WO2021104722A1 - Akkubetriebenes gerät mit einer akkuschnittstelle - Google Patents

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WO2021104722A1
WO2021104722A1 PCT/EP2020/077386 EP2020077386W WO2021104722A1 WO 2021104722 A1 WO2021104722 A1 WO 2021104722A1 EP 2020077386 W EP2020077386 W EP 2020077386W WO 2021104722 A1 WO2021104722 A1 WO 2021104722A1
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battery
voltage class
battery pack
interchangeable
receptacles
Prior art date
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PCT/EP2020/077386
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Breitenbach
Wolf Zahn
Benjamin Grauer
Florian Kneer
Tina Ringshandl
Philipp Freiburger
Jana BIESER
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • B25F5/02—Construction of casings, bodies or handles
    • 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 battery-operated device with a battery interface according to the preamble of independent claim 1.
  • Battery-powered devices are offered in very different performance classes depending on their intended use. There are, for example, hand tool machines in the lower performance classes that are operated with 10.8 V (often nominally also referred to as 12 V) or 14.4 V, while in the medium to higher performance classes there are predominantly devices in voltage classes of 18 V, 36 V, 54 V or 72V can be used.
  • the voltage values result from the interconnection (parallel or serial) of the battery cells used.
  • the battery cells are preferably designed as lithium-based battery cells, for example Li-Ion, Li-Po, Li-metal or the like, with a cell voltage of 3.6 V, a battery cell usually being a cylindrical round cell with its cell poles at the ends the cylindrical shape are arranged.
  • the following invention does not depend on the type and design of the battery cells used, but can be applied to any interchangeable battery packs and battery cells, e.g. in addition to round cells, pouch cells or the like.
  • exchangeable batteries or exchangeable battery packs have become established in many battery-operated devices. These are releasably connected to one another in a non-positive and / or form-fitting manner via appropriate interfaces on the exchangeable battery packs and the electrical devices.
  • a “releasable connection” is to be understood as meaning, in particular, a connection that can be released and established without tools - that is, by hand.
  • the interfaces of the exchangeable battery packs of a voltage class are designed in such a way that they are only compatible with the corresponding interface of a battery-operated device of the same voltage or power class. This often makes it necessary for users of battery-operated devices of different voltage or power classes to purchase and keep a corresponding number of different interchangeable battery packs.
  • a system with a plurality of battery-operated power tools a plurality of interchangeable battery packs and at least one battery charger is known, the plurality of interchangeable battery packs at least one first interchangeable battery pack for a first voltage class and at least one second interchangeable battery pack for the first and a second voltage class.
  • the plurality of battery-operated power tools comprises a first battery-operated power tool with an interface for the first replaceable battery pack of the first voltage class and for the second replaceable battery pack for operation in the first voltage class.
  • the plurality of battery-operated power tools comprises a second battery-powered power tool with an interface for the second replaceable battery pack for operation in the second voltage class.
  • a user can thus use one of the interchangeable battery packs of the system both for a battery-operated electric tool of the first voltage class and for a battery-operated electric tool of the second voltage class.
  • DE 202017 006 868 Ul shows a concept in which separate strings of battery cells of an exchangeable battery pack are interconnected within a battery-operated power tool depending on the required power or voltage class.
  • DE 202017 105 258 U1 shows a further alternative to the use of interchangeable battery packs of different power or voltage classes on a battery-operated power tool, an adapter being used there that connects a plurality of interchangeable battery packs of a lower voltage class in such a way that they can be connected to the Power tool can be operated with an integer multiple of the lower voltage class.
  • the object of the invention is to provide a battery-operated device that offers the possibility of being operated with exchangeable battery packs of different voltage classes without the user having to purchase special exchangeable battery packs or additional hardware for this purpose. It should be ensured that the simultaneous use of exchangeable battery packs of different voltage classes is excluded.
  • the invention relates to a battery-operated device with a battery interface for the electrical supply of the battery-operated device with at least one replaceable battery pack of a first voltage class.
  • the battery interface is designed as a combination interface that either uses the one interchangeable battery pack of the first voltage class. se or a plurality of exchangeable battery packs of a second voltage class, the resulting supply voltage of the plurality of exchangeable battery packs of the second voltage class essentially corresponding to the resulting supply voltage of the exchangeable battery pack of the first voltage class.
  • the user is able to continuously operate the battery-operated device by using either an interchangeable battery pack of the first voltage class or a plurality of interchangeable battery packs of the second voltage class in the combination interface.
  • it is particularly advantageous to ensure that the user cannot simultaneously operate interchangeable battery packs of different voltage classes in a combination interface or combined interface of the battery-operated device, which could otherwise lead to damage or destruction of the battery-operated device.
  • battery-operated devices should be understood to mean electric tools for machining workpieces by means of an electrically driven insert tool.
  • the power tool can be designed both as an electric hand tool and as a stationary machine Elektrowerkmaschinema.
  • Typical power tools in this context are hand or standing drills, screwdrivers, impact drills, drill hammers, planes, angle grinders, orbital grinders, polishing machines, circular, table, miter saws and jigsaws or the like.
  • measuring devices such as range finders, laser leveling aids, etc. or gardening devices such as lawnmowers, lawn trimmers, pruning saws or the like can also be used as battery-operated devices.
  • the invention can also be used for interchangeable battery pack interfaces of battery-operated household appliances, such as vacuum cleaners, mixers, etc.
  • the battery voltage of an exchangeable battery pack is usually a multiple of the voltage of an individual battery cell and results from the connection (parallel or serial) of the individual battery cells.
  • a rechargeable battery cell is typically designed as a galvanic cell which has a structure in which one cell pole at one end and another cell pole at an opposite end comes to rest. In particular, the battery cell has a positive cell pole at one end and a negative cell pole at an opposite end.
  • the battery cells are preferably designed as lithium-based battery cells, for example Li-Ion, Li-Po, Li-metal or the like.
  • the invention can also be used for interchangeable batteries with Ni-Cd, Ni-MH cells or other suitable types of cells.
  • For common Li-ion battery cells with a cell voltage of 3.6 V voltage classes of 3.6 V, 7.2 V, 10.8 V, 14.4 V, 18 V,
  • a battery cell is preferably designed as an at least essentially cylindrical round cell, the cell poles being arranged at the ends of the cylindrical shape.
  • the invention does not depend on the type and design of the battery cells used, but can be applied to any interchangeable battery packs and battery cells, e.g. in addition to round cells, pouch cells or the like.
  • the combination interface of the battery interface has a first receptacle for the exchangeable battery pack of the first voltage class and a plurality of further receptacles for the exchangeable battery pack of the second voltage class.
  • the majority of receptacles for the exchangeable battery packs of the second voltage class are designed in such a way that their resulting supply voltage corresponds to the first voltage class.
  • either one 36V interchangeable battery pack and two 18V interchangeable battery packs or one 54V interchangeable battery pack and three 18V interchangeable battery packs can be used on the battery-operated device.
  • the alternating operation of two 36V interchangeable battery packs and four 18V interchangeable battery packs in two combination interfaces of the battery interface is also conceivable.
  • the battery interface therefore has several combination interfaces with corresponding receptacles for replaceable battery packs of the first voltage class
  • the resulting supply voltage of the plurality of replaceable battery packs of the second voltage class must essentially correspond to the supply voltage of each replaceable battery pack of the first voltage class for each combination interface.
  • mixed operation of interchangeable battery packs of different voltage classes for example one 36V interchangeable battery pack and two 18V interchangeable battery packs at the battery interface, is also conceivable.
  • the first recording for the replaceable battery pack of the first voltage class and the further recording for the replaceable battery pack of the second voltage class mutually block and / or deactivate as soon as at least one replaceable battery pack of the first in each of the receptacles or the second voltage class is included. In this way, simultaneous operation of exchangeable battery packs of different voltage classes in a combination interface of the battery-operated device can be effectively avoided.
  • the first receptacle for the interchangeable battery pack of the first voltage class of the combination interface is arranged essentially transversely, in particular at right angles, to the majority of the other receptacles for the interchangeable battery pack of the second voltage class.
  • the first receptacle for the exchangeable battery pack of the first voltage class and the majority of the further receptacles for the exchangeable battery pack of the second voltage class can be arranged on the same level, in particular next to one another.
  • the first receptacle for the interchangeable battery pack of the first voltage class and the majority of the further receptacles for the interchangeable battery pack of the second voltage class of the combination interface are arranged on different levels, in particular directly one above the other. This results in a further, very simple possibility for blocking the receptacles of different voltage classes with a very compact construction of the battery interface in a particularly advantageous manner.
  • inserting the exchangeable battery pack of the first voltage class into the first receptacle provided for this purpose triggers a blockage of the majority of the further receptacles for the interchangeable battery packs of the second voltage class in such a way that no interchangeable battery pack of the second voltage class can be inserted more.
  • inserting an exchangeable battery pack of the second voltage class into one of the receptacles provided for this purpose triggers a blockage of the first receptacle for the interchangeable battery pack of the first voltage class so that no exchangeable battery pack of the first voltage class can be inserted into this receptacle.
  • the lock is designed in a particularly advantageous manner as a mechanically or electrically driven bolt per receptacle.
  • each receptacle of the combination interface has a mechanical, electrical or electromechanical sensor system via which the lock can be triggered. This enables a particularly simple, inexpensive and reliable backup.
  • the invention also provides that, for each combination interface, the receptacle for the exchangeable battery pack of the first voltage class and the majority of the receptacles for the exchangeable battery pack of the second voltage class are arranged on different sides of a base plate that can be rotated about the axis of rotation.
  • the axis of rotation is designed in a particularly advantageous form as a longitudinal or transverse axis of the base plate.
  • Fig. 1 A schematic representation of a battery-operated device according to the invention in the form of a table saw with a battery interface in a first embodiment without inserted exchangeable battery packs (Figure la), with inserted exchangeable battery pack of the first voltage class ( Figure lb) and with a Pushed exchangeable battery pack of the second voltage class ( Figure 1c)
  • Fig. 2 a side view of the battery interface according to the figures la, lb and lc,
  • FIG. 3 a schematic representation of a second embodiment of the battery interface in a perspective view (FIG. 3a) and in a side view (FIG. 3b) without inserted exchangeable battery packs,
  • FIG. 4 a schematic representation of the second embodiment of FIG.
  • FIG. 5 a schematic representation of a third embodiment of FIG.
  • FIG. 8 a schematic representation of a sixth embodiment of the battery interface in an operating state for two exchangeable battery packs of the second voltage class (FIG. 8a) and in an operating state for an exchangeable battery pack of the first voltage classes (FIG. 8b) and FIG
  • FIG. 9 a schematic representation of a seventh embodiment of the battery interface (FIG. 9a) with the associated locking mechanism (FIG. 9b). Description of the exemplary embodiments
  • FIG 1 shows a first embodiment of a battery powered device 10 according to the invention in the form of a table saw 12 with a battery interface 14 in a schematic representation.
  • the table saw 12 is operated with a supply voltage of 36 V as standard.
  • the battery interface 14 is designed as a combination interface 16 with a first receptacle 18 for an interchangeable battery pack 20 of a first voltage class (36 V) and with two receptacles 22 for two interchangeable battery packs 24 of a second voltage class (18 V).
  • the first receptacle 18 of the first voltage class (36V) and the two further receptacles 22 of the second voltage class (18V) are arranged at right angles to one another that they block and / or deactivate each other as soon as one of the receptacles 18, 22 of the first or at least one exchangeable battery pack 20, 24 is added to the second voltage class.
  • the exchangeable battery packs 24 of the second voltage class (18V) are height-adjusted in relation to the receptacle 18 for the exchangeable battery pack 20 of the first voltage class (36V) by at least their height H according to FIG is arranged on the combination interface 16.
  • replaceable battery pack 20 of the first voltage class (36V) has been inserted into the intended receptacle 18 in its insertion direction E as shown in FIG. 1b or 2b, then, due to its protruding housing 26, no replaceable battery packs 24 of the second voltage class (18V) can be inserted into the intended Recordings 22 of the combination interface 16 are inserted with their respective insertion direction E. Conversely, according to FIGS.
  • an exchangeable battery pack 20 of the first voltage class (36V) can no longer be inserted because here the housing 26 of an inserted exchangeable battery pack 24 of the second Voltage class (18V) the receptacle 18 for the exchangeable battery pack 20 of the first voltage class se (36V) towers above.
  • the combination interface 16 therefore particularly advantageously ensures that a user cannot use exchangeable battery packs 20, 24 of different voltage classes (36V, 18V) at the same time, which could otherwise damage or destroy the battery-operated device 10.
  • this form of the combination interface 16 can be implemented very inexpensively, in contrast to an electronic solution.
  • the interchangeable battery packs 20, 24 are conventional interchangeable battery packs with a housing 26 which has an electro-mechanical interface 28 on a first side wall for detachable connection with the battery interface 14 of the battery-operated device 10 and with a charger, not shown.
  • the electromechanical interface 28 of the interchangeable battery packs 20, 24 is used to discharge them, while in connection with the charger it also enables the interchangeable battery packs 20, 24 to be charged.
  • charging can also take place directly via the battery interface 14 of the battery-operated device 10.
  • the exact design of the electromechanical interface 28 depends on various factors, such as the voltage class of the exchangeable battery packs 20, 24 or various manufacturer specifications.
  • two or more electrical contacts can be provided for energy and / or data transmission between the exchangeable battery pack 20, 24 and the battery-operated device 10 or the charger.
  • Mechanical coding is also conceivable so that the exchangeable battery packs 20, 24 can only be operated on certain battery-operated devices 10. Since the exact configuration of the electromechanical interface 28 is irrelevant for the invention, it will not be discussed in any further detail. Both a person skilled in the art and a user of the battery powered device 10 will make the appropriate selection in this regard.
  • an exchangeable battery pack 24 of the second voltage class has a mechanical locking device 30 for locking the form-fitting and / or frictional detachable connection of its electromechanical interface 28 with the receptacle 22 of the battery interface 14 of the battery-operated device 10
  • the locking device 30 has a spring-loaded pushbutton 32 which is operatively connected to a locking member 34 of the exchangeable battery pack 24. Due to the suspension of the push button 32 and / or the Ar- Retier member 34, the locking device 30 automatically engages when inserting the interchangeable selakkupacks 24 into a corresponding holding device 36 of the receptacle 22 of the battery-operated device 10 (see FIG. 3a). If a user presses the pushbutton 32 in the insertion direction E, the lock is released and the user can remove or slide the exchangeable battery pack 24 against the insertion direction E from the battery-operated device 10.
  • an interchangeable battery pack 20 of the first voltage class does not have a locking device on the battery pack side. Instead, the interchangeable battery pack 20 is locked here via the device-side receptacle 18 of the battery interface 14.
  • the battery voltage of the exchangeable battery packs 20, 24 results as a rule from a multiple of the cell voltage of an individual battery cell (not shown) depending on its interconnection (parallel or serial).
  • the battery cells are preferably designed as lithium-based battery cells, e.g. Li-Ion, Li-Po, Li-Metal or the like, with a cell voltage of 3.6 V, this results in exemplary operating voltages of 3.6 V, 7.2 V, 10.8 V, 14.4 V, 18 V, 36 V etc.
  • the invention should preferably be used for exchangeable battery packs with a battery voltage of more than 10 V. Nevertheless, the invention can also be applied to exchangeable battery packs with Ni-Cd, Ni-MH cells or other suitable cell types and shapes.
  • FIGS. 3 and 4 show a combination interface 16, which is much more compact than FIGS. 1 and 2, with partially overlapping receptacles 18 and 22 for the exchangeable battery packs 20 and 24 of the first and second voltage classes (36V, 18V). shown.
  • the receptacle 18 for the exchangeable battery pack 20 of the first voltage class (36V) is vertically offset and arranged at right angles to the receptacles 22 for the exchangeable battery pack 24 of the second voltage class (18V).
  • the receptacle 18 for the exchange selakkupack 20 of the first voltage class (36V) and the two juxtaposed receptacles 18 for the exchangeable battery packs 24 of the second voltage class (18V) are arranged directly on top of one another, so that each of the exchangeable battery packs 20, 24 of one voltage class (36V,
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a third embodiment of the battery interface 14 in a perspective view in a first state (FIG. 5a) and in a second state (FIG. 5b).
  • the first receptacle 18 for the exchangeable battery pack 20 of the first voltage class is arranged at right angles to the two further receptacles 22 for the exchangeable battery pack 24 of the second voltage class.
  • the two receptacles 22 for the exchangeable battery packs 24 of the second voltage class are arranged parallel to one another. All receptacles 18, 22 are on the same level and have guide rails 40 for the electromechanical interfaces 28 of the exchangeable battery packs 20, 24.
  • a locking mechanism designed as a linear locking mechanism, the locking mechanism preferably being resiliently mounted and having a bolt 44 firmly coupled to the locking mechanism for each receptacle 18, 22.
  • the bolt 44 is arranged at the end in the direction of insertion, while the receptacles 22 for the replaceable battery pack 24 of the second voltage class have the bolt 44 laterally retractable in one of the guide rails 40.
  • the locking mechanism with its bolts 44 is designed in such a way that the combination interface 16 of the electrical device 10 can only accommodate exchangeable battery packs 20, 24 of one voltage class.
  • Insertion direction E moves that it disengages the latch 44 of the receptacles 22 via the locking mechanism from the guide rails 40 and moves them into a blocking position (see FIG. 5b). It is therefore no longer possible to insert the exchangeable battery packs 24 of the second voltage class with their electromechanical interfaces 28 into the receptacles 22.
  • each receptacle 18, 22 of the combination interface 16 has an electrical or electromechanical sensor, for example in the form of a reed or microswitch, for detecting an inserted exchangeable battery pack 20, 24, via which the lock 42 can be triggered.
  • An inserted replaceable battery pack 20, 24 can also be detected purely electrically via the presence of the corresponding battery voltage and / or via corresponding coding resistors in the replaceable battery pack 20, 24.
  • the combination interface 16 provides a display 46 which serves as an indicator for the currently active voltage class.
  • the display 46 can be designed in its simplest form as a linearly displaceable projection which is mechanically firmly connected to the locking mechanism 42. It is also conceivable to design the display 46 electronically as an LED display, an LC display or the like, with the respective active voltage class being detectable via a reed contact, a microswitch or the like. In the case of a projection coupled to the locking mechanism 42, this projection can also be used to lock and release the receptacles 18 and 22, respectively. Likewise, an electromagnetic or electromotive adjustment of the locking mechanism 42 is possible, please include.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a fourth embodiment of the battery interface 14 in a perspective view.
  • This essentially corresponds to the third embodiment according to FIG. gel 44 now each at the open ends of the guide rails 40 of the Aufnah men 18, 22 are located.
  • its bolt 44 is pushed into the guide rails 40 by the electromechanical interface 28 of the exchangeable battery pack 20 in the direction of insertion.
  • the latches 44 of the two receptacles 22 for the exchangeable battery packs 24 of the second voltage class are then removed from the guide in this way via a locking mechanism, for example analogous to the locking mechanism 42 according to FIG.
  • Rails 40 of the receptacles 22 disengaged so that they block the receptacles 22.
  • the lock works in reverse when a replaceable battery pack 24 of the second voltage class is inserted into one of the receptacles 22.
  • a display of the current one can also be displayed Voltage class according to FIG. 5 can be implemented.
  • the bolts 44 are chamfered at least on one side for easier sinking into the guide rails 40 of the receptacles 18, 22.
  • FIG. 7 shows a fifth embodiment of the battery interface 14 in a perspective view.
  • the lock works in reverse when a replaceable battery pack 24 of the second voltage class is inserted into one of the receptacles 22.
  • FIG. 8a shows an operating state of the battery interface 14 for the use of an exchangeable battery pack 20 of the first voltage class
  • FIG. 8b shows an operating state of the Battery interface 14 for the use of two exchangeable battery packs 24 of the second voltage class.
  • the receptacle 18 for the exchangeable battery pack 20 of the first voltage class and the two receptacles 22 for the exchangeable battery pack 24 of the second voltage class are arranged on different sides 50, 52 of the base plate 48, which is now rotatably mounted about an axis of rotation A.
  • the axis of rotation A is designed as a longitudinal axis of the base plate 48.
  • the base plate 48 can preferably be locked in any operating state so that it cannot rotate freely. As soon as an exchangeable battery pack 20, 24 of the first or second voltage class has been inserted into the receptacle 18, 22 provided for this purpose, the base plate 48 is blocked against rotation by means of a mechanical or electromechanical actuator 54.
  • Rotation can, however, alternatively be avoided simply by inserting a replaceable battery pack 20, 24 into the receptacles 18, 22 provided for this purpose because of its protruding housing 26.
  • Figure 9 shows a schematic representation of a seventh embodiment of the battery interface 14 in a perspective view ( Figure 9a) with the associated lock 42 designed as a locking mechanism in a section ( Figure 9b).
  • the first receptacle 18 for the interchangeable battery pack 20 of the first voltage class and the further receptacles 22 for the interchangeable battery pack 24 of the second voltage class are arranged here on different levels of the base plate 46, the planes being at an angle W to one another.
  • the angle W results, for example, as a function of the arrangement of adjacent housing sides of a housing of the battery-operated device 10 and can be between 20 ° and 150 °, preferably between 70 ° and 100 °.
  • a lock 42 with bolts 44 is also provided here. Pushing the interchangeable battery pack 20 of the first voltage class into the receptacle 18 provided for it triggers the lock 42 in such a way that no interchangeable battery pack 24 can be pushed into the receptacles 22 of the second voltage class.
  • the latch 44 thereof When inserting the exchangeable battery pack 20 of the first voltage class into the receptacle 18 in the direction of insertion E, the latch 44 thereof is activated by the electrome- Mechanical interface 28 of the exchangeable battery pack 20 is pressed down into the base plate 48 of the combination interface 16.
  • a spring-mounted, first lever 56 which is coupled to the bolt 44 on one end and which has a ramp 58 on the other end for active connection with a further lever, preferably at an angle W to the first lever 56 60 has.
  • the further lever 60 is in turn coupled to the latches 44 of the receptacles 22 for the interchangeable battery packs 24 of the second voltage class in such a way that the latch 44 of the first receptacle 18 for the interchangeable battery pack 20 of the first voltage class engages in the base plate 48 and the latches 44 are disengaged for the exchangeable battery packs 24 of the second voltage class from the base plate 48, so that they are secured against being pushed in.
  • the lock works when a replaceable battery pack 24 of the second voltage class is inserted into one of the receptacles 22.
  • the lock 42 with its bolts 44 is triggered electromechanically, for example by electromagnet and relay coil.
  • the invention is not restricted to the exemplary embodiments shown in accordance with FIGS. 1 to 9.
  • the electromechanical interfaces of the exchangeable battery packs and the design of the receptacles of the battery interface or the combination interface of the battery-operated device are to be understood as examples.
  • the invention can also apply to battery interfaces without restriction or combination interfaces for exchangeable battery packs with more than two voltage classes can be used. It is also conceivable that several similar but also different combination interfaces are used as the battery interface on the battery-operated device. For example, a combination interface for a 72V interchangeable battery pack and two 36V interchangeable battery packs and a further combination interface for two 36V interchangeable battery packs and four 18V interchangeable battery packs can be provided on a device powered by 72 V battery packs.

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  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein akkubetriebenes Gerät (10) mit einer Akkuschnittstelle (14) zur elektrischen Versorgung des akkubetriebenen Geräts (10) mit zumindest einem Wechselakkupack (20) einer ersten Spannungsklasse. Es wird vorge- schlagen, dass die Akkuschnittstelle (14) als eine Kombi-Schnittstelle (16) ausge- legt ist, die entweder den einen Wechselakkupack (20) der ersten Spannungs- klasse oder eine Mehrzahl von Wechselakkupacks (24) einer zweiten Span- nungsklasse aufnimmt, wobei die resultierende Versorgungspannung der Mehr- zahl von Wechselakkupacks (24) der zweiten Spannungsklasse im Wesentlichen der resultierenden Versorgungspannung des Wechselakkupacks (20) der ersten Spannungsklasse entspricht.

Description

Akkubetriebenes Gerät mit einer Akkuschnittstelle
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein akkubetriebenes Gerät mit einer Akkuschnittstelle nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1.
Stand der Technik
Akkubetriebene Geräte werden je nach ihrer vorgesehenen Verwendung in sehr unterschiedlichen Leistungsklassen angeboten. So gibt es beispielsweise Hand werkzeugmaschinen in unteren Leistungsklassen, die mit 10,8 V (nominell oft mals auch als 12 V bezeichnet) oder 14,4 V betrieben werden, während in den mittleren bis höheren Leistungsklassen überwiegend Geräte in Spannungsklas sen von 18 V, 36 V, 54 V oder auch 72V zum Einsatz kommen. Die Spannungs werte resultieren dabei aus der Verschaltung (parallel oder seriell) der verwende ten Akkuzellen. Bevorzugt sind die Akkuzellen dabei als lithiumbasierte Akkuzel len, z.B. Li-Ion, Li-Po, Li-Metall oder dergleichen, mit einer Zellspannung von 3,6 V ausgebildet, wobei eine Akkuzelle in der Regel eine zylinderförmige Rundzelle ist, deren Zellpole an Enden der Zylinderform angeordnet sind. Die nachfolgende Erfindung ist jedoch nicht von der Art und Bauform der verwendeten Akkuzellen abhängig, sondern kann auf beliebige Wechselackkupacks und Akkuzellen, z.B. neben Rundzellen auch Pouchzellen oder dergleichen, angewendet werden.
Um insbesondere in gewerblichen Anwendungen möglichst lange Betriebs- und kurze Pausenzeiten zu gewährleisten, haben sich bei vielen akkubetriebenen Ge räten Wechselakkus bzw. Wechselakkupacks etabliert. Diese sind über entspre chende Schnittstellen an den Wechselakkupacks und den elektrischen Geräten kraft- und/oder formschlüssig lösbar miteinander verbunden. Unter einer „lösba ren Verbindung“ soll insbesondere eine werkzeuglos - also von Hand - lösbare und herstellbare Verbindung verstanden werden.
Es sei darüber hinaus angemerkt, dass die Ausgestaltung der elektromechani schen Schnittstellen der akkubetriebenen Geräte sowie die zugehörigen Auf- nahmen zur kraft- und/oder formschlüssig lösbaren Verbindung der Wechselack- kupacks für die unterschiedlichen Spannungsklassen nicht Gegenstand dieser Erfindung sein soll. Ein Fachmann wird je nach Leistungs- bzw. Spannungsklas se des akkubetriebenen Geräts und/oder der Wechselakkupacks eine geeignete Ausführungsform für die Schnittstelle wählen. Die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Ausführungsformen sind daher nur exemplarisch zu verstehen.
Im Regelfall sind die Schnittstellen der Wechselakkupacks einer Spannungsklas se derart gestaltet, dass sie nur kompatibel zu der entsprechenden Schnittstelle eines akkubetriebenen Geräts der gleichen Spannungs- bzw. Leistungsklasse sind. Dies macht es oftmals für die Anwender von akkubetriebenen Geräten un terschiedlicher Spannungs- bzw. Leistungsklassen erforderlich, eine entspre chende Vielzahl unterschiedlicher Wechselakkupacks anzuschaffen und bereit zu halten.
Aus der WO 2018/119256 ist ein System mit einer Mehrzahl von akkubetriebe nen Elektrowerkzeugen, einer Mehrzahl von Wechselakkupacks und zumindest einem Akkuladegerät bekannt, wobei die Mehrzahl von Wechselakkupacks zu mindest einen ersten Wechselakkupack für eine erste Spannungsklasse und zu mindest einen zweiten Wechselakkupack für der erste und eine zweite Span nungsklasse umfasst. Die Mehrzahl von akkubetriebenen Elektrowerkzeugen umfasst ein erstes akkubetriebenes Elektrowerkzeug mit einer Schnittstelle für den ersten Wechselakkupack der ersten Spannungsklasse und für den zweiten Wechselakkupack zum Betrieb in der ersten Spannungsklasse. Weiterhin um fasst die Mehrzahl von akkubetriebenen Elektrowerkzeugen ein zweites akkube triebenes Elektrowerkzeug mit einer Schnittstelle für den zweiten Wechselakku pack zum Betrieb in der zweiten Spannungsklasse. Ein Anwender kann somit ei nen der Wechselakkupacks des Systems sowohl für ein akkubetriebenes Elekt rowerkzeug der ersten Spannungsklasse als auch für ein akkubetriebenes Elekt rowerkzeug der zweiten Spannungsklasse verwenden.
Im Unterschied zur WO 2018/119256 zeigt die DE 202017 006 868 Ul ein Kon zept, bei dem innerhalb eines akkubetriebenen Elektrowerkzeugs separate Stränge von Akkuzellen eines Wechselakkupacks je nach erforderlicher Leis tungs- bzw. Spannungsklasse miteinander verschaltet werden. Die DE 202017 105 258 Ul zeigt eine weitere Alternative zur Verwendung von Wechselakkupacks unterschiedlicher Leistungs- bzw. Spannungsklassen an ei nem akkubetriebenen Elektrowerkzeug, wobei dort ein Adapter zum Einsatz kommt, der eine Mehrzahl von Wechselakkupacks einer geringeren Spannungs klasse derart verschaltet, dass sie an dem Elektrowerkzeug mit einem ganzzahli gen Vielfachen der geringeren Spannungsklasse betrieben werden können.
Auch ist es bekannt, akkubetriebene Geräte, insbesondere Elektrowerkzeuge, mit einer Mehrzahl von Aufnahmen für Wechselakkupacks einer geringeren Leis tungs- bzw. Spannungsklasse auszustatten, damit sie mit einem ganzzahligen Vielfachen dieser geringeren Leistungs- bzw. Spannungsklasse betrieben wer den können.
Allen obigen Lösungen gemein ist jedoch, dass sich der Anwender eines akkube triebenen Geräts entweder entsprechende Wechselakkupacks und/oder Adapter dazukaufen muss oder dass er sich beim Kauf entscheiden muss, mit welchen Wechselakkupacks einer Leistungs- bzw. Spannungsklasse er das entsprechen de akkubetriebene Gerät betreiben will. Er kann also nicht ohne weiteres auf be reits vorhandene Wechselakkupacks zurückgreifen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein akkubetriebenes Gerät bereitzustellen, dass die Möglichkeit bietet, mit Wechselakkupacks unterschiedlicher Spannungsklassen betrieben zu werden, ohne dass hierfür vom Anwender spezielle Wechselakku packs oder Zusatzhardware erworben werden muss. Dabei soll sichergestellt sein, dass eine gleichzeitige Verwendung von Wechselakkupacks unterschiedli cher Spannungsklassen ausgeschlossen ist.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein akkubetriebenes Gerät mit einer Akkuschnittstelle zur elektrischen Versorgung des akkubetriebenen Geräts mit zumindest einem Wechselakkupack einer ersten Spannungsklasse. Zur Lösung der gestellten Auf gabe ist vorgesehen, dass die Akkuschnittstelle als eine Kombi-Schnittstelle aus gelegt ist, die entweder den einen Wechselakkupack der ersten Spannungsklas- se oder eine Mehrzahl von Wechselakkupacks einer zweiten Spannungsklasse aufnimmt, wobei die resultierende Versorgungspannung der Mehrzahl von Wechselakkupacks der zweiten Spannungsklasse im Wesentlichen der resultie renden Versorgungspannung des Wechselakkupacks der ersten Spannungsklas se entspricht. Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer größeren Flexibilität und Kompatibilität für den Anwender, da er die Wahl hat, verschiedene Wechselak kupacks unterschiedlicher Spannungsklassen an demselben akkubetriebenen Gerät zu verwenden. So wird dem Anwender je nach aktueller Verfügbarkeit der Wechselakkupacks ein fortlaufender Betrieb des akkubetriebenen Geräts ermög licht, indem er wahlweise einen Wechselakkupack der ersten Spannungsklasse oder eine Mehrzahl von Wechselakkupacks der zweiten Spannungsklasse in der Kombi-Schnittstelle nutzen kann. Zudem ist mit besonderem Vorteil sicherge stellt, dass der Anwender nicht gleichzeitig Wechselakkupacks unterschiedlicher Spannungsklassen in einer Kombi-Schnittstelle bzw. kombinierten Schnittstelle des akkubetriebenen Geräts betreiben kann, was ansonsten zu einer Beschädi gung bzw. Zerstörung des akkubetriebenen Geräts führen könnte.
Als akkubetriebene Geräte sollen im Kontext der Erfindung beispielweise Elekt rowerkzeuge zur Bearbeitung von Werkstücken mittels eines elektrisch angetrie benen Einsatzwerkzeugs verstanden werden. Dabei kann das Elektrowerkzeug sowohl als Elektrohandwerkzeug als auch als stationäre Elektrowerkzeugma schine ausgebildet sein. Typische Elektrowerkzeuge sind in diesem Zusammen hang Hand- oder Standbohrmaschinen, Schrauber, Schlagbohrmaschinen, Bohr hämmer, Hobel, Winkelschleifer, Schwingschleifer, Poliermaschinen, Kreis-, Tisch-, Kapp- und Stichsägen oder dergleichen. Als akkubetriebene Geräte kommen aber auch Messgeräte wie Entfernungsmesser, Lasernivellierhilfen, etc. oder Gartengeräte wie Rasenmäher, Rasentrimmer, Astsägen oder dergleichen in Frage. Weiterhin ist die Erfindung auch für Wechselakkupack-Schnittstellen von akkubetriebenen Haushaltgeräten, wie Staubsauger, Mixer, etc. nutzbar.
Die Akkuspannung eines Wechselakkupacks ist in der Regel ein Vielfaches der Spannung einer einzelnen Akkuzelle und ergibt sich aus der Verschaltung (paral lel oder seriell) der einzelnen Akkuzellen. Eine Akkuzelle ist typischerweise als eine galvanische Zelle ausgebildet, die einen Aufbau aufweist, bei dem ein Zell pol an einem Ende und ein weiterer Zellpol an einem gegenüberliegenden Ende zu liegen kommt. Insbesondere weist die Akkuzelle an einem Ende einen positi ven Zellpol und an einem gegenüberliegenden Ende einen negativen Zellpol auf. Bevorzugt sind die Akkuzellen als lithiumbasierte Akkuzellen, z.B. Li-Ion, Li-Po, Li-Metall oder dergleichen, ausgebildet. Die Erfindung ist aber auch für Wech selakkupacks mit Ni-Cd-, Ni-MH-Zellen oder andere geeignete Zellenarten an wendbar. Bei gängigen Li-Ion-Akkuzellen mit einer Zellspannung von 3,6 V erge ben sich beispielhaft Spannungsklassen von 3,6 V, 7,2 V, 10,8 V, 14,4 V, 18 V,
36 V etc. Bevorzugt ist eine Akkuzelle als zumindest im Wesentlichen zylinder förmige Rundzelle ausgebildet, wobei die Zellpole an Enden der Zylinderform an geordnet sind. Die Erfindung ist jedoch nicht von der Art und Bauform der ver wendeten Akkuzellen abhängig, sondern kann auf beliebige Wechselackkupacks und Akkuzellen, z.B. neben Rundzellen auch Pouchzellen oder dergleichen, an gewendet werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kombi- Schnittstelle der Akkuschnittstelle eine erste Aufnahme für den Wechselakkupack der ersten Spannungsklasse und eine Mehrzahl von weiteren Aufnahmen für die Wechselakkupacks der zweiten Spannungsklasse aufweist. Mit besonderem Vor teil ist die Mehrzahl von Aufnahmen für die Wechselakkupacks der zweiten Spannungsklasse derart ausgelegt, dass ihre resultierende Versorgungsspan nung der ersten Spannungsklasse entspricht. Beispielsweise können auf diese Weise entweder ein 36V-Wechselakkupack und zwei 18V-Wechselakkupacks oder ein 54V-Wechselakkupack und drei 18V-Wechselakkupacks am akkubetrie benen Gerät zum Einsatz kommen. Aber auch der wechselweise Betrieb von zwei 36V-Wechselakkupacks und vier 18V-Wechselakkupacks in zwei Kombi- Schnittstellen der Akkuschnittstelle ist denkbar. Weist die Akkuschnittstelle daher mehrere Kombi-Schnittstellen mit entsprechenden Aufnahmen für Wechselakku packs der ersten Spannungsklasse auf, so muss je Kombi-Schnittstelle die resul tierende Versorgungspannung der Mehrzahl von Wechselakkupacks der zweiten Spannungsklasse im Wesentlichen der Versorgungsspannung jedes Wechselak kupacks der ersten Spannungsklasse entsprechen. In diesem Fall ist auch ein Mixbetrieb von Wechselakkupacks unterschiedlicher Spannungsklassen, z.B. ein 36V-Wechselakkupack und zwei 18V-Wechselakkupacks an der Akkuschnittstel le denkbar. Weiterhin ist vorgesehen, dass sich für jede Kombi-Schnittstelle die erste Auf nahme für den Wechselakkupack der ersten Spannungsklasse und die weiteren Aufnahmen für die Wechselakkupacks der zweiten Spannungsklasse gegenseitig blockieren und/oder deaktivieren, sobald in jeweils einer der Aufnahmen mindes tens ein Wechselakkupack der ersten oder der zweiten Spannungsklasse aufge nommen ist. Auf diese Weise kann wirkungsvoll ein gleichzeitiges Betreiben von Wechselakkupacks unterschiedlicher Spannungsklassen in einer Kombi- Schnittstelle des akkubetriebenen Geräts vermieden werden.
In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die ers te Aufnahme für den Wechselakkupack der ersten Spannungsklasse der Kombi- Schnittstelle im Wesentlichen quer, insbesondere rechtwinklig, zur Mehrzahl der wetieren Aufnahmen für die Wechselakkupacks der zweiten Spannungsklasse angeordnet ist. Die erste Aufnahme für den Wechselakkupack der ersten Span nungsklasse und die Mehrzahl der weiteren Aufnahmen für die Wechselakku packs der zweiten Spannungsklasse können dabei auf der gleichen Ebene, ins besondere nebeneinander, angeordnet sein. Auf diese Weise kann bei entspre chender Anordnung der Aufnahmen der Kombi-Schnittstelle eine sehr einfache mechanische Sperre derart realisiert werden, dass durch einen in die erste Auf nahme für den Wechselakkupack der ersten Spannungsklasse eingeschobenen Wechselakkupack die weiteren Aufnahmen für die Wechselakkupacks der zwei ten Spannungsklasse blockiert sind.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die erste Aufnahme für den Wechselakku pack der ersten Spannungsklasse und die Mehrzahl der weiteren Aufnahmen für die Wechselakkupacks der zweiten Spannungsklasse der Kombi-Schnittstelle auf unterschiedlichen Ebenen, insbesondere direkt übereinander, angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich in besonders vorteilhafter Weise eine weitere, sehr einfache Möglichkeit zur Blockierung der Aufnahmen unterschiedlicher Spannungsklassen bei sehr kompakter Bauweise der Akkuschnittstelle.
Ergänzend oder alternativ löst ein Einschieben des Wechselakkupacks der ers ten Spannungsklasse in die dafür vorgesehene erste Aufnahme eine Sperre der Mehrzahl der weiteren Aufnahmen für die Wechselakkupacks der zweiten Span nungsklasse derart aus, dass in diese Aufnahmen kein Wechselakkupack der zweiten Spannungsklasse mehr eingeschoben werden kann. Ebenso löst ein Einschieben eines Wechselakkupacks der zweiten Spannungsklasse in eine der dafür vorgesehenen Aufnahmen eine Sperre der ersten Aufnahme für den Wech selakkupack der ersten Spannungsklasse derart aus, dass in diese Aufnahme kein Wechselakkupack der ersten Spannungsklasse mehr eingeschoben werden kann. Die Sperre ist dabei in besonders vorteilhafter Weise als ein mechanisch oder elektrisch angetriebener Riegel je Aufnahme ausgebildet. Zur Erkennung eines in eine Aufnahme der Kombi-Schnittstelle eingeschobenen Wechselakku packs ist vorgesehen, dass jede Aufnahme der Kombi-Schnittstelle eine mecha nische, elektrische oder elektromechanische Sensorik aufweist, über die die Sperre auslösbar ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache, kostengünstige und zuverlässige Sicherung.
Die Erfindung sieht auch vor, dass je Kombi-Schnittstelle die Aufnahme für den Wechselakkupack der ersten Spannungsklasse und die Mehrzahl der Aufnahmen für die Wechselakkupacks der zweiten Spannungsklasse auf unterschiedlichen Seiten einer um Drehachse verdrehbaren Grundplatte angeordnet sind. Dabei ist die Drehachse in besonders vorteilhafter Form als eine Längs- oder Querachse der Grundplatte ausgebildet.
Ausführungsbeispiele
Zeichnung
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren 1 und 2 beispielhaft erläu tert, wobei gleiche Bezugszeichen in den Figuren auf gleiche Bestandteile mit ei ner gleichen Funktionsweise hindeuten.
Es zeigen
Fig. 1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen, akku betriebenen Geräts in Form einer Tischkreissäge mit einer Akku schnittstelle in einer ersten Ausführungsform ohne eingeschobe ne Wechselakkupacks (Figur la), mit eingeschobenen Wech selakkupack der ersten Spannungsklasse (Figur lb) und mit ein- geschobenen Wechselakkupacks der zweiten Spannungsklasse (Figur lc),
Fig. 2: eine Seitenansicht der Akkuschnittstelle gemäß der Figuren la, lb und lc,
Fig. 3: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Akkuschnittstelle in einer perspektivischen Ansicht (Figur 3a) und in einer Seitenansicht (Figur 3b) ohne eingeschobene Wechselakkupacks,
Fig. 4: eine schematische Darstellung der zweiten Ausführungsform der
Akkuschnittstelle in einer perspektivischen Ansicht gemäß Figur 3a und in einer Seitenansicht gemäß Figur 3b mit eingeschobe nen Wechselakkupacks,
Fig. 5: eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der
Akkuschnittstelle in einer perspektivischen Ansicht in einem ers ten Zustand (Figur 5a) und in einem zweiten Zustand (Figur 5b),
Fig. 6: eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der Akkuschnittstelle in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 7: eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform der Akkuschnittstelle in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 8: eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform der Akkuschnittstelle in einem Betriebszustand für zwei Wech selakkupacks der zweiten Spannungsklasse (Figur 8a) und in ei nem Betriebszustand für einen Wechselakkupack der ersten Spannungsklassen (Figur 8b) und
Fig. 9: eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform der Akkuschnittstelle (Figur 9a) mit der zugehörigen Sperrme chanik (Figur 9b). Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, akkube triebenes Geräts 10 in Form einer Tischkreissäge 12 mit einer Akkuschnittstelle 14 in einer schematischen Darstellung. Die Tisch kreissäge 12 wird standardmä ßig mit einer Versorgungsspannung von 36 V betrieben. Die Akkuschnittstelle 14 ist als eine Kombi-Schnittstelle 16 mit einer ersten Aufnahme 18 für einen Wech selakkupack 20 einer ersten Spannungsklasse (36 V) und mit zwei Aufnahmen 22 für zwei Wechselakkupacks 24 einer zweiten Spannungsklasse (18 V) ausge bildet.
Die erste Aufnahme 18 der ersten Spannungsklasse (36V) und die zwei weiteren Aufnahmen 22 der zweiten Spannungsklasse (18V) sind derart rechtwinklig zuei nander angeordnet, dass sie sich gegenseitig blockieren und/oder deaktivieren, sobald in jeweils einer der Aufnahmen 18, 22 der ersten oder der zweiten Span nungsklasse mindestens ein Wechselakkupack 20, 24 aufgenommen ist. Damit ein Einschieben der Wechselakkupacks 24 der zweiten Spannungsklasse (18V) in die dafür vorgesehenen Aufnahmen 22 in ihrer Einschubrichtung E möglich ist, sind diese gemäß Figur 2 gegenüber der Aufnahme 18 für den Wechselakkupack 20 der ersten Spannungsklasse (36V) mindestens um deren Höhe H höhenver setzt auf der Kombi-Schnittstelle 16 angeordnet.
Wurde gemäß Figur lb bzw. 2b der Wechselakkupack 20 der ersten Spannungs klasse (36V) in die dafür vorgesehene Aufnahme 18 in seiner Einschubrichtung E eingeschoben, so können aufgrund seines vorstehenden Gehäuses 26 keine Wechselakkupacks 24 der zweiten Spannungsklasse (18V) mehr in die dafür vorgesehenen Aufnahmen 22 der Kombi-Schnittstelle 16 mit ihrer jeweilige Ein schubrichtung E eingeschoben werden. Umgekehrt kann gemäß der Figuren lc bzw. 2c durch das Einschieben eines Wechselakkupacks 24 der zweiten Span nungsklasse (18V) in die Aufnahme 18 kein Wechselakkupack 20 der ersten Spannungsklasse (36V) mehr eingeschoben werden, weil hier das Gehäuse 26 eines eingeschobenen Wechselakkupacks 24 der zweiten Spannungsklasse (18V) die Aufnahme 18 für den Wechselakkupack 20 der ersten Spannungsklas- se (36V) überragt. Mit besonderem Vorteil stellt die Kombi-Schnittstelle 16 daher sicher, dass ein Anwender nicht gleichzeitig Wechselakkupacks 20, 24 unter schiedlicher Spannungsklassen (36V, 18V) einsetzen kann, was ansonsten zu einer Beschädigung bzw. Zerstörung des akkubetriebenen Geräts 10 führen könnte. Zudem ist diese Form der Kombi-Schnittstelle 16 im Unterschied zu elektronischen Lösung sehr kostengünstig zu realisieren.
Bei den Wechselakkupacks 20, 24 handelt es sich um herkömmliche Wechselak kupacks mit einem Gehäuse 26, das an einer ersten Seitenwand eine elektrome chanische Schnittstelle 28 zur lösbaren Verbindung mit der Akkuschnittstelle 14 des akkubetriebenen Geräts 10 und mit einem nicht gezeigten Ladegerät auf weist. In Verbindung mit dem akkubetriebenen Gerät 10 dient die elektromecha nische Schnittstelle 28 der Wechselakkupacks 20, 24 ihrem Entladen, während sie in Verbindung mit dem Ladegerät auch ein Aufladen der Wechselakkupacks 20, 24 ermöglicht. Das Aufladen kann aber alternativ oder ergänzend auch direkt über die Akkuschnittstelle 14 des akkubetriebenen Geräts 10 erfolgen. Die ge naue Ausgestaltung der elektromechanischen Schnittstelle 28 ist abhängig von verschiedenen Faktoren, wie beispielsweise der Spannungsklasse der Wech selakkupacks 20, 24 oder diversen Herstellerspezifikationen. So können z.B. zwei oder mehr elektrische Kontakte zur Energie- und/oder Datenübertragung zwischen den Wechselakkupack 20, 24 und dem akkubetriebenen Gerät 10 bzw. dem Ladegerät vorgesehen sein. Auch ist eine mechanische Kodierung denkbar, so dass die Wechselakkupacks 20, 24 nur an bestimmten akkubetriebenen Gerä ten 10 betreibbar ist. Da die genaue Ausgestaltung der elektromechanischen Schnittstelle 28 für die Erfindung unerheblich ist, soll hierauf nicht weiter im Detail eingegangen werden. Sowohl ein Fachmann als auch ein Anwender des akkube triebenen Geräts 10 werden diesbezüglich die geeignete Auswahl treffen.
Mit Bezug auf die Figuren lc, 2c und 4b verfügt ein Wechselakkupack 24 der zweiten Spannungsklasse über eine mechanische Arretiervorrichtung 30 zur Ar retierung der form- und/oder kraftschlüssig lösbaren Verbindung seiner elektro mechanischen Schnittstelle 28 mit der Aufnahme 22 der Akkuschnittstelle 14 des akkubetriebenen Geräts 10. Dabei weist die Arretiervorrichtung 30 einen gefeder ten Drucktaster 32 auf, der mit einem Arretierglied 34 des Wechselakkupacks 24 wirkverbunden ist. Aufgrund der Federung des Drucktasters 32 und/oder des Ar- retierglieds 34 rastet die Arretiervorrichtung 30 beim Einschieben des Wech selakkupacks 24 automatisch in eine entsprechende Haltevorrichtung 36 der Aufnahme 22 des akkubetriebenen Geräts 10 ein (vgl. Figur 3a). Drückt ein An wender den Drucktaster 32 in Einschubrichtung E, wird die Arretierung gelöst und der Anwender kann den Wechselakkupack 24 entgegen der Einschubrichtung E aus dem akkubetriebenen Gerät 10 entnehmen bzw. ausschieben.
Anders als die Wechselakkupacks 24 der zweiten Spannungsklasse verfügt ein Wechselakkupack 20 der ersten Spannungsklasse nicht über eine akkupackseiti ge Arretiervorrichtung. Stattdessen ist hier die Arretierung des Wechselackku- packs 20 über die geräteseitige Aufnahme 18 der Akkuschnittstelle 14 realisiert.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Arretierung der Wechselakkupacks 20, 24 nur exemplarisch zu verstehen ist und es somit für die Erfindung keine Bedeutung hat, ob die Arretierung seitens der Wechselakkupacks 20, 24 und/oder seitens des akkubetriebenen Geräts 10 erfolgt.
Wie eingangs bereits erwähnt, ergibt sich die Akkuspannung der Wechselakku packs 20, 24 in der Regel aus einem Vielfachen der Zellspannung einer einzel nen Akkuzelle (nicht gezeigt) in Abhängigkeit ihrer Verschaltung (parallel oder se riell). Da die Akkuzellen bevorzugt als lithiumbasierte Akkuzellen, z.B. Li-Ion, Li- Po, Li-Metall oder dergleichen, mit einer Zellspannung von 3,6 V ausgebildet sind, ergeben sich somit beispielhafte Betriebsspannungen von 3,6 V, 7,2 V, 10,8 V, 14,4 V, 18 V, 36 V etc. Die Erfindung soll bevorzugt bei Wechselakkupacks mit einer Akkuspannung von mehr als 10 V zum Einsatz kommen. Nichtsdestotrotz kann die Erfindung aber auch auf Wechselakkupacks mit Ni-Cd-, Ni-MH-Zellen oder andere geeignete Zellarten und -formen angewendet werden.
In den Figur 3 und 4 ist eine gegenüber den Figuren 1 und 2 deutlich kompakter bauende Kombi-Schnittstelle 16 mit sich zum Teil überlappenden Aufnahmen 18 bzw. 22 für die Wechselakkupacks 20 bzw. 24 der ersten bzw. zweiten Span nungsklasse (36V, 18V) dargestellt. Analog der Figuren 1 und 2 ist die Aufnahme 18 für den Wechselakkupack 20 der ersten Spannungsklasse (36V) höhenver setzt und rechtwinklig zu den Aufnahmen 22 für die Wechselakkupacks 24 der zweiten Spannungsklasse (18V) angeordnet. Im Unterschied zum ersten Ausfüh rungsbeispiel gemäß der Figuren 1 und 2 sind die Aufnahme 18 für den Wech- selakkupack 20 der ersten Spannungsklasse (36V) und die beiden nebeneinan der angeordneten Aufnahmen 18 für die Wechselakkupacks 24 der zweiten Spannungsklasse (18V) direkt übereinander angeordnet, so dass sie sich bei je weils aufgenommenem Wechselakkupack 20, 24 einer Spannungsklasse (36V,
18V) gegenseitig blockieren. Durch die Überlappung der Aufnahmen 18, 22 auf unterschiedlichen Ebenen, sind für die Aufnahme 18 für den Wechselakkupack 20 der ersten Spannungsklasse (36V) zusätzliche Führungsstege 38 zur Führung und zum Halten der elektromechanischen Schnittstelle 28 des Wechselakku packs 20 der ersten Spannungsklasse (36V) erforderlich.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Akkuschnittstelle 14 in einer perspektivischen Ansicht in einem ersten Zustand (Figur 5a) und in einem zweiten Zustand (Figur 5b). Die erste Aufnahme 18 für den Wechselakkupack 20 der ersten Spannungsklasse ist rechtwinklig zu den beiden weiteren Aufnahmen 22 für die Wechselakkupacks 24 der zweiten Span nungsklasse angeordnet. Die beiden Aufnahmen 22 für die Wechselakkupacks 24 der zweiten Spannungsklasse sind parallel zueinander angeordnet. Sämtliche Aufnahmen 18, 22 befinden sich auf derselben Ebene und weisen Führungs schienen 40 für die elektromechanischen Schnittstellen 28 der Wechselakku packs 20, 24 auf.
Ein gleichzeitiger Einschub der Wechselakkupacks 20, 24 unterschiedlicher Spannungsklassen wird durch eine als linear geführte Sperrmechanik ausgebil dete Sperre 42 verhindert, wobei die Sperrmechanik bevorzugt federnd gelagert ist und je Aufnahme 18, 22 einen fest mit der Sperrmechanik gekoppelten Riegel 44 aufweist. In der Aufnahme 18 für den Wechselakkupack 20 der ersten Span nungsklasse ist der Riegel 44 stirnseitig in Einschubrichtung angeordnet, wäh rend die Aufnahmen 22 für die Wechselakkupacks 24 der zweiten Spannungs klasse die Riegel 44 seitlich versenkbar in einer der Führungsschienen 40 auf weisen. Die Sperrmechanik mit ihren Riegeln 44 ist derart ausgestaltet, dass die Kombi-Schnittstelle 16 des elektrischen Geräts 10 jeweils nur Wechselakkupacks 20, 24 einer Spannungsklasse aufnehmen kann.
Beim Einschieben eines Wechselakkupacks 20 der ersten Spannungsklasse in die Aufnahme 18 in Einschubrichtung E wird der stirnseitige Riegel 44 derart in Einschubrichtung E bewegt, dass er die Riegel 44 der Aufnahmen 22 über die Sperrmechanik aus den Führungsschienen 40 ausrückt und in eine Blockierposi tion verschiebt (vgl. Figur 5b). Somit ist es nicht mehr möglich, die Wechselakku packs 24 der zweiten Spannungsklasse mit ihren elektromechanischen Schnitt stellen 28 in die Aufnahmen 22 einzuschieben. Umgekehrt bewirkt ein Einschie ben eines der Wechselakkupacks 24 der zweiten Spannungsklasse in eine der Aufnahmen 22 ein Einrücken des jeweiligen Riegels 44 quer zur Einschubrich tung E in die Führungsschiene 40, was über die Sperrmechanik zu einem me chanischen Ausrücken des Riegels 44 in die Aufnahme 18 für den Wechselakku pack 20 der ersten Spannungsklasse entgegen dessen Einschubrichtung E führt, so dass die Aufnahme 18 ihrerseits blockiert ist.
Alternativ ist auch denkbar, dass jede Aufnahme 18, 22 der Kombi-Schnittstelle 16 einen elektrischen oder elektromechanischen Sensor, beispielsweise in Form eines Reed- oder Microschalters, zur Detektion eines eingeschobenen Wech selakkupacks 20, 24 aufweist, über den die Sperre 42 auslösbar ist. Ebenso kann die Detektion eines eingeschobenen Wechselakkupacks 20, 24 rein elektrisch über das Anliegen der entsprechenden Akkuspannung und/oder über entspre chende Kodierwiderstände in den Wechselakkupacks 20, 24 erfolgen.
Weiterhin sieht die Kombi-Schnittstelle 16 eine Anzeige 46 vor, die als Indikator für die aktuell aktive Spannungsklasse dient. Die Anzeige 46 kann in ihrer ein fachsten Form als ein linear verschiebbarer Vorsprung ausgebildet sein, der me chanisch fest mit der Sperrmechanik 42 verbunden ist. Ebenso ist denkbar, die Anzeige 46 elektronisch als eine LED-Anzeige, ein LC-Display oder dergleichen auszugestalten, wobei die jeweils aktive Spannungsklasse über einen Reed- Kontakt, einen Microschalter oder dergleichen erfassbar ist. Im Falle eines mit der Sperrmechanik 42 gekoppelten Vorsprungs kann dieser auch zum Sperren und Freigeben der Aufnahmen 18 bzw. 22 genutzt werden. Ebenso ist eine elekt romagnetische oder elektromotorische Verstellung der Sperrmechanik 42 mög lich.
In Figur 6 ist eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der Akkuschnittstelle 14 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Diese entspricht im Wesentlichen der dritten Ausführungsform gemäß Figur 5, wobei sich die Rie- gel 44 nun jeweils an den offenen Enden der Führungsschienen 40 der Aufnah men 18, 22 befinden. Bei Einschub des Wechselakkupacks 20 der ersten Span nungsklasse in die Aufnahme 18 in Einschubrichtung E wird dessen Riegel 44 durch die elektromechanische Schnittstelle 28 des Wechselakkupacks 20 in Ein schubrichtung in die Führungsschienen 40 gedrückt. Über eine Sperrmechanik, beispielsweise analog der Sperrmechanik 42 gemäß Figur 5, oder auf elektrome chanischem Wege, beispielsweise per Elektromagnet und Relaisspule, (beides nicht dargestellt) werden sodann die Riegel 44 der zwei Aufnahmen 22 für die Wechselakkupacks 24 der zweiten Spannungsklasse derart aus den Führungs schienen 40 der Aufnahmen 22 ausgerückt, dass sie die Aufnahmen 22 blockie ren. Entsprechend umgekehrt arbeitet die Sperre bei Einschub eines Wechselak kupacks 24 der zweiten Spannungsklasse in eine der Aufnahmen 22. Selbstver ständlich kann auch hier sowie in allen anderen Ausführungsbeispielen eine An zeige der aktuellen Spannungsklasse gemäß Figur 5 realisiert sein. Zudem ist denkbar, dass die Riegel 44 zum leichteren Versenken in die Führungsschienen 40 der Aufnahmen 18, 22 zumindest einseitig angefast sind.
Figur 7 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Akkuschnittstelle 14 in einer per spektivischen Ansicht. Im Unterschied zu Figur 6 wird bei Einschub des Wech selakkupacks 20 der ersten Spannungsklasse in die Aufnahme 18 in Einschub richtung E dessen Riegel 44 durch die elektromechanische Schnittstelle 28 des Wechselakkupacks 20 nach unten in die Aufnahme 18 bzw. in eine Grundplatte 48 der Akkuschnittstelle 14 gedrückt. Über eine mechanische Wippe unterhalb der Grundplatte 48 oder auf elektromechanischem Wege, beispielsweise per Elektromagnet und Relaisspule, (beides nicht dargestellt) werden die Riegel 44 der zwei Aufnahmen 22 für die Wechselakkupacks 24 der zweiten Spannungs klasse derart nach oben aus der Grundplatte 48 herausbewegt, dass sie die Auf nahmen 22 blockieren. Entsprechend umgekehrt arbeitet die Sperre bei Einschub eines Wechselakkupacks 24 der zweiten Spannungsklasse in eine der Aufnah men 22.
Eine sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Akkuschnittstelle 14 des akkubetriebenen Geräts 10 ist in Figur 8 dargestellt. Dabei zeigt Figur 8a einen Betriebszustand der Akkuschnittstelle 14 für die Verwendung eines Wechselak kupacks 20 der ersten Spannungsklasse und Figur 8b einen Betriebszustand der Akkuschnittstelle 14 für die Verwendung von zwei Wechselakkupacks 24 der zweiten Spannungsklasse. Die Aufnahme 18 für den Wechselakkupack 20 der ersten Spannungsklasse und die beiden Aufnahmen 22 für die Wechselackku- packs 24 der zweiten Spannungsklasse sind auf unterschiedlichen Seiten 50, 52 der nun um eine Drehachse A drehbar gelagerten Grundplatte 48 angeordnet.
Dabei ist die Drehachse A als eine Längsachse der Grundplatte 48 ausgebildet.
Sie kann aber auch als eine Querachse oder als eine Diagonalachse ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Grundplatte 48 in jedem Betriebszustand verrastbar, so dass sie sich nicht frei verdrehen kann. Sobald ein Wechselakkupack 20, 24 der ersten oder der zweiten Spannungsklasse in die dafür vorgesehene Aufnah me 18, 22 eingeschoben wurde, wird die Grundplatte 48 mittels einer mechani schen oder elektromechanischen Aktuatorik 54 gegen ein Verdrehen blockiert.
Ein Verdrehen kann aber alternativ auch schon durch das bloße Einschieben ei nes Wechselakkupacks 20, 24 in die dafür vorgesehene Aufnahmen 18, 22 auf grund seines vorstehenden Gehäuses 26 vermieden werden.
Figur 9 zeigt eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform der Akkuschnittstelle 14 in einer perspektivischen Ansicht (Figur 9a) mit der zugehö rigen als Sperrmechanik ausgebildeten Sperre 42 in einem Schnitt (Figur 9b). Die erste Aufnahme 18 für den Wechselakkupack 20 der ersten Spannungsklasse und die weiteren Aufnahmen 22 für die Wechselakkupacks 24 der zweiten Span nungsklasse sind hier auf unterschiedlichen Ebenen der Grundplatte 46 ange ordnet, wobei die Ebenen einen Winkel W zueinander aufweisen. Der Winkel W ergibt sich beispielsweise in Abhängigkeit von der Anordnung angrenzender Ge häuseseiten eines Gehäuses des akkubetriebenen Geräts 10 und kann zwischen 20° und 150°, vorzugsweise zwischen 70° und 100°, betragen.
Entsprechend den Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren 5 bis 7 ist auch hier eine Sperre 42 mit Riegeln 44 vorgesehen. Ein Einschieben des Wechselak kupacks 20 der ersten Spannungsklasse in die dafür vorgesehene Aufnahme 18 bewirkt ein Auslösen der Sperre 42 derart, dass in die Aufnahmen 22 der zweiten Spannungsklasse kein Wechselakkupack 24 mehr eingeschoben werden kann.
Beim Einschieben des Wechselakkupacks 20 der ersten Spannungsklasse in die Aufnahme 18 in Einschubrichtung E wird dessen Riegel 44 durch die elektrome- chanische Schnittstelle 28 des Wechselakkupacks 20 nach unten in die Grund platte 48 der Kombi-Schnittstelle 16 gedrückt. Über eine Sperrmechanik der Sperre 42 unterhalb der Grundplatte 48 werden die Riegel 44 der zwei Aufnah men 22 für die Wechselakkupacks 24 der zweiten Spannungsklasse derart nach oben aus der Grundplatte 48 herausbewegt, dass sie die Aufnahmen 22 blockie ren. Dazu weist die Sperrmechanik der Sperre 42 gemäß Figur 9b einen federnd gelagerten, ersten Hebel 56 auf, der auf der einen Stirnseite mit dem Riegel 44 gekoppelt ist und der auf der anderen Stirnseite eine Rampe 58 zur Wirkverbin dung mit einem weiteren, vorzugsweise im Winkel W zum ersten Hebel 56 ange ordneten Hebel 60 aufweist. Der weitere Hebel 60 ist seinerseits derart mit den Riegeln 44 der Aufnahmen 22 für die Wechselackkupacks 24 der zweiten Span nungsklasse gekoppelt, dass ein Einrücken des Riegels 44 der ersten Aufnahme 18 für den Wechselakkupack 20 der ersten Spannungsklasse in die Grundplatte 48 ein Ausrücken der Riegel 44 für die Wechselakkupacks 24 der zweiten Span nungsklasse aus der Grundplatte 48 bewirkt, so dass diese gegen ein Einschie ben gesichert sind. Entsprechend umgekehrt arbeitet die Sperre bei Einschub ei nes Wechselakkupacks 24 der zweiten Spannungsklasse in eine der Aufnahmen 22. Alternativ oder ergänzend kann zudem vorgesehen sein, dass die Sperre 42 mit ihren Riegeln 44 auf elektromechanischem Wege, beispielsweise per Elekt romagnet und Relaisspule ausgelöst wird.
Eine weitere Möglichkeit zur Realisierung der Sperre 42 bietet sich auf rein elekt ronischem Wege. So kann mittels der bereits erwähnten Sensorik das Einschie ben eines Wechselakkupacks 20, 24 der ersten oder der zweiten Spannungs klasse in die dafür vorgesehenen Aufnahmen 18, 22 detektiert werden, um dann die elektrischen Kontakte der jeweils anderen Aufnahmen für die Wechselakku packs der anderen Spannungsklasse per Relais oder Halbleiterschalter zu unter brechen.
Es sei abschließend noch darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele gemäß der Figuren 1 bis 9 beschränkt ist. So sind insbesondere die elektromechanischen Schnittstellen der Wechselakku packs und die Ausgestaltung der Aufnahmen der Akkuschnittstelle bzw. der Kombi-Schnittstelle des akkubetriebenen Geräts exemplarisch zu verstehen. Ebenso kann die Erfindung ohne Einschränkung auch auf Akkuschnittstellen bzw. Kombi-Schnittstellen für Wechselakkupacks mit mehr als zwei Spannungs klassen angewendet werden. Auch ist denkbar, dass an dem akkubetriebenen Gerät mehrere gleichartige aber auch unterschiedliche Kombi-Schnittstellen als Akkuschnittstelle zum Einsatz kommen. So kann z.B. an einem mit 72 V akkube- triebenen Gerät eine Kombi-Schnittstelle für einen 72V-Wechselakkupack und zwei 36V-Wechselakkupacks und eine weitere Kombi-Schnittstelle für zwei 36V- Wechselakkupacks und vier 18V-Wechselakkupacks vorgesehen sein.

Claims

Ansprüche
1. Akkubetriebenes Gerät (10) mit einer Akkuschnittstelle (14) zur elektrischen Versorgung des akkubetriebenen Geräts (10) mit zumindest einem Wechselak kupack (20) einer ersten Spannungsklasse, dadurch gekennzeichnet, dass die Akkuschnittstelle (14) als eine Kombi-Schnittstelle (16) ausgelegt ist, die ent weder den einen Wechselakkupack (20) der ersten Spannungsklasse oder eine Mehrzahl von Wechselakkupacks (24) einer zweiten Spannungsklasse auf nimmt, wobei die resultierende Versorgungspannung der Mehrzahl von Wech selakkupacks (24) der zweiten Spannungsklasse im Wesentlichen der resultie renden Versorgungspannung des Wechselakkupacks (20) der ersten Span nungsklasse entspricht.
2. Akkubetriebenes Gerät (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombi-Schnittstelle (16) eine erste Aufnahme (18) für den Wechselakku pack (20) der ersten Spannungsklasse und eine Mehrzahl von Aufnahmen (22) für die Wechselakkupacks (24) der zweiten Spannungsklasse aufweist.
3. Akkubetriebenes Gerät (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Aufnahme (18) für den Wechselakkupack (20) der ersten Span nungsklasse und die weiteren Aufnahmen (22) für die Wechselakkupacks (24) der zweiten Spannungsklasse gegenseitig blockieren und/oder deaktivieren, sobald in jeweils einer der Aufnahmen (18, 22) mindestens ein Wechselakku pack (20, 24) der ersten oder der zweiten Spannungsklasse aufgenommen ist.
4. Akkubetriebenes Gerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder
3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufnahme (18) für den Wechselak kupack (20) der ersten Spannungsklasse im Wesentlichen quer, insbesondere rechtwinklig, zur Mehrzahl der Aufnahmen (22) für die Wechselakkupacks (24) der zweiten Spannungsklasse angeordnet ist.
5. Akkubetriebenes Gerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis
4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufnahme (18) für den Wechselak kupack (20) der ersten Spannungsklasse und die Mehrzahl der Aufnahmen (22) für die Wechselakkupacks (24) der zweiten Spannungsklasse auf unterschiedli- chen Ebenen, insbesondere direkt übereinander, angeordnet sind.
6. Akkubetriebenes Gerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufnahme (18) für den Wechselak kupack (20) der ersten Spannungsklasse und die Mehrzahl der Aufnahmen (22) für die Wechselakkupacks (24) der zweiten Spannungsklasse auf der gleichen Ebene, insbesondere nebeneinander, angeordnet sind.
7. Akkubetriebenes Gerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einschieben des Wechselakkupacks (20) der ersten Spannungsklasse in die dafür vorgesehene erste Aufnahme (18) ei ne Sperre (42) der Mehrzahl der Aufnahmen (22) für die Wechselakkupacks (24) der zweiten Spannungsklasse derart auslöst, dass in diese Aufnahmen (22) kein Wechselakkupack (24) der zweiten Spannungsklasse mehr einge schoben werden kann, und/oder dass ein Einschieben eines Wechselakku packs (24) der zweiten Spannungsklasse in eine der dafür vorgesehenen Auf nahmen (22) die Sperre (42) der ersten Aufnahme (18) für den Wechselakku pack (20) der ersten Spannungsklasse derart auslöst, dass in diese Aufnahme (18) kein Wechselakkupack (20) der ersten Spannungsklasse mehr eingescho ben werden kann.
8. Akkubetriebenes Gerät (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperre (42) als ein mechanisch oder elektrisch angetriebener Riegel (44) je Aufnahme (18, 22) ausgebildet ist.
9. Akkubetriebenes Gerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Aufnahme (18, 22) der Kombi- Schnittstelle (16) eine mechanische, elektrische oder elektromechanische Sen sorik zur Detektion eines eingeschobenen Wechselakkupacks (20, 24) aufweist, über die die Sperre (42) auslösbar ist.
10. Akkubetriebenes Gerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Aufnahme (18) für den Wechselak kupack (20) der ersten Spannungsklasse und die Mehrzahl der Aufnahmen (22) für die Wechselakkupacks (24) der zweiten Spannungsklasse auf unterschiedli- chen Seiten (50, 52) einer um eine Drehachse (A) verdrehbaren Grundplatte (48) angeordnet sind.
11. Akkubetriebenes Gerät (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselakkupacks (20) der ersten Span nungsklasse 36V-Wechselakkupacks und die Wechselakkupacks (24) der zwei ten Spannungsklasse 12V- oder 18V-Wechselakkupacks sind.
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