具有多个蓄电池组的电动工具制造技术

一种具有多个蓄电池组的电动工具，包括：至少一个负载；多个接口，通过接口能将至少两个蓄电池组与负载串联地电和机械连接，为每个蓄电池组设置至少一个信号接口，接收蓄电池组的至少一个信号，第一蓄电池组发出第一电压范围内的信号且第二蓄电池组发出第二电压范围内的信号；多个控制器，为每个连接的蓄电池组分配控制器并将它们连接，接收所属的蓄电池组的信号，将控制器之一形成为评估所连接的蓄电池组信号并将信号转送到电动工具控制装置的信号处理单元且与用于信号接收的每个其他控制器连接；至少一个电平变换器，其各自布置在信号处理单元和其他控制器之间，以将至少一个连接的其他控制器信号的电压范围适配至信号处理单元信号的电压范围。

【技术实现步骤摘要】
具有多个蓄电池组的电动工具
本专利技术涉及一种电动工具，其包括至少一个负载以及多个接口，所述负载尤其是用于驱动可驱动的工具的电动机，通过所述多个接口可将至少两个用于为电动工具供电的蓄电池组与该至少一个负载串联地电连接和机械连接，其中为每个待连接的蓄电池组设置至少一个信号接口，该信号接口用于接收所连接的蓄电池组的至少一个信号，并且其中连接的第一蓄电池组发出在第一电压范围内的信号并且连接的第二蓄电池组发出在第二电压范围内的信号。原则上，本专利技术可用于任何可以想到的独立于电网可运行的电器，并因此尤其适合于具有多个蓄电池组和/或电池组的电动工具。电动工具在下面理解为既包括手持的电动工具，例如钻机、角磨机等，也包括在运行中固定的、即固定或半固定器具，例如台式圆盘锯等。
技术介绍
为了提高相关电动工具的功率和/或运行时间而将多个蓄电池组以电和机械的方式互联是现有技术中充分已知的。例如在DE3844093A1中记载了在蓄电池组串联连接的情况下可以满足手持电动工具更大的功率需求。然而这也产生了问题，即在这样连接的情况下存在蓄电池组的不被注意的过度放电的风险，并且所涉及的蓄电池组会被意外地损坏。为了解决该问题，根据该文献，提出一种具有独立于电网供电的手持电动工具，其中至少两个蓄电池组通过用于监视其充电状态的电路布置与驱动马达可连接，其中蓄电池组串联连接，并且与驱动马达通过具有控制开关电路的保护开关可连接，该控制开关电路在超过蓄电池组之一的下限电压的情况下导致保护开关的断开。如果使用具有整合的监视装置的蓄电池组，该监视装置尤其通过具有相应的传感器的微控制器实现，使得蓄电池组可以以模拟和/或数字方式发出关于其状态的数据(例如各个蓄电池的充电状态以及温度状态)，那么可以并且应当以其他方式更详细地进行蓄电池组状态的评估。为此，在文献DE201022110568U1中公开了具有多个蓄电池接口和多个指示器的手持电动工具，所述指示器各自适于显示各个蓄电池组的至少一个状态。在这方面使用在专利申请US2011/0198103A1中公开并更详细说明的主控制装置。该主控制装置可以与蓄电池接口的蓄电池控制-输入/输出接头(也称为“自动停止接头”)电连接，并且可以从蓄电池控制装置接收信号电压(例如自动停止信号)作为输入信号。与手持电动工具连接的蓄电池组串联连接，使得两个蓄电池组的参考电压(接地电压)彼此不同。因此，连接的第一蓄电池组发出在第一电压范围内的信号并且连接的第二蓄电池组发出在第二电压范围内的信号。因此，所发出的信号电压的电平也不同，并且不能直接在控制装置之间输入和输出，除非首先进行信号电压的转换。为了解决该问题，现有技术已知的手持电动工具包括两个相应的电压电平移位器，它设置在高电压蓄电池组的蓄电池控制装置和主控制装置之间，其中将主控制装置布置在低电压蓄电池组的电平水平上。这种解决方案不利的是使用仅仅一个与所有参与的蓄电池组电连接的主控制装置。在常规的将主控制装置实施为CPU的情况下，尽管蓄电池接口并联连接，但是可以将各个蓄电池组仅仅顺序地进行评估。相应于CPU的时钟频率和所用的蓄电池组的数目，这样的评估可能带来时间关联的安全性缺乏问题并因此带来蓄电池组寿命的降低。相反，为了并行处理将主控制装置实施为ASIC或者可编程的数字电路是高成本的，并且在电动工具的应用领域方面是不经济的。同样不利的是主控制装置在正常运行中持久地与蓄电池接口电连接。因此，在突然发生的严重故障的情况下，或者可以由于一个或多个蓄电池组的缺陷使手持电动工具受到持久的损害，或者可以由于手持电动工具中的缺陷而使一个或多个蓄电池组受到持久的损害，或者至少降低各自的部件寿命。
技术实现思路
考虑到已知的现有技术，本专利技术的任务在于提供一种在经济方面有利的电路布置，它显著降低所述的安全缺陷并因此显著提高蓄电池组和电动工具本身的寿命。因此，提出了具有权利要求1的特征的电动工具。它包括多个控制器，其中为每个连接的蓄电池组分配一个(独立形成的)控制器，该控制器与所分配的蓄电池组连接并且由其供电，并且用于接收所分配的蓄电池组的信号。在这里，将控制器之一形成为用于评估所连接的蓄电池组的信号并将该信号转送到电动工具的控制装置的信号处理单元并且与用于信号接收的每个其他控制器连接。此外，使用至少一个电平变换器，所述电平变换器各自布置在形成为信号处理单元的控制器和其他控制器之间，以将至少一个连接的其他控制器的信号的电压范围适配至形成为信号处理单元的控制器的信号的电压范围。信号处理单元及其组件当然可以以任何对于本领域技术人员而言合适的形式实现，例如作为微控制器、FPGA或者ASIC。信号处理单元也可以理解为以不同方式实现的单一组件与控制器的协作。因此可以例如将信号处理单元的一部分形成为微处理器并将另一部分形成为ASIC。信号处理单元也可以理解为多个控制器的联合。在这种情况下，电动工具的控制装置可以满足控制和/或调整和/或监视和/或控制任务。因此尤其可以由控制装置引起电动工具的紧急切断、蓄电池组相对于用户的状态指示或电动工具的功率调整。通过电平变换进行的所述控制器和信号处理单元的信号的电压范围的适配可以代表确保单元彼此联系的可靠性和功能性的必要措施。该技术背景在下面的实例中解释。信号处理单元可以例如分配给在串联连接中处于最低电势的蓄电池组(下面称为第一蓄电池组)。第一蓄电池组的负极或者其中存在的电势在下面称为GND1，第一蓄电池组的正极或者其中存在的电势称为VDD1。因为信号处理单元由第一蓄电池组供电，因此信号处理单元发出的所有信号必须存在于GND1至VDD1的电压范围内，条件是没有其他的措施。因而可以将数字逻辑“1”例如定义为大于90％VDD1的电压电平，并且可以将数字逻辑“0”例如相应地定义为小于10％VDD1的电压电平。现在可以将另一个控制器分配给第二蓄电池组，该第二蓄电池组在串联连接中处于次高电势。其负极GND2将基本上处于与VDD1相同的电势，因为两个接头按照串联连接进行连接。相应的正极VDD2因而将相应地高出第一蓄电池组的蓄电池组电压。因为该另一个控制器由第二蓄电池组供电，因而由该控制器发出的所有信号将处于GND2＝VDD1至VDD2的电压范围内，条件是没有其他的措施。由该另一个控制器在这种情况下传输到信号处理单元上的每个数字值(“0”＝10％VDD2，“1”＝90％VDD2)因此处于其逻辑定义“1”＝90％VDD1上方。与此相应，信号处理单元不能由第二蓄电池组的控制器读入数据，并且甚至可被存在的太高的信号电压损害。类似地，第二蓄电池组的控制器也不能由信号处理单元读入数据，因为由信号处理单元传输到控制器上的每个数字值(“0”＝10％VDD1或者“1”＝90％VDD1)处于其逻辑定义“0”＝10％VDD2下方。在现有技术DE201022110568U1中仅仅使用了唯一一个独立于蓄电池组形成的控制器，然而通过每个连接的蓄电池组使用一个控制器，可以同时、或至少基本上同时处理所有蓄电池组的信号。结果，控制可以更快速地对潜在的临界蓄电池组状态做出反应，并且例如引入紧急切断。因此具有多个蓄电池组的电动工具原则上比更缓慢的顺序评估的情况下更可靠，由此提高了尤其是电动工具的电组件的寿命。此外可以提出使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动工具(10)，其包括：‑至少一个负载(20)，尤其是用于驱动能驱动的工具的电动机，‑多个接口(12)，通过所述接口能将至少两个用于为所述电动工具(10)供电的蓄电池组(14a、14b)与所述至少一个负载(20)串联地电连接和机械连接，其中为每个待连接的所述蓄电池组(14a、14b)设置至少一个信号接口(D1、D2、NTC1、NTC2)，所述信号接口用于接收所连接的所述蓄电池组(14a、14b)的至少一个信号，并且其中第一蓄电池组(14a)发出在第一电压范围内的信号并且第二蓄电池组(14b)发出在第二电压范围内的信号，‑多个控制器(24、26)，其中为每个连接的所述蓄电池组(14a、14b)分配一个控制器(24、26)，所述控制器与所属的蓄电池组(14a、14b)连接、由其供电，并且用于接收所属的蓄电池组(14a、14b)的信号，并且其中控制器之一(26)被形成为用于评估所连接的蓄电池组的信号并将信号转送到所述电动工具(10)的控制装置(36)的信号处理单元，并且为此与用于信号接收的每个其他控制器(24)连接，以及‑至少一个电平变换器(30)，所述电平变换器各自布置在形成为信号处理单元的控制器(26)和其他控制器(24)之间，以将至少一个连接的其他控制器(24)的信号的电压范围适配至形成为信号处理单元的控制器(26)的信号的电压范围。...

【技术特征摘要】
2015.09.29 DE 102015116508.21.一种电动工具(10)，其包括：-至少一个负载(20)，尤其是用于驱动能驱动的工具的电动机，-多个接口(12)，通过所述接口能将至少两个用于为所述电动工具(10)供电的蓄电池组(14a、14b)与所述至少一个负载(20)串联地电连接和机械连接，其中为每个待连接的所述蓄电池组(14a、14b)设置至少一个信号接口(D1、D2、NTC1、NTC2)，所述信号接口用于接收所连接的所述蓄电池组(14a、14b)的至少一个信号，并且其中第一蓄电池组(14a)发出在第一电压范围内的信号并且第二蓄电池组(14b)发出在第二电压范围内的信号，-多个控制器(24、26)，其中为每个连接的所述蓄电池组(14a、14b)分配一个控制器(24、26)，所述控制器与所属的蓄电池组(14a、14b)连接、由其供电，并且用于接收所属的蓄电池组(14a、14b)的信号，并且其中控制器之一(26)被形成为用于评估所连接的蓄电池组的信号并将信号转送到所述电动工具(10)的控制装置(36)的信号处理单元，并且为此与用于信号接收的每个其他控制器(24)连接，以及-至少一个电平变换器(30)，所述电平变换器各自布置在形成为信号处理单元的控制器(26)和其他控制器(24)之间，以将至少一个连接的其他控制器(24)的信号的电压范围适配至形成为信号处理单元的控制器(26)的信号的电压范围。2.根据权利要求1的电动工具(10)，其中设置有数字通信总线(28)，所述数字通信总线尤其是实施为串行的，以用于形成为信号处理单元的控制器(26)和至少一个其他控制器(24)之间的连接和信号传递。3.根据以上权利要求之一的电动工具(10)，其中所述电平变换器(30)包括电隔离器，优选为光电耦合器的形式。4.根据以上权利要求之一的电动工具(10)，其中所述电平变换器(30)各自将至少一个其他控制器(24)与数字通信总线(28)连接，使得各个电压范围能够通过数学相减来匹配，这通过分别从至少一个其他控制器(24)的信号以数学方式减去分配给信号处理单元(26)的蓄电池组(14a)的负极(K1)和分配给各个控制器(24)的蓄电池组(14b)的负极(K2)之间存在的电压差来实现。5.根据权利要求4的电动工具(10)，其中所述电平变换器(30)包括运算放大器电路，由此能够通过数学相减使各个电压范围匹配。6.根据以上权利要求之一的电动工具(10)，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗洛里安·舒迈尔，弗兰克·马泰斯，
申请(专利权)人：麦太保有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE