JP2003235177A - バッテリ駆動される電気装置、再充電可能なバッテリユニットおよびバッテリ充電装置ならび該装置からなる装置システム - Google Patents

バッテリ駆動される電気装置、再充電可能なバッテリユニットおよびバッテリ充電装置ならび該装置からなる装置システム

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JP2003235177A
JP2003235177A JP2003020622A JP2003020622A JP2003235177A JP 2003235177 A JP2003235177 A JP 2003235177A JP 2003020622 A JP2003020622 A JP 2003020622A JP 2003020622 A JP2003020622 A JP 2003020622A JP 2003235177 A JP2003235177 A JP 2003235177A
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ローア ギュンター
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レープケ シュテファン
Rainer Glauning
グラウニング ライナー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バッテリユニットの電子回路の煩雑さをでき
るだけ少なくすることによって大きな熱の発生を回避し
かつサイズを小さく維持すること。 【解決手段】 バッテリ駆動の電気装置と、バッテリユ
ニットと、充電装置とからなり、バッテリユニットは監
視回路を有しており、この監視回路によって、バッテリ
ユニットの動作量が検出されかつ動作量に依存する制御
信号がスイッチ手段に対して供給され、スイッチ手段に
より、バッテリユニットの充放電過程が制御される装置
システムにおいて、電気装置にスイッチ手段が設けられ
ており、このスイッチ手段により、バッテリユニットの
監視回路から出力される制御信号に依存して電気装置の
電力が制御され、充電装置に別のスイッチ手段が設けら
れており、この別のスイッチ手段により、充電装置から
バッテリユニットに伝送される充電電流が制御されるよ
うにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも１つの
バッテリ駆動される電気装置、再充電可能なバッテリユ
ニットおよびバッテリ充電装置ならびにこれらの装置か
らなる装置システムに関し、ここでこのバッテリユニッ
トは監視回路を有しており、この監視回路によってバッ
テリユニットの少なくとも１つの動作量が検出され、ま
たこの監視装置によって上記の動作量に依存する制御信
号がスイッチ手段に対して供給され、このスイッチ手段
によりバッテリユニットの充電ないしは放電過程が制御
される。
【０００２】
【従来の技術】ＥＰ６６５６２８Ａ２には再充電可能な
バッテリユニットが記載されており、これは一方ではバ
ッテリ駆動の電気装置に接続することが可能であり、こ
れによってその電気エネルギーをこの装置に供給するこ
とができ、またこのユニットは他方では充電装置に装填
可能であり、これによってこの充電装置から再充電のた
めのエネルギーを受け取ることができる。このバッテリ
ユニットには監視回路が設けられており、この監視回路
によって、少なくとも１つの動作量、例えば、充電ない
しは放電電流またはバッテリユニットの端子電圧が検出
され、またこれに依存する制御信号が、このバッテリユ
ニットに設けられたスイッチ手段に対して供給される。
このスイッチ手段によってバッテリユニットの充電ない
しは放電過程が制御される。このことが意味するのは、
例えば、所定の放電閾値を下回ったことが上記の監視回
路によって記録された場合、上記のスイッチ手段によっ
て、バッテリユニットからこれに接続された電気装置へ
の電流が遮断されることである。また同様にスイッチ手
段によって、充電装置からバッテリユニットへの電流が
遮断され、ここでこの遮断はバッテリユニットが、その
ために監視回路の制御信号によって初期化される場合に
行われ、またこの初期化は、所定の充電閾値を上回った
ことがこの監視回路によって記録されると直ちに行われ
るのである。
【０００３】すなわちＥＰ６６５６２８Ａ２から公知の
再充電可能なこのバッテリユニットには、監視回路も、
このバッテリユニットの充電ないしは放電過程を制御す
るスイッチ手段も共に設けられている。例えば比較的大
きな電力で駆動される電気工具装置を使用する場合のよ
うに、極めて大きな充電ないしは放電電流が流れるバッ
テリユニットでは、上記のスイッチ手段により、極めて
大きな電力がスイッチングされ、これによって相応に大
きな熱がバッテリユニットに発生してしまう。さらに、
バッテリユニットに監視回路も、充電ないしは放電過程
を制御するスイッチ手段も共に組み込まれる場合、バッ
テリユニットのサイズも大きくなってしまうのである。
【０００４】また監視回路の他に充電ないしは放電過程
を制御するスイッチ手段を含むバッテリユニットはより
高価になる。少なくとも１つのバッテリ駆動の電気装置
と、再充電可能なバッテリユニットと、バッテリ充電装
置とからなる装置システムでは、最も消耗してしまうの
はバッテリユニットそのものである。したがってできる
限りに多くの電子回路を組み込むことによってバッテリ
ユニットそのものを高価にしてしまうことは殊に不利な
のである。
【０００５】
【特許文献１】欧州特許第６６５６２８Ａ２号明細書
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許第４１０６７２５
Ａ１号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、請求
項１の上位概念に記載した、少なくとも１つのバッテリ
駆動の電子装置と、再充電可能なバッテリユニットと、
バッテリ充電装置とからなる装置システムを提供して、
バッテリユニットの電子回路ができる限り煩雑でなく、
これによってバッテリユニットにおける大きな熱の発生
が回避され、さらにバッテリユニットのサイズができる
限り小さく維持されるようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、請求項１
に記載の装置システムにより、ないしは各請求項の装
置、すなわちバッテリユニット、バッテリ充電装置およ
びバッテリ駆動装置によって解決され、ここではバッテ
リユニットに監視装置だけが設けられており、この監視
回路により、バッテリユニットの少なくとも１つの動作
量が検出されかつ少なくとも１つのこの動作量に依存す
る制御信号が供給される。バッテリユニットの充電ない
しは放電過程を制御する制御信号が供給されるスイッチ
手段は、電気装置ないしは充電装置に設けられる。すな
わちバッテリユニットが電気装置に接続される場合、そ
の中に設けられているスイッチ手段によって電気装置の
電力が制御され、ここでこの制御はバッテリユニットか
ら供給される制御信号に依存して行われる。またバッテ
リユニットが充電装置に接続される場合、その中に設け
られているスイッチ手段によって、バッテリユニットに
伝送される充電電流が制御され、ここでこの制御は、バ
ッテリユニットから供給される制御信号に依存して行わ
れる。
【０００８】
【発明の実施の形態】バッテリユニットの充電ないしは
放電過程を制御するスイッチ手段は、バッテリユニット
から出されて、それに接続可能な装置に移される。これ
によってこの装置システム内で最も消耗し、ひいて最も
頻繁に交換しなければならないユニットがより安価にな
るのである。
【０００９】従属請求項によれば有利にも、バッテリユ
ニットの監視回路によって、以下の１つまたは複数の動
作量が検出される。すなわち、バッテリユニットに流れ
込むないしはここから流れ出る電流および／またはバッ
テリユニットの端子電圧および／またはバッテリユニッ
トの温度または温度に関係する量が検出されるのであ
る。
【００１０】
【実施例】以下では図面に示した実施例に基づいて本発
明を詳しく説明する。
【００１１】図１〜３には、装置システムに所属する３
つのユニットのブロック回路図が示されている。ここで
図１には再充電可能なバッテリユニット１０が、図２に
は電気装置２０（殊に手作業工具機械−例えばドライバ
（Schrauber）、ドリル、ハンマードリル、のこぎり、
研磨機など）が、また図３にはバッテリ充電装置３０が
示されている。図１に示したバッテリユニットは、一方
ではエネルギーを供給するために電気装置２０に接続可
能であり、他方では再充電のために充電装置３０に接続
可能である。バッテリユニット１０から外部に引き出さ
れた端子１，２，３は、電気装置２０および充電装置３
０において、対応する端子を有しており、これらも同じ
参照符号１，２，３を有する。
【００１２】バッテリユニット１０は、１つまたは複数
の再充電可能なバッテリセル１１を含んでいる。プラス
およびマイナス極からは給電線路１２および１３が外部
の給電端子１および２に通じている。バッテリユニット
１０には監視回路１４が設けられている。監視回路１４
によって、このバッテリユニット、詳しくいうと１つま
たは複数のバッテリセルの１つまたは複数の動作量が検
出される。これらの動作量には、例えば、放電電流（こ
れは電気装置２０の端子においてバッテリユニットから
流れ出す電流である）ないしは充電電流（これは充電装
置３０の端子においてバッテリユニットに流れ込む電流
である）、および／または１つまたは複数のバッテリセ
ルにおいて測定した端子電圧、および／または１つまた
は複数のバッテリセルの温度、または温度に関連する量
である。１つまたは複数のバッテリセルの温度を検出す
るため、１つまたは複数のバッテリセルの近くに温度セ
ンサ１６が配置されている。
【００１３】監視回路１４によって、１つまたは複数の
動作量から、バッテリユニットの充電ないしは放電過程
に対する制御信号が導き出される。公知技術、例えばＥ
Ｐ６６５６２８Ａ２またはＤＥ４１０６７２５Ａ１（特
許文献２参照）からすでに公知のように、バッテリユニ
ットの１つまたは複数の動作量に依存する制御信号は、
バッテリユニットが所定の低放電閾値に達した場合、バ
ッテリユニットからこれに接続された電気装置２０への
電流を遮断または低減するのに使用される。またはバッ
テリユニット１０が充電装置３０に接続されている場
合、この制御信号により、上側の充電閾値または上側の
温度閾値に達した際に充電過程が遮断ないしは低減さ
れ、すなわち充電装置３０とバッテリユニット１０との
間の電流が遮断ないしは低減される。上記の制御信号
は、監視回路１４により信号線路１５を介して出力さ
れ、ここでこの信号線路は外部の信号線路端子３に通じ
ている。
【００１４】図２にはバッテリユニット１０に接続され
る電気装置２０が示されている。電気装置２０には電気
的な駆動器２１が設けられており、これは通例、電気モ
ータである。電気的な駆動器２１には給電線路２２およ
び２３が通じており、これらはバッテリユニット１０の
給電線路１２，１３に接触接続可能である。２つの給電
線路２２，２３のうちの１つには、電気的に制御可能な
スイッチ２４が設けられている。電気的に制御可能なス
イッチとしては通例ＭＯＳＦＥＴが使用される。スイッ
チ２４を制御するため、スイッチ手段２５が電気装置２
０に設けられている。これらのスイッチ手段２５は、外
部の信号線路端子３に接続されている信号線路２６を介
して、バッテリユニット１０からの制御信号を受け取
る。
【００１５】バッテリユニット１０からのこの制御信号
により、バッテリユニット１０の放電状態について供給
される情報に依存して、スイッチ手段２５により、スイ
ッチ２４が制御される。例えば、バッテリユニット１０
の監視回路１４により、所定の低充電閾値を下回ったこ
とが記録されると、これに相応してスイッチ手段２５に
伝送される制御信号により、スイッチ２４の開成がトリ
ガされ、これによって電気装置２０はもはや電流をバッ
テリユニット１０から取り出せなくなる。電気装置２０
の電力を突然遮断する変わりに状況によっては監視回路
１４から供給される制御信号に依存してスイッチ手段２
５により電力をしだいに段階的に下げることも可能であ
る。一般的にはスイッチ手段２５を介して電気装置２０
による電力消費を制御して、電力消費の最大限界値をつ
ねにバッテリユニット１０の目下の充電状態に適合させ
ることが可能である。これによってバッテリユニット１
０がいたわって作動され、可能な限りの長い寿命が得ら
れる。
【００１６】図３に示した充電装置３０には、制御可能
な電流ないしは電圧源３１が設けられている。この制御
可能な電流ないしは電圧源は一方では電源網端子４，５
を有しており、他方では給電線路３２，３３が外部の給
電線路端子１，２に通じている。制御可能な電流または
電圧源３１は、外部の信号線路端子３に通じている信号
線路３４を介して、バッテリユニット１０の監視回路１
４によって形成された制御信号を受け取る。制御可能な
電流または電圧源３１のスイッチ手段により、給電線路
３２，３３を介してバッテリユニット１０に流れる充電
電流が制御され、ここでこれはバッテリユニット１０で
形成されかつ充電装置３０に伝送される制御信号に依存
して行われる。例えばこの制御信号は、制御可能な電流
または電圧源３１のスイッチ手段に、バッテリユニット
１０が上側の充電閾値にいつ到達したかをシグナリング
し、その結果としてつぎに制御可能な電流または電圧源
３１からの充電電流を遮断ないしはしだいに下げること
をシグナリングするのである。
【００１７】上記のように信号線路１５，２６，３４を
介してバッテリユニット１０と、電気装置２０と、充電
装置３０との間で情報交換が行われる。この情報交換
は、バッテリユニット１０から電気回路２０ないしは充
電装置３０の一方向だけに可能なのではなく、逆方向に
も行うことができる。各装置１０，２０，３０の目下の
動作状態についてこのように双方向に情報交換が行われ
ることによって、過剰な負担およびそれに相応する装置
の大きな消耗が大いに低減される。
【００１８】信号線路１５，２６，３４は双方向の情報
交換に対して有利にはバス線路として実施され、このバ
ス線路を介して制御信号データをシリアルなデータスト
リームとして一方向にまたは双方向に伝送することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】再充電可能なバッテリユニットのブロック回路
図である。
【図２】電気装置のブロック回路図である。
【図３】バッテリ充電装置のブロック回路図である。
【符号の説明】
１，２ バッテリユニットの端子 ３ バッテリユニットの信号線路端子 ４，５ 電源網端子 １０ 再充電可能なバッテリユニット １２，１３ 給電線路 １４ 監視回路 １５ 信号線路 １６ 温度センサ ２０ 電気装置 ２１ 電気的な駆動器 ２２，２３ 給電線路 ２４ 電気的に制御可能なスイッチ ２５ スイッチ手段 ２６ 信号線路 ３０ バッテリ充電装置 ３１ 制御可能な電流ないしは電圧源 ３２，３３ 給電線路 ３４ 信号線路
フロントページの続き (72)発明者 ハンス−ヨアヒム バウアー ドイツ連邦共和国 ラインフェルデン−エ ヒターディンゲン ベルンホイザー シュ トラーセ 58 (72)発明者 ギュンター ローア ドイツ連邦共和国 ラインフェルデン−エ ヒターディンゲン イェーガーシュトラー セ ５ (72)発明者 シュテファン レープケ ドイツ連邦共和国 ラインフェルデン バ ーンホフシュトラーセ 29 (72)発明者 ライナー グラウニング ドイツ連邦共和国 アイヒタール−グレッ ツィンゲン フローシェゲルト 11 (72)発明者 フォルカー ボッシュ ドイツ連邦共和国 シユツツトガルト レ ンブラントシュトラーセ 12 Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA01 CA01 CA11 CB01 DA06 DA13 DA16 5H030 AA00 AS12 BB01 BB21 FF21 FF42 FF43 FF44

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１つのバッテリ駆動される電
    気装置（２０）と、再充電可能なバッテリユニット（１
    ０）と、バッテリ充電装置（３０）とからなる装置シス
    テムであって、 前記バッテリユニット（１０）は監視回路（１４）を有
    しており、 該監視回路によって、前記バッテリユニット（１０）の
    少なくとも１つの動作量が検出されかつ前記動作量に依
    存する制御信号がスイッチ手段（２５，３１）に対して
    供給され、 該スイッチ手段により、前記バッテリユニット（１０）
    の充電ないしは放電過程が制御される形式の装置システ
    ムにおいて、 前記電気装置（２０）にスイッチ手段（２５）が設けら
    れており、 当該スイッチ手段（２５）により、バッテリユニット
    （１０）の監視回路（１４）から出力される制御信号に
    依存して前記電気装置の電力が制御され、 前記充電装置（３０）にスイッチ手段（３１）が設けら
    れており、 当該スイッチ手段（３１）により、充電装置（３０）か
    らバッテリユニット（１０）に伝送される充電電流が制
    御されることを特徴とする装置システム。
  2. 【請求項２】 バッテリユニットであって、 該バッテリユニットは、エネルギー供給のために電気装
    置（２０）に、またバッテリユニット（１０）の再充電
    のために充電装置（３０）に電気的に接続され、 前記バッテリユニット（１０）は監視回路（１４）を有
    しており、 該監視回路によって、バッテリユニット（１０）の少な
    くとも１つの動作量が検出されかつ該動作量から充電な
    いしは放電過程を制御する制御信号が導き出される形式
    のバッテリユニットにおいて、 前記バッテリユニット（１０）は手段（１５）を有して
    おり、 該手段によって、バッテリユニット（１０）の外部、す
    なわち電子装置（２０）ないしは充電装置（３０）に設
    けられているスイッチ手段（２５，３１）に制御信号が
    伝送され、 前記の電子装置（２０）のスイッチ手段（２５）は、バ
    ッテリユニット（１０）の制御信号に依存して当該電子
    装置の電力を制御するために設けられており、 前記の充電装置（３０）のスイッチ手段（３１）は、充
    電装置（３０）からバッテリユニット（１０）に伝送さ
    れる充電電流を制御するために設けられていることを特
    徴とするバッテリユニット（１０）。
  3. 【請求項３】 バッテリユニット（１０）に対する充電
    装置であって、 前記バッテリユニット（１０）は監視回路（１４）を有
    しており、 該監視回路（１４）によって、バッテリユニット（１
    ０）の少なくとも１つの動作量が検出されかつ該動作量
    から充電過程を制御する制御信号が導き出される形式の
    充電装置において、 該充電装置（３０）にスイッチ手段（３１）が設けられ
    ており、 該スイッチ手段（３１）によって、充電装置（３０）か
    らバッテリユニット（１０）に伝送される充電電流が制
    御され、 当該制御は、前記のバッテリユニット（１０）の制御信
    号に依存して行われることを特徴とする充電装置。
  4. 【請求項４】 電気装置であって、 該電気装置はエネルギー供給のためにバッテリユニット
    （１０）に接続され、該バッテリユニット（１０）は監
    視回路（１４）を有しており、 該監視回路（１４）によって、バッテリユニット（１
    ０）の少なくとも１つの動作量が検出されかつ該動作量
    から放電過程を制御する制御信号が導き出される形式の
    電気回路において、 該電気装置（２０）にスイッチ手段（２５）が設けられ
    ており、 該スイッチ手段（２５）によって、該電気回路の電力が
    制御され、 当該制御は、前記のバッテリユニット（１０）の制御信
    号に依存し行われることを特徴とする電気装置。
  5. 【請求項５】 前記のバッテリユニット（１０）の監視
    回路（１４）によって、１つまたは複数の動作量として
    バッテリユニット（１０）に流れ込むないしは該バッテ
    リユニットから流れ出す電流および／またはバッテリユ
    ニット（１０）の端子電圧および／またはバッテリユニ
    ット（１０）の温度または温度に関係する量が検出され
    る、 請求項１に記載の装置システム。
  6. 【請求項６】 前記のバッテリユニット（１０）の監視
    回路（１４）によって、１つまたは複数の動作量として
    バッテリユニット（１０）に流れ込むないしは該バッテ
    リユニットから流れ出す電流および／またはバッテリユ
    ニット（１０）の端子電圧および／またはバッテリユニ
    ット（１０）の温度または温度に関係する量が検出され
    る、 請求項２に記載のバッテリユニット。
  7. 【請求項７】 前記スイッチ手段（３１）を制御する制
    御信号は、バッテリユニット（１０）に流れ込む充電電
    流および／またはバッテリユニット（１０）の端子電圧
    および／またはバッテリユニット（１０）の温度または
    温度に関係する量に依存する、 請求項３に記載の充電装置。
  8. 【請求項８】 前記スイッチ手段（２５）を制御する制
    御信号は、バッテリユニット（１０）から流れ出す電流
    および／またはバッテリユニット（１０）の端子電圧お
    よび／またはバッテリユニット（１０）の温度または温
    度に関係する量に依存する、 請求項４に記載の電気装置。
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