WO2020094548A1 - Wiederanlaufschutzvorrichtung - Google Patents

Wiederanlaufschutzvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2020094548A1
WO2020094548A1 PCT/EP2019/080056 EP2019080056W WO2020094548A1 WO 2020094548 A1 WO2020094548 A1 WO 2020094548A1 EP 2019080056 W EP2019080056 W EP 2019080056W WO 2020094548 A1 WO2020094548 A1 WO 2020094548A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery pack
control
power tool
capacitor
control capacitor
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/080056
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Matheis
Tobias Beck
Original Assignee
Metabowerke 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 Metabowerke Gmbh filed Critical Metabowerke Gmbh
Priority to CN201980072735.6A priority Critical patent/CN112955285B/xx
Priority to US17/290,435 priority patent/US20210384724A1/en
Publication of WO2020094548A1 publication Critical patent/WO2020094548A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H11/00—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result
    • H02H11/006—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result in case of too high or too low voltage
    • H02H11/007—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result in case of too high or too low voltage involving automatic switching for adapting the protected apparatus to the supply voltage
    • 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
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H11/00—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result
    • H02H11/006—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result in case of too high or too low voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a restart protection device for a battery-operated electric machine tool, comprising a control capacitor, a discharge circuit, a measuring device and a control device.
  • the invention also relates to a battery-operated power tool, comprising a restart protection device.
  • the invention also relates to a restart protection method for a battery-operated electric machine tool, according to which a control capacitor is charged in the case of a battery pack used in the electric machine tool.
  • the invention further relates to a computer program product.
  • a safety system prevents the application of electrical power to the motor when the operating switch of the power tool is actuated in its switched-on position when the power tool is connected to the voltage source. This can prevent the power tool from being started up unintentionally.
  • a safety circuit is provided for this purpose, which is connected to the operating switch of the power tool and determines its switching position.
  • the safety circuit also generally has a monitoring circuit in order to determine a supply of the power tool that has been restored after the supply voltage has failed.
  • buffer capacitors are used in electric machine tools, in particular also in battery-operated electric machine tools, in order to minimize overvoltages, for example when clocking an electric machine tool with a brushless DC motor, in such a way that all circuit breakers of the electric machine tool can be operated within their specified range.
  • high-capacity buffer capacitors with only very low equivalent series resistances are generally used on the battery pack connections.
  • low ESR equivalent series resistances
  • the motor of the power tool initially fails after removing one or more battery packs, but the restart protection device still maintains a sufficient supply voltage through the buffer capacitor, as a result of which it is unable to perceive the removal and therefore also the stoppage of the electric motor.
  • the battery pack or the Restoring the actual supply voltage of the restart protection cannot be provided when the operating switch is actuated.
  • the object of the present invention is to provide an improved restart protection device and an improved restart protection method in order to ensure particularly reliable restart protection, in particular also in the presence of a buffer capacitor.
  • the present invention is also based on the object of providing an improved battery-operated power tool with a restart protection device which is particularly suitable for reliably providing restart protection even when using a buffer capacitor.
  • the present invention is also based on the object of providing a computer program product with program code means in order to carry out an advantageous restart protection method.
  • a restart protection device for a battery-operated electric machine tool which has a control capacitor having a cathode and an anode, the cathode having a ground connection of the electric machine tool and the anode via a battery pack interface of the electric machine tool.
  • Machine can be connected to a connecting line of a battery pack of the power tool.
  • a ground connection of the power tool means an electrical ground connection which can be electrically connected to the battery pack cut parts with a negative pole of at least one battery pack supplying the power tool.
  • a battery pack means both an accumulator with an individual accumulator cell (also called a secondary cell) and a package with a plurality of accumulator cells.
  • batteries or battery packs i.e. H. non-rechargeable storage for electrical energy, included in the term "battery pack".
  • the restart protection device comprises a controllable discharge circuit designed to discharge the control capacitor, wherein a control input of the discharge circuit can be connected to a signal line of the battery pack via the battery pack interface.
  • the discharge circuit can be designed to initiate or carry out the discharge of the capacitor when a control voltage is applied to the control input with a signal voltage, for example at the level of the supply voltage of the power tool and / or to transmit a control current into the control input.
  • the restart protection device further comprises a measuring device designed to detect a state of charge of the control capacitor and a control device connected to the measuring device, which is set up to block starting of the power tool when the state of charge of the control capacitor detected by the measuring device is below a defined threshold value and at the same time an operating switch of the power tool is actuated.
  • the discharge circuit initiates the discharge process of the control capacitor as a function of the state of a signal line of the battery. triggers or does not trigger kupacks.
  • the problem can be avoided, according to which a buffer capacitor between the ground connection and a supply connection of the power tool obscures removal of the battery pack.
  • a removal of the battery pack or a fault in the battery pack can advantageously be detected on the basis of the signal line of the battery pack, on which there is generally no or at least no significant buffering by means of capacitors.
  • the voltage of the machine electronics does not generally drop immediately to 0 volts if the battery pack fails or is removed, since the supply connection of the power tool is buffered by means of the buffer capacitor.
  • the influence of the buffer capacitor can be hidden.
  • the restart protection device can be used particularly flexibly for almost all conceivable variants of electric machine tools, in particular battery-operated electric machine tools.
  • the restart protection device according to the invention can thus in particular also be made more reliable than the known restart protection devices of the prior art.
  • the anode of the control capacitor can be connected to the connecting line of the battery pack via a charging resistor.
  • the charging process of the control capacitor can be slowed down in a defined manner when the battery pack is inserted. This can ensure, for example, that the electronics of the power tool, in particular the control device, have sufficient time to start (“booting") and the control capacitor is not charged faster than the control device can determine the restart protection device by means of the measuring device.
  • the charging resistor can in principle also be composed of a resistor network and thus of several individual electrical resistors. This also applies to all other electrical resistances mentioned below.
  • the electrical supply Collective connection of a number of resistors and the determination of a resulting total resistance are familiar to the person skilled in the art.
  • the connecting line is a supply line of the battery pack or the signal line of the battery pack.
  • the connecting line is preferably a supply line, in particular a supply line of the battery pack that carries the supply voltage of the battery pack.
  • the connection line is the same signal line that is connected to the control input of the discharge circuit - or another signal line. The control capacitor would then be charged via the signal line if the battery pack was used.
  • the signal line of the battery pack is a temperature control line of the battery pack.
  • a battery pack usually comprises an integrated battery management system (BMS) and at least one data interface or a signal line.
  • BMS is used to monitor and / or regulate the battery pack (sometimes also referred to as a "power management system” (PMS)) and usually transmits data about the state (for example, charge status and / or temperature status) in an analog and / or digital manner ) and / or type or characteristic parameters (for example nominal voltage, end of charge voltage and / or identification data) of the respective battery pack.
  • PMS power management system
  • Battery packs in particular of machine tools, thus have, in addition to the supply lines, generally one or more signal and / or control lines, for example to transmit data relating to the state of the battery pack to the power tool or a charger.
  • temperature monitoring of the battery packs is provided in order to prevent the battery packs from overheating.
  • a temperature control line of the battery pack can be connected to the power tool via the battery pack interface and data can be exchanged with the power tool in an analog and / or digital manner with regard to the temperature status. see or transmit to them.
  • the mere existence of the connection to the temperature control line regardless of the data actually transmitted, can advantageously be detected in order to detect the presence of a battery pack or a failure of the battery pack on the part of the discharge circuit.
  • the temperature control line of the battery pack only in the event of a fault, i. H. in the case of too high or too low a temperature, data is transmitted, although an idle state can still be identified on the temperature control line when communication is inactive, since the temperature control line then usually defines the ground potential, the supply voltage or another defined value carries electrical potential.
  • the discharge circuit for discharging the control capacitor has a controlled switch, in particular semiconductor switch, which is connected in parallel with the control capacitor.
  • the controlled switch of the discharge circuit is designed as a bipolar transistor or MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor, "metal oxide semiconductor field effect transistor”).
  • MOSFET metal oxide semiconductor field effect transistor
  • any suitable semiconductor components can be used.
  • the controlled switch can also be designed as an electromechanical relay.
  • the type of the controlled scarf age is basically not restrictive for the present invention. In particular, however, the use of a MOSFET as a controlled switch can be advantageous.
  • an n-channel MOSFET can be provided, the gate connection of which forms the control input of the discharge circuit and is connected to the signal line of the battery pack.
  • This embodiment is particularly advantageous if the signal line of the battery pack with inactive communication, in particular when idling, leads the sensor potential, whereby the n-channel MOSFET is switched to high-resistance on the output side.
  • the n-channel MOSFET can form a low-resistance connection between the anode and the cathode of the control capacitor on the output side, as a result of which the control capacitor is discharged in a controlled manner.
  • a p-channel MOSFET can also be provided, in particular if the signal line of the battery pack carries a voltage which is different from the ground potential, in particular the supply voltage of the battery pack, when communication is inactive, in particular when it is idling.
  • the p-channel MOSFET would be switched high-impedance on the output side if the battery pack was present or there was a connection to the signal line of the battery pack, ie non-conductive, and could remove the battery pack or the voltage from the gate connection of the p-channel MOSFET Establish the low-impedance connection required for discharging the control capacitor between the anode and the cathode of the control capacitor.
  • control input of the discharge circuit can be connected to a supply connection of the power tool via a pull-up resistor or to the ground connection of the power tool via a pull-down resistor.
  • the use of a pull-up resistor or pull-down resistor can be advantageous in order to ensure an undefined output state of the transistor (due to the "floating gate”) if there is no connection to the signal line of the battery pack te ”) and to consistently provide a defined potential at the control input.
  • the pull-up resistor or the pull-down resistor is designed with a higher resistance than an electrical series resistor between the control input of the discharge circuit and the signal line of the battery pack.
  • very high-resistance resistors are used to form the pull-up resistor or pull-down resistor, for example resistances greater than one megohm, preferably greater than two megohms, particularly preferably greater than four megohms and very particularly preferably greater than eight megohms.
  • the threshold value is greater than 25% of the supply voltage of the battery pack, preferably greater than 50% of the supply voltage of the battery pack, particularly preferably greater than 75% of the supply voltage of the battery pack, for example also greater than 90% of the supply voltage of the battery pack.
  • the person skilled in the art can dimension the threshold value depending on the application. As a rule, the restart protection event should be recognized as soon as possible after the supply voltage of the electric machine tool has been established. For this reason, it can be advantageous not to wait until the control capacitor is fully charged, but to set the threshold value correspondingly lower.
  • the measuring device has a controlled switch, in particular a semiconductor switch, via which the measuring device can be connected to the anode of the control capacitor for detecting the state of charge.
  • the controlled switch of the measuring device can also be, in particular, a bipolar transistor or a MOSFET.
  • control device is set up to connect the measuring device to the anode of the control capacitor by means of a control signal transmitted to a control input of the controlled switch of the measuring device for detecting the state of charge of the control capacitor.
  • control device can advantageously only connect the measuring device to the anode of the control capacitor if the control device requires detection of the state of charge of the control capacitor in order to detect the anti-start-up event.
  • a controlled switch can also be provided, the control input of which is permanently supplied with voltage for this purpose, in order to keep the connection to the control capacitor permanently.
  • the invention also relates to a battery-operated electric machine tool, comprising a restart protection device according to the foregoing, at least one battery pack and at least one battery pack interface for receiving the at least one battery pack.
  • a buffer capacitor in particular an electrolytic capacitor, is provided to compensate for overvoltages between a ground connection of the power tool and a supply connection of the power tool.
  • the invention is particularly suitable for use with a battery-operated electric machine tool with a brushless DC motor.
  • an electrolytic capacitor is usually provided as a buffer capacitor in order to keep overvoltages during the rela tively fast clocking of the motor so low that the circuit breakers can be operated within their specified range.
  • the conventional, known restart protection detections cannot or cannot reliably detect a restart protection event due to the buffering of the capacitor by monitoring the battery voltage.
  • the present invention solves the problem of supply voltage voltage buffering by the electrolytic capacitor by monitoring a signal line of the battery pack, in particular on a temperature pin of the battery pack. As a result, the control capacitor can be discharged, despite the supply voltage buffered by the buffer capacitor.
  • the invention further relates to a restart protection method for a battery-operated electric machine tool, according to which a control capacitor is charged in the case of a battery pack inserted into the electric machine tool, and wherein a control device detects the state of charge of the control capacitor by means of a measuring device and blocks starting of the power tool machine when the Charging state of the control capacitor is below a defined threshold and at the same time an operating switch of the power tool is actuated. Removal of the battery pack from the power tool is detected by monitoring a signal line of the battery pack through a discharge circuit, the discharge circuit discharging the control capacitor again after a detected removal of the battery pack from the power tool.
  • removing the battery pack can also be understood to mean a functional removal of the battery pack or the supply voltage, for example if the battery pack switches off due to an error or is switched off by the battery management system, for example for deep discharge. protection, if the temperature is too high or if the current flows excessively.
  • the method can be designed to be software-independent.
  • the charging of the control capacitor is delayed by using an upstream charging resistor in such a way that the control device and / or further electrical components of the power tool machine receive sufficient time for a booting process.
  • the control capacitor can preferably be charged via the battery voltage terminals of the battery pack. Before the electronics or the electric machine tool is started, it can thus be queried what state of charge the control capacitor has. If this has not yet reached its end value or a defined threshold value after the processor, in particular the control device, has been booted, a restart protection event is recognized and the motor of the power tool is prevented from starting when the operating switch of the power tool is switched on, for example locked.
  • the discharge circuit For a rapid discharge of the control capacitor after removing the battery pack or after the supply voltage of the battery pack has dropped, the discharge circuit is provided, which preferably connects a transistor in parallel to the control capacitor, which is switched on for a short time, in particular by the supply voltage buffered in the buffer capacitor, until the control capacitor is empty.
  • the control input of the discharge circuit in particular a gate connection of a MOSFET, is preferably connected directly to a temperature pin of the battery pack. If the connection to the temperature pin is released, it can be provided that the MOSFET on the output side is switched to low impedance or conductive and discharges the control capacitor, if necessary despite a connected buffer capacitor. If the battery pack is then plugged in again when the switch is locked or the supply voltage is restored in a different way (restart protection device), the MOSFET becomes high-resistance or non-conductive on the output side, since the connection to the temperature pin is restored, which means that the control capacitor may be over one defined charging resistance, such as battery voltage or supply voltage. This charging can be detected and a start of the motor of the power tool can be blocked.
  • the charge state of the control capacitor is usually constant in normal operation.
  • the invention also relates to a computer program product with program code means to carry out a restart protection method described above when the program is executed on a control device of a power tool.
  • the control device can be designed as a microprocessor. Instead of a microprocessor, any other device for implementing the control device can also be provided, for example one or more arrangements of discrete electrical shear components on a printed circuit board, a programmable logic controller (PLC), an application-specific integrated circuit (ASIC) or another programmable circuit, for example also a field programmable gate array (FPGA), a programmable logic arrangement (PLA) and / or a commercial computer.
  • PLC programmable logic controller
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • FPGA field programmable gate array
  • PLA programmable logic arrangement
  • control device can also be used for control and / or regulation within the scope of further methods within the power tool.
  • Figure 1 is a circuit diagram of a restart protection device according to the invention for a battery-operated power tool, with a battery pack connected to the electric power tool;
  • Figure 2 is a circuit diagram of another embodiment of an inventive
  • FIG. 1 schematically shows an exemplary embodiment of a restart protection device 1 according to the invention for a battery-operated electric machine tool 2.
  • the electric machine tool 2 has at least one battery pack 3 and at least one battery pack interface 4 for receiving the at least one battery pack 3.
  • the invention is shown with the use of exactly one battery pack 3 and exactly one battery pack interface 4 - however, this should not be understood as limiting.
  • the battery pack 3 can have one or more battery cells 5, which are generally connected in series with one another and generate the supply voltage V B AT (battery voltage) of the battery pack 3 overall.
  • the battery pack 3 shown as an example has a connecting line designed as a supply line 6 and a ground line 7 carrying a ground potential GND, which are connected via the battery pack interface 4 to supply the power tool 2 to the power tool 2.
  • the battery pack 3 has a battery management system 8, which is provided in the exemplary embodiment for monitoring the temperature of the battery pack 3.
  • a signal line in the present case a temperature control line 9, is provided, which is connected by means of the battery pack interface 4 to the power tool 2.
  • the electric machine tool 2 shown also has a buffer capacitor C B , in particular an electrolytic capacitor, to compensate for overvoltages between a ground connection 10 of the power tool 2 and a supply connection 1 1 of the power tool 2.
  • a buffer capacitor C B in particular an electrolytic capacitor, to compensate for overvoltages between a ground connection 10 of the power tool 2 and a supply connection 1 1 of the power tool 2.
  • the buffer capacitor C B is not absolutely necessary in the context of the invention; however, the invention is particularly advantageous for use with an electric machine tool 2 which has such a buffer capacitor C B.
  • the buffer capacitor C B is shown dashed lines in Figure 1.
  • the electric machine tool 2 has an operating switch 12 in order to selectively switch on or off a motor M of the electric machine tool 2.
  • the operating switch 12 can be locked in its switched-on position.
  • the restart protection device 1 comprises a control capacitor CCTRL with a cathode and an anode, the cathode being electrically connected to the ground terminal 10 of the power tool 2 and the anode being electrically connected to a connecting line of the battery pack 3 via the battery pack interface 4 of the power tool 2.
  • the connecting line is the supply line 6 of the battery pack 3. In principle, however, it can also be the signal line, for example the temperature control line 9 or another signal line of the battery pack 3.
  • the control capacitor CCTRL is charged in the case of a battery pack 3 inserted into the power tool 2 or when the supply voltage V BA T of the battery pack 3 is present.
  • the charging of the control capacitor CCTRL is delayed by using an upstream charging resistor R L.
  • the delay or the charging resistance R L can be dimensioned such that the control device 13 and / or further electrical components of the power tool 2 described below have sufficient time for a booting process to reliably detect a restart protection event.
  • the use of a charging resistor R L is optional.
  • the restart protection device 1 also has a controllable discharge circuit 14 designed to discharge the control capacitor C CTRL , a control input of the discharge circuit 14 being connected via the battery pack interface 4 to a signal line of the battery pack 3, in the present case to the temperature control line 9 of the battery pack 3. Removal of the battery pack 3 from the power tool 2 or a supply voltage drop of the battery pack 3 can thus be detected by monitoring the temperature control line 9 of the battery pack 3 by the discharge circuit 14, after which the discharge circuit 14 discharges the control capacitor CCTRL in a controlled manner.
  • the discharge circuit 14 establishes a high-resistance connection between the cathode and the anode of the control capacitor C G TRL when the control input of the discharge circuit 14 is connected to the supply potential V BA T, and otherwise a low-resistance connection between the anode and fabricate the cathode of the control capacitor C G TRL.
  • the temperature control line 9 of the battery pack 3 has a potential different from the ground potential GND in the idle state (eg idle state)
  • the presence of the battery pack 3 can be recognized without actually transmitting data via the temperature control line 9 .
  • a pulldown resistor R PD can connect the control input of the discharge circuit 14 to the ground connection 10 of the power tool 2.
  • a pull-up resistor R PU can connect the control input of the discharge circuit 14 to the supply connection 11 of the electric machine tool 2. 1 shows a variant with a pulldown resistor R PD and a pullup resistor R PU in the embodiment of FIG.
  • each electrical resistor mentioned in the present description can also be composed of several individual resistors, as shown using the example of the pull-up resistor R PU in FIG. 2. This also applies analogously to other electrical components.
  • the restart protection device 1 is thus able to cause the control capacitor C C TRL to discharge as soon as the supply voltage V BA T of the battery pack 3 drops or the battery pack 3 is removed, although a buffer capacitor C B which may be present continues to keep the supply voltage V BAT constant.
  • the restart protection device 1 further comprises a measuring device 15 designed to detect the state of charge of the control capacitor C C TRL and a control device 13 connected to the measuring device 15, which is set up to block start-up of the power tool 2 when the measuring device device 15 detected state of charge of the control capacitor CCTRL is below a defined threshold and at the same time the operating switch 12 of the machine tool 2 is actuated, for example locked.
  • control device 13 detects the state of charge of the control capacitor CCTRL by means of the measuring device 15 and blocks the starting of the motor M of the power tool 2 in the event of a restart protection event.
  • the threshold value is greater than 25% of the supply voltage V BAT of the battery pack 3, preferably greater than 50% of the supply voltage V BAT of the battery pack 3, particularly preferably greater than 75% the supply voltage V BAT of the battery pack 3, for example also greater than 90% of the supply voltage V BAT of the battery pack 3.
  • the measuring device 15 has a controlled switch T M (cf. FIG. 2), in particular a semiconductor switch, via which the measuring device 15 can be connected as required to the anode of the control capacitor CCTRL for detecting the state of charge.
  • the control device 13 can be set up, for example, to the measuring device 15 by means of a control signal u M transmitted to the control input of the controlled switch T M of the measuring device 15 (shown in dashed lines in FIG. 1) for detecting the state of charge of the control capacitor CCTRL with the anode of the control capacitor CCTRL ZU connect.
  • the control device 13 can be any control device of the electric power tool 2, which may also be used for other tasks within the power tool 2.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the present invention based on a white circuit diagram in a partially detailed view. The differences to the exemplary embodiment shown in FIG. 1 are essentially dealt with below.
  • the discharge circuit 14 has a control capacitor CCTRL connected in parallel with the control capacitor CCTRL for discharging the control capacitor CCTRL.
  • controlled switches, in the exemplary embodiment an n-channel MOSFET T D.
  • the gate connection of the n-channel MOSFET T D is electrically connected to the temperature control line 9 of the battery pack 3, which carries the ground potential GND in the "idle state" and thus switches the n-channel MOSFET T D on the output side with high resistance when the battery pack 3 is inserted into the electric machine tool 2.
  • the control capacitor CCTRL can thus charge via the charging resistor R L.
  • a pull-up resistor R PU can connect the gate connection of the n-channel MOSFET T D to the supply voltage V BA T, which is buffered by means of the buffer capacitor C B.
  • the pull-up resistor R PU or the pull-down resistor R PD is designed to be more high-resistance than an electrical series resistor R s between the control input of the discharge circuit 14 and the signal line or temperature control line 9 of the battery pack 3. This can cause parasitic discharge currents when used Battery pack 3 are largely suppressed.
  • the measuring device 15 also has an n-channel MOSFET T M , via which the anode of the control capacitor CCTRL is connected to the control device 13.
  • an input of the control device 13 for example an analog-digital converter of an input of the control device 13 can be used to record the state of charge.
  • the control device 13 controls the connection of the measuring device 15 to the anode of the control capacitor CCTRL by means of a control signal u M.
  • the measuring device 15 is permanently connected to the anode of the control capacitor C G TRL.
  • the exemplary embodiment in FIG. 2 shows that the control input or the gate connection of the n-channel MOSFET T M is permanently set to a potential of +5 volts.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wiederanlaufschutzvorrichtung (1) für eine akkubetriebene Elektrowerkzeugmaschine (2), umfassend - einen eine Kathode und eine Anode aufweisenden Kontrollkondensator (CCTRL), wobei die Kathode mit einem Masseanschluss (10) der Elektrowerkzeugmaschine (2) und die Anode über eine Akkupackschnittstelle (4) der Elektrowerkzeugmaschine (2) mit einer Anschlussleitung (6) eines Akkupacks (3) der Elektrowerkzeugmaschine (2) verbindbar ist; - eine zur Entladung des Kontrollkondensators (CCTRL) ausgebildete steuerbare Entladeschaltung (14), wobei ein Steuereingang der Entladeschaltung (14) über die Akkupackschnittstelle (4) mit einer Signalleitung (9) des Akkupacks (3) verbindbar ist; - eine zur Erfassung eines Ladezustands des Kontrollkondensators (CCTRL) ausgebildete Messeinrichtung (15); und - eine mit der Messeinrichtung (15) verbundene Steuereinrichtung (13), die eingerichtet ist, um ein Anlaufen der Elektrowerkzeugmaschine (2) zu blockieren, wenn sich der mittels der Messeinrichtung (15) erfasste Ladezustand des Kontrollkondensators (CCTRL) unterhalb eines definierten Schwellenwerts befindet und gleichzeitig ein Betriebsschalter (12) der Elektrowerkzeugmaschine (2) betätigt ist.

Description

Wiederanlaufschutzvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Wiederanlaufschutzvorrichtung für eine akkubetriebene Elekt rowerkzeugmaschine, umfassend einen Kontrollkondensator, eine Entladeschaltung, eine Messeinrichtung und eine Steuereinrichtung.
Die Erfindung betrifft auch eine akkubetriebene Elektrowerkzeugmaschine, aufweisend eine Wiederanlaufschutzvorrichtung.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Wiederanlaufschutzverfahren für eine akkubetriebene Elektrowerkzeugmaschine, wonach ein Kontrollkondensator im Falle eines in die Elekt rowerkzeugmaschine eingesetzten Akkupacks aufgeladen wird.
Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt.
Bei Elektrowerkzeugmaschinen besteht eine besondere Gefahr darin, dass die Elekt rowerkzeugmaschine unbeabsichtigt in Gang gesetzt wird. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn der manuell betätigbare Betriebsschalter der Elektrowerkzeugmaschi ne zum Ein- und Ausschalten der Elektrowerkzeugmaschine in der Einschaltstellung fest stellbar ist. In solchen Fällen kann es passieren, dass der Betriebsschalter in seiner Ein schaltstellung steht, wenn der Anwender die Elektrowerkzeugmaschine an eine Span nungsquelle anschließt, insbesondere einen oder mehrere Akkupacks in eine akkubetrie bene Elektrowerkzeugmaschine einsetzt. Alternativ kann eine unbeabsichtigte Inbetrieb nahme einer akkubetriebenen Elektrowerkzeugmaschine auch dadurch erfolgen, dass während des Betriebs der Elektrowerkzeugmaschine aufgrund eines Fehlerfalls, bei spielsweise aufgrund eines überhitzten Akkupacks, die Versorgungsspannung bzw. Batte riespannung vorrübergehend ausfällt und anschließend unerwartet wieder verfügbar ge macht wird, z. B. wenn sich das Akkupack wieder ausreichend abgekühlt hat.
Die unbeabsichtigte und damit ggf. auch unbeaufsichtigte Inbetriebnahme der Elekt rowerkzeugmaschine kann sowohl für den Anwender wie auch für andere Personen, die sich in deren Umfeld befinden, hochgradig gefährlich sein und zudem kostenträchtige Schäden an der Maschine wie an der Arbeitsumgebung hervorrufen. Um die in diesem Fall auftretenden Gefahren für den Anwender und seine Umgebung zu umgehen ist es er- forderlich, dass die Elektrowerkzeugmaschine bei der Bereitstellung einer Versorgungs spannung nicht automatisch in den eingeschalteten Betriebszustand versetzt wird bzw. nicht unmittelbar anläuft.
Dementsprechend ist es aus dem Stand der Technik bekannt, bei Elektrowerkzeugma schinen, insbesondere auch bei akkubetriebenen Elektrowerkzeugmaschinen, einen so genannten Wiederanlaufschutz vorzusehen. Bei dieser Lösung verhindert ein Sicherheits system das Anlegen elektrischer Leistung an den Motor, wenn der Betriebsschalter der Elektrowerkzeugmaschine beim Verbinden der Elektrowerkzeugmaschine mit der Span nungsquelle in seiner Einschaltstellung betätigt ist. Eine unbeabsichtigte Inbetriebnahme der Elektrowerkzeugmaschine kann dadurch verhindert werden. In der Regel ist hierzu ei ne Sicherheitsschaltung vorgesehen, die mit dem Betriebsschalter der Elektrowerkzeug maschine verbunden ist und dessen Schaltstellung ermittelt. Die Sicherheitsschaltung weist ferner in der Regel eine Überwachungsschaltung auf, um eine nach ausgefallender Versorgungsspannung wieder hergestellte Versorgung der Elektrowerkzeugmaschine zu ermitteln.
In der Praxis werden in Elektrowerkzeugmaschinen, insbesondere auch in akkubetriebe nen Elektrowerkzeugmaschinen, Pufferkondensatoren eingesetzt, um Überspannungen, beispielsweise bei einer Taktung einer Elektrowerkzeugmaschine mit bürstenlosem Gleichstrommotor, derart zu minimieren, dass alle Leistungsschalter der Elektrowerk zeugmaschine innerhalb ihres spezifizierten Bereichs betrieben werden können. Hierzu werden in der Regel hochkapazitive Pufferkondensatoren mit nur sehr geringen äquiva lenten Serienwiderständen (sogenannte "Low-ESR"-Kondensatoren) an den Akkupackan schlüssen eingesetzt. Dies ist jedoch in Kombination mit einer Wiederanlaufschutzvorrich tung problematisch, da die Pufferkondensatoren aufgrund ihrer hohen Kapazität und ihres geringen Serienwiderstands selbst vorübergehend wie eine Energiequelle wirken können und insbesondere ein Entfernen des Akkupacks aufgrund der Pufferung der Versorgungs spannung durch die Wiederanlaufschutzvorrichtung nicht erkennbar ist. Somit kann es Vorkommen, dass der Motor der Elektrowerkzeugmaschine nach einem Entfernen eines oder mehrerer Akkupacks zunächst ausfällt, die Wiederanlaufschutzvorrichtung jedoch nach wie vor eine ausreichende Versorgungsspannung durch den Pufferkondensator er hält, wodurch diese das Entfernen und somit auch das Stillstehen des Elektromotors nicht wahrzunehmen vermag. Infolge kann bei einem wiedereingesetzten Akkupack bzw. dem Wiederherstellen der tatsächlichen Versorgungsspannung der Wiederanlaufschutz bei be tätigtem Betriebsschalter nicht bereitgestellt werden.
Aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen sind in den Druckschriften EP 3 106 266 A1 , US 2012/0 306 291 A1 und DE 36 21 141 A1 beschrieben.
In Anbetracht des bekannten Stands der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Wiederanlaufschutzvorrichtung und ein verbessertes Wiederanlaufschutzverfahren bereitzustellen, um einen besonders verlässlichen Wieder anlaufschutz, insbesondere auch im Falle des Vorhandenseins eines Pufferkondensators, zu gewährleisten.
Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte akkube triebene Elektrowerkzeugmaschine mit einer Wiederanlaufschutzvorrichtung bereitzustel len, die insbesondere geeignet ist, einen Wiederanlaufschutz auch bei Verwendung eines Pufferkondensators verlässlich bereitzustellen.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Computerprogramm produkt mit Programmcodemitteln bereitzustellen, um ein vorteilhaftes Wiederanlauf schutzverfahren auszuführen.
Die Aufgabe wird für die Wiederanlaufschutzvorrichtung durch Anspruch 1 und für das Wiederanlaufschutzverfahren durch Anspruch 13 gelöst. Hinsichtlich der akkubetriebenen Elektrowerkzeugmaschine wird die Aufgabe durch Anspruch 1 1 und betreffend das Com puterprogrammprodukt durch die Merkmale des Anspruchs 15 gelöst.
Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhaft Ausführungsformen und Varianten der Er findung.
Erfindungsgemäß wird eine Wiederanlaufschutzvorrichtung für eine akkubetriebene Elekt rowerkzeugmaschine bereitgestellt, die einen eine Kathode und eine Anode aufweisenden Kontrollkondensator aufweist, wobei die Kathode mit einem Masseanschluss der Elekt rowerkzeugmaschine und die Anode über eine Akkupackschnittstelle der Elektrowerk- zeugmaschine mit einer Anschlussleitung eines Akkupacks der Elektrowerkzeugmaschine verbindbar ist.
Unter einem Masseanschluss der Elektrowerkzeugmaschine ist eine elektrische Masse verbindung gemeint, die mit einem negativen Pol wenigstens eines die Elektrowerkzeug maschine versorgenden Akkupacks über die Akku packschnittsteile elektrisch verbindbar ist.
Mit einem Akkupack ist im Rahmen der Erfindung sowohl ein Akkumulator mit einer ein zelnen Akkumulatorzelle (auch Sekundärzelle genannt), als auch ein zusammengeschal tetes Paket mit mehreren Akkumulatorzellen gemeint. Im Rahmen der Erfindung werden auch Batterien bzw. Batteriepacks, d. h. nicht wiederaufladbare Speicher für elektrische Energie, zu dem Begriff "Akkupack" gezählt.
Die erfindungsgemäße Wiederanlaufschutzvorrichtung umfasst eine zur Entladung des Kontrollkondensators ausgebildete steuerbare Entladeschaltung, wobei ein Steuereingang der Entladeschaltung über die Akkupackschnittstelle mit einer Signalleitung des Akku packs verbindbar ist.
Die Entladeschaltung kann dabei derart ausgebildet sein, um bei Beaufschlagen des Steuereingangs mit einer Signalspannung, beispielsweise in Höhe der Versorgungsspan nung der Elektrowerkzeugmaschine und/oder um bei Übertragen eines Steuerstroms in den Steuereingang das Entladen des Kondensators einzuleiten bzw. durchzuführen.
Die erfindungsgemäße Wiederanlaufschutzvorrichtung umfasst ferner eine zur Erfassung eines Ladezustand des Kontrollkondensators ausgebildete Messeinrichtung und eine mit der Messeinrichtung verbundene Steuereinrichtung, die eingerichtet ist, um ein Anlaufen der Elektrowerkzeugmaschine zu blockieren, wenn sich der mittels der Messeinrichtung erfasste Ladezustand des Kontrollkondensators unterhalb eines definierten Schwellen werts befindet und gleichzeitig ein Betriebsschalter der Elektrowerkzeugmaschine betätigt ist.
Es ist ein besonderer Vorteil der Erfindung, dass die Entladeschaltung den Entladevor gang des Kontrollkondensators in Abhängigkeit des Zustands einer Signalleitung des Ak- kupacks auslöst oder nicht auslöst. Hierdurch kann das Problem umgangen werden, nach dem ein Pufferkondensator zwischen dem Masseanschluss und einem Versorgungsan schluss der Elektrowerkzeugmaschine ein Entfernen des Akkupacks verschleiert. Ein Ent fernen des Akkupacks oder ein Fehlerfall des Akkupacks kann hingegen vorteilhaft an hand der Signalleitung des Akkupacks erkannt werden, an der in der Regel keine oder zumindest keine nennenswerte Pufferung mittels Kondensatoren stattfindet. Wie eingangs erwähnt, sinkt die Spannung der Maschinenelektronik bei ausfallendem oder entferntem Akkupack in der Regel nicht unmittelbar auf 0 Volt ab, da der Versorgungsanschluss der Elektrowerkzeugmaschine mittels des Pufferkondensators gepuffert sind. Durch Überwa chung der Signalleitung anstelle einer Versorgungsleitung kann somit der Einfluss des Pufferkondensators ausgeblendet werden.
Erfindungsgemäß kann die Wiederanlaufschutzvorrichtung besonders flexibel für nahezu alle erdenkbaren Varianten von Elektrowerkzeugmaschinen, insbesondere akkubetriebe ne Elektrowerkzeugmaschinen, einsetzbar sein. Die erfindungsgemäße Wiederanlauf schutzvorrichtung kann damit insbesondere auch verlässlicher ausgebildet sein, als die bekannten Wiederanlaufschutzvorrichtungen des Standes der Technik.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Anode des Kontroll- kondensators über einen Ladewiderstand mit der Anschlussleitung des Akkupacks ver bindbar ist.
Durch die Verwendung eines Ladewiderstands, der beispielsweise zwischen der Akku packschnittstelle und der Anode des Kontrollkondensators angeordnet sein kann, kann der Ladevorgang des Kontrollkondensators bei eingesetzten Akkupack definiert verlang samt werden. Hierdurch kann beispielsweise sichergestellt sein, dass die Elektronik der Elektrowerkzeugmaschine, insbesondere die Steuereinrichtung, ausreichend Zeit zum Starten ("Booten") hat und der Kontrollkondensator nicht schneller aufgeladen ist, als die Steuereinrichtung mittels der Messeinrichtung das Wiederanlaufschutzevent ermitteln kann.
Der Ladewiderstand kann grundsätzlich auch aus einem Widerstandsnetzwerk und somit aus mehreren einzelnen elektrischen Widerständen zusammengesetzt sein. Dies gilt auch nachfolgend für alle weiteren erwähnten elektrischen Widerstände. Die elektrische Zu- sammenschaltung einer Anzahl von Widerständen und die Ermittlung eines daraus resul tierenden Gesamtwiderstands sind dem Fachmann geläufig.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass es sich bei der Anschlussleitung um eine Versorgungsleitung des Akkupacks oder um die Signalleitung des Akkupacks handelt.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Anschlussleitung um eine Versorgungsleitung, ins besondere eine die Versorgungsspannung des Akkupacks führende Versorgungsleitung des Akkupacks. Grundsätzlich kann aber auch vorgesehen sein, dass es sich bei der An schlussleitung um dieselbe Signalleitung handelt, die mit dem Steuereingang der Entla deschaltung verbunden ist - oder um eine sonstige Signalleitung. Das Aufladen des Kon- trollkondensators würde dann im Falle des eingesetzten Akkupacks über die Signalleitung erfolgen.
In einer Weiterbildung kann insbesondere vorgesehen sein, dass es sich bei der Signallei tung des Akkupacks um eine Temperaturkontrollleitung des Akkupacks handelt.
Zumeist umfasst ein Akkupack ein integriertes Batterie-Management-System (BMS) sowie wenigstens eine Datenschnittstelle bzw. eine Signalleitung. Das BMS dient der Überwa chung und/oder Regelung des Akkupacks (teilweise auch als "Power-Management- System" (PMS) bezeichnet) und überträgt meist in analoger und/oder digitaler Weise Da ten über den Zustand (beispielsweise Ladezustand und/oder Temperaturstatus) und/oder Bauart bzw. charakteristische Parameter (zum Beispiel Nennspannung, Ladeschluss spannung und/oder Identifikationsdaten) des jeweiligen Akkupacks.
Akkupacks, insbesondere von Elektrowerkzeugmaschinen, weisen somit neben den Ver sorgungsleitungen in der Regel eine oder mehrere Signal- und/oder Steuerleitungen auf, um beispielsweise Daten hinsichtlich des Zustands des Akkupacks an die Elektrowerk zeugmaschine oder ein Ladegerät zu übermitteln. In der Regel ist eine Temperaturüber wachung der Akkupacks vorgesehen, um ein Überhitzen der Akkupacks zu vermeiden. Hierzu kann eine Temperaturkontrollleitung des Akkupacks über die Akkupackschnittstelle mit der Elektrowerkzeugmaschine verbunden sein und in analoger und/oder digitaler Wei se Daten hinsichtlich des Temperaturzustands mit der Elektrowerkzeugmaschine austau- sehen bzw. an diese übermitteln. Das bloße Bestehen der Verbindung mit der Tempera- turkontrollleitung, unabhängig von den tatsächlich übermittelten Daten, kann vorteilhaft er fasst werden, um das Vorhandensein eines Akkupacks oder einen Ausfall des Akkupacks seitens der Entladeschaltung zu erkennen.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Temperaturkontrollleitung des Akkupacks nur im Fehlerfall, d. h. im Falle zu hoher oder zu tiefer Temperatur, Daten überträgt, wobei dennoch ein Leerlaufzustand ("Idle-State") bei inaktiver Kommunikation auf der Tempera turkontrollleitung erkennbar sein kann, da die Temperaturkontrollleitung dann in der Regel das Massepotential, die Versorgungsspannung oder ein sonstiges definiertes elektrisches Potential trägt.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Entladeschaltung zur Entladung des Kontrollkondensators einen dem Kontrollkondensator parallel geschal teten gesteuerten Schalter, insbesondere Hableiterschalter, aufweist.
Es kann vorgesehen sein, dass der gesteuerte Schalter der Entladeschaltung als Bipolar transistor oder MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor, "Metal-Oxide- Semiconductor Field-Effect Transistor") ausgebildet ist. Es können grundsätzlich beliebi ge, geeignete Halbleiterbauelemente zum Einsatz kommen. Der gesteuerte Schalter kann auch als elektromechanisches Relais ausgebildet sein. Die Bauart des gesteuerten Schal ters ist grundsätzlich nicht einschränkend für die vorliegende Erfindung. Insbesondere kann aber die Verwendung eines MOSFETs als gesteuerter Schalter von Vorteil sein.
Beispielsweise kann ein n-Kanal-MOSFET vorgesehen sein, dessen Gateanschluss den Steuereingang der Entladeschaltung ausbildet und mit der Signalleitung des Akkupacks verbunden ist. Diese Ausgestaltung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Signallei tung des Akkupacks bei inaktiver Kommunikation, insbesondere im Leerlauffall, das Mas sepotential führt, wodurch der n-Kanal-MOSFET ausgangsseitig hochohmig geschaltet ist. In Folge der Entfernung des Akkupacks und somit der Masseverbindung von dem Ga teanschluss kann der n-Kanal-MOSFET ausgangsseitig eine niederohmige Verbindung zwischen der Anode und der Kathode des Kontrollkondensators ausbilden, wodurch der Kontrollkondensator kontrolliert entladen wird. Alternativ kann beispielsweise auch ein p-Kanal-MOSFET vorgesehen sein, insbesondere wenn die Signalleitung des Akkupacks bei inaktiver Kommunikation, insbesondere im Leerlauffall, eine von dem Massepotential verschiedene Spannung, insbesondere die Versorgungsspannung des Akkupacks, führt. In diesem Fall wäre der p-Kanal-MOSFET bei vorhandenem Akkupack bzw. vorhandener Verbindung mit der Signalleitung des Ak kupacks ausgangsseitig hochohmig geschaltet, d. h. nicht leitend, und kann bei Entfernen des Akkupacks bzw. der Spannung vom Gateanschluss des p-Kanal-MOSFETs die zum Entladen des Kontrollkondensators erforderliche niederohmige Verbindung zwischen der Anode und der Kathode des Kontrollkondensators hersteilen.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Steuereingang der Entladeschaltung über einen Pullup-Widerstand mit einem Versorgungsanschluss der Elektrowerkzeugmaschine oder über einen Pulldown-Widerstand mit dem Massean schluss der Elektrowerkzeugmaschine verbindbar ist.
Insbesondere bei Verwendung eines MOSFETs als gesteuerter Schalter der Entla deschaltung kann die Verwendung eines Pullup-Widerstands oder Pulldown-Widerstands von Vorteil sein, um im Falle der fehlenden Verbindung mit der Signalleitung des Akku packs einen Undefinierten Ausgangszustand des Transistors (aufgrund des "floating ga- te") zu verhindern und durchgängig ein definiertes Potenzial an dem Steuereingang be reitzustellen.
In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Pullup-Widerstand oder der Pull down-Widerstand hochohmiger ausgebildet ist, als ein elektrischer Serienwiderstand zwi schen dem Steuereingang der Entladeschaltung und der Signalleitung des Akkupacks.
In der Regel werden zur Ausbildung des Pullup-Widerstands oder Pulldown-Widerstands sehr hochohmige Widerstände verwendet, beispielsweise Widerstände größer als ein Megaohm, vorzugsweise größer als zwei Megaohm, besonders bevorzugt größer als vier Megaohm und ganz besonders bevorzugt größer als acht Megaohm.
Durch Verwendung eines hochohmigen Pullup-Widerstands oder Pulldown-Widerstands können praxisrelevante Verlustströme bei eingesetztem Akkupack vermieden werden. In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Schwellenwert grö ßer ist als 25% der Versorgungsspannung des Akkupacks, vorzugsweise größer ist als 50% der Versorgungsspannung des Akkupacks, besonders bevorzugt größer ist als 75% der Versorgungsspannung des Akkupacks, beispielsweise auch größer ist als 90% der Versorgungsspannung des Akkupacks.
Eine Dimensionierung des Schwellenwerts vermag der Fachmann in Abhängigkeit des Anwendungsfalls vorzunehmen. In der Regel sollte eine Erkennung des Wiederanlauf schutzevents schnellstmöglich nach der Herstellung der Versorgungsspannung der Elekt rowerkzeugmaschine erfolgen. Aus diesem Grunde kann es von Vorteil sein kann, nicht bis zum vollständigen Aufladen des Kontrollkondensators zu warten, sondern den Schwel lenwert entsprechend tiefer anzusetzen.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung ei nen gesteuerten Schalter, insbesondere Halbleiterschalter, aufweist, über den die Mess einrichtung mit der Anode des Kontrollkondensators zur Erfassung des Ladezustands be darfsweise verbindbar ist.
Bei dem gesteuerten Schalter der Messeinrichtung kann es sich ebenfalls insbesondere um einen Bipolartransistor oder um einen MOSFET handeln.
Es kann von Vorteil sein, die Messeinrichtung nicht dauerhaft mit der Anode des Kontroll kondensators zu verbinden, sondern nur dann, wenn eine Messung des Ladezustands vorgesehen ist. Eine Entkopplung der Messeinrichtung von dem Kontrollkondensator und somit auch von der mit der Anode des Kontrollkondensators weiteren verbundenen Elekt ronik der Elektrowerkzeugmaschine kann beispielsweise von Vorteil sein, um Verlust ströme oder sonstige parasitäre Effekte zu vermeiden.
In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist, um die Messeinrichtung mittels eines an einen Steuereingang des gesteuerten Schalters der Messeinrichtung übermittelten Steuersignals zur Erfassung des Ladezustands des Kontrollkondensators mit der Anode des Kontrollkondensators zu verbinden. Somit kann die Steuereinrichtung die Messeinrichtung vorteilhaft nur dann mit der Anode des Kontrollkondensators verbinden, wenn die Steuereinrichtung zur Erkennung des Wie deranlaufschutzevents eine Erfassung des Ladezustands des Kontrollkondensators benö tigt.
Es kann aber auch vorgesehen sein, die Messeinrichtung dauerhaft mit dem Kontrollkon- densator zu verbinden. Es kann auch ein gesteuerter Schalter vorgesehen sein, dessen Steuereingang hierzu dauerhaft mit Spannung beaufschlagt ist, um die Verbindung mit dem Kontrollkondensator dauerhaft zu halten.
Die Erfindung betrifft auch eine akkubetriebene Elektrowerkzeugmaschine, aufweisend eine Wiederanlaufschutzvorrichtung gemäß den vorstehenden Ausführungen, wenigstens ein Akkupack und wenigstens eine Akkupackschnittstelle zur Aufnahme des wenigstens einen Akkupacks.
Die elektrische und mechanische Zusammenschaltung einer Vielzahl von Akkupacks zur Steigerung von Leistung und/oder Betriebsdauer der zugehörigen Elektrowerkzeugma schine ist im Stand der Technik bekannt.
In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass ein Pufferkondensator, insbesondere ein Elektrolytkondensator, zum Ausgleich von Überspannungen zwischen einem Masse anschluss der Elektrowerkzeugmaschine und einem Versorgungsanschluss der Elekt rowerkzeugmaschine vorgesehen ist.
Die Erfindung eignet sich besonders zur Verwendung mit einer akkubetriebenen Elekt rowerkzeugmaschine mit einem bürstenlosen Gleichstrommotor.
Insbesondere bei Verwendung eines bürstenlosen Gleichstrommotors ist in der Regel ein Elektrolytkondensator als Pufferkondensator vorgesehen, um Überspannungen beim rela tiv schnellen Takten des Motors so niedrig zu halten, dass die Leistungsschalter innerhalb ihres spezifizierten Bereichs betrieben werden können. Die konventionellen, bekannten Wiederanlaufschutzerkennungen vermögen durch Überwachung der Akkuspannung ein Wiederanlaufschutzevent aufgrund der Pufferung des Kondensators nicht oder nicht ver lässlich zu erkennen. Die vorliegende Erfindung löst das Problem der Versorgungsspan- nungspufferung durch den Elektrolytkondensator durch eine Überwachung einer Signallei tung des Akkupacks, insbesondere an einem Temperaturpin des Akkupacks. Hierdurch kann der Kontrollkondensator entladen werden, trotz der durch den Pufferkondensator gepufferten Versorgungsspannung.
Die Erfindung betrifft ferner ein Wiederanlaufschutzverfahren für eine akkubetriebene Elektrowerkzeugmaschine, wonach ein Kontrollkondensator im Falle eines in die Elekt rowerkzeugmaschine eingesetzten Akkupacks aufgeladen wird, und wobei eine Steuer einrichtung den Ladezustand des Kontrollkondensators mittels einer Messeinrichtung er fasst und ein Anlaufen der Elektrowerkzeugmaschine blockiert, wenn sich der Ladezu stand des Kontrollkondensators unterhalb eines definierten Schwellenwerts befindet und gleichzeitig ein Betriebsschalter der Elektrowerkzeugmaschine betätigt ist. Ein Entfernen des Akkupacks aus der Elektrowerkzeugmaschine wird mittels Überwachung einer Signal leitung des Akkupacks durch eine Entladeschaltung erfasst, wobei die Entladeschaltung den Kontrollkondensator nach einem erfassten Entfernen des Akkupacks aus der Elekt rowerkzeugmaschine wieder entlädt.
Im Rahmen der Erfindung kann unter einem Entfernen des Akkupacks auch ein funktio nelles Entfernen des Akkupacks bzw. der Versorgungsspannung verstanden werden, bei spielsweise wenn sich das Akkupack aufgrund eines Fehlerfalls abschaltet bzw. durch das Batterie-Management-System abgeschaltet wird, beispielsweise zum Tiefentlade- schutz, bei einer zu hohen Temperatur oder bei einem übermäßigen Stromfluss.
Das Verfahren kann softwareunabhängig ausgebildet sein.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Aufladen des Kon trollkondensators durch Verwendung eines vorgeschalteten Ladewiderstands derart ver zögert wird, dass die Steuereinrichtung und/oder weitere elektrische Komponenten der Elektrowerkzeugmaschine ausreichend Zeit für einen Bootvorgang erhalten.
Vorzugsweise kann das Laden des Kontrollkondensators über die Batteriespannungs klemmen des Akkupacks erfolgt. Vor dem Start der Elektronik bzw. der Elektrowerkzeugmaschine kann somit abgefragt werden, welchen Ladezustand der Kontrollkondensator hat. Hat dieser seinen Endwert oder einen definierten Schwellenwert nach dem Booten des Prozessors, insbesondere der Steuereinrichtung, noch nicht erreicht, so wird ein Wiederanlaufschutzevent erkannt und ein Anlaufen des Motors der Elektrowerkzeugmaschine verhindert, wenn der Be triebsschalter der Elektrowerkzeugmaschine eingeschaltet, beispielsweise arretiert ist.
Für ein zügiges Entladen des Kontrollkondensators nach dem Entfernen des Akkupacks oder nach dem Abfallen der Versorgungsspannung des Akkupacks ist die Entladeschal tung vorgesehen, die vorzugsweise einen Transistor parallel zu dem Kontrollkondensator schaltet, der insbesondere von der in dem Pufferkondensator gepufferten Versorgungs spannung kurzfristig eingeschaltet wird, bis der Kontrollkondensator leer ist.
Vorzugsweise wird der Steuereingang der Entladeschaltung, insbesondere ein Gatean schluss eines MOSFETs, direkt mit einem Temperaturpin des Akkupacks verbunden. Wird die Verbindung zum Temperaturpin gelöst, so kann vorgesehen sein, dass der MOSFET ausgangsseitig niederohmig bzw. leitend geschaltet wird und den Kontrollkon densator entlädt, gegebenenfalls trotz eines angeschlossenen Pufferkondensators. Wird anschließend das Akkupack bei arretiertem Schalter wieder aufgesteckt oder die Versor gungsspannung auf andere Art und Weise wiederhergestellt (Wiederanlaufschutzevent), so wird der MOSFET ausgangsseitig hochohmig bzw. nichtleitend, da die Verbindung mit dem Temperaturpin wiederhergestellt ist, wodurch sich der Kontrollkondensator gegebe nenfalls über einen definierten Ladewiderstand, etwa auf Akkuspannung bzw. Versor gungsspannung, auflädt. Dieses Aufladen kann detektiert und ein Anlaufen des Motors der Elektrowerkzeugmaschine blockiert werden. Im normalen Betrieb ist der Ladezustand des Kontrollkondensators in der Regel konstant.
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, um ein vorstehend beschriebenes Wiederanlauf schutzverfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einer Steuereinrichtung einer Elektrowerkzeugmaschine ausgeführt wird.
Die Steuereinrichtung kann als Mikroprozessor ausgebildet sein. Anstelle eines Mikropro zessors kann auch eine beliebige weitere Einrichtung zur Implementierung der Steuerein richtung vorgesehen sein, beispielsweise ein oder mehrere Anordnungen diskreter elektri- scher Bauteile auf einer Leiterplatte, eine speicherprogrammmierbare Steuerung (SPS), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder eine sonstige program mierbare Schaltung, beispielsweise auch ein Field Programmable Gate Array (FPGA), ei ne programmierbare logische Anordnung (PLA) und/oder ein handelsüblicher Computer.
Die Steuereinrichtung kann grundsätzlich auch zur Steuerung und/oder Regelung im Rahmen weiterer Verfahren innerhalb der Elektrowerkzeugmaschine verwendbar sein.
Merkmale, die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Wiederanlauf schutzvorrichtung beschrieben wurden, sind selbstverständlich auch für das Wiederan laufschutzverfahren, die akkubetriebene Elektrowerkzeugmaschine und das Computer programmprodukt vorteilhaft umsetzbar - und umgekehrt. Ferner können Vorteile, die be reits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Wiederanlaufschutzvorrichtung ge nannt wurden, auch auf das Wiederanlaufschutzverfahren, die akkubetriebene Elekt rowerkzeugmaschine und das Computerprogrammprodukt bezogen verstanden werden - und umgekehrt.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe, wie "umfassend", "aufweisen" oder "mit" keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie "ein" oder "das", die auf einer Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Aus führungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen schematisch:
Figur 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Wiederanlaufschutzvorrichtung für eine akkubetriebene Elektrowerkzeugmaschine, mit einem mit der Elekt rowerkzeugmaschine verbundenen Akkupack; und
Figur 2 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Wiederanlaufschutzvorrichtung.
Figur 1 zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wiederanlaufschutzvorrichtung 1 für eine akkubetriebene Elektrowerkzeugmaschine 2.
Die Elektrowerkzeugmaschine 2 weist wenigstens ein Akkupack 3 und wenigstens eine Akkupackschnittstelle 4 zur Aufnahme des wenigstens einen Akkupacks 3 auf. Im Ausfüh rungsbeispiel ist die Erfindung anhand der Verwendung genau eines Akkupacks 3 und genau einer Akkupackschnittstelle 4 gezeigt - dies ist jedoch nicht einschränkend zu ver stehen.
Das Akkupack 3 kann eine oder mehrere Akkumulatorzellen 5 aufweisen, die in der Regel in Reihe miteinander verbunden sind und insgesamt die Versorgungsspannung VBAT (Bat teriespannung) des Akkupacks 3 erzeugen. Das beispielhaft dargestellte Akkupack 3 weist eine als Versorgungsleitung 6 ausgebildete Anschlussleitung sowie eine ein Masse potential GND führende Masseleitung 7 auf, die über die Akkupackschnittstelle 4 zur Ver sorgung der Elektrowerkzeugmaschine 2 mit der Elektrowerkzeugmaschine 2 verbunden sind.
Ferner weist das Akkupack 3 ein Batterie-Management-System 8 auf, das im Ausfüh rungsbeispiel zur Überwachung der Temperatur des Akkupacks 3 vorgesehen ist. Zur Übermittlung des Temperatursignals an die Elektrowerkzeugmaschine 2 ist eine Signallei tung, vorliegend eine Temperaturkontrollleitung 9, vorgesehen, die mittels der Akkupack schnittstelle 4 mit der Elektrowerkzeugmaschine 2 verbunden ist.
Die dargestellte Elektrowerkzeugmaschine 2 weist ferner einen Pufferkondensator CB, insbesondere einen Elektrolytkondensator, zum Ausgleich von Überspannungen zwischen einem Masseanschluss 10 der Elektrowerkzeugmaschine 2 und einem Versorgungsan schluss 1 1 der Elektrowerkzeugmaschine 2 auf. Der Pufferkondensator CB ist im Rahmen der Erfindung allerdings nicht unbedingt erforderlich; die Erfindung eignet sich allerdings besonders vorteilhaft zur Verwendung mit einer Elektrowerkzeugmaschine 2, die einen derartigen Pufferkondensator CB aufweist. Der Pufferkondensator CB ist in Figur 1 gestri chelt dargestellt.
Ferner weist die Elektrowerkzeugmaschine 2 einen Betriebsschalter 12 auf, um einen Mo tor M der Elektrowerkzeugmaschine 2 wahlweise einzuschalten oder auszuschalten. Der Betriebsschalter 12 kann in seiner Einschaltstellung arretierbar sein.
Die Wiederanlaufschutzvorrichtung 1 umfasst einen eine Kathode und eine Anode auf weisenden Kontrollkondensator CCTRL, wobei die Kathode elektrisch mit dem Massean schluss 10 der Elektrowerkzeugmaschine 2 und die Anode über die Akkupackschnittstelle 4 der Elektrowerkzeugmaschine 2 elektrisch mit einer Anschlussleitung des Akkupacks 3 verbunden ist. Bei der Anschlussleitung handelt es sich im Ausführungsbeispiel um die Versorgungsleitung 6 des Akkupacks 3. Grundsätzlich kann es sich allerdings auch um die Signalleitung, beispielsweise die Temperaturkontrollleitung 9 oder um eine sonstige Signalleitung des Akkupacks 3 handeln.
Der Kontrollkondensator CCTRL wird im Falle eines in die Elektrowerkzeugmaschine 2 ein gesetzten Akkupacks 3 bzw. bei vorhandener Versorgungsspannung VBAT des Akkupacks 3 aufgeladen. Im Ausführungsbeispiel wird das Aufladen des Kontrollkondensators CCTRL durch die Verwendung eines vorgeschalteten Ladewiderstands RL verzögert. Die Verzö gerung bzw. der Ladewiderstand RL kann dabei derart dimensioniert sein, dass die nach folgend noch beschriebene Steuereinrichtung 13 und/oder weitere elektrische Komponen ten der Elektrowerkzeugmaschine 2 ausreichend Zeit für einen Bootvorgang haben, um ein Wiederanlaufschutzevent sicher zu erkennen. Die Verwendung eines Ladewider stands RL ist optional.
Die Wiederanlaufschutzvorrichtung 1 weist ferner eine zur Entladung des Kontrollkonden sators CCTRL ausgebildete steuerbare Entladeschaltung 14 auf, wobei ein Steuereingang der Entladeschaltung 14 über die Akkupackschnittstelle 4 mit einer Signalleitung des Ak kupacks 3 verbunden ist, vorliegend mit der Temperaturkontrollleitung 9 des Akkupacks 3. Somit kann ein Entfernen des Akkupacks 3 aus der Elektrowerkzeugmaschine 2 oder ein Versorgungsspannungsabfall des Akkupacks 3 mittels Überwachung der Temperaturkon- trollleitung 9 des Akkupacks 3 durch die Entladeschaltung 14 erfasst werden, wonach die Entladeschaltung 14 den Kontrollkondensator CCTRL kontrolliert entlädt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Entladeschaltung 14 eine hochohmige Verbindung zwi schen der Kathode und der Anode des Kontrollkondensators CGTRL herstellt, wenn der Steuereingang der Entladeschaltung 14 auf das Versorgungspotential VBAT geschaltet ist, und andernfalls eine niederohmige Verbindung zwischen der Anode und der Kathode des Kontrollkondensators CGTRL hersteilen. Somit kann insbesondere, wenn die Temperatur- kontrollleitung 9 des Akkupacks 3 im Ruhezustand (z. B. Leerlaufzustand) ein von dem Massepotential GND verschiedenes Potenzial trägt, das Vorhandensein des Akkupacks 3 erkennbar sein, ohne dass tatsächlich Daten über die Temperaturkontrollleitung 9 über tragen werden. Wird das Akkupack 3 entfernt, kann beispielsweise ein Pulldown- Widerstand RPD den Steuereingang der Entladeschaltung 14 mit dem Masseanschluss 10 der Elektrowerkzeugmaschine 2 verbinden. Alternativ kann ein Pullup-Widerstand RPU den Steuereingang der Entladeschaltung 14 mit dem Versorgungsanschluss 1 1 der Elekt rowerkzeugmaschine 2 verbinden. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist eine Variante mit einem Pulldown-Widerstand RPD und im Ausführungsbeispiel der Figur 2 ein Pullup- Widerstand RPU dargestellt.
Grundsätzlich sei darauf hingewiesen, dass jeder in der vorliegenden Beschreibung ge nannte elektrische Widerstand auch aus mehreren Einzelwiderständen zusammengesetzt sein kann, wie am Beispiel des Pullup-Widerstands RPU in Figur 2 dargestellt. Dies gilt analog auch für weitere elektrische Bauteile.
Die Wiederanlaufschutzvorrichtung 1 vermag somit ein Entladen des Kontrollkondensa tors CCTRL zu veranlassen, sobald die Versorgungsspannung VBAT des Akkupacks 3 abfällt bzw. das Akkupack 3 entfernt wird, obwohl ein eventuell vorhandener Pufferkondensator CB die Versorgungsspannung VBAT weiterhin konstant hält.
Die Wiederanlaufschutzvorrichtung 1 umfasst ferner eine zur Erfassung des Ladezu stands des Kontrollkondensators CCTRL ausgebildete Messeinrichtung 15 und eine mit der Messeinrichtung 15 verbundene Steuereinrichtung 13, die eingerichtet ist, um ein Anlau fen der Elektrowerkzeugmaschine 2 zu blockieren, wenn sich der mittels der Messeinrich- tung 15 erfasste Ladezustand des Kontrollkondensators CCTRL unterhalb eines definierten Schwellenwerts befindet und gleichzeitig der Betriebsschalter 12 der Elektrowerkzeugma schine 2 betätigt ist, beispielsweise arretiert ist.
Somit erfasst die Steuereinrichtung 13 den Ladezustand des Kontrollkondensators CCTRL mittels der Messeinrichtung 15 und blockiert das Anlaufen des Motors M der Elektrowerk zeugmaschine 2 im Falle eines Wiederanlaufschutzevents.
Dabei kann es zur schnellen Erkennung eines Wiederanlaufschutzevents von Vorteil sein, wenn der Schwellenwert größer ist als 25% der Versorgungsspannung VBAT des Akku packs 3, vorzugsweise größer ist als 50% der Versorgungsspannung VBAT des Akkupacks 3, besonders bevorzugt größer ist als 75% der Versorgungsspannung V BAT des Akku packs 3, beispielsweise auch größer ist als 90% der Versorgungsspannung V BAT des Ak kupacks 3.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung 15 einen gesteuerten Schalter TM (vgl. Figur 2), insbesondere einen Halbleiterschalter, aufweist, über den die Messeinrich tung 15 mit der Anode des Kontrollkondensators CCTRL zur Erfassung des Ladezustands bedarfsweise verbindbar ist. Hierzu kann die Steuereinrichtung 13 beispielsweise einge richtet sein, um die Messeinrichtung 15 mittels eines an den Steuereingang des gesteuer ten Schalters TM der Messeinrichtung 15 übermittelten Steuersignals uM (in Figur 1 gestri chelt dargestellt) zur Erfassung des Ladezustands des Kontrollkondensators CCTRL mit der Anode des Kontrollkondensators CCTRL ZU verbinden.
Bei der Steuereinrichtung 13 kann es sich um eine beliebige Steuereinrichtung der Elekt rowerkzeugmaschine 2 handeln, die gegebenenfalls auch für andere Aufgaben innerhalb der Elektrowerkzeugmaschine 2 verwendbar ist.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand eines wei teren Schaltbilds in teilweise detaillierterer Ansicht. Nachfolgend wird im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eingegangen.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 weist die Entladeschaltung 14 zur Entladung des Kon trollkondensators CCTRL einen dem Kontrollkondensator CCTRL parallel geschalteten ge- steuerten Schalter, im Ausführungsbeispiel einen n-Kanal-MOSFET TD, auf. Der Gatean schluss des n-Kanal-MOSFETs TD ist mit der Temperaturkontrollleitung 9 des Akkupacks 3 elektrisch verbunden, die im "Idle-Zustand" das Massepotenzial GND führt und den n- Kanal-MOSFET TD somit ausgangsseitig hochohmig schaltet, wenn das Akkupack 3 in die Elektrowerkzeugmaschine 2 eingesetzt ist. Der Kontrollkondensator CCTRL vermag sich somit über den Ladewiderstand RL aufzuladen. Wird das Akkupack 3 entfernt und somit auch die Masseverbindung mit der Temperaturkontrollleitung 9, so vermag ein Pullup- Widerstand RPU den Gateanschluss des n-Kanal-MOSFET TD auf die gegebenenfalls mit tels des Pufferkondensators CB gepufferten Versorgungsspannung VBAT ZU legen.
In vorteilhafter Weise ist der Pullup-Widerstand RPU oder der Pulldown-Widerstand RPD hochohmiger ausgebildet, als ein elektrischer Serienwiderstand Rs zwischen dem Steuer eingang der Entladeschaltung 14 und der Signalleitung bzw. Temperaturkontrollleitung 9 des Akkupacks 3. Hierdurch können parasitäre Entladeströme bei eingesetztem Akkupack 3 weitestgehend unterdrückt werden.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 weist die Messeinrichtung 15 ferner ebenfalls einen n- Kanal-MOSFET TM auf, über den die Anode des Kontrollkondensators CCTRL mit der Steu ereinrichtung 13 verbunden ist. Somit kann ein Eingang der Steuereinrichtung 13, bei- spielsweise ein Analog-Digital-Wandler eines Eingangs der Steuereinrichtung 13 zur Er fassung des Ladezustands verwendbar sein. Dabei kann, wie bereits erwähnt, auch vor gesehen sein, dass die Steuereinrichtung 13 die Verbindung der Messeinrichtung 15 mit der Anode des Kontrollkondensators CCTRL mittels eines Steuersignals uM steuert. Dies ist allerdings nicht unbedingt erforderlich; es kann auch vorgesehen sein, dass die Messein- richtung 15 dauerhaft mit der Anode des Kontrollkondensators CGTRL verbunden ist. Hierzu ist im Ausführungsbeispiel der Figur 2 beispielhaft dargestellt, dass der Steuereingang bzw. der Gateanschluss des n-Kanal-MOSFETs TM dauerhaft auf ein Potenzial von +5 Volt eingestellt ist.

Claims

P at e n t a n s p r ü c h e
1. Wiederanlaufschutzvorrichtung (1 ) für eine akkubetriebene Elektrowerkzeugmaschi ne (2), umfassend
- einen eine Kathode und eine Anode aufweisenden Kontrollkondensator (CCTRL) , wobei die Kathode mit einem Masseanschluss (10) der Elektrowerkzeugmaschine (2) und die Anode über eine Akkupackschnittstelle (4) der Elektrowerkzeugmaschi ne (2) mit einer Anschlussleitung (6) eines Akkupacks (3) der Elektrowerkzeugma schine (2) verbindbar ist;
- eine zur Entladung des Kontrollkondensators (CGTRL) ausgebildete steuerbare Ent ladeschaltung (14), wobei ein Steuereingang der Entladeschaltung (14) über die Ak kupackschnittstelle (4) mit einer Signalleitung (9) des Akkupacks (3) verbindbar ist;
- eine zur Erfassung eines Ladezustands des Kontrollkondensators (CGTRL) ausge bildete Messeinrichtung (15); und
- eine mit der Messeinrichtung (15) verbundene Steuereinrichtung (13), die einge richtet ist, um ein Anlaufen der Elektrowerkzeugmaschine (2) zu blockieren, wenn sich der mittels der Messeinrichtung (15) erfasste Ladezustand des Kontrollkonden sators (CCTRL) unterhalb eines definierten Schwellenwerts befindet und gleichzeitig ein Betriebsschalter (12) der Elektrowerkzeugmaschine (2) betätigt ist.
2. Wiederanlaufschutzvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anode des Kontrollkondensators (CCTRL) über ei nen Ladewiderstand (RL) mit der Anschlussleitung (6) des Akkupacks (3) verbindbar ist.
3. Wiederanlaufschutzvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2
dadurch gekennzeichnet, dass die Entladeschaltung (14) zur Entladung des Kon trollkondensators (CCTRL) einen dem Kontrollkondensator (CGTRL) parallel geschalte ten gesteuerten Schalter (TD), insbesondere Halbleiterschalter, aufweist.
4. Wiederanlaufschutzvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der Steuereingang der Entladeschaltung (14) über einen Pullup-Widerstand (RPU) mit einem Versorgungsanschluss (1 1 ) der Elekt- rowerkzeugmaschine (2) oder über einen Pulldown-Widerstand (RPD) mit dem Mas seanschluss (10) der Elektrowerkzeugmaschine (2) verbindbar ist.
5. Wiederanlaufschutzvorrichtung (1 ) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der Pullup-Widerstand (RPU) oder der Pulldown- Widerstand (Rpd) hochohmiger ausgebildet ist als ein elektrischer Serienwiderstand (Rs) zwischen dem Steuereingang der Entladeschaltung (14) und der Signalleitung (9) des Akkupacks (3).
6. Wiederanlaufschutzvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert größer ist als 25% einer Versor gungsspannung (VBAT) des Akkupacks (3), vorzugsweise größer ist als 50% der Versorgungsspannung (VBAT) des Akkupacks (3), besonders bevorzugt größer ist als 75% der Versorgungsspannung (VBAT) des Akkupacks (3), beispielsweise auch grö ßer ist als 90% der Versorgungsspannung ( V BAT) des Akkupacks (3).
7. Wiederanlaufschutzvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (15) einen gesteuerten Schalter (TM), insbesondere Halbleiterschalter, aufweist, über den die Messeinrichtung (15) mit der Anode des Kontrollkondensators (CCTRL) zur Erfassung des Ladezustands bedarfsweise verbindbar ist.
8. Wiederanlaufschutzvorrichtung (1 ) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (13) eingerichtet ist, um die Messeinrichtung (15) mittels eines an einen Steuereingang des gesteuerten Schal ters (TM) der Messeinrichtung (15) übermittelten Steuersignals (uM) zur Erfassung des Ladezustands des Kontrollkondensators (CGTRL) mit der Anode des Kontrollkon densators (CCTRL) zu verbinden.
9. Akkubetriebene Elektrowerkzeugmaschine (2), aufweisend eine Wiederanlauf
schutzvorrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wenigstens ein Akku pack (3) und wenigstens eine Akkupackschnittstelle (4) zur Aufnahme des wenigs tens einen Akkupacks (3).
10. Akkubetriebene Elektrowerkzeugmaschine (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode des Kontrollkondensators (CCTRL) über ei nen Ladewiderstand (RL) mit der Anschlussleitung (6) des Akkupacks (3) verbindbar ist und dass es sich bei der Anschlussleitung (6) um eine Versorgungsleitung (6) des Akkupacks (3) oder um die Signalleitung (9) des Akkupacks (3) handelt.
1 1. Akkubetriebene Elektrowerkzeugmaschine (2) nach Anspruch 10 mit einer Wieder anlaufschutzvorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Pufferkondensator (CB), insbesondere ein Elekt rolytkondensator, zum Ausgleich von Überspannungen zwischen einem Massean schluss (10) der Elektrowerkzeugmaschine (2) und dem Versorgungsanschluss (1 1 ) der Elektrowerkzeugmaschine (2) vorgesehen ist.
12. Wiederanlaufschutzverfahren für eine akkubetriebene Elektrowerkzeugmaschine (2), wonach ein Kontrollkondensator (CGTRL) im Falle eines in die Elektrowerkzeug maschine (2) eingesetzten Akkupacks (3) aufgeladen wird, und wobei eine Steuer einrichtung (13) den Ladezustand des Kontrollkondensators (CCTRL) mittels einer Messeinrichtung (15) erfasst und ein Anlaufen der Elektrowerkzeugmaschine (2) blockiert, wenn sich der Ladezustand des Kontrollkondensators (CCTRL) unterhalb eines definierten Schwellenwerts befindet und gleichzeitig ein Betriebsschalter (12) der Elektrowerkzeugmaschine (2) betätigt ist, und wobei ein Entfernen des Akku packs (3) aus der Elektrowerkzeugmaschine (2) mittels Überwachung einer Signal leitung (9) des Akkupacks (3) durch eine Entladeschaltung (14) erfasst wird, und wobei die Entladeschaltung (14) den Kontrollkondensator (CCTRL) nach einem er fassten Entfernen des Akkupacks (3) aus der Elektrowerkzeugmaschine (2) entlädt.
13. Wiederanlaufschutzverfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass das Aufladen des Kontrollkondensators (CCTRL) durch Verwendung eines vorgeschalteten Ladewiderstands (RL) derart verzögert wird, dass die Steuereinrichtung (13) und/oder weitere elektrische Komponenten der Elektrowerkzeugmaschine (2) ausreichende Zeit für einen Bootvorgang erhalten.
14. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, um ein Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13 durchzuführen, wenn das Programm auf einer Steuereinrich tung (13) einer Elektrowerkzeugmaschine (2) ausgeführt wird.
PCT/EP2019/080056 2018-11-05 2019-11-04 Wiederanlaufschutzvorrichtung WO2020094548A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201980072735.6A CN112955285B (en) 2018-11-05 2019-11-04 Restarting protection device
US17/290,435 US20210384724A1 (en) 2018-11-05 2019-11-04 Restart protection device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018127502.1 2018-11-05
DE102018127502.1A DE102018127502B4 (de) 2018-11-05 2018-11-05 Wiederanlaufschutzvorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020094548A1 true WO2020094548A1 (de) 2020-05-14

Family

ID=68470497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/080056 WO2020094548A1 (de) 2018-11-05 2019-11-04 Wiederanlaufschutzvorrichtung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20210384724A1 (de)
DE (1) DE102018127502B4 (de)
WO (1) WO2020094548A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113676168A (zh) * 2021-07-15 2021-11-19 深圳拓邦股份有限公司 一种恢复供电后防意外启动电路及电器
WO2022094851A1 (en) * 2020-11-05 2022-05-12 Techtronic Cordless Gp Power tool control system

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021102304B4 (de) 2021-02-02 2023-08-10 Metabowerke Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Erkennung eines Spannungsabfalls

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3611884A1 (de) * 1986-04-09 1987-10-22 Fein C & E Akkubetriebenes handwerkzeug, insbesondere schrauber
DE3621141A1 (de) 1986-06-24 1988-01-07 Metabowerke Kg Anlaufsperre fuer elektrische geraete nach ausfall der netzspannung
US20120306291A1 (en) 2009-10-28 2012-12-06 Bernd Wirnitzer Electric machine tool comprising a starting inhibitor
US20150222205A1 (en) * 2014-02-05 2015-08-06 Makita Corporation Motor driven appliance and protection method thereof
EP3106266A1 (de) 2015-06-17 2016-12-21 HILTI Aktiengesellschaft Steuerungsverfahren für eine elektrische werkzeugmaschine
DE102015111921A1 (de) * 2015-07-22 2017-01-26 Metabowerke Gmbh Schaltungsanordnung für eine Einschaltschutzeinrichtung
DE102016120015A1 (de) * 2016-10-20 2018-04-26 Metabowerke Gmbh Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer zündbaren Halbleiterschaltung

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2681011A2 (de) * 2011-02-28 2014-01-08 Hitachi Koki Co., Ltd. Elektrowerkzeug und antriebsverfahren für das elektrowerkzeug
CN103066822B (zh) * 2011-10-20 2015-09-09 南京德朔实业有限公司 电源启动电路
JP6776046B2 (ja) * 2016-07-29 2020-10-28 株式会社マキタ 電動作業機
KR102246769B1 (ko) * 2016-11-07 2021-04-30 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 이를 포함하는 전기 청소기
DE102018126359B4 (de) * 2017-12-28 2024-07-25 Nanjing Chervon Industry Co., Ltd. Elektrowerkzeug

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3611884A1 (de) * 1986-04-09 1987-10-22 Fein C & E Akkubetriebenes handwerkzeug, insbesondere schrauber
DE3621141A1 (de) 1986-06-24 1988-01-07 Metabowerke Kg Anlaufsperre fuer elektrische geraete nach ausfall der netzspannung
US20120306291A1 (en) 2009-10-28 2012-12-06 Bernd Wirnitzer Electric machine tool comprising a starting inhibitor
US20150222205A1 (en) * 2014-02-05 2015-08-06 Makita Corporation Motor driven appliance and protection method thereof
EP3106266A1 (de) 2015-06-17 2016-12-21 HILTI Aktiengesellschaft Steuerungsverfahren für eine elektrische werkzeugmaschine
DE102015111921A1 (de) * 2015-07-22 2017-01-26 Metabowerke Gmbh Schaltungsanordnung für eine Einschaltschutzeinrichtung
DE102016120015A1 (de) * 2016-10-20 2018-04-26 Metabowerke Gmbh Schaltungsanordnung zur Ansteuerung einer zündbaren Halbleiterschaltung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022094851A1 (en) * 2020-11-05 2022-05-12 Techtronic Cordless Gp Power tool control system
CN113676168A (zh) * 2021-07-15 2021-11-19 深圳拓邦股份有限公司 一种恢复供电后防意外启动电路及电器

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018127502B4 (de) 2022-04-07
CN112955285A (zh) 2021-06-11
DE102018127502A1 (de) 2020-05-07
US20210384724A1 (en) 2021-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2419990B1 (de) Erweiterte batteriediagnose bei traktionsbatterien
WO2020094548A1 (de) Wiederanlaufschutzvorrichtung
DE112012000652T5 (de) Entladesteuerungsschaltung
DE102017200496B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Durchführen einer Hochspannungs-Impedanzanalyse und Kurzschlussdiagnose für ein Fahrzeug
EP2572208B1 (de) Anordnung zur einzelzellenmessung in einem akkupack und einem akkupack mit einer solchen anordnung
EP0884600B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung des Ladezustands einer Batterie
EP3774434B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines kraftfahrzeugs
EP3599125A1 (de) Traktionsnetz und verfahren zum betreiben eines traktionsnetzes eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs im kurzschlussfall
WO2013160067A2 (de) Verfahren und anordnung zur fehlererkennung bei einem vorladevorgang
DE102006042603A1 (de) Ladevorrichtung
DE102020215035A1 (de) Wechselakkupack mit einer Überwachungseinheit und mit zumindest einem Schaltelement zur Unterbrechung oder Ermöglichung eines Lade- oder Entladestroms
DE102013209142A1 (de) Verfahren zur Ermittlung eines Isolationswiderstands eines mehrere Teilnetze umfassenden Energieversorgungsnetzwerks eines Fahrzeugs
EP2011209B1 (de) Elektrohandwerkzeugmaschine mit ausschaltverzögerungsvorrichtung
EP1406143B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Symmetrieren der Kondensatoren einer Kondensatorbatterie
DE102011107734B4 (de) Schaltungsanordnung zum Schalten eines Relais in einen sicheren Schaltzustand
EP2820740B2 (de) Steuermodul für einen elektrischen energiespeicher, energiespeichereinheit mit einem solchen steuermodul, unterbrechungsfreie stromversorgungseinrichtung und verfahren zum betreiben eines steuermoduls
EP3079222B1 (de) Energieversorgungsvorrichtung für ein batteriemanagementsystem
EP2552751B1 (de) Bordnetz für ein fahrzeug sowie steuervorrichtung für ein bordnetz
DE102021102304B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Erkennung eines Spannungsabfalls
DE102013001466B4 (de) Batterie mit Balancing-Funktion und Kraftfahrzeug
WO2022135991A1 (de) Akkupack mit zumindest einem schaltelement zur unterbrechung bzw. ermöglichung eines lade- oder entladestroms
DE102021212799A1 (de) Verfahren zum Laden oder Entladen eines wechselbaren Energiespeichers mittels eines Elektrogeräts sowie System mit einem wechselbaren Energiespeicher und einem Elektrogerät zur Durchführung des Verfahrens
EP4264772A1 (de) Wechselakkupack mit zumindest einem schaltelement zur unterbrechung bzw. ermöglichung eines lade- oder entladestroms
DE102020209396A1 (de) Verfahren zur Erfassung von elektrischen Fehlerzuständen in einem Wechselakkupack und System zur Durchführung des Verfahrens
EP3314276B1 (de) Messanordnung zum erkennen einer fehlfunktion einer energiespeicheranordnung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19798592

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19798592

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1