10 A, in particular 5 A.
  • the at least first or second interface device of the accumulator may be designed for discharging the accumulator with a power value of 21 to 600 W, in particular 240 W.
  • the at least first or second interface device of the accumulator may be designed for discharging the accumulator with a voltage value of 6 to 42 V. According to a further alternative embodiment, it may be possible for the at least first or second interface device of the accumulator to be designed for discharging the accumulator with a current value of at least 200 A.
  • the at least first or second interface device of the accumulator may be designed for discharging the accumulator with a power value of 1200 to 8400 W.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a machine tool and an accumulator connected to the machine tool according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic side view of the accumulator according to the first
  • FIG. 3 shows a schematic side view of the accumulator according to the first
  • FIG. 4 shows a schematic side view of an accumulator according to a second
  • FIG. 5 shows a schematic side view of the accumulator according to the second
  • FIG. 1 shows a system 1 according to the invention made up of a machine tool 2 and an accumulator 3 according to a first exemplary embodiment.
  • the accumulator 3 is releasably connected to the machine tool.
  • the accumulator 3 serves as a releasable energy supply for the machine tool 2. As will be described below, instead of the machine tool 2, another device can also be supplied with electrical energy by the accumulator 3.
  • the rechargeable battery 3 essentially contains a rechargeable battery housing 4, a large number of energy storage cells 5, a control device 6, a first and second interface device 7a, 7b and a communication device 8.
  • the energy storage cells 5 are used to receive and store electrical energy.
  • the energy storage cells 5 are designed as cylindrical cells based on lithium-ion technology.
  • the energy storage cells 5 can also be designed in the form of pouch cells.
  • the individual energy storage cells 5 and the control device 6 are positioned inside the rechargeable battery housing 4 .
  • the energy storage cells 5 are electrically connected to one another and to the control device 6 via lines L. Electrical energy can be conducted from or to the energy storage cells 5 through the connection.
  • the battery case 4 has a top 4a, a bottom 4b, a front 4c, a back 4d, a left side wall and a right side wall.
  • the left side wall and right side wall are not shown in the figures.
  • a connecting device 9 is positioned on the upper side 4a of the battery housing 4 .
  • the connecting device 9 is used to releasably connect the accumulator 3 to the machine tool 2.
  • the connecting device 9 of the accumulator 3 is designed as the first component of a rail system.
  • the accumulator 3 according to the first embodiment is shown in FIGS.
  • the interface devices 7a, 7b can be positioned at a different location or more than two interface devices 7a, 7b can also be provided.
  • both the first and the second interface device 7a, 7b are in the form of a USB-C socket (ie USB type C socket). designed.
  • the configuration of the first and second interface device 7a, 7b as a USB-C socket makes it possible that, in addition to the input and output of electrical energy via the interface device 7a, 7b, electrical signals for the exchange of data and information via the interface device 7a, 7b can be sent and received.
  • the control device 6 essentially contains a current intensity and voltage value detection device 10a, a current intensity and voltage value setting device 10b and the communication device 8.
  • the current strength and voltage value detection device 10a is used to measure and determine current strength and voltage values.
  • the current intensity and voltage value setting device 10 is used to set a specific current intensity value and voltage value.
  • the communication device 8 is used to generate, transmit, receive and process electrical signals for the exchange of data and information.
  • the communication device 8 can be wired or wireless. In the case of the wireless embodiment, it can be a Bluetooth communication device.
  • the individual functions of the accumulator 3 can be controlled or regulated with the aid of the control device 6 .
  • the functions of the accumulator 3 include, among other things, regulating the intake of electrical energy into the energy storage cells 5 and the delivery of electrical energy from the energy storage cells 5.
  • the control device 6 is designed in particular to calculate the voltage value, the current value or the power value for the To regulate recording (i.e. when charging the energy storage cells 5) or for the delivery (i.e. when discharging the energy storage cells 5) of electrical energy in or from the energy storage cells 5.
  • the accumulator 3 according to the first exemplary embodiment is shown connected to a charging device 11 in a detachable manner.
  • the charging device 11 is used to supply one or more accumulators 3 with electrical energy.
  • the charging device 11 is also designed to receive electrical energy from one or more connected accumulators 3 .
  • the electrical energy consumed by the accumulators 3 can be stored in an energy store 5 of the charging device 11 .
  • the charging device 11 essentially contains a charger housing 12 with a control device 13, a first and second interface 14a, 14b and a power cable 15.
  • the individual functions of the charging device 11 can be controlled or regulated with the aid of the control device 13 .
  • the functions of charging device 11 include, among other things, controlling the delivery of electrical energy to accumulator 3 or to energy storage cells 5 of accumulator 3.
  • control device 11 is designed to calculate the voltage value, the current value, or the power value for the delivery (ie when loading the energy storage cells 5) of electrical energy in the energy storage cells 5 of the connected accumulator 3 to regulate.
  • the first and second interface 14a, 14b is designed as a USB-C socket (i.e. USB type C socket), so that correspondingly designed USB-C plugs can be connected.
  • a USB-C socket i.e. USB type C socket
  • Power cord 15 allows charger 11 to be removably connected to a mains power source (i.e., wall outlet) to receive electrical energy.
  • a mains power source i.e., wall outlet
  • the charging device 11 can be connected to the accumulator 3 via a connecting cable 16 .
  • the connecting cable 16 has a first plug 17a at a first end 16a and a second plug 17b at a second end 16b.
  • both the first plug 17a and the second plug 17b are designed in the form of a USB-C plug (i.e. USB type C plug), so that the first plug 17a can be plugged into the first interface device of the rechargeable battery 3, which is designed as a USB-C socket and the second plug 17b can be plugged into the first interface 14a of the charging device 11, which is designed as a USB-C socket.
  • USB-C plug i.e. USB type C plug
  • the electrical energy drawn from the socket through the power cable 15 is routed from the first interface 14 of the charging device 11 via the connecting cable 15 to the first interface device 7a of the accumulator 3 and finally to the energy storage cells 5 of the accumulator 3 .
  • a voltage value of 21 to 60 V, and in particular 48 V, a current value of 1 to 10 A, in particular 5 A, and a power value of 21 to 600 W, in particular 240 W, can be set for the transmission of electrical energy from the charging device 11 to the accumulator 3 .
  • the machine tool 2 is designed in the form of a hammer drill.
  • the machine tool 2 can also be designed in the form of a drill, a saw, a grinder or the like.
  • the machine tool 2 essentially contains a housing 18, a handle 19, a tool holder 20, a drive 21, a transmission device 22, an impact mechanism device 23, an output shaft 24, a control device 25 and a third interface device 26.
  • the housing 18 essentially includes a front end 18a, a rear end 18b, an upper end 18c and a lower end 18d.
  • the handle 19 is used to hold and guide the machine tool 2 and is positioned at the rear end 18b of the housing 18 .
  • the tool holder 2 serves to receive and hold a tool 27 configured as a drill and is positioned at the front end 18a of the housing 18 .
  • the drive 21 is designed in the form of a brushless electric motor and is used to generate a torque.
  • the drive 21 designed as an electric motor, the transmission device 22, the impact mechanism device 23, the output shaft 24 and the tool holder 20 are arranged in relation to one another in the housing 18 of the machine tool 2 such that the torque generated in the drive 21 via the Transmission device 22, the striking mechanism device 23, the output shaft 24 is transmitted to the tool holder 20.
  • the control device 25a serves to control and regulate the individual functions of the machine tool 2.
  • the control device 25a also contains a communication unit 25b for sending and receiving data or information in the form of electrical signals. With the aid of the communication unit 25b, communication and an associated exchange of data and information can be generated between the machine tool 2 and the communication device 8 of the accumulator 3.
  • the communication unit 25b of the machine tool 2 can be wired or wireless.
  • a connecting device 28 is positioned below the handle 19 .
  • the connection device 28 serves to releasably connect the machine tool 2 to the battery 3.
  • the connection device 28 of the machine tool 2 is designed as a second component of the rail system, so that the connection device 28 can be releasably connected to the corresponding connection device 9 of the battery 3.
  • the connecting device 9 of the accumulator 3 is connected to the connecting device 28 of the machine tool 2.
  • the third interface device 26 is also designed as a USB-C socket (ie USB type C socket). Through the third interface device 26, electrical energy can be routed via the control device 11 to the consumers of the machine tool 2, for example to the drive 21.
  • the third interface device 26 of the machine tool 2 is connected to the accumulator 3 .
  • the first end 16a of the connecting cable 16, designed as a USB-C plug is connected to the third end, designed as a USB-C socket
  • Interface device 7b of the accumulator 3 connected. Both electrical energy and electrical signals for an exchange of data and information between the machine tool 2 and the accumulator 3 can be transferred through the connected connecting cable 16 .
  • the charging characteristics or charging parameters are the specific charging voltage, charging current or charging power that is suitable for the energy storage cell of the smartphone.
  • a voltage value of 21 to 60 V, and in particular 48 V, a current value of 1 to 10 A, in particular 5 A, and a power value of 21 be set to 600 W, in particular 240 W, for the transmission of electrical energy from the battery to the machine tool.
  • the rechargeable battery 3 according to the first exemplary embodiment is shown connected to a smartphone 29 in a detachable manner.
  • the smartphone 29 essentially contains a control device 30, an energy storage cell 31 and a USB-C socket as a connection 32 for the transmission of electrical energy.
  • the USB-C socket 32 can also be used to send and receive electrical signals for communication.
  • the connecting cable 16 is connected to the first USB-C plug 17a with an interface device 7a, 7b of the rechargeable battery 3 designed as a USB-C socket and to the second USB-C plug 17b with the USB -C Socket 32 of the smartphone 29 connected.
  • the rechargeable battery 3 By connecting the rechargeable battery 3 to the smartphone 29 , communication in the form of an exchange of corresponding signals is initially established between the rechargeable battery 3 and the smartphone 29 .
  • the specific charging values or charging parameters for the energy storage cell 31 of the smartphone 29 can be transmitted to the accumulator 3 so that the charging characteristics or charging parameters can be set using the control device 6 of the accumulator 3 .
  • the charging characteristic values or charging parameters are the specific charging voltage, charging current strength or charging power that is suitable for the energy storage cell 31 of the smartphone 29 .
  • FIG. 4 shows accumulator 3 according to a second exemplary embodiment.
  • the accumulator 3 according to the second exemplary embodiment is essentially identical to the accumulator 3 according to the first exemplary embodiment.
  • the rechargeable battery 3 according to the second exemplary embodiment contains a first interface device 7a in the form of a cable 33 with a USB-C plug and a second interface device 7b in the form of a USB-C socket.
  • FIG. 5 shows accumulator 3 according to a third exemplary embodiment.
  • the accumulator 3 according to the second exemplary embodiment is essentially identical to the accumulator 3 according to the first exemplary embodiment.
  • the rechargeable battery 3 according to the third exemplary embodiment contains a first interface device 7a in the form of a first cable 33 with a USB-C connector and a second interface device 7b in the form of a second cable 34 with a USB-C connector.

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Abstract

Akkumulator, insbesondere als wiederlösbare Energiequelle für eine Werkzeugmaschine, enthalten wenigstens eine Energiespeicherzelle. Der Akkumulator enthält wenigstens eine erste und zweite Schnittstellenvorrichtung, wobei die wenigstens erste und zweite Schnittstellenvorrichtung sowohl zum Laden der wenigstens einen Energiespeicherzelle mit elektrischer Energie als auch zum Entladen von elektrischer Energie aus der wenigstens einen Energiespeicherzelle ausgestaltet ist. System enthaltend eine Werkzeugmaschine und wenigstens einen mit der Werkzeugmaschine verbindbaren Akkumulator.

Description

Akkumulator mit zwei Schnittstellenvorrichtungen
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Akkumulator, insbesondere als wiederlösbare Energiequelle für eine Werkzeugmaschine, enthalten wenigstens eine Energiespeicherzelle.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein System enthaltend eine Werkzeugmaschine und wenigstens einen mit der Werkzeugmaschine verbindbaren Akkumulator.
Akkumulatoren sind weitestgehend aus dem Stand der Technik bekannt und können unter anderem dazu dient, mit Werkzeugmaschinen so verbunden zu werden, dass die Werkzeugmaschine mit elektrischer Energie aus dem Akkumulator versorgt werden kann. Der Akkumulator enthält dazu im Wesentlichen eine Vielzahl an Energiespeicherzellen (auch Akku- Zellen genannt), die in einem festen Gehäuse positioniert sind. Mit Hilfe der Energiespeicherzellen kann elektrische Energie von dem Akkumulator gespeichert und für einen Verbraucher (z.B. eine Werkzeugmaschine) auch bereitgestellt werden.
An einer Seite des Gehäuses des Akkumulators ist dabei eine Schnittstelle vorgesehen, durch die der Akkumulator wiederlösbar entweder mit einer Werkzeugmaschine oder einer Ladevorrichtung verbunden werden kann. Um einen Akkumulator mit elektrischer Energie zu laden, wird der Akkumulator mit der Ladevorrichtung wiederlösbar verbunden. Gemäß dem Stand der Technik weisen die Ladevorrichtungen eine Schnittstelle an einer Oberseite des Gehäuses der Ladevorrichtung auf, durch welche der Akkumulator mechanisch sowie elektrisch mit der Ladevorrichtung verbunden ist.
Ladevorrichtungen und insbesondere solche, die zum Laden der Akkumulatoren für Werkzeugmaschinen verwendet werden, sind relativ aufwendig und komplex ausgestaltet. Die relativ aufwendige sowie komplexe Ausgestaltung dieser Ladevorrichtungen ist dadurch begründet, dass die Ladevorrichtungen unter anderem in rauen bzw. strapaziösen Umgebungen (z.B. auf Baustellen oder Werkstätten) eingesetzt werden und gleichzeitig hochentwickelte Akkumulator in teilweise komplizierten Ladevorgängen mit elektrischer Energie versorgen müssen. Diese Ladevorrichtungen müssen hierzu zum einen sehr solide bzw. widerstandsfähig und zum anderen mit empfindlicher Technik ausgestaltet sein.
Eine besondere technische Herausforderung stellt dabei die Ausgestaltung der Schnittstelle an der Ladevorrichtung dar. Dadurch, dass für gewöhnlich die Schnittstelle nach oben offen ist und somit auch die elektrischen Anschlüsse der Gefahr ausgesetzt sind, dass durch diese Wasser und/oder Staub in das Innere der Ladevorrichtung eindringen kann. Durch das eindringende Wasser kann es unter anderem zu Defekten in Form von Kurzschlüssen in der Ladevorrichtung kommen und damit die Ladevorrichtung dauerhaft beschädigen. Eindringender Staub und anderer Schmutz kann die Ladevorrichtung zusätzlich beschädigen.
Es ist damit Aufgabe der vorliegenden Erfindung das vorstehend beschriebene Problem zu lösen.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 und 5. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstands sind in den entsprechenden abhängigen Patentansprüchen enthalten.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch einen Akkumulator, insbesondere als wiederlösbare Energiequelle für eine Werkzeugmaschine, enthalten wenigstens eine Energiespeicherzelle.
Erfindungsgemäß ist in dem Akkumulator wenigstens eine erste und zweite Schnittstellenvorrichtung enthalten, wobei die wenigstens erste und zweite Schnittstellenvorrichtung sowohl zum Laden der wenigstens einen Energiespeicherzelle mit elektrischer Energie als auch zum Entladen von elektrischer Energie aus der wenigstens einen Energiespeicherzelle ausgestaltet ist.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann es möglich sein, dass die erste und zweite Schnittstellenvorrichtung zum Senden und Empfangen von Signalen und/oder Daten ausgestaltet ist.
Entsprechend einer weiteren alternativen Ausführungsform kann es möglich sein, dass die wenigstens erste oder zweite Schnittstellenvorrichtung als USB-Buchse ausgestaltet ist.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform kann es möglich sein, dass die wenigstens erste oder zweite Schnittstellenvorrichtung als Kabel mit mindestens einem USB-Stecker ausgestaltet ist.
Entsprechend einer weiteren alternativen Ausführungsform kann es möglich sein, dass eine Stromstärke- und Spannungswerterfassungseinrichtung und/oder eine Stromstärke- und Spannungswertstelleinrichtung enthalten ist.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform kann es möglich sein, eine Kommunikationseinrichtung enthalten ist. Die Kommunikationseinrichtung kann dabei als loT- Modul (Internet-of-Things Modul) ausgestalte sein. Des Weiteren wird die Aufgabe gelöst durch ein System enthaltend eine Werkzeugmaschine und wenigstens einen mit der Werkzeugmaschine verbindbaren Akkumulator.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, der Akkumulator wenigstens eine erste und zweite Schnittstellenvorrichtung enthält, wobei die wenigstens erste und zweite Schnittstellenvorrichtung sowohl zum Laden der wenigstens einen Energiespeicherzelle mit elektrischer Energie als auch zum Entladen von elektrischer Energie aus der wenigstens einen Energiespeicherzelle ausgestaltet ist und die Werkzeugmaschine wenigstens eine dritte Schnittstellenvorrichtung enthält, wobei die wenigstens dritte Schnittstellenvorrichtung, wobei die dritte Schnittstellenvorrichtung zum wiederlösbaren Verbinden mit wenigstens der ersten oder zweiten Schnittstellenvorrichtung sowie zur Aufnahme von elektrischer Energie ausgestaltet ist.
Entsprechend einer weiteren alternativen Ausführungsform kann es möglich sein, dass die dritte Schnittstellenvorrichtung zum Senden und Empfangen von Signalen und/oder Daten ausgestaltet ist.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform kann es möglich sein, dass der Akkumulator als Bestandteil des Systems eine Stromstärke- und Spannungswerterfassungseinrichtung und/oder eine Stromstärke- und Spannungswertstelleinrichtung enthält. Es ist dabei zu beachten, dass in dem System einzig in dem Akkumulator eine Stromstärke- und Spannungswerterfassungseinrichtung und/oder eine Stromstärke- und Spannungswertstelleinrichtung enthalten ist.
Entsprechend einer weiteren alternativen Ausführungsform kann es möglich sein, dass die wenigstens erste oder zweite Schnittstellenvorrichtung des Akkumulators zum Entladen des Akkumulators mit einem Spannungswert von 21 bis 60 V, insbesondere 48 V, ausgestaltet ist.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann es möglich sein, dass die wenigstens erste oder zweite Schnittstellenvorrichtung des Akkumulators zum Entladen des Akkumulators mit einem Stromstärkewert von 1 bis 10 A, insbesondere 5 A, ausgestaltet ist.
Entsprechend einer weiteren alternativen Ausführungsform kann es möglich sein, dass die wenigstens erste oder zweite Schnittstellenvorrichtung des Akkumulators zum Entladen des Akkumulators mit einem Leistungswert von 21 bis 600 W, insbesondere 240 W, ausgestaltet ist.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann es möglich sein, dass die wenigstens erste oder zweite Schnittstellenvorrichtung des Akkumulators zum Entladen des Akkumulators mit einem Spannungswert von 6 bis 42 V ausgestaltet ist. Entsprechend einer weiteren alternativen Ausführungsform kann es möglich sein, dass die wenigstens erste oder zweite Schnittstellenvorrichtung des Akkumulators zum Entladen des Akkumulators mit einem Stromstärkewert von mindestens 200 A ausgestaltet ist.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform kann es möglich sein, dass die wenigstens erste oder zweite Schnittstellenvorrichtung des Akkumulators zum Entladen des Akkumulators mit einem Leistungswert von 1200 bis 8400 W ausgestaltet ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Die Figuren, 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:
Figur 1 eine schematische Seitenansicht auf eine Werkzeugmaschine und einen mit der Werkzeugmaschine verbundenen Akkumulator gemäß einer ersten Ausführungsform;
Figur 2 eine schematische Seitenansicht auf den Akkumulator gemäß der ersten
Ausführungsform verbunden mit einer Ladevorrichtung;
Figur 3 eine schematische Seitenansicht auf den Akkumulator gemäß der ersten
Ausführungsform verbunden mit einem Smartphone; Figur 4 eine schematische Seitenansicht auf einen Akkumulator gemäß einer zweiten
Ausführungsform; und
Figur 5 eine schematische Seitenansicht auf den Akkumulator gemäß der zweiten
Ausführungsform.
Ausführunqsbeispiele:
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes System 1 aus einer Werkzeugmaschine 2 und einem Akkumulator 3 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels. Der Akkumulator 3 ist dabei wiederlösbar mit der Werkzeugmaschine verbunden.
Der Akkumulator 3 dient als wiederlösbare Energieversorgung für die Werkzeugmaschine 2. Wie nachfolgend noch beschrieben kann anstelle der Werkzeugmaschine 2 auch eine andere Vorrichtung durch den Akkumulator 3 mit elektrischer Energie versorgt werden.
Der Akkumulator 3 enthält im Wesentlichen ein Akku-Gehäuse 4, eine Vielzahl an Energiespeicherzellen 5, eine Steuereinrichtung 6, eine erste und zweite Schnittstellenvorrichtung 7a, 7b und eine Kommunikationseinrichtung 8.
Die Energiespeicherzellen 5 dienen zum Aufnehmen und Speichern von elektrische Energie. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Energiespeicherzellen 5 als zylindrische Zellen auf Basis einer Lithium-Ionen-Technologie ausgestaltet. Alternativ können die Energiespeicherzellen 5 auch in Form von Pouch-Zellen ausgestaltet sein.
Wie in Figur 1 angedeutet sind unter anderen die einzelnen Energiespeicherzellen 5 und die Steuereinrichtung 6 im Inneren des Akku-Gehäuses 4 positioniert. Die Energiespeicherzellen 5 sind dabei miteinander und mit der Steuereinrichtung 6 elektrisch über Leitungen L verbunden. Durch die Verbindung kann elektrische Energie von bzw. zu den Energiespeicherzellen 5 geleitet werden.
Das Akku-Gehäuse 4 weist eine Oberseite 4a, eine Unterseite 4b, eine Vorderseite 4c, eine Rückseite 4d, eine linke Seitenwand und eine rechte Seitenwand auf. Die linke Seitenwand und rechte Seitenwand sind in den Figuren nicht dargestellt.
Wie in den Figuren angedeutet ist an der Oberseite 4a des Akku-Gehäuses 4 eine Verbindungsvorrichtung 9 positioniert. Die Verbindungsvorrichtung 9 dient zum wiederlösbaren Verbinden des Akkumulators 3 mit der Werkzeugmaschine 2. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Verbindungsvorrichtung 9 des Akkumulators 3 als erstes Bestandteil eines Schienensystems ausgestaltet.
In Figur 1 bis 3 ist der Akkumulator 3 gemäß der ersten Ausführungsform gezeigt, wobei die erste Schnittstellenvorrichtung 7a an der Rückseite 4d und die zweite Schnittstellenvorrichtung 7b an der Oberseite 4a positioniert ist. Alternativ können die Schnittstellenvorrichtungen 7a, 7b an anderen Stelle positioniert sein oder auch mehr als zwei Schnittstellenvorrichtungen 7a, 7b vorgesehen sein.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel des Akkumulators 3 ist sowohl die erste als auch die zweite Schnittstellenvorrichtung 7a, 7b als USB-C Buchse (d.h. USB Typ C Buchse) ausgestaltet. Durch die Ausgestaltung der ersten und zweiten Schnittstellenvorrichtung 7a, 7b als USB-C Buchse ist es möglich, dass neben der Aufnahme und Abgabe von elektrischer Energie über die Schnittstellenvorrichtung 7a, 7b auch elektrische Signale für den Austausch von Daten und Informationen über die Schnittstellenvorrichtung 7a, 7b gesendet und empfangen werden können.
Die Steuereinrichtung 6 enthält im Wesentlichen eine Stromstärke- und Spannungswerterfassungseinrichtung 10a, eine Stromstärke- und Spannungswertstelleinrichtung 10b sowie die Kommunikationseinrichtung 8.
Die Stromstärke- und Spannungswerterfassungseinrichtung 10a dient zum Messen und Ermitteln von Stromstärke- und Spannungswerten. Die Stromstärke- und Spannungswertstelleinrichtung 10 dient zum Einstellen eines bestimmten Stromstärkewerts und Spannungswert. Die Kommunikationseinrichtung 8 dient zum Erzeugen, Aussenden, Empfangen und Verarbeiten von elektrischen Signalen für den Austausch von Daten und Informationen. Die Kommunikationseinrichtung 8 kann dabei drahtgebunden oder auch drahtlose ausgestaltet sein. Im Falle der drahtlosen Ausgestaltungform kann es sich um eine Bluetooth-Kommunikationseinrichtung handeln.
Mit Hilfe der Steuereinrichtung 6 können die einzelnen Funktionen des Akkumulators 3 gesteuert bzw. geregelt werden. Zu den Funktionen des Akkumulators 3 gehört unter anderem die Regelung der Aufnahme von elektrischer Energie in die Energiespeicherzellen 5 sowie die Abgabe von elektrischer Energie aus den Energiespeicherzellen 5. Die Steuereinrichtung 6 ist dabei insbesondere dazu ausgestaltet, den Spannungswert, den Stromstärkewert oder den Leistungswert für die Aufnahme (d.h. beim Laden der Energiespeicherzellen 5) oder für die Abgabe (d.h. beim Entladen der Energiespeicherzellen 5) von elektrischer Energie in bzw. aus den Energiespeicherzellen 5 zu regeln.
In Figur 2 ist der Akkumulator 3 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit einer Ladevorrichtung 11 wiederlösbar verbunden dargestellt. Die Ladevorrichtung 11 dient zum Versorgen eines oder mehrerer Akkumulatoren 3 mit elektrischer Energie. Darüber hinaus ist die Ladevorrichtung 11 auch dazu ausgestaltet, um elektrische Energie von einem oder mehreren angeschlossen Akkumulatoren 3 aufzunehmen. Die von den Akkumulatoren 3 aufgenommene elektrische Energie kann in einem Energiespeicher 5 der Ladevorrichtung 11 gespeichert werden.
Die Ladevorrichtung 11 enthält dabei im Wesentlichen ein Lader-Gehäuse 12 mit einer Steuereinrichtung 13, eine erste und zweite Schnittstelle 14a, 14b sowie ein Stromkabel 15. Mit Hilfe der Steuereinrichtung 13 können die einzelnen Funktionen der Ladevorrichtung 11 gesteuert bzw. geregelt werden. Zu den Funktionen der Ladevorrichtung 11 gehört unter anderem die Regelung der Abgabe von elektrischer Energie zu dem Akkumulator 3 bzw. zu den Energiespeicherzellen 5 des Akkumulators 3. Die Steuereinrichtung 11 ist dabei insbesondere dazu ausgestaltet, den Spannungswert, den Stromstärkewert oder den Leistungswert für die Abgabe (d.h. beim Laden der Energiespeicherzellen 5) von elektrischer Energie in die Energiespeicherzellen 5 des angeschlossenen Akkumulators 3 zu regeln.
Die erste und zweite Schnittstelle 14a, 14b ist als USB-C Buchse (d.h. USB Typ C Buchse) ausgestaltet, sodass korrespondierend ausgestaltete USB-C Stecker angeschlossen werden können.
Mit Hilfe des Stromkabels 15 kann die Ladevorrichtung 11 wiederlösbar mit einer Netzstromquelle (d.h. Steckdose) verbunden werden, um elektrische Energie aufzunehmen.
Wie ebenfalls in Figur 2 angedeutet kann die Ladevorrichtung 11 mit dem Akkumulator 3 über ein Verbindungskabel 16 verbunden werden. Hierzu weist das Verbindungskabel 16 an einem ersten Ende 16a einen ersten Stecker 17a und an einem zweiten Ende 16b einen zweiten Stecker 17b auf. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist sowohl der erste Stecker 17a als auch der zweite Stecker 17b in Form eines USB-C Steckers (d.h. USB Typ C Stecker) ausgestaltet, sodass der erste Stecker 17a in die als USB-C Buchse ausgestaltete erste Schnittstellenvorrichtung des Akkumulators 3 und der zweite Stecker 17b in die als USB-C Buchse ausgestaltete erste Schnittstelle 14a der Ladevorrichtung 11 gesteckt werden kann.
Die durch das Stromkabel 15 von der Steckdose aufgenommene elektrische Energie wird von der ersten Schnittstelle 14 der Ladevorrichtung 11 über das Verbindungskabel 15 an die erste Schnittstellenvorrichtung 7a des Akkumulators 3 und schließlich zu den Energiespeicherzellen 5 des Akkumulators 3 geleitet.
Durch die Ausgestaltung der Schnittstellenvorrichtungen 7a, 7b an dem Akkumulator 3 sowie der Ladevorrichtung 11 in Form von USB-C Buchse kann ein Spannungswert von 21 bis 60 V, und insbesondere 48 V, ein Stromstärkewert von 1 bis 10 A, insbesondere 5 A, sowie ein Leistungswert von 21 bis 600 W, insbesondere 240 W, für das Übertragen von elektrischer Energie aus der Ladevorrichtung 11 zu dem Akkumulator 3 eingestellt sein.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel in Figur 1 ist die Werkzeugmaschine 2 in Form eines Bohrhammers ausgestaltet. Alternativ kann die Werkzeugmaschine 2 auch in Form einer Bohrmaschine, einer Säge, eines Schleifgeräts oder dergleichen ausgestaltet sein. Wie ebenfalls in Figur 1 gezeigt enthält die Werkzeugmaschine 2 im Wesentlichen ein Gehäuse 18, einen Handgriff 19, eine Werkzeugaufnahme 20, einen Antrieb 21 , eine Getriebevorrichtung 22, eine Schlagwerkvorrichtung 23, eine Abtriebswelle 24, eine Steuervorrichtung 25 und eine dritte Schnittstellenvorrichtung 26.
Das Gehäuse 18 enthält dabei im Wesentlichen ein vorderes Ende 18a, ein hinteres Ende 18b, ein oberes Ende 18c und ein unteres Ende 18d.
Der Handgriff 19 dient zum Halten und Führen der Werkzeugmaschine 2 und ist an dem hinteren Ende 18b des Gehäuses 18 positioniert.
Die Werkzeugaufnahme 2 dient zum Aufnehmen und Halten eines als Bohrer ausgestalteten Werkzeugs 27 und ist an dem vorderen Ende 18a des Gehäuses 18 positioniert.
Der Antrieb 21 ist in Form eines bürstenlosen Elektromotors ausgebildet und dient zum Erzeugen eines Drehmoments.
Wie ebenfalls in Figur 1 gezeigt sind der als Elektromotor ausgestaltete Antrieb 21 , die Getriebevorrichtung 22, die Schlagwerkvorrichtung 23, die Abtriebswelle 24 sowie die Werkzeugaufnahme 20 so zueinander in dem Gehäuse 18 der Werkzeugmaschine 2 angeordnet, dass das in dem Antrieb 21 erzeugte Drehmoment über die Getriebevorrichtung 22, die Schlagwerkvorrichtung 23, die Abtriebswelle 24 auf die Werkzeugaufnahme 20 übertragen wird.
Die Steuervorrichtung 25a dient zum Steuern und Regeln der einzelnen Funktionen der Werkzeugmaschine 2. Des Weiteren enthält die Steuervorrichtung 25a eine Kommunikationseinheit 25b zum Senden und Empfangen von Daten bzw. Informationen in Form von elektrischen Signalen. Mit Hilfe der Kommunikationseinheit 25b kann eine Kommunikation und ein damit verbundener Austausch von Daten und Informationen zwischen der Werkzeugmaschine 2 und der Kommunikationseinrichtung 8 des Akkumulators 3 erzeugt werden. Die Kommunikationseinheit 25b der Werkzeugmaschine 2 kann dabei drahtgebunden oder drahtlos ausgestaltet sein.
Wie in Figur 1 gezeigt ist unterhalb des Handgriffs 19 eine Anbindungsvorrichtung 28 positioniert. Die Anbindungsvorrichtung 28 dient zum wiederlösbaren Verbinden der Werkzeugmaschine 2 mit dem Akkumulators 3. Die Anbindungsvorrichtung 28 der Werkzeugmaschine 2 ist als zweites Bestandteil des Schienensystems ausgestaltet, sodass die Anbindungsvorrichtung 28 mit der korrespondierenden Verbindungsvorrichtung 9 des Akkumulators 3 wiederlösbar verbunden werden kann. In Figur 1 ist die Verbindungsvorrichtung 9 des Akkumulators 3 mit der Anbindungsvorrichtung 28 der Werkzeugmaschine 2 verbunden. Die dritte Schnittstellenvorrichtung 26 ist ebenfalls als USB-C Buchse (d.h. USB Typ C Buchse) ausgestaltet. Durch die dritte Schnittstellenvorrichtung 26 kann elektrische Energie über die Steuervorrichtung 11 an die Verbraucher der Werkzeugmaschine 2, beispielsweise an den Antrieb 21 , geleitet werden. Zur Versorgung der Werkzeugmaschine 2 mit elektrischer Energie wird die dritte Schnittstellenvorrichtung 26 der Werkzeugmaschine 2 mit dem Akkumulator 3 verbunden. Hierzu wird das als USB-C Stecker ausgestaltete erste Ende 16a des Verbindungskabels 16 mit der als USB-C Buchse ausgestalteten dritten
Schnittstellenvorrichtung 26 und das als USB-C Stecker ausgestaltete zweite Ende 16b des Verbindungskabels 16 mit der als USB-C Buchse ausgestalteten zweiten
Schnittstellenvorrichtung 7b des Akkumulators 3 verbunden. Durch das angeschlossene Verbindungskabel 16 kann sowohl elektrische Energie als auch elektrische Signale für einen Daten- und Informationsaustausch zwischen der Werkzeugmaschine 2 und dem Akkumulator 3 transferiert werden.
Nach dem Verbinden des Akkumulators 3 mit der Werkzeugmaschine 2 wird zunächst eine Kommunikation in Form eines Austausches von entsprechenden Signalen zwischen dem Akkumulator 3 und der Werkzeugmaschine 2 aufgebaut. Durch den Aufbau der Kommunikation können dem Akkumulator 3 die spezifischen Ladekennwerte bzw. Ladeparameter für die Energiespeicherzelle 5 der Werkzeugmaschine 2 übermittelt werden, sodass die Ladekennwerte bzw. Ladeparameter mit Hilfe der Steuereinrichtung 6 eingestellt werden. Bei den Ladekennwerten bzw. Ladeparametern handelt sich um die spezifische Ladespannung, Ladestromstärke bzw. Ladeleistung, die für die Energiespeicherzelle des Smartphones geeignet ist. Durch die Ausgestaltung der Schnittstellenvorrichtungen an dem Akkumulator sowie der Werkzeugmaschine 2 in Form von USB-C Buchse kann ein Spannungswert von 21 bis 60 V, und insbesondere 48 V, ein Stromstärkewert von 1 bis 10 A, insbesondere 5 A, sowie ein Leistungswert von 21 bis 600 W, insbesondere 240 W, für das Übertragen von elektrischer Energie aus dem Akkumulator an die Werkzeugmaschine eingestellt sein.
In Figur 3 ist der Akkumulator 3 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Smartphone 29 wiederlösbar verbunden dargestellt. Das Smartphone 29 enthält im Wesentlichen eine Steuereinrichtung 30, eine Energiespeicherzelle 31 und eine USB-C Buchse als Anschluss 32 für die Übertragung von elektrischer Energie. Die USB-C Buchse 32 kann ebenfalls zum Senden und Empfangen von elektrischen Signalen für eine Kommunikation dienen. Zum Verbinden des Akkumulators 3 mit dem Smartphone 29 ist das Verbindungskabel 16 mit dem ersten USB-C Stecker 17a mit einer als USB-C Buchse ausgestalteten Schnittstellenvorrichtung 7a, 7b des Akkumulators 3 verbunden sowie mit dem zweiten USB-C Stecker 17b mit der als USB-C Buchse 32 des Smartphones 29 verbunden. Durch die Verbindung des Akkumulators 3 mit dem Smartphone 29 wird zunächst eine Kommunikation in Form eines Austausches von entsprechenden Signalen zwischen dem Akkumulator 3 und dem Smartphone 29 aufgebaut. Durch den Aufbau der Kommunikation können dem Akkumulator 3 die spezifischen Ladekennwerte bzw. Ladeparameter für die Energiespeicherzelle 31 des Smartphones 29 übermittelt werden, sodass die Ladekennwerte bzw. Ladeparameter mit Hilfe der Steuereinrichtung 6 des Akkumulators 3 eingestellt werden. Bei den Ladekennwerten bzw. Ladeparametern handelt sich um die spezifische Ladespannung, Ladestromstärke bzw. Ladeleistung, die für die Energiespeicherzelle 31 des Smartphones 29 geeignet ist.
In Figur 4 ist der Akkumulator 3 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Der Akkumulator 3 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen identisch mit dem Akkumulator 3 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel enthält der Akkumulator 3 entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel eine erste Schnittstellenvorrichtung 7a in Form eines Kabels 33 mit einem USB-C Stecker und eine zweite Schnittstellenvorrichtung 7b in Form einer USB-C Buchse.
In Figur 5 ist der Akkumulator 3 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiels gezeigt. Der Akkumulator 3 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen identisch mit dem Akkumulator 3 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel enthält der Akkumulator 3 entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel eine erste Schnittstellenvorrichtung 7a in Form eines ersten Kabels 33 mit einem USB-C Stecker und eine zweite Schnittstellenvorrichtung 7b in Form eines zweiten Kabels 34 mit einem USB-C Stecker.
Bezuqszeichen
1 System
2 Werkzeugmaschine
3 Akkumulator
4 Akku-Gehäuse
5 Energiespeicherzelle
6 Steuereinrichtung des Akkumulators
7a erste Schnittstellenvorrichtung des Akkumulators
7b zweite Schnittstellenvorrichtung des Akkumulators
8 Kommunikationseinrichtung
9 Verbindungsvorrichtung
10a Spannungswerterfassungseinrichtung,
10b Stromstärke- und Spannungswertstelleinrichtung
11 Ladevorrichtung
12 Lader-Gehäuse
13 Steuereinrichtung des Lader-Gehäuses
14a erste Schnittstelle
14b zweite Schnittstelle
15 Strom kabel
16 Verbindungskabel
16a erstes Ende des Verbindungskabels
16b zweites Ende des Verbindungskabels
17a erster Stecker des Verbindungskabels
17b zweiter Stecker des Verbindungskabels
18 Gehäuse der Werkzeugmaschine
18a vorderes Ende des Gehäuses der Werkzeugmaschine
18b hinteres Ende des Gehäuses der Werkzeugmaschine
18c oberes Ende des Gehäuses der Werkzeugmaschine
18d unteres Ende des Gehäuses der Werkzeugmaschine
19 Handgriff 20 Werkzeugaufnahme
21 Antrieb
22 Getriebevorrichtung
23 Schlagwerkvorrichtung 24 Abtriebswelle
25a Steuervorrichtung
25b Kommunikationseinheit
26 dritte Schnittstellenvorrichtung
27 Werkzeug 28 Anbindungsvorrichtung
29 Smartphone
30 Steuereinrichtung des Smartphones
31 Energiespeicherzelle des Smartphones
32 Anschluss des Smartphones 33 erstes Kabel
34 zweites Kabel
L Leitungen

Claims

Patentansprüche
1. Akkumulator (3), insbesondere als wiederlösbare Energiequelle für eine Werkzeugmaschine (2), enthalten wenigstens eine Energiespeicherzelle (5), gekennzeichnet durch wenigstens eine erste und zweite Schnittstellenvorrichtung (7a, 7b) enthalten ist, wobei die wenigstens erste und zweite Schnittstellenvorrichtung (7a, 7b) sowohl zum Laden der wenigstens einen Energiespeicherzelle (5) mit elektrischer Energie als auch zum Entladen von elektrischer Energie aus der wenigstens einen Energiespeicherzelle (5) ausgestaltet ist.
2. Akkumulator (3) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Schnittstellenvorrichtung (7a, 7b) zum Senden und Empfangen von Signalen und/oder Daten ausgestaltet ist.
3. Akkumulator (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens erste oder zweite Schnittstellenvorrichtung (7a, 7b) als USB-Buchse ausgestaltet ist.
4. Akkumulator (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens erste oder zweite Schnittstellenvorrichtung (7a, 7b) als Kabel (33, 34) mit mindestens einem USB-Stecker ausgestaltet ist.
5. Akkumulator (3) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stromstärke- und Spannungswerterfassungseinrichtung (10a) und/oder eine Stromstärke- und Spannungswertstelleinrichtung (10b) enthalten ist.
6. Akkumulator (3) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kommunikationseinrichtung (8) enthalten ist.
7. System (1) enthaltend eine Werkzeugmaschine (2) und wenigstens einen mit der Werkzeugmaschine (2) verbindbaren Akkumulator (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator (3) wenigstens eine erste und zweite Schnittstellenvorrichtung (7a, 7b) enthält, wobei die wenigstens erste und zweite Schnittstellenvorrichtung (7a, 7b) sowohl zum Laden der wenigstens einen Energiespeicherzelle (5) mit elektrischer Energie als auch zum Entladen von elektrischer Energie aus der wenigstens einen Energiespeicherzelle (5) ausgestaltet ist und die Werkzeugmaschine (2) wenigstens eine dritte Schnittstellenvorrichtung (26) enthält, wobei die dritte Schnittstellenvorrichtung (26) zum wiederlösbaren Verbinden mit wenigstens der ersten oder zweiten Schnittstellenvorrichtung (7a, 7b) sowie zur Aufnahme von elektrischer Energie ausgestaltet ist.
8. System (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Schnittstellenvorrichtung (26) zum Senden und Empfangen von Signalen und/oder Daten ausgestaltet ist.
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