具有用于中断或启用充电电流或者放电电流的至少一个开关元件的可更换蓄电池组制造技术

本发明专利技术涉及一种可更换蓄电池组(10)，所述可更换蓄电池组具有监测单元(52)，所述可更换蓄电池组具有机电接口(14)，所述机电接口具有多个电接触部(12)，其中，所述接口(14)的电接触部(12)中的第一电接触部用作能够以第一参考电势(V1)、优选供给电势(V

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于中断或启用充电电流或者放电电流的至少一个开关元件的可更换蓄电池组


[0001]本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的可更换蓄电池组，该可更换蓄电池组具有监测单元和用于中断或启用充电电流或者放电电流的至少一个第一开关元件。

技术介绍

[0002]多种耗电器借助能够由操作者在无工具的情况下更换的蓄电池组——在下文中称为可更换蓄电池组——运行，所述蓄电池组相应地通过耗电器放电并且能够借助充电设备再次充电。通常，这种可更换蓄电池组由串联连接的和/或并联连接的多个储能器单元电池组成，用以实现所要求的可更换蓄电池组电压或者可更换蓄电池组容量。如果储能器电池例如构造为锂离子电池(Lithium
‑
Ionen
‑
Zellen)(锂离子)，则能够特别有利地实现非常高的功率密度和能量密度。
[0003]已知的是，以在无工具的情况下与耗电器或者充电设备的另外的机电接口可拆解的方式构型可更换蓄电池组的机电接口。在此，接口的电接触部中的第一电接触部分别构造为能够以第一参考电势、优选供给电势加载的能量供应接触部，接口的电接触部中的第二电接触部分别构造为能够以第二参考电势、优选接地电势加载的能量供应接触部。
[0004]此外，由DE 103 54 871A1已知，在电流路径中给用于中断或启用充电电流或者放电电流的可更换蓄电池组配备开关元件，该开关元件通过可更换蓄电池组的监测单元来控制。此外，该监测单元检测可更换蓄电池组的充电或者放电所需要的重要的运行参数，例如可更换蓄电池组电压、各个电池电压、可更换蓄电池组温度和/或电池温度、充电电流或者放电电流或者类似物。

技术实现思路

[0005]从该现有技术出发，本专利技术的任务在于，基于现有的可更换蓄电池组电压确保安全且快速地切换至少一个开关元件，用于中断或者启用通过第一和第二能量供应接触部的充电电流或者放电电流，而可更换蓄电池组的可能的电压波动对该开关元件的功能没有影响。
[0006]本专利技术的优点
[0007]为了解决所提出的任务，提出，监测单元借助切换电势操控至少一个第一开关元件，该切换电势直接由第一参考电势、尤其是由供给电势推导出并且相对于第一参考电势、尤其是供给电势的电压波动和电压骤降解耦(entkoppelt)。通过切换电势与第一参考电势的解耦，可以在很大程度上与可更换蓄电池组电压无关地确保至少一个第一开关元件的安全且稳定的功能。尤其是在由于高负载电流造成可更换蓄电池组电压骤降的情况下，该解耦保证稳定的切换电势，而在此不负面地影响在常规的接通过程和关断过程中的切换边沿(Schaltflanken)的陡度。但是，同时，切换电势另外直接通过本来就存在的可更换蓄电池组电压来提供，使得不需要通过另外的电子结构元件、例如附加的电压调节器生成典型>＝
10V的切换电势。
[0008]在本专利技术的上下文中的耗电器应理解为例如借助可更换蓄电池组运行的、用于借助电驱动的插入式工具来加工工件的电动工具。在此，电动工具不仅能够构造成手持式电动工具，还能够构造成固定式电动工具机。在这种背景下，典型的电动工具是手持式钻机或立式钻机、螺钉机、冲击钻机、钻锤、刨机、角磨机、振动磨光机、抛光机、圆锯、台式锯、摆锯机和线锯或类似物。但是，也将诸如割草机、草坪修剪器、修枝锯、马达旋转犁和沟渠旋转犁机器人破碎机和机器人挖掘机或类似物等借助可更换蓄电池组运行的园艺设备以及诸如吸尘器、搅拌器等借助可更换蓄电池组运行的家用设备考虑为耗电器。同样地，本专利技术能够应用于同时借助多个可更换蓄电池组来供给的耗电器。
[0009]可更换蓄电池组的电压通常是单个的储能器电池的电压的多倍，并且由各个储能器电池的连接方式(并联或串联)得出。储能器电池典型地构型为原电池，所述原电池具有如下结构：在所述结构中，一个电池极贴靠在一个端部上并且另一个电池极贴靠在对置的端部上。尤其是，储能器电池在一个端部上具有正电池极并且在对置的端部上具有负电池极。优选地，储能器电池构造成锂基储能器电池，例如锂离子、锂钋、锂金属或者类似物。但是，本专利技术也能够应用于具有镍镉电池、镍氢电池或其他合适电池类型的可更换蓄电池组。在具有3.6V的电池电压的常见锂离子储能器电池的情况下，示例性地得出3.6V、7.2V、10.8V、14.4V、18V、36V等电压等级。优选地，储能器电池构造成至少基本上圆柱形的圆电池，其中，电池极布置在圆柱形状的端部上。然而，本专利技术与所使用的储能器电池的类型和结构形式无关，而是能够应用于任意的可更换蓄电池组和储能器电池，例如除了圆电池之外还能够应用于软包电池(Pouchzellen)或类似物。
[0010]在本专利技术的一种扩展方案中提出，解耦的切换电势通过RC构件形成，该RC构件由至少一个电阻和至少一个电容组成，其中，RC构件连接在第一与第二参考电势之间、尤其是在供给电势与接地电势之间，并且该切换电势施加在至少一个电阻与至少一个电容之间。
[0011]为了保护RC构件以防两个参考电势之间的、尤其是在供给电势与接地电势之间的短路，通过保护二极管、尤其是肖特基二极管与第一参考电势、尤其是供给电势解耦。此外，肖特基二极管提供较低的电压降的优点，使得提供较高的电压用于切换至少一个第一开关元件。RC构件的至少一个电阻如此确定大小(dimensioniert)，使得通过所述至少一个电阻的电阻值在短路的情况下在可更换蓄电池组电子装置内不产生对于可更换蓄电池组而言危险的发热这种类型的短路可以例如通过RC构件的有故障的电容、通过在监测单元中或者由该监测单元操控的驱动器电路中的故障产生。通常，在现有技术中，选择明显小于1kΩ的相当小的电阻值，以便在快速的切换时间的意义上不过于强烈地限制用于至少一个第一开关元件的切换电流。然而，这具有如下缺点：这种类型的电阻在短路的情况下会过载，这使得附加的保护元件是必需的。为了避免这一点，至少一个电阻的电阻值被设定为至少1kΩ，并且补充地通过RC构件的电容的足够高的电容来补偿过低的切换电流的缺点。因此，RC构件的至少一个电容如此确定大小，使得所述至少一个电容的电容大于可更换蓄电池组的如下所有电容的和：所述电容在接通至少一个第一开关元件时被充电。此外，至少一个电容的电容应当至少如此大，使得切换电势在骤降的可更换蓄电池组电压足够缓慢地减小，以便可以在一定的时间段内切换至少一个第一开关元件。补充地，通过
RC构件的高欧姆设计，产生如下优点：用于至少一个开关元件的切换电势在很大程度上与在可更换蓄电池组上或者中的短路解耦。
[0012]此外，RC构件如此确定大小，使得由至少一个电阻的电阻值和至少一个电容的电容的乘积得出的时间常数，不导致RC构件的至少一个电容的对于可更换蓄电池组的运行不利地高的充电时间，所述高的充电时间可能负面地影响至少一个第一开关元件的接通。通过由此导致的对过长的切换时间(Schaltzeit)的避免或者对在接通至少一个第一开关元件之前过于缓慢地积聚的切换电势(Schaltpotential)的避免，可以有效地减少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种可更换蓄电池组(10)，所述可更换蓄电池组具有监测单元(52)，所述可更换蓄电池组具有机电接口(14)，所述机电接口具有多个电接触部(12)，其中，所述接口(14)的电接触部(12)中的第一电接触部用作能够以第一参考电势(V1)、优选供给电势(V
+
)加载的能量供应接触部(38)，所述接口(14)的电接触部(12)中的第二电接触部分别用作能够以第二参考电势(V2)、优选接地电势(GND)加载的能量供应接触部(40)，所述可更换蓄电池组具有至少一个第一开关元件(66)、尤其是MOSFET，用于中断或者启用通过所述第一和所述第二能量供应接触部(38，40)的充电电流或者放电电流(I)，其特征在于，所述监测单元(52)借助切换电势(V
S
)操控所述至少一个第一开关元件(66)，所述切换电势直接由所述第一参考电势(V1)、尤其是由所述供给电势(V
+
)推导出并且相对于所述第一参考电势(V1)、尤其是所述供给电势(V
+
)的电压波动和电压骤降解耦。2.根据权利要求1所述的可更换蓄电池组(10)，其特征在于，解耦的切换电势(V
S
)通过RC构件(88)形成，所述RC构件由至少一个电阻(80)和至少一个电容(86)组成，其中，所述RC构件(88)连接在所述第一与所述第二参考电势(V1，V2)之间、尤其是在所述供给电势(V
+
)与所述接地电势(GND)之间，并且所述切换电势(V
S
)施加在所述至少一个电阻(80)与所述至少一个电容(86)之间。3.根据权利要求2所述的可更换蓄电池组(10)，其特征在于，所述RC构件(88)通过保护二极管(78)、尤其是肖特基二极管与所述第一参考电势(V1)、尤其是所述供给电势(V
+
)解耦。4.根据上述权利要求2或3中任一项所述的可更换蓄电池组(10)，其特征在于，所述RC构件(88)的至少一个电阻(80)如此确定大小，使得通过所述至少一个电阻的电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：