PL169459B1

PL169459B1 - Uklad styków akumulatora PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Info

Publication number: PL169459B1
Application number: PL92296676A
Authority: PL
Inventors: Wolfgang Millauer; Manfred Spieth
Original assignee: Hilti Ag
Priority date: 1991-11-23
Filing date: 1992-11-20
Publication date: 1996-07-31
Also published as: ES2076733T3; US5296314A; EP0548004A1; DK0548004T3; ATE126934T1; CA2083435A1; FI925279A0; KR930011327A; KR100232919B1; DE4138598A1; EP0548004B1; DE59203380D1; PL296676A1; JPH07201313A; FI925279A7

Abstract

1. Uklad styków akumulatora z czescia laczaca, która na obwodzie zawiera co naj- mniej jedna pare styków plus-minus, zna- mienny tym, ze powierzchnia przekroju poprzecznego czesci laczacej (3,13) podzie- lona jest na jednakowe powierzchnie cza- stkowe (5,6,15,16) o symetrii srodkowej, a co najmniej na jednej powierzchni czastkowej (5,6,15,16) znajduje sie para styków plus-mi- nus (5a,5b,6a,6b.15a.15b.). F i g . 1 PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy układu styków akumulatora z częścią łączącą, która na obwodzie ma co najmniej jedną parę styków plus-minus.

Znane są narzędzia ręczne z napędem elektrycznym tzw. elektronarzędzia wyposażone w silniki prądu stałego, przy czym energia zasilająca zawarta jest w akumulatorach. Akumulatory te składające się z wielu ogniw mogą być łączone z obudową narzędzia. Elektryczne połączenie akumulatora z elektronarzędziem następuje za pomocą odpowiednich części łączących. Do mechanicznego zamocowania akumulatora przy narzędziu służą elementy zaciskowe, ryglujące lub zatrzaskowe.

Z opisu patentowego St. Zjedn. Ameryki nr 4 576 880 znany jest akumulator, w którym wiele pojedynczych ogniw połączone jest szeregowo ze sobą. Przez taki układ uzyskuje się napięcie akumulatora, odpowiadające sumie napięć poszczególnych ogniw. Połączone ze sobą poszczególne ogniwa, połączone są z dostępną z zewnątrz parą styków stanowiących bieguny plus-minus, umieszczoną w obrębie strony czołowej akumulatora.

Ażeby ten znany akumulator mógł być łączony zawsze z elektronarzędziami o takim samym napięciu jak napięcie akumulatora, oraz swymi właściwymi biegunami, w części łączącej znajduje się mechaniczne urządzenie kodujące. Dwie położone naprzeciw siebie sprężyny, umieszczone w obudowie akumulatora, mają zapobiegać błędnemu zestykowi jego pary styków

169 459 plus-minus, zarówno w narzędziu jak i w urządzeniu do ładowania akumulatorów. Bardzo szeroko rozpowszechnione urządzenia kodujące, składają się z jednej lub wielu sprężyn umieszczonych przy części łączącej narzędzia, względnie urządzenia do ładowania, wchodzących w jeden lub wiele rowków umieszczonych w części łączącej akumulatora. Istnieją również urządzenia kodujące, w których akumulator posiada co najmniej jedną sprężynę, która wchodzi w co najmniej jeden rowek w narzędziu względnie w urządzeniu do ładowania. Za pomocą urządzeń kodujących zapobiega się użycia niewłaściwych akumulatorów.

Jeżeli para styków plus-minus umieszczona jest przy obudowie akumulatora, to niekorzystnie oddziaływuje okoliczność, że istnieje wielu producentów oferujących akumulatory, których obudowy w odniesieniu do kształtu i przekroju poprzecznego są jednakowe na tyle, ze mogą być łączone z elektronarzędziami, względnie z urządzeniami do ładowania innych wytwórców. Różnią się jednak one tym, że częściowo mają różniącą się biegunowość. Jeżeli bieguny plus-minus pary styków akumulatora zostaną zamienione w stosunku do biegunów plus-minus pary styków narzędzia, względnie urządzenia do ładowania, może to prowadzić do uszkodzenia akumulatora, urządzenia do ładowania lub elektronarzędzia. Uszkodzony akumulator nie może już być więcej ładowany. W najgorszym przypadku akumulator przy zwarciu może eksplodować.

Zdaniem wynalazku jest opracowanie układu styków akumulatora, który wyklucza nieprawidłowe połączenie z urządzeniem do ładowania lub z elektronarzędziem, a tym samym zapewnione jest bezpieczeństwo rzemieślnika.

Zadanie to zostało według wynalazku rozwiązane w ten sposób, ze powierzchnia przekroju poprzecznych części łączącej podzielona jest na jednakowe powierzchnie cząstkowe z zachowaniem symetrii względem punktu, a w obrębie co najmniej jednej powierzchni cząstkowej znajduje się para styków stanowiących bieguny plus-minus. Przez rozmieszczenia takiej pary styków w jednej z powierzchni cząstkowych, nie może mieć miejsca żadne błędne połączenie, gdy akumulator obrócony o 180° w kierunku swego obwodu, połączony zostanie z urządzeniem do ładowania względnie z elektronarzędziem.

Korzystnie układ styków odznacza się tym, że co najmniej dwie powierzchnie cząstkowe posiadają parę styków plus-minus położonych naprzeciw siebie z zachowaniem symetrii względem punktu. Ogniwa akumulatora umieszczone w jego wnętrzu umieszczone są zwykle szeregowo jedno za drugim i połączone przewodząco. Przez umieszczenie wielu par styków plus-minus ogniwa znajdujące się w akumulatorze mogą być podzielona na wiele oddzielnych bloków, przy czym każdy blok przyporządkowany jest parze styków plus-minus dostępnych z zewnątrz na obudowie w obszarze części łączącej. Bloki te mogą być tworzone w różny sposób. Liczba pojedynczych ogniw znajdujących się w poszczególnych blokach może być różna. W ten sposób z odpowiednich par styków plus-minus można pobierać napięcia w różnej wysokości. Znana możliwość polega na tym, ze liczba pojedynczych ogniw w poszczególnych blokach jest jednakowa. Przy zastosowaniu takiego akumulatora w elektronarzędziu można wykorzystać energię poszczególnych bloków kolejno stosując odpowiedni elektroniczny układ regulacyjny. Jeżeli np. akumulator zawiera dwa bloki, każdy o napięciu 12V, to jego energia za pomocą układu elektronicznego zawartego w elektronarzędziu, może być wykorzystywana dwoma różnymi sposobami. Przez równoległe połączenie obu bloków ma się do dyspozycji dla napędu elektronarzędzia napięcia 12V przy podwójnej pojemności. Oznacza to, że elektronarzędzia może pracować dwa razy dłużej w stosunku do pojedynczego bloku 12V.

Przez szeregowe połączenie bloków uzyskuje się napięcie, które odpowiada sumie napięć wszystkich bloków. W odniesieniu do przykładu, w którym w akumulatorze znajdują się dwa bloki, każdy a napięciu 12V, można w ten sposób napędzać elektronarzędzie przy napięciu 24V. Korzystnie styki dwóch par styków plus-minus umieszczone są symetrycznie w odniesieniu do płaszczyzny podziału na dwie jednakowej wielkości płaszczyzny cząstkowe i w odniesieniu do prostej przechodzącej prostopadle do płaszczyzny dzielącej, przez środek ciężkości powierzchni cząstkowych.

Ze względu na symetryczny układ par styków plus-minus połączenie przewodowe poszczególnych bloków we wnętrzu akumulatora z przyporządkowanymi im parami styków

169 459 plus-minus, może być wykonane jednakowo. Ma to istotne zalety wykonawcze, które mają wpływ na ekonomikę wytwarzania akumulatora.

Układ styków akumulatora obejmuje również część łączącą urządzenia do jego ładowania, przy czym powierzchnia przekroju poprzecznego części łączącej podzielona jest korzystnie na jednakowe powierzchnie cząstkowe o symetrii środkowej, a przynajmniej w jednej z powierzchni cząstkowych znajduje się para styków plus-minus.

Przez umieszczenie pary styków plus-minus powierzchni cząstkowej, przy wprowadzaniu akumulatora do urządzenia do ładowania, można nie zwracać uwagi na to, jak ustawiony jest akumulator. Ponieważ para styków plus-minus umieszczona jest tylko na jednej powierzchni cząstkowej, nie może wystąpić błędne połączenie. Układ styków w części łączącej urządzenia do ładowania odznacza się tym, że co najmniej dwie powierzchnie cząstkowe posiadają parę styków plus-minus położonych naprzeciw siebie, w symetrii środkowej.

Przez rozmieszczenie par styków plus minus zgodnie z symetrią środkową, możliwym jest ładowanie akumulatora składającego się przynajmniej z jednego bloku. Taki akumulator, który dostosowany jest do napięcia ładowania wynoszącego 12V, wykazuje tę zaletę, że może być wytwarzany ekonomicznie z tanich elementów, przy czym w stosunku do aktywnych elementów urządzenia do ładowania stawiane są mniejsze wymagania co do wytrzymałości napięciowej.

Ładowanie poszczególnych bloków akumulatora następuje kolejno. Jeżeli chodzi o układ styków w urządzeniu do ładowania z tylko jedną parą styków plus-minus, to akumulator pomiędzy operacjami ładowania musi być wyjęty z komory ładowania, względnie musi być odłączony od części łączącej urządzenia do ładowania i w kierunku obwodowym musi być obracany tak daleko, aż następna para styków plus-minus akumulatora znajdzie się naprzeciw pary styków plus-minus urządzenia do ładowania. Następnie akumulator jest ponownie połączony z urządzeniem do ładowania. Jeżeli przebieg ładowania jednego bloku został zakończony, to może to być wskazane przez odpowiedni sygnał. W tak zwanych urządzeniach do szybkiego ładowania rozmieszczenie par styków plus-minusz symetrią środkową jest szczególnie korzystne, gdyż w urządzeniu do ładowania z wieloma parami styków plus-minus, na których kolejno występuje napięcie ładowania wynoszące 12V, można nie zwracać uwagi na to, jak osadzony jest akumulator w komorze ładowania. Połączenie zapewnione jest w każdym przypadku.

Korzystnie układ styków w urządzeniu do ładowania odznacza się tym, że styki dwóch par styków plus-minus, umieszczone są symetrycznie w odniesieniu do powierzchni dzielącej na dwie jednakowej wielkości powierzchnie cząstkowe, i w odniesieniu do prostej położonej prostopadle do płaszczyzny dzielącej przechodzącej przez środek ciężkości powierzchni cząstkowych. Ze względów techniki produkcyjnej dotyczącej wytwarzania części łączącej urządzenia do ładowania, korzystne jest omówione powyżej symetryczne rozmieszczenie pary styków plus-minus. Powstają przez to równomierniejsze względnie równomierniej rozłożone napięcia podczas obróbki.

W odniesieniu do czasu naładowania jednakowych akumulatorów istnieją w zasadzie dwa różne urządzenia do ładowania. Normalne urządzenie do ładowania różni się od szybkiego urządzenia do ładowania 6-cio krotnie dłuższym czasem ładowania. Normalne urządzenie do ładowania, przez zastosowanie prostszych elementów elektrycznych, jest tańsze w produkcji. Akumulatory, które nadają się do ładowania w szybkim urządzeniu do ładowania, posiadają inną budowę chemiczną, niż akumulatory stosowane w normalnych urządzeniach do ładowania. Jeśliby akumulator nadający się do ładowania w normalnym urządzeniu do ładowania, osadzić w szybkim urządzeniu do ładowania, to mogłoby to prowadzić do uszkodzenia względnie do eksplodowania tego akumulatora. Aby temu zapobiec, istnieje możliwość umieszczenia na akumulatorze, w obszarze części łączącej urządzenia blokującego, które zapobiega osadzaniu akumulatora przeznaczonego do normalnych urządzeń do ładowania, w szybkich urządzeniach do ładowania. Ażeby jednak akumulator mógł być osadzony w normalnym urządzeniu do ładowania, musi ono posiadać wybranie, w które wchodzi urządzenie blokujące. Za pomocą tego środka nie ma przeszkód w osadzeniu akumulatora dla szybkiego urządzenia do ładowania, w normalnym urządzeniu do ładowania.

169 459

Wynalazek jest wyjaśniony na podstawie wielu przykładów wykonania uwidocznionych na rysunku, n a którym fig. 1 przedstawia akumulator z dwoma parami styków plus-minus, fig. 2 - przekrój przez akumulator według fig. 1, wzdłuż linii II-II, fig. 3 - widok z góry na urządzenie do ładowania, którego komora ładowania posiada dwie pary styków plus-minus, fig. 4 - przekrój odpowiednio do przebiegu przekroju z fig. 1, przez akumulator z parą styków plus-minus, a fig. 5 przedstawia widok z góry na urządzenie do ładowania, którego komora ładowania posiada parę styków plus-minus.

Na fig. 1 przedstawiony jest układ styków akumulatora 1, posiadającego dwa bloki A, B, przy czym w każdym z bloków znajduje się pięć szeregowo, przewodzących ze sobą połączonych pojedynczych ogniw 4. Obudowa 2 akumulatora 1 na jednym końcu wykonana jest jako część łącząca 3. W części łączącej 3 umieszczone są, dostępne z zewnątrz dwie pary styków plus-minus 5a, 5b, 6a, 6b, połączone odpowiednio z blokami A i B. Na fig. 2 przedstawiony jest układ styków akumulatora 1 z dwiema parami styków plus-minus 5a, 5b, 6a, 6b, położonymi naprzeciw siebie z zachowaniem symetrii środkowej, przy czym każda para styków plus-minus 5a, 5b, 6a, 6b umieszczona jest najednej z powierzchni cząstkowych 5,6 powierzchni przekroju poprzecznego.

Liczba pojedynczych ogniw 4 w poszczególnych blokach A, B może być jednakowa lub różna. W obu przypadkach suma napięć bloków A, B stanowi napięcia akumulatora 1. Jako przykład omawiany jest akumulator składający się w dwóch bloków 12V. Za pomocą takiego akumulatora mogą być zasilane elektronarzędzia dostosowane do 12V lub 24V. Za pomocą umieszczonego w elektronarzędziu elektronicznego układu regulacyjnego może następować użytkowanie zgromadzonej energii w układzie szeregewym. Ma się więc do dyspozycji napięcie 24V. Za pomocą układu równoległego obu bloków ma się do dyspozycji napięcie 12V przy podwójnej pojemności.

Na fig. 3 przedstawiony jest układ styków akumulatora w komorze ładowania urządzenia do ładowania 9, z częścią łączącą lOa, której powierzchnia przekroju poprzecznego podzielona jest na dwie jednakowe powierzchnie cząstkowe 7,8 o symetrii środkowej, przy czym na każdej z powierzchni cząstkowych 7,8 umieszczona jest para styków plus-minus 7a, 7b, 8a, 8b. Urządzenie do ładowania 9 konieczne przy przebiegu ładowania może być dostosowane do napięcia 12V. Ze względu na niewielkie napięcie ładowania wynoszące 12V, odpowiednie elementy w urządzeniu 9 mogą być dostosowane do 12V. Urządzenie do ładowania może więc być wykonane ekonomicznie, gdyż poszczególne jego składniki są znacznie tańsze, niż składniki dla urządzenia do ładowania 9, dostosowanego do napięcia 24V. Jeżeli przebieg ładowania bloku A dla 12V, przy użyciu urządzenia do ładowania 9 również dla 12V, zostanie zakończony, to kolejno może być ładowany następny blok B o napięciu 12V. Za pomocą sygnalizatora, na przykład lampy lub sygnału akustycznego, może być zasygnalizowane zakończenie przebiegu ładowania pierwszego bloku A. Za pomocą ręcznego przekręcenia akumulatora w kierunku obwodowym, może zostać naładowany następny blok B.

Układ styków akumulatora w urządzeniu do ładowania 9 jest tak wykonany, że w obudowie 10 w obszarze części łączącej lOa umieszczone są pary styków plus-minus 7a, 7b, 8a, 8b, których liczba równa jest liczbie par styków plus-minus 5a, 5b, 6a, 6b, jaka umieszczona jest na obudowie 2 akumulatora 1. Przy takim, bardziej pracochłonnym wykonaniu układu styków w urządzeniu do ładowania 9, nie ma potrzeby, aby akumulator 1 obracać ręcznie w kierunku obwodu. Za pomocą wewnętrznego elektronicznego układu ładowania, ładowane są kolejno bloki A, B połączone z poszczególnymi parami styków plus-minus 5a, 6b, 6a, 6b.

W ten sposób np. również nie przedstawiony akumulator 24V może być podzielony na trzy bloki tak, że urządzenie do ładowania może być przystosowane do napięcia tylko 8V. Przez odpowiednie szeregowe połączenie poszczególnych bloków w elektronarzędziu, do dyspozycji ma się napięcie 24V. Na fig. 4 przedstawiona jest powierzchnia przekroju poprzecznego części łączącej 13 akumulatora 11, podzielona na jednakowe, powierzchnie cząstkowe 15,16 o symetrii środkowej, który posiada parę styków plus-minus 15a, 15b. Para styków plus-minus 15a, 15b umieszczona jest na powierzchni cząstkowej 15. Każde pojedyncze ogniwo akumulatora 11, przy użytkowaniu elektronarzędzia ma energię 1,2 do 4 Ah oraz napięcie ok. 1,2V. Na fig. 5 przedstawiony jest układ styków akumulatora w komorze ładowania urządzenia do ładowania 19, z częścią łączącą 20a, której powierzchnia przekroju poprzecznego podzielona jest również

169 459 na dwie jednakowe powierzchnie cząstkowe 17,18 o symetrii środkowej, przy czym w jednej z powierzchni cząstkowych 17 umieszczona jest para styków plus-minus 17a,17b.

Urządzenie do ładowania 19 posiada obudowę 20 o wysokiej stateczności. Dla wytwarzania napięcia prądu stałego jako napięcia zasilającego urządzenie do ładowania 9 posiada część sieciową z transformatorem i prostownikiem.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Układ styków akumulatora z częścią łączącą, która na obwodzie zawiera co najmniej jedną parę styków plus-minus, znamienny tym, ze powierzchnia przekroju poprzecznego części łączącej (3,13) podzielona jest na jednakowe powierzchnie cząstkowe (5,6,15,16) o symetrii środkowej, a co najmniej na jednej powierzchni cząstkowej (5,6,15,16) znajduje się para styków plus-minus (5a,5b,6a,6b.15a.15b.).
2. Układ styków według zastrz. 1, znamienny tym, że każda z co najmniej dwóch powierzchni cząstkowych (5,6) zawiera parę styków plus-minus (5a,5b,6a,6b) położonych naprzeciw siebie w układzie symetrii środkowej.
3. Układ styków według zastrz. 2, znamienny tym, że styki dwóch par styków plus-minus (5a,5b,6a,6b) umieszczone są symetrycznie w odniesieniu do powierzchni dzielącej tworzącej powierzchnie cząstkowe (5,6) o jednakowej wielkości, oraz w odniesieniu do prostej prostopadłej do powierzchni dzielącej, przechodzącej przez środek ciężkości powierzchni cząstkowych (5,6). .
4. Układ styków według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnia przekroju poprzecznego części łączącej (10a,20a) urządzenia do ładowania akumulatora podzielona jest na jednakowe powierzchnie cząstkowe (7,8,17,18) o symetrii środkowej, a w przynajmniej jednej powierzchni cząstkowej (7,8,17,18) znajduje się para styków plus-minus (7a,7b,8a,8b,17a,17b), których liczba jest równa liczbie par styków plus-minus (5a,5b,6a,6b,15a,15b).

Układ styków według zastrz. 4, znamienny tym, że każda z co najmniej dwóch powierzchni cząstkowych posiada parę styków plus-minus (7a,7b,8a,8b) położonych naprzeciw siebie, w symetrii środkowej.
6. Układ styków według zastrz. 5, znamienny tym, że styki dwóch par styków plus-minus (7a,7b,8a,8b) umieszczone są symetrycznie w odniesieniu do powierzchni dzielącej, tworzącej dwie powierzchnie cząstkowe (7,8) o jednakowej wielkości, i w odniesieniu do prostej prostopadłej do powierzchni dzielącej, przechodzącej przez środek ciężkości powierzchni dzielących (7,8).