能量供应设备以及具有该能量供应设备的系统的制作方法

1.本发明涉及一种用于蓄电池运行式电动设备或者更换式蓄电池组适配器的能量供应设备以及一种由至少一个蓄电池运行式电动设备和/或更换式蓄电池组适配器以及能量供应设备组成的系统。


背景技术：

2.能够借助更换式蓄电池组运行的电动设备视其所设置的应用而定地以非常不同的功率等级提供。存在例如低的功率等级的手持式工具机以及园艺和家用设备，所述手持式工具机以及园艺和家用设备以10.8v(名义上通常表示为12v)或者14.4v运行，而在中等直至较高的功率等级下主要使用18v，36v，54v或者还有72v的电压等级的电动设备。在此，电压值由使用在更换式蓄电池组中的蓄电池单元的互连(并联或者串联)产生。优选地，蓄电池单元在此作为锂基蓄电池单元(例如锂离子、锂聚合物、锂金属或者诸如此类的)构造有3.6v的电池电压，其中，蓄电池单元通常为柱形的圆电池，所述圆电池的电池极布置在柱形状的端部上。然而，以下的发明不依赖于电池单元的类型和构造型式，而是能够被用于任意的、能够以更换式蓄电池组运行的电动设备。
3.de 199 63 450 b4和us 6，495，932 b1分别示出用于蓄电池运行式电动工具的电流供应设备，所述电流供应设备用于将输入交变电压转换为输出直流电压并且用于将输出直流电压馈送到电动工具上。为此，电流供应设备在第一壳体中具有变压器以及整流器，所述变压器和整流器通过线缆与构造为适配器的、用于通过电机械式接口耦合到电动工具上的第二壳体电式地连接。适配器和电动工具的电机械式接口构型为使得它们与相应的更换式蓄电池组兼容。
4.de 20 2017 105 258 u1示出不同的功率或者电压等级的更换式蓄电池组在蓄电池运行式电动工具上的应用，其中，使用更换式蓄电池组适配器，所述更换式蓄电池组适配器将多个较低的电压等级的更换式蓄电池组互连，使得它们能够在电动工具上以较低的电压等级的整数多倍运行。以此方式，例如两个18v的更换式蓄电池组能够串行地连成36v的运行电压。
5.代替用于多个较低功率或者电压等级的更换式蓄电池组的更换式蓄电池组适配器，替代地也能够设置：所述更换式蓄电池组直接在电动设备的多个相应的电机械式接口上运行，以便它们能够以较低的功率或者电压等级的整数多倍运行。替代地也能够设想，电动设备继续以18v但是加倍的电流或者以加倍长的运行时间运行。


技术实现要素：

6.本发明的任务在于，提供一种用于蓄电池运行式电动设备或者更换式蓄电池组适配器的能量供应设备，所述能量供应设备提供下述可行性：所述蓄电池运行式电动设备通过至少两个设置用于相应的更换式蓄电池组的电机械式接口以输入交变电压、尤其电网电压在没有时间限制的情况下运行，使得使用者的手操纵相对于现有技术改进。
7.为解决所提出的任务，提出：能量供应设备具有至少两个机械式地相互分开并且电式地相互连接的、分别具有电机械式接口的壳体，其中，壳体的电机械式接口能够分别与蓄电池运行式电动设备或者更换式蓄电池组适配器的至少两个电机械式接口之一发生接合。以此方式，特别有利地实现，在能量供应设备的各个的壳体之间的迄今所需的、长的线缆连接明显地缩短或者由不同的电连接替代并且改进手操纵，使得不再需要与电动设备或者更换式蓄电池组适配器脱开并且要分开地摆设的、用于能量供应设备的壳体。因此，在电动设备的手操纵同时明显地改进的情况下，能够由能量供应设备提供高的供应能量。
8.在本发明的语境下，蓄电池运行式电动设备应理解为例如用于借助于电式驱动的插入式工具来加工工件的电动工具。在此，电动工具不但能够构造为手持式电动工具而且能够构造为固定的电动机床。在这种情况下，典型的电动工具是手持式或者立式钻机、螺丝刀、冲击钻机、电锤、刨刀、角磨机、振动磨光机、抛光机、圆锯、台式锯、切割锯和刺锯或诸如此类的。但是，作为蓄电池运行式电动设备，也能够设想如测距仪、激光水准仪辅助等等这样的测量设备或者如割草机、草坪修剪机、修枝锯或者诸如此类的园艺设备。此外，本发明也能够与蓄电池运行的家用设备(如吸尘器、搅拌机等)的电机械式的更换式蓄电池组接口相结合地使用。
9.类似于更换式蓄电池组，能量供应设备的各个壳体能够通过相应地构造的电机械式接口与蓄电池运行式电动设备或者更换式蓄电池组适配器力锁合和/或形状锁合地可松脱地连接。“可松脱的连接”尤其应理解为无工具地——即用手——可松脱和可建立的连接。
10.此外要说明：电动设备的电机械式接口的构型或者更换式蓄电池组适配器以及用于将不同的电压等级的能量供应设备的壳体力锁合和/或形状锁合地可松脱地连接的所属的接收部不应是本发明的主题。在通常情况下，一种电压等级的能量供应设备或者更换式蓄电池组的电机械式接口构型为使得它们仅与相同的电压或者功率等级的蓄电池运行式电动设备或者更换式蓄电池组适配器的相应接口兼容。本领域技术人员视蓄电池运行式电动设备和/或更换式蓄电池组适配器或者更换式蓄电池组的功率或者电压等级而定地选择用于接口的合适的实施方式。因此，在一些实施例中所示出的实施方式仅示范性地理解。
11.在本发明的另一构型中设置：在壳体之间的电连接被实现为短的线缆连接、插接连接或者滑动连接。以这种方式能够视电机械式接口之间的间距和/或其在电动设备上或者在更换式蓄电池组适配器上的布置而定地，在同时优化地手操纵的情况下实现能量供应设备的壳体之间的电连接。例如能够设想在各个壳体之间大约10至15cm长的线缆连接。如果电动设备或者更换式蓄电池组适配器的电机械式接口例如紧密地平行地并排地布置，使得两个壳体在推入到电动设备的相应的电机械式接口中之前能够借助于插接连接或者滑动连接电机械式地耦合，以便接着将它们一起推入，则也能够使单个的壳体在电动设备上或者在更换式蓄电池组适配器上的安装变得容易。
12.此外设置：能量供应设备的壳体中的第一壳体具有用于将输入交变电压的功率因数整流和/或校正为经整流的中间电路电压(例如400v)的输入级，其中，电连接将经整流的中间电路电压电路接通(durchschleifen)到另外的壳体上。在此，至少该第一壳体具有用于以输入交变电压、尤其电源电压供应的供电线缆，而能量供应设备的另外的壳体中的至少一个包含直流电压转换器，所述直流电压转换器将所述经整流的中间电路电压转换为适
用于蓄电池运行式电动设备的电机械式接口的输出直流电压(例如18v或36v)。
13.在本发明的另一构型中，至少一个另外的壳体的直流电压转换器进行电势隔离。通过单个的壳体的这种直流式分隔，将单个的电势类似于更换式蓄电池组的应用地相互分开。以此方式能够避免干扰(例如共模干扰或者补偿电流)。此外，通过将可触摸的部分与输入交变电压、尤其电源电压分开而提高在使用能量供应设备时的安全性。
14.为了在具有输入级的第一壳体的电机械式接口上也提供在至少一个另外的壳体中产生的输出直流电压用于供给电动设备，在至少一个另外的壳体和第一壳体之间的电连接也用于电路接通所述经转换的输出直流电压。
15.在本发明的一种替代的构型中，能量供应设备的每个壳体具有输入级以及直流电压转换器，所述输入级用于将输入交变电压、尤其电网电压的功率因数整流和/或校正为经整流的中间电路电压，所述直流电压转换器用于将所述经整流的中间电路电压转换为适用于蓄电池运行式电动设备的电机械式接口的输出直流电压。在此，所述壳体中的一个壳体设有用于以输入交变电压、尤其电网电压进行供应的供电线缆，所述输入交变电压在此通过实现为线缆连接、插接连接或者滑动连接的电连接在壳体之间电路接通。有利地能够实施具有冗余的单壳体的能量供应设备，使得单个的输入级的损坏不导致整个能量供应设备停止运转，而是电动设备必要时还能够以降低的功率继续运行。
16.此外能够设置：根据替代的构型方式的直流电压转换器在每个壳体中进行电势隔离，以便使各个壳体的电势类似于更换式蓄电池组的应用地相互分开。以此方式能够避免干扰(例如共模干扰或者补偿电流)。此外通过将可触摸的部分与电网电压分开而提高在使用能量供应设备时的安全性。
17.为了在必要时也能够短时间地独立于输入交变电压、尤其电网电压地运行电动设备，在壳体中的至少一个中集成有附加的能量存储器、尤其超级电容器。这通过壳体的电机械式接口提供所需要的输出直流电压。同样能够设想：附加的能量存储器的输出直流电压通过在能量供应设备的壳体之间的电连接而电路接通到电动设备或者更换式蓄电池组适配器的其他的电机械式接口上。此外，如果电动设备(例如在短时间地需要的高的转矩的情况下)要求高的脉冲电流值，则这类附加的能量存储器也能够用于提供所述高的脉冲电流值。
18.本发明也涉及一种由至少一个蓄电池运行式电动设备和/或更换式蓄电池组适配器和根据本发明的能量供应设备组成的系统，其中，蓄电池运行式电动设备或者用于对该电动设备进行能量供应的更换式蓄电池组适配器具有分别用于能量供应设备的壳体的至少两个电机械式接口。
附图说明
19.下面根据图1至3示例性地解释本发明，其中，在附图中相同的附图标记表示具有相同的功能原理的相同的组成部分。
20.其示出了
21.图1：根据本发明的能量供应设备的示意性示图，所述能量供应设备具有两个被推入电动设备或者交变电压适配器的电机械式接口中的壳体，
22.图2：构造为电锤的电动设备的示意性示图，所述电动设备具有根据本发明的能量
供应设备，
23.图3：构造为切割锯和/或斜切锯的电动设备的示意性示图，所述电动设备具有根据本发明的能量供应设备，和
24.图4：构造为钻机的电动设备的示意性示图，所述电动设备通过交变电压适配器以根据本发明的能量供应设备供给。
具体实施方式
25.图1示出根据本发明的能量供应设备10的第一实施例，所述能量供应设备具有两个被推入到蓄电池运行式电动设备14或者更换式蓄电池组适配器16(对此参看图2至4)的电机械式接口12中的壳体18，20。蓄电池运行式电动设备14或者更换式蓄电池组适配器16的电机械式接口12通常设置用于接收用于电动设备14的能量供应的相应的更换式蓄电池组(未示出)。就这点而言，两个壳体18，20也具有相应的、与电动设备14或者更换式蓄电池组适配器16的电机械式接口12对应的电机械式接口22，接口12，22能够通过所述电机械式接口22分别相互力锁合和/或形状锁合地可松脱地发生接合。在此，“可松脱的连接”尤其应理解为无工具地——即用手——可松脱和可建立的连接。每个壳体18，20的可松脱的连接能够附加地分别借助于机械式锁定装置24锁上以防意外松脱。在此，锁定装置24具有弹动的按钮26，所述按钮与能量供应设备10的壳体18，20的锁定元件28(参看图4)作用连接。由于按钮26和/或锁定元件28的弹性，在壳体18，20推入时，锁定装置26自动地卡入到蓄电池运行式电动设备14或者更换式蓄电池组适配器16的电机械式接口12的相应的保持装置30中。如果操作者在推入方向e上按压按钮26，则锁定被松开并且操作者能够将电动设备10的壳体18，20与推入方向e相反地从蓄电池运行式电动设备14或者更换式蓄电池组适配器16中取出或者推出。
26.如开头已经提到地，电机械式接口12，22的构型尤其取决于电动设备14、所属的更换式蓄电池组或者能量供应设备10的功率或者电压等级。所述功率或者电压等级通常也是因制造者而异的，从而这里不应对此进一步地探讨。本领域技术人员充分地已知电机械式接口的不同的构型可行性。对于本发明本身，它们仅仅具有次要的意义。
27.能量供应设备10将输入交变电压u
ac
、优选电网电压分别转换成适用于蓄电池运行式电动设备14的电机械式接口12的输出直流电压u
dc
，在此将所述输出直流电压提供给电动设备14用于其运行。为了用输入交变电压u
ac
供给能量供应设备10，两个壳体18，20的第一壳体18具有供电线缆32，在所示出的实施例中，所述供电线缆在一端部设有用于未更详尽地示出的插座、尤其壁式插座的电源插头34。在电网供给的情况下，输入交变电压u
ac
构造为具有国家或者地区通用的交变电压值(例如230v或110v)的电网电压。
28.能量供应设备10的第一壳体18与第二壳体20机械式地分开并且借助于例如构造为线缆连接36的电连接38电式连接。例如能够设想在单个的壳体18，20之间的、大约10至15cm长的线缆连接36。以此方式能够视电机械式接口12之间的间距和/或它们在电动设备14上或者在更换式蓄电池组适配器16上的布置而定地实现电动设备14的优化的手操作。代替线缆连接36也能够设想一种未更详尽地示出的插接连接或者滑动连接作为电连接38(参见图3)。在这种情况下，壳体18和20分别具有呈相应地构型的电机械式接口形式的、在侧面布置并且彼此互补的连接装置。本领域技术人员在这里选择合适的接口，从而不应进一步
探讨其详细的构型。
29.在第一壳体18中设置有用于将输入交变电压u
ac
的功率因数整流和/或校正为经整流的中间电路电压u
vl
(例如400v)的输入级40。电连接38在此用于将所述经整流的中间电路电压u
vl
电路接通到第二壳体20。为了将经整流的中间电路电压u
vl
转换成适合于蓄电池运行式电动设备14或者更换式蓄电池组适配器16的电机械式接口12的输出直流电压u
dc
(例如18v或36v)，第二壳体20具有直流电压转换器42。为了在具有输入级40的第一壳体18的电机械式接口22上也提供在第二壳体20中产生的输出直流电压u
dc
以供给电动设备14，在第二壳体20和第一壳体18之间的电连接38也用于所述经转换的输出直流电压u
dc
的电路接通。因此，电连接38能够同时将在能量供应设备10的单个的壳体18，20之间的多个不同的电压电路接通。
30.此外，第二壳体20的直流电压转换器42能够进行电势隔离，以使壳体18，20的各个电位类似于更换式蓄电池组的应用地直流式相互分开。以此方式样能够避免干扰(例如共模干扰或者补偿电流)。此外，通过将可触摸的部分与输入交变电压u
ac
分开来提高在使用能量供应设备10时的安全性。
31.替代地也能够设想：能量供应设备10的每个壳体18，20具有输入级40以及直流电压转换器42，所述输入级用于将输入交变电压u
ac
的功率因数整流和/或校正为经整流的中间电路电压u
vl
，所述直流电压转换器用于将所述经整流的中间电路电压u
vl
转换成适用于蓄电池运行式电动设备14的电机械式接口12的输出直流电压u
dc
。在此，壳体18，20中的一个能够设有用于以输入交变电压u
ac
供给的供电线缆32，所述输入交变电压u
ac
在此通过在壳体18，20之间的电连接38电路接通并且分别被转换成输出直流电压u
dc
。以此方式，能够有利地实现具有冗余的单壳体18，20的能量供应设备10，以便在单个的输入级40中的一个损坏的情况下避免整个能量供应设备10停止运转并且因此在必要时还能够以减小的输出功率在紧急运行的方式下继续使用电动设备14。
32.为了能够使电动设备14必要时短时间地不依赖于输入交流电压u
ac
地运行，在第二壳体20中集成附加的能量存储器43、尤其超级电容器。该附加的能量存储器通过第二壳体20的电机械式接口22提供所需要的输出直流电压u
dc
。此外，附加的能量存储器43的输出直流电压u
dc
能够通过在能量供应设备10的壳体18，20之间的电连接38电路接通到电动设备14或者更换式蓄电池组适配器16的其他的电机械式接口12上。此外，如果电动设备14(例如在短时间内需要的高的转矩的情况下)要求高的脉冲电流值，也能够使用这类附加的能量存储器43来提供所述高的脉冲电流值。
33.在图2中示出由构造为电锤44的蓄电池运行式电动设备14和具有两个壳体18，20的能量供应设备10组成的系统。为了进行能量供应，电锤44包括分别用于能量供应设备10的壳体18，20的两个电机械式接口12。接口12通常用于由相应的更换式蓄电池组进行能量供应，然而，所述相应的更换式蓄电池组在这里未示出但是在外表上能够基本上与能量供应设备的壳体18，20相对应。例如，电锤能够通过其电机械式接口12中的每个以18v的输出直流电压供应，所述输出直流电压在电锤44内部通过相应的串联电路相加成为作为结果的36v的运行电压。
34.在不限制本发明的情况下，该系统可以包括不同的、以能量供给设备10运行的、构造为电动工具、园艺设备或者家用设备的电动设备14。同样地，在电动设备14上的电机械式
接口12的数量或者能量供应设备10的构造有电机械式接口22的壳体18，20的数量可以改变。完全也能够设想多于两个壳体18，20或者电机械式接口12，22。
35.电锤44具有用于借助于钻夹头52围绕或沿着加工轴线50转动地和/或冲击式地运行插入式工具48的、未更详尽地示出的撞锤46。撞锤46通过仅仅勾画出的电动机54运行，所述电动机被动力电子部件56供以能量。动力电子部件56通过集成在电锤44中的监控单元58操控，以便例如根据可由操作者操纵的主开关60调节或者控制电动机54。然而这里应省去对构造为电锤44的电动设备14的更进一步的、详细的说明，因为这对于本发明不再有意义并且电锤44应理解为仅仅是不同的、可由能量供应设备10供应的电动设备14的示例。
36.在所示出的实施例中，能量供应设备10的壳体18，20通过线缆连接38相互连接。能量供应设备10的能量供应类似于图1地通过供电线缆32和紧固在一端部上的电网插头34以例如230v的输入交变电压u
ac
进行。如对图1所说明的，该输入交变电压被转换为例如18v的输出直流电压u
dc
并且被电路接通到电锤44的每个单个的电机械式接口12上。在电锤本身中，在此进行两个输出直流电压u
dc
相加成例如36v的运行电压。
37.为了能够将单个的壳体18，20推入电锤14的电机械式接口12中或者从其中推出，线缆连接38具有一长度，该长度超过壳体18，20的纵向延展l至少2cm(参看图1)。在用于电动工具的常见的更换式蓄电池组中，线缆连接38的长度能够在例如大约10和15cm之间。同样能够设想，线缆连接件38能构型为推入或者拉入壳体18，20中的一个中，以便在将壳体18，20推入到电锤44的电机械式接口12中之后缩短线缆长度用于更好的手操作。
38.在图3中示出构造为切割锯和/或斜切锯62的蓄电池运行式电动设备14。切割锯和/或斜切锯62具有摆动臂64，所述摆动臂沿着纵轴线66尤其包括配备有电动机54的运行单元68以及两个平行地并排布置的、用于接收两个未示出的更换式蓄电池组的电机械式接口12。更换式蓄电池组电式地串行接通，使得由单个的输出直流电压(例如各18v)产生作为结果的、36v的运行电压。代替用更换式蓄电池组地，切割锯和/或斜切锯62也能够用能量供应装置10运行。为此，两个壳体18，20能够首先借助于构造为插接或者滑动连接70(仅仅勾画出地示出)的电连接38相互连接，以便接着将它们与它们相应的电机械式接口22一起推入到切割锯和/或斜切锯62的相应的电机械式接口12中。因此，不同于根据图1和2的实施例地，不要求在壳体18，20之间的线缆连接。与更换式蓄电池组相应地，能量供应设备10也通过其壳体18，20中的每个提供分别18v的输出直流电压u
dc
，从而通过在切割锯和/或斜切锯62内部的串联电路产生作为结果的、36v的运行电压。
39.切割锯和/或斜切锯62的摆动臂64用于借助于手柄74可运动地支承运行单元68和与其作用连接的刀架72。为此，摆动臂64(尤其相对于工件支承面80)可围绕摆动轴线76摆动和/或可围绕纵轴线66扭转地与切割锯和/或斜切锯62的基底单元78连接。为了加工工件，由运行单元68的电动机54旋转式地驱动的锯片82被接收在刀架72中，所述锯片类似于刀架72地通过摆动臂64相对于工件支撑面80倾斜和/或可转动地支承在加工平面84内。为了保护操作者免受锯片82伤害，能够在摆动臂64上设置优选地可运动地支承的保护罩86。切割锯和/或斜切锯62的基底单元78能够借助于至少一个撑脚88搁放在底座(例如地板、桌子或者诸如此类的)上。如在图2中已经有地，这里应省去对构造为切割锯和/或斜切锯64的电动装置14的更进一步的、详细的说明，因为这对于本发明不再有意义。
40.在图4中示出构造为冲击钻90的蓄电池运行式电动设备14。不同于根据图2和图3
的两个电动设备14，冲击钻90仅具有唯一的电机械式接口12，该唯一的电机械式接口具有相应地构造的电触点100，所述电触点用于以例如36v的运行电压进行能量供应和/或用于传输例如温度、编码或者诸如此类的运行相关的数据。类似于根据图2的电锤44地，冲击钻90也具有未更详尽地示出的撞锤，用于借助于钻夹头94围绕或者沿着加工轴线92转动地和/或冲击式地运行插入式工具。在此，撞锤借助于定位在手柄96中的主开关98通过仅仅勾画出的电动机54驱动，所述主开关通过未更详尽地示出的监控单元控制同样未更详尽地示出的动力电子部件。
41.为了能够在冲击钻90上也以例如分别18v运行更换式蓄电池组，能够使用更换式蓄电池组适配器16，所述更换式蓄电池组适配器使两个分别具有18v的输出直流电压u
dc
的更换式蓄电池组串行地接通，使得它们提供作为结果的、36v的运行电压。为此，更换式蓄电池组适配器16具有与冲击钻90的电机械式接口12互补的电机械式接口22。更换式蓄电池组适配器16通过该接口22和布置在其中的电触点100提供36v的运行电压。此外，更换式蓄电池组适配器16具有用于接收相应更换式蓄电池组的两个电机械式接口12。电机械式接口12也设有用于更换式蓄电池组的电触点100的相应的电触点100。
42.代替更换式蓄电池组地，能量供应设备10也能够以已经说明的方式以其两个壳体18，20用于对冲击钻90进行能量供应。其电机械式接口22类似于更换式蓄电池组地与更换式蓄电池组适配器16的电机械式接口12互补地构造，从而由壳体18，20提供的、例如分别18v的输出直流电压u
dc
在更换式蓄电池组适配器中相加为作为结果的、36v的运行电压。
43.在一方面更换式蓄电池组适配器16和冲击钻90与另一方面能量供应设备10的壳体18，20之间的可松脱的连接能够附加地分别借助于机械式的锁定装置24锁上以防意外地松脱。在此，更换式蓄电池组适配器16或者能量供应设备10的壳体18，20的锁定装置24分别具有弹动的按钮26，所述按钮与更换式蓄电池组适配器16或者能量供应装置10的壳体18，20的锁定元28作用连接。由于按钮26和/或锁定元件28的弹性，在推入壳体18，20时，锁定装置26自动地卡入冲击钻90或者更换式蓄电池组适配器16的电机械式接口12的相应的保持装置30中。如果操作者在推入方向e上按压按钮26中的一个，则锁定被松脱并且操作者能够将能量供应设备10或者更换式蓄电池组适配器16的相应的壳体18，20与推入方向相反地取出或者推出。
44.最后还要指出，本发明不限于根据图1至4所示出的实施例。尤其是，能量供应设备10的壳体18，20的电机械式接口应示范性地理解。相应的适用于所提到的电压值和能量供应设备10的多个壳体18，20的数量。例如在以72v蓄电池运行的电动设备14上能够使用具有两个36v壳体但也能够使用具有四个18v壳体的能量供应设备10。此外应理解，所提到的输入交变电压u
ac
是因国家而异的。