EP4652015A1 - Elektrogerät und verfahren - Google Patents

Elektrogerät und verfahren

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Publication number
EP4652015A1
EP4652015A1 EP23837699.0A EP23837699A EP4652015A1 EP 4652015 A1 EP4652015 A1 EP 4652015A1 EP 23837699 A EP23837699 A EP 23837699A EP 4652015 A1 EP4652015 A1 EP 4652015A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
battery current
designed
value
electrical device
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23837699.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Melanie Munz
Tobias Hofmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Festool GmbH
Original Assignee
Festool GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Festool GmbH filed Critical Festool GmbH
Publication of EP4652015A1 publication Critical patent/EP4652015A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00—Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/60—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including safety or protection arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/60—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including safety or protection arrangements
    • H02J7/62—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries including safety or protection arrangements against overcurrent
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/855—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery

Definitions

  • the invention relates to an electrical device which is designed as a power tool or as a vacuum cleaner, comprising a drive unit and a battery which provides a battery current for operating the drive unit.
  • One object of the invention is to avoid interruptions in the operation of the electrical device.
  • the object is achieved by an electrical device according to claim 1.
  • the electrical device comprises a battery current control unit which is designed to carry out a battery current control of the battery current and, as part of the battery current control, to set a speed setpoint for the drive unit such that the battery current does not exceed a battery current limit value.
  • an increase in the torque of the drive unit leads to a corresponding increase in the battery current. This can lead to the battery current reaching or exceeding the battery current limit, whereupon the conventional electrical device stops the power supply to the drive unit and thus interrupts the operation of the electrical device.
  • the electrical device according to the invention provides, within the scope of the battery current control, Control adjusts the speed setpoint (for example by reducing the speed setpoint accordingly) so that the battery current does not exceed (and in particular does not reach) the battery current limit.
  • the electrical device reduces the speed setpoint in response to the battery current approaching the battery current limit.
  • the battery current can be reduced or avoided so that the battery current does not exceed (or reach) the battery current limit. This can in particular prevent the power supply to the drive unit from being switched off - and thus the operation of the electrical device from being interrupted. The operation of the electrical device can in particular be continued at a reduced speed.
  • the invention further relates to a method for operating the electrical device, comprising the step of carrying out the battery current regulation.
  • Figure 1 is a schematic representation of an electrical device designed as a power tool
  • Figure 2 is a schematic representation of an electrical appliance designed as a vacuum cleaner
  • Figure 3 is a block diagram of a control device with a battery current control unit and a speed control unit
  • Figure 4 is a block diagram of a battery current regulator
  • Figure 5 is a diagram showing the time course of a torque, a battery current and a speed, in the case that the speed is not reduced, and
  • Figure 6 is a diagram showing the temporal progression of a torque, a battery current and a speed in the case that the speed is reduced.
  • Figure 1 shows an electrical device 1 designed as an electrical tool 1A.
  • the electrical tool 1A is designed as a sawing device, but can alternatively be designed as another electrical tool, for example as a grinding device.
  • Figure 2 shows an electrical device 1 designed as an electrical suction device 1B, in particular as a vacuum cleaner.
  • the following explanations refer both to the electrical device 1 designed as an electric tool 1A and to the electrical device 1 designed as a vacuum cleaner 1B.
  • the electrical device 1 is preferably a semi-stationary machine.
  • the electrical device 1 is dimensioned such that it can be carried by hand by a person, for example in order to transport the electrical device 1 to a place of use.
  • the electrical device 1 comprises a drive unit 2 and a battery 3, which provides a battery current 4 for operating the drive unit 2.
  • the drive unit 2 expediently comprises an electric motor 7 and/or power electronics 8.
  • the electric motor 7 is preferably designed as a brushless DC motor.
  • the drive unit 2 (preferably the electric motor 7) serves in particular to drive a tool 5, for example a saw blade or a grinding element.
  • the drive unit 2 (preferably the electric motor 7) serves in particular to drive a blower unit 9, for example a fan unit, in order in particular to generate a negative pressure.
  • the battery 3 is designed, for example, as a battery module and is in particular replaceable, in particular replaceable without tools.
  • the battery current 4 is expediently the current flowing out of the battery 3, in particular the current flowing out of the battery 3 to the drive unit 2, for example the power electronics 8.
  • the battery current 4 is the entire current flowing out of the battery 3.
  • the battery current 4 is in particular a direct current.
  • direct current refers to a current that only flows in one direction, but can expediently change in its current strength.
  • the power electronics 8 generates one or more motor currents 10 on the basis of the battery current 4, which are expediently fed to the electric motor 2 in order to drive the electric motor 2.
  • each motor current 10 is an alternating current.
  • the motor currents 10 can also be phase currents.
  • the power electronics 8 expediently generates three, in particular only three, motor currents 10 on the basis of the battery current 4.
  • each of the motor currents 10 is expediently different from the battery current 4.
  • none of the motor currents 10 is equal to the battery current 4.
  • the current strength of each motor current 10 is (in particular constantly) different from the current strength of the battery current (in particular when the battery current is not equal to zero).
  • the electrical device 1 comprises, for example, a computer unit 12, in particular a microprocessor, for example a microcontroller, which expediently serves to provide, in particular to calculate, a control signal 16 for the drive unit 2, in particular the power electronics 8.
  • the power electronics 8 expediently provides the motor currents 10 in accordance with the control signal 16 and expediently draws the battery current 4 required for these motor currents 10 from the battery 3.
  • the control signal 16 expediently specifies the torque to be provided by the drive unit 2 and/or one or more motor currents 10 to be supplied to the drive unit 2.
  • the electrical device 1 comprises, for example, an operating device 11, which comprises, for example, one or more operating elements, for example a button and/or a rotary wheel, and/or a display.
  • a reference speed value 22 can be set via the operating device 11 by means of a user input.
  • a user can carry out a user input via the operating device 11, for example enter the reference speed value 22.
  • the computer unit 12 expediently calculates the control signal 16 taking into account the user input, in particular the entered reference speed value 22.
  • the computer unit 12 calculates the control signal 16 such that an actual speed value 23 (in particular of the electric motor 7) changes towards a speed setpoint value 19 calculated on the basis of the reference speed value 22.
  • the electrical device 1 expediently comprises an electrical device housing 6, which in particular represents the outer housing of the electrical device 1.
  • the drive unit 2, the battery 3 and/or the computer unit 12 are expediently arranged in the electrical device housing 6.
  • the operating device 11 is expediently arranged on the outside of the electrical device housing 6.
  • the electrical device housing 6 is expediently designed as a support structure.
  • the electrical tool 1A can be placed on a base with the underside of the electrical device housing 6.
  • the top side of the electrical device housing 6 serves as an example as a support surface for a workpiece to be machined with the tool 5.
  • a particle collection container 13 is expediently arranged in the electrical device housing 6, which is designed, for example, as a vacuum cleaner bag.
  • the vacuum cleaner 1B expediently has a hose connection 14 to which a suction hose can be connected (or is connected).
  • the vacuum cleaner 1B generates a negative pressure by means of the drive unit 2, via which particles, in particular dust, are drawn in from the outside via the suction hose and/or the hose connection 14 into the particle collection container 13.
  • FIG 3 shows a block diagram of a controller device 15 of the electrical device 1.
  • the controller device 15 is implemented, for example, as software, which is executed in particular by the computer unit 12.
  • the controller device 15 expediently serves to provide, in particular to calculate, the control signal 16.
  • the controller device 15 calculates the control signal 16 on the basis of an actual battery current value 21, which maps a current value of the battery current 4, a battery current limit value 20, which expediently indicates a maximum permissible value of the battery current 4, the reference speed value 22, which, for example, specifies a desired speed for the drive unit 2 (for example according to the user input entered using the operating device 11) and/or an actual speed value 23, which maps a current speed of the drive unit 2 (in particular of the electric motor 7).
  • the controller device 15 receives the actual battery current value 21, the battery current limit value 20, the reference speed value 22 and/or the actual speed value 23.
  • the electrical device 1 calculates or measures the actual battery current value and/or the actual speed value 23.
  • the battery current limit value 20 is expediently stored in the electrical device 1, for example in the computer unit 12 and/or in the battery 3, in particular in a non-volatile memory.
  • the control device 15 has a battery current control unit 17 and/or a speed control unit 18.
  • the battery current control unit 17 comprises, by way of example, a battery current controller 25 and/or a multiplier 26.
  • the battery current Controller 25 calculates a scaling factor 24 based on the battery current limit value 20 and the battery current actual value 21.
  • the multiplier 26 expediently multiplies the reference speed value 22 by the scaling factor 24 in order to obtain the speed setpoint value 19.
  • the speed controller unit 18 calculates the control signal 16 based on the speed setpoint value 19 and the speed actual value 23, in particular in such a way that the speed actual value 23 changes towards the speed setpoint value 19.
  • the battery current regulator unit 17 is designed to carry out battery current regulation of the battery current 4. As part of the battery current regulation, the battery current regulator unit 17 sets the speed setpoint 19 for the drive unit 2 so that the battery current 4 does not exceed the battery current limit value 20.
  • the speed regulator unit 18 is preferably designed to control the drive unit 2 with the control signal 16 in accordance with the speed setpoint 19.
  • the drive unit 2 is expediently designed to draw the battery current 4 from the battery 3 in accordance with the control signal 16.
  • the control objective of the battery current control is in particular to prevent the actual battery current value 21 from exceeding the battery current limit value 20.
  • the battery current control unit 17 continuously compares the actual battery current value 21 with the battery current limit value 20 and adjusts the speed setpoint value 19 on the basis of this comparison (in particular continuously).
  • the adjusted speed setpoint value 19 affects the control signal 16, which in turn determines the battery current 4 and thus the actual battery current value 21.
  • the speed control unit 18 is expediently designed to adjust the speed setpoint value 19 on the basis of a comparison of the actual battery current value 21 with the battery current limit value 20. reduce that the battery current 4 does not exceed the battery current limit value 20.
  • the battery current control unit 17 reduces the speed setpoint 19 in response to a battery current actual value approaching the battery current limit value 20, in order to thereby cause the battery current actual value 21 to increase less or not to increase or decrease further.
  • Figure 5 shows a diagram with temporal profiles of the speed setpoint 19, the battery current limit 20, the battery current 4 and a torque 27, specifically for a (hypothetical) case in which the described battery current control is not carried out and/or the speed setpoint 19 is not reduced.
  • the torque 27 is the torque that the electric motor 7 must or should provide in order to reach the speed setpoint 19.
  • the speed setpoint 19 is kept constant and an increasing torque 27 of the electric motor 7 (for example due to an increasing load) leads to an increasing battery current 4, which reaches and exceeds the battery current limit 20.
  • the electrical device 1 detects that the battery current 4 reaches or exceeds the battery current limit value 20 and, in response, terminates the power supply to the drive unit 2.
  • Figure 6 shows a diagram with time profiles of the speed setpoint 19, the battery current limit 20, the battery current 4 and the torque 27, specifically for the case in which the described battery current control is carried out and/or the speed setpoint 19 is reduced.
  • the controller device 15 reduces the speed setpoint 19 such that the battery current 4 does not exceed the battery current limit value 20, for example such that the battery current 4 remains directly below and/or at the battery current limit value 20.
  • the torque 27 results, for example, from the phase currents of the electric motor 7. For example, the torque 27 continues to increase even when the battery current 4 is regulated to the battery current limit value 20. By reducing the speed setpoint 19, the power is expediently kept constant as the torque 27 increases, so the battery current 4 does not increase any further when the battery voltage remains constant.
  • the torque 27 can increase despite a decreasing speed, especially at constant power.
  • the speed setpoint 19 is used as the control variable of the battery current control and the battery current 4 is used as the control variable of the battery current control.
  • the battery current control limits the battery current 4 to or immediately below the battery current limit value 20. If the battery current 4 would exceed the battery current limit value 20 without the battery current control (e.g. in the case that to reach the reference speed value 22 a battery current 4 greater than the battery current limit value 20 would be required), the battery current control expediently regulates the battery current 4 to or immediately below the battery current limit value 20. If the battery current 4 would remain below the battery current limit value 20 without the battery current control (i.e. e.g. in the case that to reach the reference speed value 22 a battery current 4 less than the battery current limit value 20 is sufficient), the battery current control preferably does not influence the battery current 4.
  • the battery current regulator unit 17 is preferably designed to provide, in particular calculate, the scaling factor 24 based on a comparison of the actual battery current value 21 with the battery current limit value 20, and to provide, in particular calculate, the speed target value 19 on the basis of the scaling factor 24.
  • the scaling factor 24 can, for example, assume a value between a minimum scaling factor value, for example 0, and a maximum scaling factor value, for example 1.
  • the scaling factor 24 calculated by the battery current regulator unit 17 is preferably smaller the higher the actual battery current value 21 is and/or the closer the actual battery current value 21 approaches the battery current limit value 20.
  • the battery current regulator unit 17 expediently calculates the scaling factor 24 continuously.
  • the battery current regulator unit 17 is designed to scale the reference speed value 22 according to the scaling factor 24 in order to provide, in particular to calculate, the speed setpoint value 19.
  • the battery current regulator unit 17 multiplies the reference speed value 22 by the scaling factor 24 in order to calculate the speed setpoint value 19.
  • the battery current regulator unit 17 is designed to provide the reference speed value 22 as the speed setpoint value 19 in response to the actual battery current value 21 being less than the battery current limit value 20 (for example, by the battery current regulator unit 17 setting the scaling factor 24 to the value 1) and/or to provide a speed value that is less than the reference speed value 22 as the speed setpoint value 19 in response to the actual battery current value 21 being equal to the battery current limit value 20 (for example, by the battery current regulator unit 17 setting the scaling factor 24 to a value less than 1 and expediently greater than 0).
  • the battery current controller 25 is preferably designed as a proportional-integral controller - i.e. as a PI controller.
  • the battery current controller 25 is designed in particular to calculate the scaling factor 24 on the basis of the battery current limit value 20 and the battery current actual value 21.
  • the battery current controller 25 calculates a proportional component and an integral component on the basis of a difference between the battery current limit value 20 and the battery current actual value 21 and calculates the scaling factor 24 on the basis of the proportional component and the integral component, in particular on the basis of a sum of the proportional component and the integral component.
  • Figure 5 shows an exemplary implementation of the battery current regulator 25 .
  • the battery current regulator 25 comprises, for example, a differential element 28 which is designed to form a difference between the battery current limit value 20 and the battery current actual value 21 and to provide it as a difference signal 29.
  • the battery current regulator 25 further comprises a first Multiplier 30, which is designed to multiply the difference signal by a first constant in order to calculate a first proportional signal 31, which expediently represents the proportional component.
  • the battery current regulator 25 further comprises a second multiplier 32, which is designed to multiply the difference signal 29 by a second constant in order to calculate a second proportional signal 33.
  • the first constant and the second constant are expediently stored in the computer unit 12, in particular a non-volatile memory.
  • the battery current regulator 25 further comprises a first summation element 34, which is designed to add the second proportional signal 33 and a fed-back limited integral signal 35 in order to calculate an integral signal 36.
  • the fed-back limited integral signal 35 can also be referred to as a delayed limited integral signal.
  • the battery current regulator 25 expediently also comprises a first limiting element 37, which is designed to limit the integral signal 36 in order to calculate a limited integral signal 41.
  • the integral component can be limited via an anti-wind-up.
  • the battery current regulator 25 preferably also comprises a delay element 42, which is designed to delay the limited integral signal 41, in particular by one step—in other words in particular by one sample value of the integral signal 41—in order to calculate the fed-back limited integral signal 35.
  • the battery current regulator 25 expediently also comprises a second summation element 38, which is designed to add the limited integral signal 41 and the first proportional signal 31 in order to calculate an addition signal 39.
  • the battery current regulator 25 further comprises a second limiting member 40 which is designed is to limit the addition signal 39 in order to calculate the scaling factor 24 .
  • the electrical device 1 is preferably designed to recognize a type of battery 3 and to set the battery current limit value 20 (to be used in particular for battery current regulation) according to the type of battery 3.
  • the battery 3 has type information, which is stored in particular in a memory of the battery 3, and the electrical device 1 is expediently designed to read the type information from the memory and to set the battery current limit value 20 on the basis of the type information.
  • the electrical device 1 has limit value data which assign a respective battery current limit value 20 to a plurality of type information items, and the electrical device 1 is designed to set the battery current limit value 20 using the limit value data.
  • the limit value data is, for example, a look-up table.
  • the electrical device 1, in particular the computer unit 12, is designed to calculate the actual battery current value 21.
  • the actual battery current value 21 is expediently not measured.
  • the electrical device 1 does not have a sensor for directly measuring the actual battery current value 21.
  • the electrical device 1 is designed to calculate the actual battery current value 21 for the battery current control on the basis of an electrical power consumed by the drive unit 2 (in particular the electric motor 7).
  • the electrical device 1 is designed to calculate the actual battery current value 21 as a division of a sum of the electrical power consumed by the electric motor 7 and the electronic power consumed by the power electronics 8 (and in particular the computer unit 12) by to calculate a battery voltage of the battery 3.
  • the electrical device 1, in particular the computer unit 12 is designed to calculate the actual battery current value 21 on the basis of the motor currents 10 (in particular transformed according to the Clarke transformation), the motor voltages of the electric motor 7 (in particular transformed according to the Clarke transformation), a battery voltage and preferably an electronic power.
  • the electrical device 1, in particular the computer unit 12 is designed to calculate the actual battery current value 21 according to the following equation:
  • I DC is the actual battery current value 21 .
  • I aip h a and Ibeta are motor currents of the electric motor 7 transformed according to the Clarke transformation.
  • U aipha and U beta are motor voltages of the electric motor 7 transformed according to the Clarke transformation.
  • P electronics is the electronics power .
  • P electronics is in particular that portion of the power provided by the battery 3 (in particular the battery current 4 ) that is not supplied to the electric motor 7; for example, P electronics is the power consumed by the power electronics 8 , the computer unit 12 and/or the operating device 11 .
  • U DC is the battery voltage of the battery 3 .
  • the electrical device 1 is expediently designed to determine three motor currents 10 for calculating the actual battery current value 21, which are referred to below as lu, Iv and Iw.
  • lu, Iv and Iw are the phase currents of the electric motor 7.
  • the electrical device 1 is designed to measure the three motor currents lu, Iv and Iw or to measure two of these three motor currents and the third Motor current is to be calculated on the basis of the two measured motor currents, in particular on the basis of the fact that the sum of the three motor currents lu, Iv and Iw is zero.
  • the electrical device in particular the computer unit 12, transforms the three motor currents lu, Iv and Iw into an alpha-beta coordinate system (in particular using the Clarke transformation) in order to obtain I aipba and / ieta .
  • the electrical device 1 is expediently designed to determine three motor voltages, which are to be referred to below as Uu, Uv and Uw, for calculating the actual battery current value 21.
  • Uu, Uv and Uw are the phase voltages of the electric motor 7.
  • the electrical device 1 is preferably designed to measure the three motor voltages and to convert them (in particular using the Clarke transformation) into U alpha and U beta .
  • the electrical device 1 can be designed to calculate U aipfia and U beta directly from an intermediate circuit voltage, a control level and a control angle.
  • the electrical device 1 is designed to calculate a voltage amplitude as the product of the intermediate circuit voltage and the control level, and to calculate U aipba as the product of the voltage amplitude and the cosine of the control angle, and to calculate U beta as the product of the voltage amplitude and the sine of the control angle.
  • the electrical device 1 can be designed to calculate the actual battery current value 21 on the basis of the phase currents lu, Iv and Iw and the duty cycle.
  • the electrical device 1 is designed to calculate the actual battery current value 21 as the phase current lu at a control level of 100%. and/or to calculate the actual battery current value 21 as the sum of the phase currents Iv and Iw.
  • the electrical device 1 can be designed to take the duty cycle into account when calculating the actual battery current value 21 when the control is less than 100%.
  • the electrical device 1 is preferably designed to calculate the actual battery current value 21 using the on-times of phase currents of the drive unit 2.
  • the electrical device 1 is expediently designed to calculate the actual battery current value 21 as the product of the phase current lu and the associated duty cycle phase u, in particular if the phase current lu is measured as a positive current.
  • the duty cycle phase u is in particular an on-time of a switch via which the phase current lu is fed to the electric motor 7.
  • the electrical device 1 calculates the actual battery current value 21 in particular as follows:
  • I_DC I_V * ( l -Dutycycle_Phase_V) + I_W * ( 1-Dutycycle_Phase_W)
  • I_DC is the actual battery current value 21
  • I_V is the phase current Iv
  • l-Dutycycle_Phase_V is the on-time of a switch through which the phase current Iv is discharged from the electric motor 7
  • l-Dutycycle_Phase_W is the on-time of a switch through which the phase current Iw is discharged from the electric motor 7.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Elektrogerät (1), das als Elektrowerkzeug (1A) oder als Sauger (1B) ausgebildet ist, umfassend eine Antriebseinheit (2) und einen Akku (3), der einen Akkustrom (4) zum Betrieb der Antriebseinheit (2) bereitstellt, sowie eine Akkustrom-Reglereinheit (17), die ausgebildet ist, eine Akkustrom-Regelung des Akkustroms (4) durchzuführen und im Rahmen der Akkustrom-Regelung einen Drehzahl-Sollwert (19) für die Antriebseinheit (2) so einzustellen, dass der Akkustrom (4) einen Akkustrom-Grenzwert (20) nicht überschreitet.

Description

21 . Dezember 2023
Festool GmbH , Wertstraße 20 , 73240 Wendlingen am Neckar
Elektrogerät und Verfahren
Die Erf indung betrif ft ein Elektrogerät , das als Elektrowerkzeug oder als Sauger ausgebildet ist , umfassend eine Antriebseinheit und einen Akku , der einen Akkustrom zum Betrieb der Antriebseinheit bereitstellt .
Eine Aufgabe der Erf indung besteht darin , Unterbrechungen im Betrieb des Elektrogeräts zu vermeiden .
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Elektrogerät gemäß Anspruch 1 . Das Elektrogerät umfasst eine Akkustrom-Reglereinheit , die ausgebildet ist , eine Akkustrom-Regelung des Akkustroms durchzuführen und im Rahmen der Akkustrom-Regelung einen Drehzahl -Sollwert für die Antriebseinheit so einzustellen, dass der Akkustrom einen Akkustrom-Grenzwert nicht überschreitet .
Bei einem konventionellen Elektrogerät ohne die erf indungsgemäße Akkustrom-Regelung führt ein Anstieg des (beispielsweise zur Erzielung einer gewünschten Drehzahl erforderlichen) Drehmoments der Antriebseinheit zu einem entsprechenden Anstieg des Akkustroms . Dies kann dazu führen, dass der Akkustrom den Akkustrom-Grenzwert erreicht oder überschreitet , woraufhin das konventionelle Elektrogerät die Bestromung der Antriebseinheit stoppt und so den Betrieb des Elektrogeräts unterbricht . Hingegen stellt das erf indungsgemäße Elektrogerät im Rahmen der Akkustrom- Regelung den Drehzahl -Sollwert so ein (beispielsweise durch eine entsprechende Reduzierung des Drehzahl -Sollwerts ) , dass der Akkustrom den Akkustrom-Grenzwert nicht überschreitet (und insbesondere nicht erreicht ) . Insbesondere reduziert das Elektrogerät den Drehzahl -Sollwert in Ansprechen darauf , dass sich der Akkustrom dem Akkustrom-Grenzwert nähert . Durch die Reduzierung des Drehzahl -Sollwerts kann ein weiterer Anstieg des von der Antriebseinheit bereitzustellenden Drehmoments (und somit ein weiterer Anstieg des hierfür benötigten
Akkustroms ) verringert oder vermieden werden , so dass vermieden wird, dass der Akkustrom den Akkustrom-Grenzwert überschreitet (oder erreicht ) . Dadurch kann insbesondere ein Abschalten der Bestromung der Antriebseinheit - und somit eine Unterbrechung des Betriebs des Elektrogeräts - verhindert werden . Der Betrieb des Elektrogeräts kann insbesondere mit einer reduzierten Drehzahl fortgesetzt werden .
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche .
Die Erf indung betrif ft ferner ein Verfahren zum Betrieb des Elektrogeräts , umfassend den Schritt : Durchführen der Akkustrom-Regelung .
Weitere exemplarische Details sowie beispielhafte
Aus führungs formen werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert . Dabei zeigt
Figur 1 eine schematische Darstellung eines als Elektrowerkzeug ausgebildeten Elektrogeräts ,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines als Sauger ausgebildeten Elektrogeräts , Figur 3 ein Blockdiagramm einer Reglereinrichtung mit einer Akkustrom-Reglereinheit und einer Drehzahl - Reglereinheit ,
Figur 4 ein Blockdiagramm eines Akkustrom-Reglers ,
Figur 5 ein Schaubild mit zeitlichen Verläufen eines Drehmoments , eines Akkustroms und einer Drehzahl , für den Fall , dass die Drehzahl nicht reduziert wird, und
Figur 6 ein Schaubild mit zeitlichen Verläufen eines Drehmoments , eines Akkustroms und einer Drehzahl , für den Fall , dass die Drehzahl reduziert wird .
Die Figur 1 zeigt ein exemplarisch als Elektrowerkzeug 1A ausgeführtes Elektrogerät 1 . Das Elektrowerkzeug 1A ist exemplarisch als Sägevorrichtung ausgeführt , kann alternativ aber auch als ein anderes Elektrowerkzeug , beispielsweise als ein Schleifgerät , ausgeführt sein . Die Figur 2 zeigt ein exemplarisch als Sauger 1B , insbesondere als Staubsauger, ausgeführtes Elektrogerät 1 .
Soweit nicht anders angegeben , beziehen sich die nachfolgenden Erläuterungen zweckmäßigerweise sowohl auf das als Elektrowerkzeug 1A ausgeführte Elektrogerät 1 als auch auf das als Sauger 1B ausgeführte Elektrogerät 1 .
Bevorzugt ist das Elektrogerät 1 eine halbstationäre Maschine . Insbesondere ist das Elektrogerät 1 derart dimensioniert , dass es von einer Person händisch getragen werden kann , beispielsweise um das Elektrogerät 1 zu einem Einsatzort zu transportieren . Das Elektrogerät 1 umfasst eine Antriebseinheit 2 und. einen Akku 3 , der einen Akkustrom 4 zum Betrieb der Antriebseinheit 2 bereitstellt . Die Antriebseinheit 2 umfasst zweckmäßigerweise einen Elektromotor 7 und/oder eine Leistungselektronik 8 . Der Elektromotor 7 ist vorzugsweise als Brushless -DC-Motor ausgeführt .
Bei dem Elektrowerkzeug 1A dient die Antriebseinheit 2 ( zweckmäßigerweise der Elektromotor 7 ) insbesondere dazu, ein Werkzeug 5 , beispielsweise ein Sägeblatt oder ein Schleif element , anzutreiben . Bei dem Sauger 1B dient die Antriebseinheit 2 ( zweckmäßigerweise der Elektromotor 7 ) insbesondere dazu , eine Gebläseeinheit 9 , beispielsweise eine Ventilatoreinheit , anzutreiben , um insbesondere einen Unterdrück zu erzeugen .
Der Akku 3 ist beispielsweise als Akkumodul ausgeführt und ist insbesondere wechselbar , insbesondere werkzeuglos wechselbar . Der Akkustrom 4 ist zweckmäßigerweise der aus dem Akku 3 herausfließende Strom, insbesondere der aus dem Akku 3 zu der Antriebseinheit 2 , exemplarisch der Leistungselektronik 8 , herausf ließende Strom . Beispielsweise ist der Akkustrom 4 der gesamte aus dem Akku 3 herausf ließende Strom . Der Akkustrom 4 ist insbesondere ein Gleichstrom . Als Gleichstrom soll in diesem Zusammenhang ein Strom bezeichnet werden , der nur in eine Richtung f ließt , sich aber zweckmäßigerweise in seiner Stromstärke verändern kann .
Die Leistungselektronik 8 erzeugt auf Basis des Akkustroms 4 einen oder mehrere Motorströme 10 , die zweckmäßigerweise dem Elektromotor 2 zugeführt werden , um den Elektromotor 2 anzutreiben . Zweckmäßigerweise ist j eder Motorstrom 10 ein Wechselstrom . Die Motorströme 10 können auch als Phasenströme bezeichnet werden . Zweckmäßigerweise erzeugt die Leistungselektronik 8 auf Basis des Akkustroms 4 drei , insbesondere nur drei , Motorströme 10 . Insbesondere aufgrund der Tatsache , dass mehrere Motorströme 10 erzeugt werden, ist zweckmäßigerweise j eder der Motorströme 10 von dem Akkustrom 4 verschieden . Insbesondere ist keiner der Motorströme 10 gleich dem Akkustrom 4 . Beispielsweise ist die aktuelle Stromstärke j edes Motorstroms 10 ( insbesondere ständig) verschieden von der aktuellen Stromstärke des Akkustroms ( insbesondere bei einer Stromstärke des Akkustroms ungleich null ) .
Das Elektrogerät 1 umfasst exemplarisch eine Rechnereinheit 12 , insbesondere einen Mikroprozessor , beispielsweise einen Microcontroller , die zweckmäßigerweise dazu dient , ein Ansteuersignal 16 für die Antriebseinheit 2 , insbesondere die Leistungselektronik 8 , bereitzustellen , insbesondere zu berechnen . Zweckmäßigerweise stellt die Leistungselektronik 8 gemäß dem Ansteuersignal 16 die Motorströme 10 bereit , und zieht zweckmäßigerweise den für diese Motorströme 10 benötigten Akkustrom 4 von dem Akku 3 . Das Ansteuersignal 16 gibt zweckmäßigerweise das von der Antriebseinheit 2 bereitzustellende Drehmoment und/oder einen oder mehrere der Antriebseinheit 2 zuzuführenden Motorströme 10 vor .
Das Elektrogerät 1 umfasst exemplarisch eine Bedieneinrichtung 11 , die beispielsweise ein oder mehrere Bedienelemente , beispielsweise eine Taste und/oder ein Drehrad, und/oder eine Anzeige umfasst . Vorzugsweise ist über die Bedieneinrichtung 11 mittels einer Benutzereingabe ein Referenz -Drehzahlwert 22 festlegbar . Beispielsweise kann ein Benutzer über die Bedieneinrichtung 11 eine Benutzereingabe durchführen , beispielsweise den Referenz -Drehzahlwert 22 eingeben . Zweckmäßigerweise berechnet die Rechnereinheit 12 das Ansteuersignal 16 unter Berücksichtigung der Benutzereingabe , insbesondere des eingegebenen Referenz - Drehzahlwerts 22 . Beispielweise berechnet die Rechnereinheit 12 das Ansteuersignal 16 so , dass sich ein Drehzahl - Istwert 23 ( insbesondere des Elektromotors 7 ) hin zu einem auf Basis des Referenz -Drehzahlwerts 22 berechneten Drehzahl -Sollwert 19 verändert .
Das Elektrogerät 1 umfasst zweckmäßigerweise ein Elektrogerät -Gehäuse 6 , das insbesondere das Außengehäuse des Elektrogeräts 1 darstellt . Zweckmäßigerweise ist die Antriebseinheit 2 , der Akku 3 und/oder die Rechnereinheit 12 in dem Elektrogerät -Gehäuse 6 angeordnet . Die Bedieneinrichtung 11 ist zweckmäßigerweise außen am Elektrogerät -Gehäuse 6 angeordnet .
Bei dem als Elektrowerkzeug 1A ausgeführten Elektrogerät 1 ist das Elektrogerät -Gehäuse 6 zweckmäßigerweise als Stützstruktur ausgeführt . Exemplarisch ist das Elektrowerkzeug 1A mit der Unterseite des Elektrogerät - Gehäuses 6 auf einer Unterlage abstellbar . Die Oberseite des Elektrogerät -Gehäuses 6 dient exemplarisch als Auf lagef läche für ein mit dem Werkzeug 5 zu bearbeitendes Werkstück .
Bei dem als Sauger 1B ausgeführten Elektrogerät 1 ist im Elektrogerät -Gehäuse 6 zweckmäßigerweise ein Partikelsammelbehälter 13 angeordnet , der beispielsweise als Staubsaugerbeutel ausgeführt ist . Zweckmäßigerweise verfügt der Sauger 1B über einen Schlauchanschluss 14 , an den ein Saugschlauch angeschlossen werden kann (oder angeschlossen ist ) . Im Betrieb erzeugt der Sauger 1B mittels der Antriebseinheit 2 einen Unterdrück , über den Partikel , insbesondere Staub , von außen über den Saugschlauch und/oder den Schlauchanschluss 14 in den Partikelsammelbehälter 13 gesaugt werden .
Die Figur 3 zeigt ein Blockdiagramm einer Reglereinrichtung 15 des Elektrogeräts 1 . Die Reglereinrichtung 15 ist beispielsweise als Software implementiert , die insbesondere von der Rechnereinheit 12 ausgeführt wird . Die Reglereinrichtung 15 dient zweckmäßigerweise dazu, das Ansteuersignal 16 bereitzustellen , insbesondere zu berechnen . Exemplarisch berechnet die Reglereinrichtung 15 das Ansteuersignal 16 auf Basis eines Akkustrom- Istwerts 21 , der einen aktuellen Wert des Akkustroms 4 abbildet , eines Akkustrom-Grenzwerts 20 , der zweckmäßigerweise einen maximal zulässigen Wert des Akkustroms 4 anzeigt , des Referenz - Drehzahlwerts 22 , der beispielsweise eine gewünschte Drehzahl für die Antriebseinheit 2 vorgibt (beispielsweise gemäß der mit der Bedieneinrichtung 11 eingegebenen Benutzereingabe) und/oder eines Drehzahl - Istwerts 23 , der eine aktuelle Drehzahl der Antriebseinheit 2 ( insbesondere des Elektromotors 7 ) abbildet . Exemplarisch empfängt die Reglereinrichtung 15 den Akkustrom- Istwert 21 , den Akkustrom- Grenzwert 20 , den Referenz -Drehzahlwert 22 und/oder den Drehzahl - Istwert 23 . Beispielsweise berechnet oder misst das Elektrogerät 1 den Akkustrom- Istwert und/oder den Drehzahl - Istwert 23 . Der Akkustrom-Grenzwert 20 ist zweckmäßigerweise in dem Elektrogerät 1 gespeichert , beispielsweise in der Rechnereinheit 12 und/oder in dem Akku 3 , insbesondere in einem nicht - flüchtigen Speicher .
Exemplarisch verfügt die Reglereinrichtung 15 über eine Akkustrom-Reglereinheit 17 und/oder eine Drehzahl - Reglereinheit 18 . Die Akkustrom-Reglereinheit 17 umfasst exemplarisch einen Akkustrom-Regler 25 und/oder ein Multiplizierglied 26 . Exemplarisch berechnet der Akkustrom- Regler 25 auf Basis des Akkustrom-Grenzwerts 20 und des Akkustrom- Istwerts 21 einen Skalierungsfaktor 24 . Zweckmäßigerweise multipliziert das Multiplizierglied 26 den Referenz -Drehzahlwert 22 mit dem Skalierungsfaktor 24 , um den Drehzahl -Sollwert 19 zu erhalten . Die Drehzahl -Reglereinheit 18 berechnet auf Basis des Drehzahl -Sollwerts 19 und des Drehzahl - Istwerts 23 das Ansteuersignal 16 , insbesondere derart , dass sich der Drehzahl - Istwert 23 hin zu dem Drehzahl -Sollwert 19 verändert .
Die Akkustrom-Reglereinheit 17 ist ausgebildet , eine Akkustrom-Regelung des Akkustroms 4 durchzuführen . Die Akkustrom-Reglereinheit 17 stellt im Rahmen der Akkustrom- Regelung den Drehzahl -Sollwert 19 für die Antriebseinheit 2 so ein , dass der Akkustrom 4 den Akkustrom-Grenzwert 20 nicht überschreitet . Bevorzugt ist die Drehzahl -Reglereinheit 18 ausgebildet , gemäß dem Drehzahl -Sollwert 19 die Antriebseinheit 2 mit dem Ansteuersignal 16 anzusteuern . Die Antriebseinheit 2 ist zweckmäßigerweise ausgebildet , gemäß dem Ansteuersignal 16 den Akkustrom 4 von dem Akku 3 zu ziehen .
Das Regelziel der Akkustrom-Regelung besteht insbesondere darin , zu verhindern , dass der Akkustrom- Istwert 21 den Akkustrom-Grenzwert 20 übersteigt . Zu diesem Zweck vergleicht die Akkustrom-Reglereinheit 17 kontinuierlich den Akkustrom- Istwert 21 mit dem Akkustrom-Grenzwert 20 und passt auf Basis dieses Vergleichs ( insbesondere kontinuierlich) den Drehzahl - Sollwert 19 an . Der angepasste Drehzahl -Sollwert 19 wirkt sich auf das Ansteuersignal 16 aus , das wiederum den Akkustrom 4 und somit den Akkustrom- Istwert 21 bestimmt . Die Drehzahl -Reglereinheit 18 ist zweckmäßigerweise ausgebildet , auf Basis eines Vergleichs des Akkustrom- Istwerts 21 mit dem Akkustrom-Grenzwert 20 den Drehzahl -Sollwert 19 so zu reduzieren , dass der Akkustrom 4 den Akkustrom-Grenzwert 20 nicht überschreitet . Insbesondere reduziert die Akkustrom- Reglereinheit 17 den Drehzahl -Sollwert 19 in Ansprechen auf einen sich dem Akkustrom-Grenzwert 20 nähernden Akkustrom- Istwert , um dadurch zu bewirken , dass der Akkustrom- Istwert 21 weniger stark ansteigt oder nicht weiter ansteigt oder absinkt .
Unter Bezugnahme auf die Figuren 5 und 6 soll die Akkustrom- Regelung näher erläutert werden .
Die Figur 5 zeigt ein Schaubild mit zeitlichen Verläufen des Drehzahl -Sollwerts 19 , des Akkustrom-Grenzwerts 20 , des Akkustroms 4 und eines Drehmoments 27 , und zwar für einen (hypothetischen) Fall , in dem die beschrieben Akkustrom- Regelung nicht durchgeführt wird und/oder keine Reduzierung des Drehzahl -Sollwerts 19 erfolgt . Das Drehmoment 27 ist dasj enige Drehmoment , das der Elektromotor 7 bereitstellen muss oder soll , um den Drehzahl -Sollwert 19 zu erreichen . Exemplarisch wird der Drehzahl -Sollwert 19 konstant gehalten und ein (beispielsweise aufgrund einer steigenden Last ) steigendes Drehmoment 27 des Elektromotors 7 führt zu einem steigenden Akkustrom 4 , der den Akkustrom-Grenzwert 20 erreicht und übersteigt . Optional detektiert das Elektrogerät 1 , dass der Akkustrom 4 den Akkustrom-Grenzwert 20 erreicht oder übersteigt und beendet in Ansprechen darauf die Bestromung der Antriebseinheit 2 .
Die Figur 6 zeigt ein Schaubild mit zeitlichen Verläufen des Drehzahl -Sollwerts 19 , des Akkustrom-Grenzwerts 20 , des Akkustroms 4 und des Drehmoments 27 , und zwar für den Fall , in dem die beschrieben Akkustrom-Regelung durchgeführt wird und/oder der Drehzahl -Sollwert 19 reduziert wird . In Ansprechen darauf , dass sich der Akkustrom 4 dem Akkustrom- Grenzwert 20 nähert (exemplarisch aufgrund einer steigenden Last der Antriebseinheit 2 und eines damit einhergehenden steigenden Drehmoments 27 der Antriebseinheit 2 ) , reduziert die Reglereinrichtung 15 den Drehzahl -Sollwert 19 derart , dass der Akkustrom 4 den Akkustrom-Grenzwert 20 nicht übersteigt , exemplarisch derart , dass der Akkustrom 4 direkt unterhalb und/oder auf dem Akkustrom-Grenzwert 20 bleibt .
Das Drehmoment 27 ergibt sich exemplarisch aus den Phasenströmen des Elektromotors 7 . Exemplarisch erhöht sich das Drehmoment 27 weiter , auch wenn der Akkustrom 4 auf den Akkustrom-Grenzwert 20 geregelt wird . Durch die Reduzierung des Drehzahl -Sollwerts 19 wird zweckmäßigerweise die Leistung bei steigendem Drehmoment 27 konstant gehalten, daher erhöht sich zweckmäßigerweise der Akkustrom 4 bei konstanter Akkuspannung auch nicht weiter . Zweckmäßigerweise verhält sich die Elektronik , insbesondere die Leistungselektronik 8 , wie ein Tief setzsteiler . Beispielsweise wird durch die Reduzierung der Drehzahl die Phasenspannung verringert . Da die Leistung am Elektromotor 7 zweckmäßigerweise gleich bleibt , erhöht sich der Phasenstrom und damit auch das Drehmoment 27 .
Insbesondere bei einer Ausführung des Elektromotors 7 als Brushless -DC-Motor kann das Drehmoment 27 trotz sinkender Drehzahl ansteigen , insbesondere bei konstanter Leistung .
Zweckmäßigerweise dient der Drehzahl -Sollwert 19 als Stellgröße der Akkustrom-Regelung und der Akkustrom 4 ist zweckmäßigerweise die Regelgröße der Akkustrom-Regelung . Die Akkustrom-Regelung begrenzt den Akkustrom 4 auf oder unmittelbar unterhalb den Akkustrom-Grenzwert 20 . Falls der Akkustrom 4 ohne die Akkustrom-Regelung den Akkustrom- Grenzwert 20 übersteigen würde (also z . B . in dem Fall , dass zum Erreichen des Referenz -Drehzahlwerts 22 ein Akkustrom 4 größer als der Akkustrom-Grenzwert 20 erforderlich wäre) , regelt die Akkustrom-Regelung den Akkustrom 4 zweckmäßigerweise auf oder unmittelbar unterhalb den Akkustrom-Grenzwert 20 . Falls der Akkustrom 4 ohne die Akkustrom-Regelung unterhalb des Akkustrom-Grenzwerts 20 bleiben würde (also z . B . in dem Fall , dass zum Erreichen des Referenz -Drehzahlwerts 22 ein Akkustrom 4 kleiner als der Akkustrom-Grenzwert 20 ausreicht ) , beeinf lusst die Akkustrom- Regelung den Akkustrom 4 vorzugsweise nicht .
Bevorzugt ist die Akkustrom-Reglereinheit 17 ausgebildet , gemäß einem Vergleich des Akkustrom- Istwerts 21 mit dem Akkustrom-Grenzwert 20 den Skalierungsfaktor 24 bereitzustellen , insbesondere zu berechnen , und auf Basis des Skalierungsfaktors 24 den Drehzahl -Sollwert 19 bereitzustellen , insbesondere zu berechnen . Der Skalierungsfaktor 24 kann beispielsweise einen Wert zwischen einem Skalierungsfaktor-Minimalwert , beispielsweise 0 , und einem Skalierungsf aktor-Maximalwert , beispielsweise 1 , annehmen . Bevorzugt ist der von der Akkustrom-Reglereinheit 17 berechnete Skalierungsfaktor 24 kleiner , j e höher der Akkustrom- Istwert 21 ist und/oder j e weiter sich der Akkustrom- Istwert 21 dem Akkustrom-Grenzwert 20 nähert . Zweckmäßigerweise berechnet die Akkustrom-Reglereinheit 17 den Skalierungsfaktor 24 kontinuierlich .
Bevorzugt ist die Akkustrom-Reglereinheit 17 ausgebildet , den Referenz -Drehzahlwert 22 gemäß dem Skalierungsfaktor 24 zu skalieren , um den Drehzahl -Sollwert 19 bereitzustellen, insbesondere zu berechnen . Exemplarisch multipliziert die Akkustrom-Reglereinheit 17 den Referenz -Drehzahlwert 22 mit dem Skalierungsfaktor 24 , um den Drehzahl -Sollwert 19 zu berechnen . Bevorzugt ist die Akkustrom-Reglereinheit 17 ausgebildet , in Ansprechen darauf , dass der Akkustrom- Istwert 21 kleiner ist als der Akkustrom-Grenzwert 20 , den Referenz -Drehzahlwert 22 als den Drehzahl -Sollwert 19 bereitzustellen (beispielsweise indem die Akkustrom-Reglereinheit 17 den Skalierungsfaktor 24 auf den Wert 1 setzt ) und/oder in Ansprechen darauf , dass der Akkustrom- Istwert 21 gleich dem Akkustrom-Grenzwert 20 ist , als den Drehzahl -Sollwert 19 einen Drehzahl -Wert bereitzustellen , der kleiner als der Referenz -Drehzahlwert 22 ist (beispielsweise indem die Akkustrom-Reglereinheit 17 den Skalierungsfaktor 24 auf einen Wert kleiner 1 und zweckmäßigerweise größer 0 setzt ) .
Bevorzugt ist der Akkustrom-Regler 25 als Proportional - Integral -Regler - also als PI -Regler - ausgeführt . Der Akkustrom-Regler 25 ist insbesondere ausgebildet , auf Basis des Akkustrom-Grenzwerts 20 und des Akkustrom- Istwerts 21 den Skalierungsfaktor 24 zu berechnen . Beispielsweise berechnet der Akkustrom-Regler 25 auf Basis einer Dif ferenz zwischen dem Akkustrom-Grenzwert 20 und dem Akkustrom- Istwert 21 j eweils eine Proportionalkomponente und eine Integralkomponente und berechnet den Skalierungsfaktor 24 auf Basis der Proportionalkomponente und der Integralkomponente , insbesondere auf Basis einer Summe aus der Proportionalkomponente und der Integralkomponente .
Die Figur 5 zeigt eine exemplarische Implementierung des Akkustrom-Reglers 25 .
Der Akkustromregler 25 umfasst exemplarisch ein Dif ferenzglied 28 , das ausgebildet ist eine Dif ferenz aus dem Akkustrom-Grenzwert 20 und dem Akkustrom- Istwert 21 zu bilden und als Dif ferenzsignal 29 bereitzustellen . Vorzugsweise umfasst der Akkustromregler 25 ferner ein erstes Multiplizierglied 30 , das ausgebildet ist , das Dif ferenzsignal mit einer ersten Konstanten zu multiplizieren , um ein erstes Proportionalsignal 31 zu berechnen , das zweckmäßigerweise die Proportionalkomponente darstellt . Zweckmäßigerweise umfasst der Akkustromregler 25 ferner ein zweites Multiplizierglied 32 , das ausgebildet ist , das Dif ferenzsignal 29 mit einer zweiten Konstanten zu multiplizieren , um ein zweites Proportionalsignal 33 zu berechnen . Die erste Konstante und die zweite Konstante sind zweckmäßigerweise in der Rechnereinheit 12 , insbesondere einem nicht - flüchtigen Speicher , gespeichert . Zweckmäßigerweise umfasst der Akkustromregler 25 ferner ein erstes Summationsglied 34 , das ausgebildet ist , das zweite Proportionalsignal 33 und ein rückgeführtes begrenztes Integralsignal 35 zu addieren , um ein Integralsignal 36 zu berechnen . Das rückgeführte begrenzte Integralsignal 35 kann auch als verzögertes begrenztes Integralsignal bezeichnet werden . Zweckmäßigerweise umfasst der Akkustrom-Regler 25 ferner ein erstes Begrenzungsglied 37 , das ausgebildet ist , das Integralsignal 36 zu begrenzen , um ein begrenztes Integralsignal 41 zu berechnen . Alternativ kann eine Begrenzung der Integralkomponente über ein Anti -Wind-Up erfolgen . Bevorzugt umfasst der Akkustromregler 25 ferner ein Verzögerungsglied 42 , das ausgebildet ist , das begrenzte Integralsignal 41 zu verzögern , insbesondere um einen Schritt - also insbesondere um einen Abtastwert des Integralsignals 41 - um das rückgeführte begrenzte Integralsignal 35 zu berechnen . Zweckmäßigerweise umfasst der Akkustrom-Regler 25 ferner ein zweites Summationsglied 38 , das ausgebildet ist , das begrenzte Integralsignal 41 und das erste Proportionalsignal 31 zu addieren , um ein Additionssignal 39 zu berechnen . Zweckmäßigerweise umfasst der Akkustromregler 25 ferner ein zweites Begrenzungsglied 40 , das ausgebildet ist , das Additionssignal 39 zu begrenzen , um den Skalierungsfaktor 24 zu berechnen .
Bevorzugt ist das Elektrogerät 1 ausgebildet , einen Typ des Akkus 3 zu erkennen und den ( insbesondere für die Akkustrom- Regelung zu verwendenden) Akkustrom-Grenzwert 20 gemäß dem Typ des Akkus 3 fest zulegen . Beispielsweise verfügt der Akku 3 über eine Typ - Information , die insbesondere in einem Speicher des Akkus 3 gespeichert ist , und das Elektrogerät 1 ist zweckmäßigerweise ausgebildet , die Typ- Information aus dem Speicher auszulesen und auf Basis der Typ- Information den Akkustrom-Grenzwert 20 festzulegen . Beispielsweise verfügt das Elektrogerät 1 über Grenzwertdaten , die einer Mehrzahl von Typ - Informationen j eweils einen j eweiligen Akkustrom- Grenzwert 20 zuordnen , und das Elektrogerät 1 ist ausgebildet , unter Verwendung der Grenzwertdaten den Akkustrom-Grenzwert 20 festzulegen . Die Grenzwertdaten sind beispielsweise ein Look-Up-Table .
Bevorzugt ist das Elektrogerät 1 , insbesondere die Rechnereinheit 12 , ausgebildet , den Akkustrom- Istwert 21 zu berechnen . Der Akkustrom- Istwert 21 wird zweckmäßigerweise nicht gemessen . Insbesondere verfügt das Elektrogerät 1 über keinen Sensor zur direkten Messung des Akkustrom- Istwerts 21 .
Vorzugsweise ist das Elektrogerät 1 ausgebildet , den Akkustrom- Istwert 21 für die Akkustrom-Regelung auf Basis einer von der Antriebseinheit 2 ( insbesondere dem Elektromotor 7 ) auf genommenen elektrischen Leistung zu berechnen . Beispielsweise ist das Elektrogerät 1 ausgebildet , den Akkustrom- Istwert 21 als Division einer Summe der von dem Elektromotor 7 aufgenommenen elektrischen Leistung und der von der Leistungselektronik 8 (und insbesondere der Rechnereinheit 12 ) aufgenommenen Elektronikleistung durch eine Akkuspannung des Akkus 3 zu berechnen . Bevorzugt ist das Elektrogerät 1 , insbesondere die Rechnereinheit 12 , ausgebildet , den Akkustrom- Istwert 21 auf Basis der ( insbesondere gemäß der Clarke-Transformation transformierten) Motorströme 10 , der ( insbesondere gemäß der Clarke-Transformation transformierten) Motorspannungen des Elektromotors 7 , einer Akkuspannung und vorzugsweise einer Elektronikleistung zu berechnen . Beispielsweise ist das Elektrogerät 1 , insbesondere die Rechnereinheit 12 , ausgebildet , den Akkustrom- Istwert 21 gemäß der folgenden Gleichung zu berechnen :
ID C ist der Akkustrom- Istwert 21 . Iaipha und Ibeta sind gemäß der Clarke-Transformation transformierte Motorströme des Elektromotors 7 . Uaipha und Ubeta sind gemäß der Clarke- Transformation transformierte Motorspannungen des Elektromotors 7 . P Elektronik ist die Elektronikleistung . P Elektronik ist insbesondere derj enige Anteil der von dem Akku 3 ( insbesondere dem Akkustrom 4 ) bereitgestellten Leistung, der nicht dem Elektromotor 7 zugeführt wird; beispielsweise ist P Elektronik die von der Leistungselektronik 8 , der Rechnereinheit 12 und/oder der Bedieneinrichtung 11 aufgenommene Leistung . UDC ist die Akkuspannung des Akkus 3 .
Zweckmäßigerweise ist das Elektrogerät 1 ausgebildet , für die Berechnung des Akkustrom- Istwerts 21 drei Motorströme 10 zu bestimmen , die nachfolgend als lu , Iv und Iw bezeichnet werden sollen . lu , Iv und Iw sind die Phasenströme des Elektromotors 7 . Beispielsweise ist das Elektrogerät 1 ausgebildet , die drei Motorströme lu , Iv und Iw zu messen oder zwei dieser drei Motorströme zu messen und den dritten Motorstrom auf Basis der beiden gemessenen Motorströme zu berechnen , insbesondere auf Basis der Tatsache , dass die Summe der drei Motorströme lu , Iv und Iw gleich null ist . Zweckmäßigerweise transformiert das Elektrogerät 1 , insbesondere die Rechnereinheit 12 , die drei Motorströme lu, Iv und Iw in ein alpha-beta-Koordinatensystem ( insbesondere unter Verwendung der Clarke-Transformation) , um Iaipba und /ieta zu erhalten .
Zweckmäßigerweise ist das Elektrogerät 1 ausgebildet , für die Berechnung des Akkustrom- Istwerts 21 drei Motorspannungen zu bestimmen , die nachfolgend als Uu , Uv und Uw bezeichnet werden sollen . Uu , Uv und Uw sind die Phasenspannungen des Elektromotors 7 . Vorzugsweise ist das Elektrogerät 1 ausgebildet , die drei Motorspannungen zu messen und ( insbesondere unter Verwendung der Clarke-Transformation) in U alpha und Ubeta umzurechnen .
Ferner kann das Elektrogerät 1 ausgebildet sein , aus einer Zwischenkreisspannung , einer Aussteuerung und einem Ansteuerwinkel direkt Uaipfia und Ubeta zu berechnen . Beispielsweise ist das Elektrogerät 1 ausgebildet , eine Spannungsamplitude als das Produkt der Zwischenkreisspannung und der Aussteuerung zu berechnen , und Uaipba als das Produkt der Spannungsamplitude und dem Cosinus des Ansteuerwinkels zu berechnen , und Ubeta als das Produkt der Spannungsamplitude und dem Sinus des Ansteuerwinkels zu berechnen .
Ferner kann das Elektrogerät 1 ausgebildet sein , den Akkustrom- Istwert 21 auf Basis der Phasenströme lu, Iv und Iw und des Dutycycle zu berechnen . Beispielsweise ist das Elektrogerät 1 ausgebildet , bei einer Aussteuerung von 100% den Akkustrom- Istwert 21 als den Phasenstrom lu zu berechnen und/oder den Akkustrom- Istwert 21 als die Summe der Phasenströme Iv und Iw zu berechnen . Ferner kann das Elektrogerät 1 ausgebildet sein , bei einer Aussteuerung von weniger als 100% den Dutycycle bei der Berechnung des Akkustrom- Istwerts 21 zu berücksichtigen . Bevorzugt ist das Elektrogerät 1 ausgebildet ist , den Akkustrom- Istwert 21 über An-Zeiten von Phasenströmen der Antriebseinheit 2 zu berechnen . Zweckmäßigerweise ist das Elektrogerät 1 ausgebildet , den Akkustrom- Istwert 21 als das Produkt aus dem Phasenstrom lu und der zugehörigen Dutycycle- Phase u zu berechnen , insbesondere für den Fall , dass der Phasenstrom lu als positiver Strom gemessen wird . Die Dutycycle- Phase u ist insbesondere eine An-Zeit eines Schalters , über den der Phasenstrom lu dem Elektromotor 7 zugeführt wird . Insbesondere für den Fall , dass die Phasenströme Iv und Iw als negative Ströme gemessen werden , berechnet das Elektrogerät 1 den Akkustrom- Istwert 21 insbesondere wie folgt :
I_DC = I_V * ( l -Dutycycle_Phase_V) + I_W * ( 1- Dutycylce_Phase_W)
I_DC ist der Akkustrom- Istwert 21 , I_V ist der Phasenstrom Iv, „ l -Dutycycle_Phase_V" ist die An-Zeit eines Schalters , über den der Phasenstrom Iv von dem Elektromotor 7 abgeführt wird, und „ l -Dutycycle_Phase_W" ist die An- Zeit eines Schalters , über den der Phasenstrom Iw von dem Elektromotor 7 abgeführt wird .

Claims

Ansprüche
1. Elektrogerät (1) , das als Elektrowerkzeug (1A) oder als Sauger (1B) ausgebildet ist, umfassend eine Antriebseinheit (2) und einen Akku (3) , der einen Akkustrom (4) zum Betrieb der Antriebseinheit (2) bereitstellt , sowie eine Akkustrom- Reglereinheit (17) , die ausgebildet ist, eine Akkustrom- Regelung des Akkustroms (4) durchzuführen und im Rahmen der Akkustrom-Regelung einen Drehzahl-Sollwert (19) für die Antriebseinheit (2) so einzustellen, dass der Akkustrom (4) einen Akkustrom-Grenzwert (20) nicht überschreitet.
2. Elektrogerät (1) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Drehzahl -Reglereinheit (18) , die ausgebildet ist, gemäß dem Drehzahl -Sollwert (19) die Antriebseinheit (2) mit einem Ansteuersignal (16) anzusteuern, wobei die Antriebseinheit
(2) ausgebildet ist, gemäß dem Ansteuersignal (16) den Akkustrom (4) von dem Akku (3) zu ziehen.
3. Elektrogerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Akkustrom-Reglereinheit (17) ausgebildet ist, auf Basis eines Vergleichs eines Akkustrom-Istwerts (21) mit dem Akkustrom- Grenzwert (20) den Drehzahl -Sollwert (19) so zu reduzieren, dass der Akkustrom (4) den Akkustrom-Grenzwert (20) nicht überschreitet .
4. Elektrogerät (1) nach Anspruch 3, wobei die Akkustrom- Reglereinheit (17) ausgebildet ist, gemäß dem Vergleich des Akkustrom-Istwerts (21) mit dem Akkustrom-Grenzwert (20) einen Skalierungsfaktor (24) bereitzustellen und auf Basis des Skalierungsfaktors (24) den Drehzahl-Sollwert (19) bereitzustellen .
5. Elektrogerät (1) nach Anspruch 4, wobei die Akkustrom- Reglereinheit (17) ausgebildet ist, einen Referenz- Drehzahlwert (22) gemäß dem Skalierungsfaktor (24) zu skalieren, um den Drehzahl -Sollwert (19) bereitzustellen.
6. Elektrogerät (1) nach Anspruch 5, ferner umfassend eine Bedieneinrichtung (11) , über die mittels einer Benutzereingabe der Referenz -Drehzahlwert (22) festlegbar ist .
7. Elektrogerät (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Akkustrom-Reglereinheit (17) ausgebildet ist, in Ansprechen darauf, dass der Akkustrom-Istwert (21) kleiner ist als der Akkustrom-Grenzwert (20) , einen/den Referenz- Drehzahlwert (22) als den Drehzahl-Sollwert (19) bereitzustellen und/oder in Ansprechen darauf, dass der Akkustrom-Istwert (21) gleich dem Akkustrom-Grenzwert (20) ist, als den Drehzahl -Sollwert (19) einen Drehzahl-Wert bereitzustellen, der kleiner als der Referenz-Drehzahlwert (22) ist.
8. Elektrogerät (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Akkustrom-Reglereinheit (17) einen Akkustrom-Regler (25) umfasst, der als Proportional-Integral-Regler ausgeführt ist und ausgebildet ist, auf Basis des Akkustrom-Grenzwerts (20) und des Akkustrom-Istwerts (21) den Skalierungsfaktor (24) zu berechnen .
9. Elektrogerät (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei der Akkustrom-Regler (25) umfasst: ein Differenzglied (28) , das ausgebildet ist eine Differenz aus dem Akkustrom-Grenzwert (20) und dem Akkustrom- Istwert (21) zu bilden und als Differenzsignal (29) bereitzustellen, ein erstes Multiplizierglied (30) , das ausgebildet ist, das Differenzsignal (29) mit einer ersten Konstanten zu multiplizieren, um ein erstes Proportionalsignal (31) zu berechnen, ein zweites Multiplizierglied (32) , das ausgebildet ist, das Differenzsignal (29) mit einer zweiten Konstanten zu multiplizieren, um ein zweites Proportionalsignal (33) zu berechnen, ein erstes Summationsglied (34) , das ausgebildet ist, das zweite Proportionalsignal (33) und ein rückgeführtes begrenztes Integralsignal (35) zu addieren, um ein Integralsignal (36) zu berechnen, ein erstes Begrenzungsglied (37) , das ausgebildet ist, das Integralsignal (36) zu begrenzen, um ein begrenztes Integralsignal (41) zu berechnen, ein zweites Summationsglied (38) , das ausgebildet ist, das begrenzte Integralsignal (35) und das erste Proportionalsignal (31) zu addieren, um ein Additionssignal (39) zu berechnen, und ein zweites Begrenzungsglied (40) , das ausgebildet ist, das Additionssignal (39) zu begrenzen, um den Skalierungsfaktor (24) zu berechnen.
10. Elektrogerät (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Elektrogerät (1) als Sägevorrichtung oder Schleifgerät ausgeführt ist.
11. Elektrogerät (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Elektrogerät (1) ausgebildet ist, einen Typ des Akkus (3) zu erkennen und den Akkustrom-Grenzwert (20) gemäß dem Typ des Akkus (3) fest zulegen.
12. Elektrogerät (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Elektrogerät (1) ausgebildet ist, einen/den Akkustrom- Istwert (21) für die Akkustrom-Regelung auf Basis einer von der Antriebseinheit (2) auf genommenen elektrischen Leistung zu berechnen.
13. Elektrogerät (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Elektrogerät (1) ausgebildet ist, einen/den Akkustrom- Istwert (21) für die Akkustrom-Regelung über eine oder mehrere An-Zeiten eines oder mehrerer Phasenströme der Antriebseinheit (2) zu berechnen.
14. Verfahren zum Betrieb eines Elektrogeräts (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend den Schritt: Durchführen der Akkustrom-Regelung.
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DE102008000704A1 (de) * 2007-04-24 2008-10-30 Robert Bosch Gmbh Elektrowerkzeug und Geräteschalter für ein Elektrowerkzeug
DE102013202434A1 (de) * 2013-02-14 2014-08-28 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Begrenzung einer Leistungsaufnahme eines Elektromotors im Überlastfall in einer Handwerkzeugmaschine
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