用于可更换蓄电池组的适配器的制作方法

1.本发明涉及按照独立权利要求1类型的用于用蓄电池运行的电气设备的可更换蓄电池组或者用于适合给可更换蓄电池组充电的充电设备的适配器。


背景技术：

2.由us 2014/0117922 a1已知，借助能插装的适配器来使用用于用蓄电池运行的手持式工具机的可更换蓄电池组以给移动通信设备的蓄电池充电。为此，移动通信设备通过usb缆线与插装在可更换蓄电池组上的适配器连接。
3.还已知的是，无线地给诸如牙刷、移动通信设备、电气运行的手持式工具之类的用蓄电池运行的手持式设备充电。为此，使用电磁场将例如充电设备的初级线圈的能量感应地传递给例如智能手机的次级线圈，初级线圈和次级线圈彼此间以小的间距定位并且初级线圈和次级线圈以这种方式共同地基本上形成了变压器。可更换蓄电池组能以相似的方式也为电动工具或其它用蓄电池运行的电气设备感应式充电。


技术实现要素：

4.基于现有技术，本发明的任务是，将一种用于用蓄电池运行的电气设备的市面上常见的可更换蓄电池组，用作用于舒适地、无线地给特别是移动通信设备的或可穿戴设备的能量接收器充电的能量源。
5.本发明的优点，本发明涉及一种用于用蓄电池运行的电气设备的可更换蓄电池组或者用于适合给可更换蓄电池组充电的充电设备的适配器。适配器为了传递能量而具有带电触头的机电的接口，适配器通过电触头能与可更换蓄电池组的或充电设备的机电的接口能拆卸地连接。为了解决所提出的任务而建议，适配器具有用于将由可更换蓄电池组或由充电设备提供的能量传递给能量接收器的无线的接口。尤为有利的是，这样一种市面上常见的可更换蓄电池组可以用于给例如智能手机或可穿戴设备无线地充电。这特别是在这样一些状况中非常有用，在这些状况中，正好不存在其它用于给构造成智能手机、可穿戴设备之类的放电的能量接收器充电的能量源。
6.在本发明的背景下，用蓄电池运行的电气设备尤其应当理解为一种电动工具。在此，电动工具既可以构造成手持式电动工具，也可以构造成固定的电动工具机。在这种情况下，典型的电动工具是手持式或固定式钻机、螺丝刀、冲击钻机、钻锤、刨床、角磨机、振动打磨机、抛光机、圆锯、台锯、横切锯和曲线锯等。然而也可以考虑诸如测距仪、激光测平仪等测量设备或诸如割草机、草坪修剪机、树枝锯等的园艺设备作为用蓄电池运行的电气设备。此外，本发明也可以结合可更换蓄电池组使用在如吸尘器、搅拌机等用蓄电池运行的家用设备中或电动自行车、电动滑板车等中。
7.在本发明的上下文中，无线的能量接收器尤其应当理解为能无线地充电的移动通信设备或能相应地充电的可穿戴设备，例如智能手表、健身带、智能眼镜或其它可穿戴在操作者身上的用蓄电池运行的设备。
8.能用可更换蓄电池组运行的典型的电气设备视其规定的应用而定以极为不同的功率等级供应。因此存在例如以10.8v(经常也标称为12v)或14.4v运行的低功率等级的手持式工具机以及园艺设备和家用设备，在中等至较高的功率等级中则主要使用电压等级为18v、36v、54v甚至72v的电气设备。电压值在此由使用在可更换蓄电池组中的蓄电池单池的接线(并联或串联)产生。蓄电池单池在此优选构造成单池电压为3.6v的锂基蓄电池单池，如锂离子、锂聚合物、锂金属等，其中，蓄电池单池通常是柱筒形的圆形单池，其单池极布置在柱筒形状的末端处。但接下来的发明与蓄电池单池的类型、构造形式和数量无关，而是可以适用于任何可更换蓄电池组。
9.可更换蓄电池组可以通过具有相应多个电触头的相应构造的机电的接口与用蓄电池运行的电气设备或者按本发明的适配器能传力配合地和/或形状配合地拆卸地连接。在此，“能拆卸的连接”尤其应当理解为无工具地，即用手能拆卸和建立的连接。此外还要注意的是，按本发明的适配器的、可更换蓄电池组的、用蓄电池运行的电气设备的和充电设备的机电的接口的设计方案以及用于不同电压等级的用于能传力配合地和/或形状配合地拆卸地连接的相关的容纳部，不应是本发明的主题。通常情况下，这样来设计一个电压等级的可更换蓄电池组的机电的接口，使其仅与相同的电压等级或功率等级的用蓄电池运行的电气设备的相应的接口兼容。这相应地也适用于按本发明的适配器。本领域技术人员视用蓄电池运行的电气设备的、可更换蓄电池组的和/或按本发明的适配器的功率等级或电压等级而定为接口选择合适的实施方式。在实施例中示出的实施方式因此仅是示例性的。
10.特别有利的是，无线的接口具有初级线圈，以便将能量感应式地传递给能量接收器的次级线圈。因为除了例如光学地或通过运动的其它无线的能量传递形式外，感应式的能量传递被最为频繁地使用，所以产生了按本发明的适配器与相应地装备的能量接收器的最大可能的兼容性，特别是当无线的接口按照广泛使用的qi标准以在87和205khz之间的传递频率以及高达2kbit/s的数据率下针对高达5w(基线功率配置)或15w(扩展功率配置)的传递功率进行工作。
11.为了将能量接收器尽可能简单地连接到适配器上，无线的接口布置在适配器的与机电的接口基本上对置的侧面上。换句话说，如果机电的接口位于适配器的下侧，那么无线的接口布置在其上侧。在此，下侧和上侧不必强制性地彼此平行地延伸，而是也可以具有最多30
°
的角度。如果可更换蓄电池组的或充电设备的机电的接口没有与重力正交，那么这就特别有利。同样可以想到的是，可以由操作者来调整适配器的无线的接口与机电的接口的角度。
12.为了能够通过无线的接口为与适配器的机械的接口连接的可更换蓄电池组充电，能量也可以沿相反的方向从无线的接口朝着机电的接口传递。在这种情况下，取代无线的能量接收器地当然也使用无线工作的充电设备作为能量源。
13.为了使适配器与可更换蓄电池组安全地连接，适配器的机电的接口具有用于与可更换蓄电池组的锁定装置锁定的容纳部。
14.特别有利的是，适配器的高度伸展小于机电的接口的高度伸展的两倍。以这种方式可以提供一种构造得特别紧凑的适配器，它很容易收放。
15.在本发明的另一种设计方案中规定，适配器包括用于发出能量传输的和/或能量传输的方向的信号的显示器。因此操作者可以立即识别到，能量是否传递并且必要时两个
充电伙伴中的哪一个起到能量源的作用和哪一个起到能量接收器的作用。
16.除了用于可更换蓄电池组或用于适合为可更换蓄电池组充电的充电设备的机电的接口外以及除了无线的接口外，适配器还可以具有另一个机电的接口、特别是usb插口，以用于给与之连接的可更换蓄电池组放电和/或充电。
附图说明
17.接下来借助图1和2示例性地阐释本发明，其中，附图中的相同的附图标记指的是有相同的工作方式的相同的组成部分。
18.图中：
19.图1是一种系统的示意图，该系统由用于各种能用蓄电池运行的电气设备的可更换蓄电池组以及用于给可更换蓄电池组充电的充电设备构成；并且
20.图2是按本发明的用于可更换蓄电池组的适配器的示意图。
具体实施方式
21.图1示出了一种可更换蓄电池组10，其带有具有多个电触头12的机电的接口14。可更换蓄电池组10可以借助充电设备16充电并且通过多种多样的用蓄电池运行的电气设备18放电。为此，充电设备16和用蓄电池运行的电气设备18分别具有另一个具有多个电触头12的机电的接口20。图1应当阐明，可更换蓄电池组10适用于不同的用蓄电池运行的电气设备18。因此示例性地示出了蓄电池式吸尘器22、蓄电池式冲击螺丝刀24和蓄电池式草坪修剪器26。但在本发明的背景下，用蓄电池运行的电气设备18的类型并不重要。因此可以考虑最为不同的电动工具、园艺设备、家用设备和车辆作为用蓄电池运行的电气设备18。
22.可更换蓄电池组10包括壳体28，该壳体在侧壁处或其上侧30处具有机电的接口14以用于和充电设备16的或用蓄电池运行的电气设备18的另外的机电的接口20可拆卸地连接。在与用蓄电池运行的电气设备18连接时，机电的接口14、20主要用于对可更换蓄电池组10放电，它们在与充电设备16连接时则用于对可更换蓄电池组10充电。机电的接口14、20的确切的设计方案取决于各种因素，如可更换蓄电池组10的或用蓄电池运行的电气设备18的电压等级和各种制造商规格。因此可以在可更换蓄电池组10和充电设备16或用蓄电池运行的电气设备18之间设置例如三个或三个以上的电触头12以传递能量和/或数据。也可以设想机械的编码，因而可更换蓄电池组10仅能在特定的用定蓄电池运行的电气设备18处运行。因为可更换蓄电池组10的机电的接口14的和充电设备16的或用蓄电池运行的电气设备18的另外的机电的接口20的机械的设计方案对本发明无关紧要，因此不应再对此作进一步的详细探讨。无论是本领域技术人员，还是可更换蓄电池组10的和充电设备16的或用蓄电池运行的电气设备18的操作者，对此都会做出恰当的选择。
23.可更换蓄电池组10有机械的锁定装置32以用于锁定可更换蓄电池组10的机电的接口14在用蓄电池运行的电气设备18的相应的对接接口20(未详细示出)处的能形状配合地和/或传力配合地拆卸的连接。在此，锁定装置32被构造成了弹性的按钮34，该弹性的按钮与可更换蓄电池组10的锁定件36有效连接。由于按钮34的和/或锁定件36的弹性，锁定装置32在可更换蓄电池组10移入到能用蓄电池运行的电气设备18的对接接口20中时自动卡锁到相应的容纳部中。若操作者沿移入方向按压按钮34，那么锁定被解除并且操作者可以
将可更换蓄电池组10逆着插入方向地从用蓄电池运行的电气设备18取出或移出。充电设备16通常不具有在机电的接口20中的用于锁定可更换蓄电池组10的相应的容纳部，以便能实现可更换蓄电池组10的快速的移入和移出。但尽管如此，也可以在充电设备16中为可换蓄电池组设置相应的锁定可行方案(例如用于在汽车行驶期间安全地充电等)。
24.如已经在开头提到的那样，可更换蓄电池组10的蓄电池电压通常根据储能单池的电路连接(并联或串联)由储能单池(未示出)的单个电压的多倍得出。储能单池优选构造成锂基储能单池，如锂离子、锂聚合物、锂金属等。不过本发明也能用于带有镍镉、镍金属氢化物单池或其它适用的单池类型的可更换蓄电池组。
25.图2示出了用于和按图1的可更换蓄电池组10一起使用的按本发明的适配器38。为了将适配器38与可更换蓄电池组10的具有电触头12的机电的接口14能形状配合地和/或传力配合地拆卸地连接起来，适配器具有相应的机电的接口40，其基本上对应充电设备16的和用蓄电池运行的电气设备18的机电的接口20。因此适配器38的机电的接口40也具有多个用于从和/或向可更换蓄电池组10运输能量和必要时传递数据的电触头12。此外，在适配器38的机电的接口40处设置有沿移入或移出方向的导引槽42，可更换蓄电池组10的机电的接口14的相应的导引突出部44嵌接到该导引槽中。为了能将适配器38锁定在可更换蓄电池组10上，在适配器38的机电的接口40中设置有容纳部44，可更换蓄电池组10的锁定装置32的锁定件36在适配器38的移入状态下可以嵌接到该容纳部中。如果操作者逆着适配器38的移入方向按压可更换蓄电池组10的按钮34，那么解除锁定并且操作者可以将适配器38从可更换蓄电池组10中取出或移出。
26.为了能用适配器38对能量接收器48、如智能手机50进行无线地充电，适配器有一个用于将可更换蓄电池组10或充电设备16提供的能量传递给能量接收器48的无线的接口52。为此，适配器38必须通过其机电的接口40以上述方式与可更换蓄电池组10的机电的接口20连接，从而可以发生通过电触头12的能量运输。
27.为了感应地传递能量，无线的接口52具有初级线圈54(在图2中用感应式充电符号示出)，初级线圈以已知方式与能量接收器48的次级线圈56配合作用。因为感应式能量传递、特别是按照qi标准的感应式能量传递，是本领域技术人员已知的，所以不应再对此作进一步的详细探讨。但除了感应地传递能量外，也还考虑其它无线的能量传递形式，例如光学或通过运动。然而qi标准是当前最为广泛使用的用于用蓄电池运行的移动设备、如智能手机或可穿戴设备的无线的能量传递形式。因此实现了传递频率在87和205khz之间并且数据率高达2kbit/s的高达5w(基线功率配置)或15w(扩展功率配置)的传递功率。
28.为了将能量接收器48尽可能简单地连接到适配器38上，无线的接口52被布置在适配器38的与机电的接口40基本上对置的侧面上。在所示实施例中，机电的接口40位于适配器38的下侧上，无线的接口52则布置在适配器的上侧上。因此操作者可以简单地将能量接收器48放到移入到可更换蓄电池组10中的适配器38上进行充电。适配器10的下侧和上侧不必强制性地彼此平行地延伸，而是也可以具有高达30
°
的角。这尤其在可更换蓄电池组10或充电设备16的机电的接口14、20不与重力正交地延伸，因而在无线的接口52相对适配器38的机电的接口40平行布置时就存在所放置的能量接收器48滑落的风险时是有利的。同样可以设想的是，可以由操作者例如通过未示出的铰链来调整适配器38的无线的接口52相对机电的接口40的角。在这种情况下，至少初级线圈54必须是能折叠的无线的接口52的组成部
分。
29.为了能够借助适配器38通过其无线的接口52给与机械的接口40连接的可更换蓄电池组10充电，能量备选也能沿相反的方向从无线的接口52向机电的接口40传递。在这种情况下，可以取代无线的能量接收器48地使用未示出的无线工作的充电设备作为能量源。
30.适配器38具有极为紧凑的构造形式。因此其高度伸展58可以小于机电的接口40的高度伸展60的双倍，使得能特别简单地收放。
31.为了发出能量传输和/或能量传输方向的信号，适配器38具有显示器62。仅发出能量传输的信号的话，简单的led就够用了，为了指示方向则使用要么一个多色的led要么两个led。备选也可以想到一种节能lcd，其在必要时提供有关所传递的功率的大小、能量传递的持续时间、电压和/或电流的附加的信息。因此操作者可以立即识别到，是否传递能量并且必要时两个充电伙伴中的哪一个起到能量源的作用和哪一个起到能量接收器的作用。
32.除了用于可更换蓄电池组10或用于适合给可更换蓄电池组10充电的充电设备16的机电的接口40外以及除了无线的接口52外，适配器38也可以具有另一个机电的接口64、特别是usb插口66，以用于给与之连接的可更换蓄电池组10放电和/或充电。
33.最后还要指出的是，本发明并不局限于按图2所示的实施例。因此机电的接口14、20、40尤其可以理解为是示例性的。相应的说明也适用于所述电压和功率值。