专利名称：具有冷起动功能的电动工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有仪器开关和蓄电池的电动工具。此外，本发 明涉及一种用于冷起动具有仪器开关和蓄电池的电动工具的方法。
背景技术：
可以用蓄电池来运行的电动工具在多种多样的应用中为人熟知， 比如作为钻机、蓄电池螺丝刀、园艺切割设备或类似电动工具。比如
像在DE 40 38 786 Al中所说明的，这样的电动工具具有用于由使用 者控制和调节工具的转速的仪器开关。所述电动工具由于其不依赖于 线缆连接而可以在许多地方尤其也可以在户外使用。这样的电动工具 可以以一定的效率来运行，不过该效率依赖于主导的环境温度或者更 准确地说依赖于在电动工具中主导的温度。尤其在温度较低时蓄电池 组(Akkupack)的内阻显著上升。这另外导致电动工具在温度较低 时只能非常緩慢地运行或者根本不起动。尽管通常在电动工具中设置 了电子装置，但还是出现这种效应，在此借助于所述电子装置来使电 动工具不超过或者不低于电流、电压或者温度的允许的极限值。此外， 用经常在电池中实现的RDC补偿也不能或者只能不充分地避免所描 述的效应。
所说明的在电动工具运行时出现的困难多数可以消除，如果电动 工具"暖机运转" 一些时间比如两分钟，也就是说尽管存在这种明显
蓄电池组及电动工具的预热，并且达到其完全的使用能力。不过:、不
能由使用者经常进行这一操作，因为使用者会将电动工具的非常緩慢 的运行或其不起动解释为功能故障或者完全失灵或者解释为损坏并 且而后不再继续操纵仪器开关，从而无法进行暖机运转。
发明内容
按本发明，现在，在电动工具中设置能够激活的冷起动装置，利 用该冷起动装置能够实现电动工具的暖机运转。尤其在用设置在电动 工具中的合适的位置上的温度传感器检测到的温度已经低于预先定 义的阈值时激活所述冷起动装置。为此，比如可以设置温度传感器用于检测蓄电池组的温度。
所述冷起动装置的激活可以通过光学的指示装置尤其LED让使 用者看得见。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述能够激活的冷起动装置 构造为具有电阻尤其加热电阻的短路电流电路。这一点尤为有利，如 果如此定位所述加热电阻，从而也就是说在所述电阻比如定位在蓄电 池的近旁时可以用所述加热电阻来容易地对蓄电池进4亍加热，由此实 现快速的加热并且随之缩短预热时间。
在本发明的另一种实施方式中，通过以下方式来激活所述冷起动 装置，也就是为了使电动工具暖机运转而使电流流经马达的绕组，因 而所述冷起动装置构造为经过马达的暖机运转电流电路.由此不必在 电动工具中设置额外的加热电阻。
如果马达的绕组用作暖机运转电流电路，那么有利的是阻止马达 意外地起动。为此，可以设置用于在激活冷起动装置的过程中使马达 与传动机构分开的装置，尤其设置额外的接合器。此外，可以通过以 下方式来防止马达的意外起动，即在激活冷起动装置的时间里闭锁所 述马达。这可以以机械方式比如通过销检或者通过电子方式比如通过 在右转/左转中使马达恒定地或者可变地优选高频的换极的方式来实 现。
根据所述按本发明的用于冷起动具有仪器开关和蓄电池的电动 工具的方法，在电动工具中检测温度。 一旦发现所检测到的温度低于 预先给定的阈值温度，那就在电动工具中激活冷起动功能。
冷起动功能的激活可以用光学的指示装置尤其用LED来指示， 其中为此比如可以切断温度报警LED或者接通冷起动指示LED。这 给使用者提供重要的关于电动工具的当前的运行状况及其面临的准 备运行状态的信息。
优选通过以下方式来激活冷起动功能，即闭合具有加热电阻的短 路电流电路。同时4吏通往马达的电流电路中断。不过，在放弃所述短 路电流电路的情况下也可以〗吏电流流经电动工具的马达的绕组。由此
与传动机构分开。
优选在蓄电池上检测温度，由此也可以依赖于相应地在蓄电池上当前测量的温度来调节冷起动功能。尤其而后在通过换极来闭锁马达 时所使用的频率可以依赖于蓄电池的温度和/或由当前能够由蓄电池 提供的电流来变化。
本发明的其它优点和有利的实施方式是以下附图的主题并且是
附图的说明部分。其中详细来讲
图l是具有仪器开关和蓄电池的电动工具的示意图2是具有冷起动功能的线路图3是用于冷起动电动工具的方法的示意的流程图。
具体实施例方式
图1示意示出了仅仅部分示出的具有仪器开关12和蓄电池组24 的电动工具IO,比如蓄电池螺丝刀、蓄电池钻机或者类似电动工具。 所述仪器开关12具有按钮14,该按钮14位于按钮轴16上并且与电 动工具外壳18相连接。使用者可以通过所述按钮14来手动操纵电动 工具10并且比如改变转速。此外可以设置用于转换旋转方向的转换 杆22。利用以能够+>开的方式安装的蓄电池24可以向仪器开关12 供给电压。在所述电动工具外壳18的内部安置了电气的和电子的元 件，用虛线示出的功率线路20也属于所述元件。该功率线路20用于 控制和调节流往负栽的电流。通常该功率线路具有功率晶体管或者 MOS-FET。蓄电池组可以具有一个或者多个电池单元，其中所述蓄 电池组固定地布置在电动工具中或者能够松开地布置在电动工具中。
此外，在所述电动工具10中设置了用于电动工具10的冷起动的 冷起动装置26。这个冷起动装置26能够使电动工具10暖机运转， 如果这一点由于主导的温度有必要的话。为测量温度，可以在所述电 动工具10的内部在合适的位置上布置温度传感器25。所述温度传感 器25尤其可以如此定位在所述蓄电池24上或附近，从而能够相应地 检测当前的蓄电池温度。
为了向使用者指示电动工具10的暖机运转，可以设置LED指示 器11，该LED指示器在暖机运转时发出光学的发光信号。在此，LED 信号可以用不同的方式实现。比如一旦激活冷起动装置26， LED就 会开始发光。 一旦再次使冷起动装置不起作用，那该LED就会停止 发光。此外，可以如此构造所述LED指示器，从而只有在激活冷起动装置之后并且在对蓄电池组进行预热之后达到对运行来说足够高
的温度时，温度才艮警LED才熄灭。比如在-IOC的温度阈值时可以 激活冷起动装置。如果由设置在蓄电池组上的温度传感器25比如 NTC测量到-20t:的温度，那就激活所述冷起动装置并且冷起动 LED开始发光。在这种情况下，如果在蓄电池组上测量出-IO匸的 温度，那就停止暖机运转过程。冷起动LED熄灭并且电动工具IO处 于准备运行状态中。同时准备运行状态LED可以开始发光，从而始 终向使用者通报电动工具的当前运行状态。也可以取代代表着光学指 示器的LED指示器11而设置声学的指示器或者其它类型的指示器。
图2示意示出了用于实现冷起动装置26的可能的装置的线路图。 在此，在图2a中冷起动装置26作为短路电流电路34实现。
一旦在接通电动工具10之后通过合适地布置的温度传感器25发 现蓄电池24的当前温度低于规定的阈值比如低于-10'C，就激活所 述短路电流电路34。由此，从蓄电池流出的电流不是流经马达30而 是流经短路电流电路34以及处于该短路电流电路34中的电阻32。
在一种优选的实施方式中，所述电阻32可以构造为加热电阻。 该电阻32用于对蓄电池24进行预热并且相应地定位在蓄电池24的 近旁比如定位在蓄电池组的下面。现在一旦通过温度传感器检测到蓄 电池24上的温度上升超过预先定义的阈值，那就通过以下方式使冷 起动装置不起作用，即再次中断所述短路电流电路，而同时再次闭合 通往马达30的电流电路。所述电动工具而后又处于准备工作状态中。 这种预热阶段典型地持续数秒钟。所述电动工具IO在预热阶段之后 的准备运行状态一方面可以通过蓄电池24的温度的检测并且另一方 面也可以通过短路电流电路34中的短路电流的测量来识别。在此测 量何时短路电流上升超过规定的阈值。如果是这种情况，那么蓄电池 就提供足够的电流并且电动工具10可以在正常运行状态中运行。
在另一种优选的实施方式中，所迷短路电流也可以随当前测量的 温度上升而下降或者说限制在允许的或者所期望的数值上，从而一方 面进行较为经济的加热并且另一方面蓄电池24经受更少的负荷。比 如可以为规定的温度预先给定电流值，短路电流净皮确定到所述电流值 上。
因而，为了能够实现所示出的冷起动装置而给所述电动工具10补充了单独的能够激活的用于暖机运转的短路电流电路34。此外， 利用通常设置在这样的电动工具中的线路装置必须保证不低于蓄电 池24的最小电压。
图2b示意示出了冷起动装置26的另一种实施方式。在此，该冷 起动装置在于，用于预热的电流直接流经马达30。不过在此必须保 证马达30不起动，所述冷起动装置在这种情况下因而是一个线路装 置，在由温度传感器25发现温度T低于预先给定的阈值Tschw之后所
/或者使马达30与传动机构分开。这一方面可以以机械方式比如通过 借助于活动的闭锁销来闭锁马达的做法来进行，或者另一方面可以通 过借助于单独的接合器的使用以指定方式使马达与传动机构分开的 做法来进行。
马达30的闭锁也可以以电子方式得到实现。为此向马达30加载 高频的交流电压36用于高频转换右转/左转。这确保可以用电动工具 10的运转方向的持久的并且足够高频的转换在激活冷起动装置的时 间里保证停机。
在图2a和2b中示意示出的中断位置28表示，在所述线路中也 可以理所当然地存在其它的电气的和电子的组件，所述其它的电气的 和电子的组件通常应用在这样的电动工具中。
图3示意示出了按本发明的用于冷起动电动工具的方法的流程。 为此，在步骤38中接通电动工具之后通过温度传感器25来测量当前 的蓄电池温度T。
在步骤40中检测，这个温度T是否低于预先给定的温度阈值 Tschw。对于具有锂离子蓄电池24的电动工具来说，这个阈值比如可 以为-IO"C。如果不是这种情况，那么电动工具IO就可以直接在正 常运行状态48中起动。
如果在步骤40中发现，当前所测量的温度T低于指定的阈值 Tschw,那就在步骤42中激活合适的冷起动装置。这个冷起动装置如 早已说明的一样比如可以在于激活短路电流电路或者在于在同时闭 锁马达或者使马达分开的情况下激活通过马达的加热电流。
随后在一个循环的范围内在步骤44中一直将当前温度T与阈值 温度T^w进行比较，直到T高于Tsehw。而后在步骤46中再次使冷
8起动装置不起作用，从而随后所述电动工具可以在正常模式中运行。 按本发明，为在电动工具中使用的硬件补充冷起动装置，该冷起
动装置在发现温度低于阈值时能够被激活。此外，对在电动工具10 中所使用的用于控制该电动工具10的软件进行扩展，用于在预先给
定的温度条件的情况下激活所述冷起动装置并且在加热之后再次解 除激活。由此可以实现这一点，即尤其今天所使用的锂离子蓄电池也
可以在低温时尤其在-20"C或者更低的温度时快速地处于准备使用 状态中并且使用者没有认为存在着设备缺陷。由此在使用相同的蓄电 池单元工艺的情况下，可以扩大用蓄电池运行的电动工具尤其蓄电池 螺丝刀、蓄电池钻机或者园艺设备的使用范围。在此，应用范围也能 够扩展到其它用蓄电池运行的对象上。
权利要求
1.电动工具(10)，具有仪器开关(12)和蓄电池(24)，其特征在于，在所述电动工具(10)中设置了能够激活的冷起动装置(26)。
2. 按权利要求1所述的电动工具(10),其特征在于，设置了 用于检测蓄电池(24)的温度的温度传感器(25)。
3. 按权利要求1或2中任一项所述的电动工具(10)，其特征 在于，设置了用于指示冷起动装置(26)的激活的光学的指示装置尤 其LED ( 11 )。
4. 按权利要求1到3中任一项所述的电动工具(10)，其特征 在于，所述能够激活的冷起动装置(26)构造为具有电阻(32)的短 路电流电路(34)。
5. 按权利要求4所述的电动工具(10)，其特征在于，所述短 路电流电路(34)敷设在蓄电池(24)的附近，使得所述电阻(32) 能够用于对所述蓄电池(24)进行预热。
6. 按权利要求1到3中任一项所述的电动工具(10),其特征 在于，所述冷起动装置构造为经过马达(30)的暖机运转电流电路。
7. 按权利要求6所述的电动工具(10),其特征在于，设置了 用于在冷起动装置(26)的激活的时间里以机械方式使马达(30)与 传动机构分开的装置。
8. 按权利要求7所述的电动工具(10)，其特征在于，所述用 于以机械方式使马达(30)与传动机构分开的装置构造为接合器。
9. 按权利要求6所述的电动工具(10),其特征在于，设置了 用于在冷起动装置(26)的激活的时间里闭锁所述马达(30)的装置。
10. 按权利要求9所述的电动工具(10)，其特征在于，所述用 于闭锁马达(30)的装置实施为机械的固定或者马达的电子的高频换 极。
11. 按权利要求9或10中任一项所述的电动工具(10),其特 征在于，为了进行机械的闭锁设置了用于锁住马达(30)的销栓。
12. 用于冷起动电动工具(10)的方法，所述电动工具(10)具 有仪器开关(12)和蓄电池(24)，其特征在于，在所述电动工具(IO) 中检测温度(T),将这个温度(T)与阈值温度(Tschw)进行比较，并且在所检测到的温度(T)低于所述阈值温度(Tsdm)时激活冷起 动功能。
13. 按权利要求12所述的方法，其特征在于，用声学的或者光 学的指示装置尤其用LED (11)来指示冷起动功能的激活。
14. 按权利要求12或13所述的方法，其特征在于，作为冷起动 功能，激活具有加热电阻(32)的短路电流电路(34)。
15. 按权利要求12或13所述的方法，其特征在于，作为冷起动 功能，使电流流经电动工具(10)的马达(30)并且闭锁所述马达(30) 并且/或者使所迷马达(30)与传动机构分开。
16. 按权利要求15所述的方法，其特征在于，通过以下方式来 闭锁所述马达(30),即在右转/左转中用恒定的或者可变的频率使 所述马达(30)换极.
17. 按权利要求16所述的方法，其特征在于，以一种频率进行 换极，该频率的大小使得马达(30)不起动。
18. 按权利要求16或n所述的方法，其特征在于，在蓄电池(24) 上检测温度(T)并且所述频率依赖于当前所测量的温度(T)和/或 当前能够由蓄电池提供的电流来变化。
19. 按权利要求12到17中任一项所述的方法，其特征在于，短 路电流的功率依赖于当前所测量的温度来变化。
全文摘要
具有蓄电池(24)的电动工具(10)以一定的效率来运行，该效率依赖于电动工具(10)中的主导温度。为了在温度较低时改进电动工具的运行，在所述电动工具(10)中设置了能够激活的冷起动装置(26)。
文档编号H02P1/02GK101682275SQ200880020622
公开日2010年3月24日 申请日期2008年4月23日 优先权日2007年6月18日
发明者R·格劳宁 申请人:罗伯特.博世有限公司