Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Stromversorgungseinrichtung
für ein Elektrogerät, insbesondere für ein Akku-Werkzeug,
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei akkubetriebenen Elektrogeräten, wie beispielsweise
Handbohrmaschinen oder Akku-Schraubern, besteht das Problem, daß
herkömmliche Akkus eine technisch bedingte Selbstentladung
aufweisen und deshalb nach längerer Lagerung oftmals nicht
mehr benutzbar sind.
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Weiterhin sind Akkus ohne Selbstentladung bekannt, die auch
nach längerer Lagerung noch benutzt werden können. Diese
selbstentladungsfreien Akkus benötigen jedoch im normalen
Betrieb eine elektronische Schutzschaltung, die wiederum Strom
verbraucht. Bei einer längeren Lagerung eines akkubetriebenen
Elektrogeräts mit einem derartigen selbstentladungsfreien
Akku wird der Akku also durch den Stromverbrauch der
Schutzschaltung entladen, so daß der Akku nach längerer Lagerung
ebenfalls nicht mehr benutzbar ist.
Vorteile der Erfindung
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Die Erfindung umfaßt die allgemeine technische Lehre, die
Schutzschaltung für einen selbstentladungsfreien elektrischen
Energiespeicher, wie beispielsweise den vorstehend erwähnten
Akku, während einer längeren Lagerung abzuschalten, damit der
Energiespeicher nicht durch den Stromverbrauch der
Schutzschaltung entladen wird.
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Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines
elektrischen Energiespeichers ist nicht auf die vorstehend erwähnten
selbstentladungsfreien Akkus beschränkt. Vielmehr ist die
Erfindung auch mit nicht-wiederaufladbaren Batterien
realisierbar, die eine Schutzschaltung benötigen. Ferner umfaßt der
Begriff eines Energiespeichers im Rahmen der Erfindung auch
andere Typen von Energiespeichern, wie beispielsweise
Brennstoffzellen.
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Zur Abschaltung der Schutzschaltung während einer längeren
Lagerung ist deshalb ein Schaltelement vorgesehen, das direkt
oder indirekt mit der Schutzschaltung verbunden ist.
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In einer Variante der Erfindung ist das Schaltelement also
vorzugsweise zwischen der Schutzschaltung und dem
Energiespeicher angeordnet, um die Schutzschaltung während einer
längeren Lagerung von dem Energiespeicher zu trennen und
dadurch eine unerwünschte Entladung des Energiespeichers durch
die Schutzschaltung zu verhindern.
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In einer anderen Variante der Erfindung erfolgt die
Stromversorgung der Schutzschaltung dagegen indirekt über eine
Steuerschaltung des zugehörigen Elektrogeräts. Die
Schutzschaltung ist hierbei also in der Regel nicht direkt mit dem
Energiespeicher verbunden, so daß auch keine Trennung der
Schutzschaltung von dem Energiespeicher erforderlich ist. Bei
dieser Variante ist das Schaltelement deshalb mit der
Steuerschaltung des Elektrogeräts verbunden, um dieses und damit
auch indirekt die Schutzschaltung abzuschalten.
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Der erfindungsgemäße Begriff eines Schaltelements ist hierbei
nicht auf manuell bedienbare Schalter beschränkt, sondern
umfaßt beispielsweise auch Relais, Leistungstransistoren und
zeitgesteuerte Schaltelemente. Auch kann eine automatische
Schaltung mit einer manuellen Schaltung kombiniert werden. So
ist es beispielsweise möglich, daß die Abschaltung der
Schutzschaltung nach einer vorgegebenen Zeitdauer der
Inaktivität automatisch zeitgesteuert erfolgt, wohingegen die
Einschaltung der Schutzschaltung bzw. des kompletten
Elektrogeräts manuell erfolgt.
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So sieht eine Variante der Erfindung vor, daß die
Schutzschaltung automatisch zeitgesteuert abgeschaltet wird, wenn
das Elektrogerät für eine vorgegebene Zeitspanne nicht
benutzt worden ist. Hierzu ist eine Zeitschaltuhr vorgesehen,
die auf das Schaltelement wirkt und die Schutzschaltung auf
diese Weise abschaltet, wenn die vorgegebene Zeitspanne der
Inaktivität verstrichen ist. Vorzugsweise weist die
Zeitschaltuhr hierbei einen Steuereingang auf, der mit der
Steuerschaltung des Elektrogeräts verbunden ist, so daß die
Zeitschaltuhr jeweils bei einer Benutzung des Elektrogeräts
zurückgesetzt wird. Vor der Wiederaufnahme der Benutzung des
Elektrogeräts muß der Benutzer das Schaltelement dann
betätigen, um die Schutzschaltung wieder zu aktivieren.
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In der bevorzugten Ausführung der Erfindung sind der
Energiespeicher und die Schutzschaltung Bestandteil eines
Energiespeichermoduls, beispielsweise in Form eines Akku-Packs, und
weisen ein gemeinsames Gehäuse auf.
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Das Schaltelement kann hierbei in das Energiespeichermodul
integriert sein, wobei das Schaltelement im normalen
Betriebszustand vorzugsweise von außen bedienbar sein soll,
damit der Benutzer eines Elektrogeräts die Schutzschaltung für
eine längere Lagerung ausschalten kann, ohne das
Energiespeichermodul zuvor aus dem Elektrogerät entnehmen zu müssen.
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Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, daß das Schaltelement
außerhalb des Energiespeichermoduls, beispielsweise in dem
Elektrogerät selbst, angeordnet ist. Dies bietet den Vorteil,
daß das Schaltelement in dem Gehäuse des Elektrogeräts
ergonomisch optimal platziert werden kann. In dieser Variante der
Erfindung bezieht die Schutzschaltung ihren Strom
vorzugsweise von der Steuerschaltung des Elektrogeräts, so daß das
Schaltelement für die Steuerschaltung auch eine Abschaltung
der Schutzschaltung ermöglicht.
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Ferner weist das erfindungsgemäße Elektrogerät vorzugsweise
ein Aufnahmefach für das Energiespeichermodul auf, wobei in
dem Aufnahmefach und an dem Energiespeichermodul vorzugsweise
Anschlußkontakte angeordnet sind, die eine elektrische
Verbindung zwischen der in dem Elektrogerät befindlichen
Steuerschaltung und der in dem Energiespeichermodul befindlichen
Schutzschaltung herstellen.
Zeichnung
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden
Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und
die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination.
Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln
betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen
zusammenfassen.
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Es zeigen:
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Fig. 1 ein Elektrogerät mit einer erfindungsgemäßen
Stromversorgungseinrichtung,
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Fig. 2 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines
derartigen Elektrogeräts sowie
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Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Akku-Packs für
ein Elektrogerät.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Das in Fig. 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt eine
erfindungsgemäße Stromversorgungseinrichtung für einen Akku-
Schrauber 10, der durch eine elektrische Antriebseinheit 12
angetrieben wird, wobei die Antriebseinheit 12 nur
schematisch dargestellt ist.
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Die Steuerung der Antriebseinheit 10 erfolgt hierbei durch
eine Steuereinheit 14, die ebenfalls nur schematisch
dargestellt ist, wobei die Steuereinheit 14 durch ein
Schaltelement 16 abschaltbar ist, wie noch eingehend erläutert wird.
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Die Stromversorgung des Akku-Schraubers 10 erfolgt hierbei
durch ein Akku-Pack 18 mit einem Akku 20 ohne
Selbstentladung. Zum Schutz des Akkus 20 während des normalen Betriebs
weist der Akku-Pack 18 eine elektronische Schutzschaltung 22
auf, die eine Beschädigung des Akkus 20 verhindert.
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Der Akku-Pack 18 mit dem Akku 20 und der Schutzschaltung 22
weist hierbei ein Gehäuse auf, das in ein entsprechend
formangepaßtes Aufnahmefach in dem Akku-Schrauber 10 eingeführt
werden kann.
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An dem Gehäuse des Akku-Packs 18 und in dem Aufnahmefach des
Akku-Schraubers 10 sind mehrere Anschlußkontakte angeordnet,
die beim Einführen des Akku-Packs 18 in das Aufnahmefach
einen elektrischen Kontakt herstellen.
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So wird ein Masseanschluß des Akkus 20 mit entsprechenden
Masseanschlüssen der Schutzschaltung 22, der Steuerschaltung
14 und der Antriebseinheit 12 verbunden. Weiterhin ist ein
Spannungsanschluß des Akkus 20 mit einem entsprechenden
Spannungsanschluß der Antriebseinheit 12 verbunden. Ferner ist
der Spannungsanschluß des Akkus 20 über das Schaltelement 16
mit einem Spannungsanschluß der Steuereinheit 14 verbunden,
so daß die Steuerschaltung 14 durch das Schaltelement 16 an-
bzw. abgeschaltet werden kann. Schließlich ist die
Schutzschaltung 22 über eine Bus-Leitung mit der Steuerschaltung 14
verbunden, wobei die Schutzschaltung 22 ihren Betriebsstrom
von der Steuerschaltung 14 bezieht, so daß die Abschaltung
der Steuereinheit 14 auch indirekt zu einer Abschaltung der
Schutzschaltung 22 führt.
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Vor einer längeren Lagerung des Akku-Schraubers 10 mit dem
Akku-Pack 18 betätigt der Benutzer das Schaltelement 16,
wodurch die Steuereinheit 14 abgeschaltet wird. Die Abschaltung
der Steuereinheit 14 führt dazu, daß sich auch die
Stromversorgung für die Schutzschaltung 22 ausschaltet, so daß die
Schutzschaltung 22 während der Lagerung keinen Strom mehr
verbraucht, wodurch die maximal mögliche Lagerzeit verlängert
wird.
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Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel stimmt
weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in Fig. 1
dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so daß im folgenden für
einander entsprechende Bauteile dieselben Bezugszeichen
verwendet werden und zur Vermeidung von Wiederholungen auf die
vorstehende Beschreibung zu Fig. 1 verwiesen wird.
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Die Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht im
wesentlichen darin, daß zur zeitgesteuerten Abschaltung der
Steuerschaltung 14 zusätzlich eine Zeitschaltuhr 24
vorgesehen ist, wobei die Zeitschaltuhr 24 auf das Schaltelement 16
wirkt und dieses ein- bzw. ausschaltet. Zur Steuerung des
Schaltvorgangs weist die Zeitschaltuhr 24 einen
Rücksetzeingang auf, über den die Zeitschaltuhr 24 mit der
Steuerschaltung 14 verbunden ist. Jede Aktivität der Steuerschaltung 14
führt hierbei zu einem Rücksetzen der Zeitschaltuhr 24,
wohingegen die Zeitschaltuhr 24 nach einer länger andauernden
Inaktivität der Steuerschaltung 14 das Schaltelement 16
trennt, wodurch die Steuerschaltung 14 abgeschaltet wird. Mit
der Abschaltung der Steuerschaltung 14 wird auch die
Stromversorgung für die Schutzschaltung 22 abgeschaltet, so daß
keine elektrische Energie mehr verbraucht wird, wodurch die
maximal mögliche Lagerzeit wesentlich erhöht wird.
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Bei einer Wiederinbetriebnahme des Elektrogeräts 10 muß der
Benutzer dann lediglich das Schaltelement 16 manuell
betätigen, wodurch die Steuerschaltung 14 und damit auch die
Stromversorgung für die Schutzschaltung 22 eingeschaltet wird.
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Der in Fig. 3 dargestellte Akku-Pack 18' stimmt weitgehend
mit dem vorstehend beschriebenen und in Fig. 1 dargestellten
Akku-Pack 18 überein, so daß im folgenden für einander
entsprechende Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet
werden und zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende
Beschreibung verwiesen wird.
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Die Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin,
daß die Stromversorgung der Schutzschaltung 22 nicht über die
Bus-Leitung durch die Steuerschaltung 14 erfolgt, sondern
direkt durch den Akku 20. Hierzu ist der Spannungsanschluß des
Akkus 20 zusätzlich über ein weiteres Schaltelement 26 mit
einem Spannungsanschluß der Schutzschaltung 22 verbunden.
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Das Schaltelement 26 ist hierbei so in dem Akku-Pack 18
angeordnet, daß der Benutzer das Schaltelement 26 betätigen kann,
ohne den Akku-Pack 18 zuvor aus dem Akku-Schrauber 10
entnehmen zu müssen. Der Benutzer kann dann vor einer längeren
Lagerung des Akku-Schraubers 10 mit dem Akku-Pack 18 das
Schaltelement 26 betätigen und die Schutzschaltung 22ausschalten, wodurch die maximal mögliche Lagerzeit wesentlich
verlängert wird.
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Darüber hinaus ist das Schaltelement 26 auch so in dem Akku-
Pack 18 angeordnet, daß das Schaltelement 26 bei einer
Entnahme des Akku-Packs 18 automatisch trennt und damit die
Schutzschaltung 22 abschaltet. Auf diese Weise wird
sichergestellt, daß der Akku-Pack 18 im entnommenen Zustand nicht
unnötig durch die Schutzschaltung 22 entladen wird.
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Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene
bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine
Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die
ebenfalls von dem erfindungsgemäßen Gedanken Gebrauch machen und
deshalb in den Schutzbereich fallen.
Bezugszeichen
10 Akku-Schrauber
12 Antriebseinheit
14 Steuerschaltung
16 Schaltelement
18 Akku-Pack
18' Akku-Pack
20 Akku
22 Schutzschaltung
24 Zeitschaltuhr
26 Schaltelement