用电池操作的手持式动力工具、用于手持式动力工具的电池单元、具有手持式动力工具和电池单元的系统、用于电池单元的充电装置和具有电池单元和充电装置的系统的制作方法

本发明涉及一种用电池操作的手持式动力工具、一种用于手持式动力工具的电池单元、一种具有手持式动力工具和电池单元的系统、一种用于电池单元的充电装置和一种具有电池单元和充电装置的系统。

背景技术：

1、用于手持式动力工具的电池单元通常具有多个彼此串联连接的电芯(zelle)，以便增加电池单元的输出电压。例如，具有十个锂离子电芯、具有大约36v输出电压的电池单元是已知的。较高的输出电压可以是有利的，因为在相同的电功率下流动的电流较低，这例如是可以减小线路截面和可以使用针对较低电流的器件的原因。另外，可以减小电池单元的老化，因为较低的放电电流对电池单元施加较小的负载。

2、然而，较高的电压与较高的受伤风险相关联。存在各种保护法规，这些保护法规规定例如超过某个最大电压时，可以使电触点不再暴露。于是，这需要相应更高的设计努力并且使相应的装置更复杂且更昂贵。

3、在此背景下，本发明的目的在于提供改进的手持式动力工具、改进的电池单元和/或改进的充电装置。

技术实现思路

1、第一方面提出了一种用电池操作的手持式动力工具，该手持式动力工具具有可释放地接纳至少一个电池单元的接纳舱。接纳舱具有至少四个电触点，这至少四个电触点用于与至少一个电池单元的四个对应的触点产生接触，其中，手持式动力工具的负载连接在第一触点与第四触点之间，其中，能够切换至断开开关状态和闭合开关状态的开关连接在第二触点与第三触点之间，并且其中，经由该开关，电池单元的第一电芯装置与第二电芯装置串联连接或第一电池单元与第二电池单元串联连接。

2、该手持式动力工具具有的优点在于，手持式动力工具可以在操作期间以高电压操作，高电压例如可以高于60v的保护性低电压(直流电流)或另一个阈值，而不必通过特殊措施保护电池单元的触点。使用多个单独的电池单元具有的优点在于，电池单元在它们插入手持式动力工具时在空载状态下不相互电连接，这例如降低了短路等风险。

3、手持式动力工具尤其是钻机、冲击钻、锤钻、手持式圆锯、线锯、狐尾锯、角磨机、搅拌机等形式。

4、手持式动力工具尤其可以被配置成接纳多于一个电池单元，特别是以便实现用于手持式动力工具的增加的操作电压。然而，手持式动力工具还可以只用一个电池单元操作，该电池单元藉由对应的电芯装置提供必要操作电压。相应地，手持式动力工具可以用一个、两个或多于两个电池单元操作。应当注意到的是，“必要操作电压”是指手持式动力工具的设计电压。因此不排除手持式动力工具也可以用不同的电压操作。

5、至少四个电触点是必需的，以实现电池单元或电芯装置的可切换的串联连接，这由手持式动力工具的控制设备控制。可以在两种应用之间进行区分。

6、第一，单个电池单元可以被配置成提供必要操作电压。该电池单元内部具有两个电芯装置，这些电芯装置彼此不电连接，而是可以经由引导到外部的两个触点与每个电芯装置产生接触。当开关闭合时，这两个电芯装置各自经由触点彼此串联连接，由此电路闭合并且在两个剩余的触点之间提供对应于两个电芯装置的电压总和的电压。

7、第二，可以使用两个(或多于两个)电池单元，其各自的电压低于手持式动力工具的必要操作电压。当插入电池单元时，它们彼此保持电断开，直到用户激活主开关或转矩控制器等。闭合开关闭合经由这两个电池单元的电路，使得电流可以流动。

8、在这两种情况下，都降低了来自手持式动力工具的风险，因为特别是可以以简单的构建方式遵守在空载状态下存在的电压的预先确定的阈值，例如上限值。

9、当手持式动力工具操作时，用于驱动手持式动力工具的电动机的电流特别是经由开关导通的。因此，开关同时用作提高安全性的器件，因为它可以用来中断电动机的电源。

10、根据用电池操作的手持式动力工具的一个实施例，开关是能够由手持式动力工具的用户手动操作的开关。

11、根据用电池操作的手持式动力工具的另一个实施例，开关包括能够藉由特定控制信号改变至断开开关状态或闭合开关状态的半导体器件。

12、根据用电池操作的手持式动力工具的另一个实施例，手持式动力工具的控制装置被配置成基于手持式动力工具的主开关的致动而输出特定控制信号。

13、根据用电池操作的手持式动力工具的另一个实施例，开关包括以相反极性串联连接的两个mosfet。

14、当使用mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管)时，该布置对于体二极管是有利的，因为体二极管可能会击穿。两个mosfet经由特定控制信号切换。

15、除了mosfet，还可以使用其他类型的晶体管，例如具有续流二极管的igbt。

16、根据用电池操作的手持式动力工具的另一个实施例，开关包括四个mosfet，这四个mosfet布置成两对，这两对彼此并联连接，其中每对的两个mosfet以相反极性串联连接。

17、该布置是有利的，一方面以便具有与mosfet故障相关的冗余度，并且另一方面，该布置的载流能力得到提高并且各个mosfet上的热负载减少。所有四个mosfet优选地经由特定控制信号切换。

18、第二方面提出了一种用于手持式动力工具的电池单元。电池单元具有多个电芯装置和成对引导到外部的多个触点，其中，多个触点的相应的对能够连接至多个电芯装置中的相关联的电芯装置的电极。

19、该电池单元可以有利地用于操作根据第一方面的手持式动力工具。

20、无源或有源的电子器件(例如二极管等)可以布置在外部触点与相应的电芯装置的电极之间。

21、根据电池单元的一个实施例，多个电芯装置中的每个电芯装置具有低于60v的最大输出电压。

22、这意味着，输出电压低于保护性低电压的上限值，这就是不需要特殊的安全措施来保护触点的原因。

23、根据电池单元的一个实施例，多个电芯装置中的每个电芯装置包括多个锂离子电芯。

24、根据电池单元的另一个实施例，多个电芯装置中的每个电芯装置具有最多14个串联连接的锂离子电芯。

25、该实施例具有的优点在于，为相应的电芯装置充电所需的充电电压低于60v(直流电流)的值。用于单个锂离子电芯的充电电压为例如4.2v。

26、根据电池单元的另一个实施例，电池单元具有恰好两个电芯装置和引导到外部的四个触点。

27、根据电池单元的另一个实施例，电池单元具有恰好三个电芯装置和引导到外部的六个触点。

28、第三方面提出了一种具有根据第一方面的用电池操作的手持式动力工具和根据第二方面的电池单元的系统。

29、针对手持式动力工具和电池单元描述的实施例和特征相应地适用于该系统，并且反之亦然。

30、第四方面提出了一种用于给根据第二方面的电池单元充电的充电装置。充电装置被配置成给电池单元的每个电芯装置单独充电。

31、具体地，充电装置包括用于接纳电池单元的接纳舱和对应于电池单元以用于与电池单元的触点产生接触的多个成对触点。经由相应的触点对给可以连接至该触点对的电芯装置充电。在这种情况下，每个电芯装置与其他电芯装置分开充电。为此目的，充电装置可以具有对应的多个充电电路，以提供充电电压和充电电流。替代性地，可以提出，充电装置仅具有一个充电电路，藉由该充电电路在时间上相继地给电芯装置充电。

32、如果电池单元例如具有两个电芯单元和四个触点，则充电装置相应地具有四个触点和一个或两个充电电路。如果电池单元例如具有三个电芯单元和六个触点，则充电装置相应地具有六个触点和多达三个充电电路。

33、第五方面提出了一种具有根据第二方面的电池单元和根据第四方面的充电装置的系统。

34、针对电池单元和充电装置描述的实施例和特征相应地适用于该系统，并且反之亦然。

35、特别有利的是，电池单元具有带有锂离子电芯的多个电芯装置，其中，相应的电芯装置包括最多14个串联连接的锂离子电芯。

36、该实施例具有的优点在于，为相应的电芯装置充电所需的充电电压低于60v(直流电流)的值。用于单个锂离子电芯的充电电压为例如4.2v。相应地，也不必为充电装置采取特殊的安全预防措施，例如覆盖触点。