Titel

Adapter für einen Wechselakkupack

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Adapter für einen Wechselakkupack eines akkubetriebenen Elektrogeräts oder für ein zum Laden des Wechselakkupacks geeignetes Ladegerät nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1.

Stand der Technik

Aus der US 2014/0117922 A1 ist es bekannt, einen Wechselakkupack für eine akkubetriebene Handwerkzeugmaschine mittels eines aufsteckbaren Adapters zum Laden des Akkus eines Mobilfunkgeräts zu nutzen. Dazu wird das Mobilfunkgerät per USB-Kabel mit dem auf dem Wechselakkupack aufgesteckten Adapter verbunden.

Ferner ist bekannt, akkubetriebene Handgeräte wie Zahnbürsten, Mobilfunkgeräte, elektrisch betriebene Handwerkzeuge oder dergleichen drahtlos zu laden. Dazu wird ein elektromagnetisches Feld zur induktiven Energieübertragung von einer Primärspule, beispielsweise eines Ladegeräts, zu einer Sekundärspule, beispielsweise eines Smartphones, die in einem geringen Abstand zueinander positioniert sind und die auf diese Weise zusammen im Wesentlichen einen Transformator bilden, genutzt. Auf analoge Weise können auch Wechselakkupacks für Elektrowerkzeuge oder andere akkubetriebene Elektrogeräte induktiv geladen werden.

Ausgehend vom Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen handelsüblichen Wechselakkupack für ein akkubetriebenes Elektrogerät als Energiequelle zum bequemen, kabellosen Laden eines Energieempfängers, insbesondere eines Mobilfunkgeräts oder eines Wearables, zu nutzen.

Vorteile der Erfindung Die Erfindung betrifft einen Adapter für einen Wechselakkupack eines akkubetriebenen Elektrogeräts oder für ein zum Laden des Wechselakkupacks geeignetes Ladegerät. Der Adapter weist zur Energieübertragung eine elektromechanische Schnittstelle mit elektrischen Kontakten auf, über die er lösbar mit einer elektromechanischen Schnittstelle des Wechselakkupacks oder des Ladegeräts verbindbar ist. Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird vorgeschlagen, dass der Adapter eine kabellose Schnittstelle zur Übertragung der vom Wechselakkupack oder vom Ladegerät bereit gestellten Energie auf einen Energieempfänger aufweist. Mit besonderem Vorteil kann so ein handelsüblicher Wechselakkupack zum kabellosen Laden beispielsweise eines Smartphones oder eines Wearables genutzt werden. Dies ist besonders in Situationen hilfreich, in denen gerade keine anderen Energiequellen zum Laden eines als Smartphone, Wearable oder dergleichen ausgebildeten entladenden Energieempfängers vorhanden sind.

Als akkubetriebenes Elektrogerät im Kontext der Erfindung soll insbesondere ein Elektrowerkzeug verstanden werden. Dabei kann das Elektrowerkzeug sowohl als Elektrohandwerkzeug als auch als stationäre Elektrowerkzeugmaschine ausgebildet sein. Typische Elektrowerkzeuge sind in diesem Zusammenhang Handoder Standbohrmaschinen, Schrauber, Schlagbohrmaschinen, Bohrhämmer, Hobel, Winkelschleifer, Schwingschleifer, Poliermaschinen, Kreis-, Tisch-, Kapp- und Stichsägen oder dergleichen. Als akkubetriebene Elektrogeräte kommen aber auch Messgeräte wie Entfernungsmesser, Lasernivellierhilfen, etc. oder Gartengeräte wie Rasenmäher, Rasentrimmer, Astsägen oder dergleichen in Frage. Weiterhin ist die Erfindung auch in Verbindung mit Wechselakkupacks für akkubetriebene Haushaltgeräte, wie Staubsauger, Mixer, etc. oder für eBikes, eScooter, etc. nutzbar.

Unter einem kabellosen Energieempfänger im Kontext der Erfindung soll insbesondere ein kabellos aufladbares Mobilfunkgerät oder ein entsprechend aufladbares Wearable, wie beispielsweise eine Smart Watch, ein Fitnessband, eine smarte Brille oder sonstige am Körper eines Bedieners tragbare akkubetriebene Geräte verstanden werden. Typische mit Wechselakkupacks betreibbare Elektrogeräte werden je nach ihrer vorgesehenen Verwendung in sehr unterschiedlichen Leistungsklassen angeboten. So gibt es beispielsweise Handwerkzeugmaschinen sowie Garten- und Haushaltsgeräte in unteren Leistungsklassen, die mit 10,8 V (nominell oftmals auch als 12 V bezeichnet) oder 14,4 V betrieben werden, während in den mittleren bis höheren Leistungsklassen überwiegend Elektrogeräte in Spannungsklassen von 18 V, 36 V, 54 V oder auch 72V zum Einsatz kommen. Die Spannungswerte resultieren dabei aus der Verschaltung (parallel oder seriell) der in den Wechselakkupacks verwendeten Akkuzellen. Bevorzugt sind die Akkuzellen dabei als lithiumbasierte Akkuzellen, z.B. Li-Ion, Li-Po, Li-Metall oder dergleichen, mit einer Zellspannung von 3,6 V ausgebildet, wobei eine Akkuzelle in der Regel eine zylinderförmige Rundzelle ist, deren Zellpole an Enden der Zylinderform angeordnet sind. Die nachfolgende Erfindung ist jedoch nicht von der Art, Bauform und Anzahl der Akkuzellen abhängig, sondern kann für beliebige Wechselakkupacks angewendet werden.

Über entsprechend ausgebildete elektromechanische Schnittstellen mit jeweils einer Mehrzahl elektrischer Kontakte kann der Wechselakkupack mit dem akkubetriebenen Elektrogerät oder dem erfindungsgemäßen Adapter kraft- und/oder formschlüssig lösbar verbunden werden. Dabei soll unter einer „lösbaren Verbindung“ insbesondere eine werkzeuglos - also von Hand - lösbare und herstellbare Verbindung verstanden werden. Es sei darüber hinaus angemerkt, dass die Ausgestaltung der elektromechanischen Schnittstellen des erfindungsgemäßen Adapters, des Wechselakkupacks, des akkubetriebenen Elektrogeräts und des Ladegeräts sowie die zugehörigen Aufnahmen zur kraft- und/oder formschlüssig lösbaren Verbindung für die unterschiedlichen Spannungsklassen nicht Gegenstand dieser Erfindung sein soll. Im Regelfall sind die elektromechanischen Schnittstellen eines Wechselakkupacks einer Spannungsklasse derart ausgestaltet, dass sie nur kompatibel zu den entsprechenden Schnittstellen eines akkubetriebenen Elektrogeräts der gleichen Spannungs- bzw. Leistungsklasse sind.

Dies gilt entsprechend auch für den erfindungsgemäßen Adapter. Ein Fachmann wird je nach Leistungs- bzw. Spannungsklasse des akkubetriebenen Elektrogeräts, des Wechselakkupacks und/oder das erfindungsgemäßen Adapters eine geeignete Ausführungsform für die Schnittstellen wählen. Die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Ausführungsformen sind daher nur exemplarisch zu verstehen.

Mit besonderem Vorteil weist die kabellose Schnittstelle eine Primärspule auf, um induktiv Energie auf eine Sekundärspule des Energieempfängers zu übertragen. Da die induktive Energieübertragung neben anderen kabellosen Energieübertragungsformen, z.B. optisch oder per Bewegung, am häufigsten eingesetzt wird, ergibt sich eine größtmögliche Kompatibilität des erfindungsgemäßen Adapters mit entsprechend ausgestatteten Energieempfängern, insbesondere, wenn die kabellose Schnittstelle nach dem weit verbreiteten Qi-Standard für Übertragungsleistungen von bis zu 5 Watt (Baseline Power Profile) oder 15 Watt (Extended Power Profile) mit Übertragungsfrequenzen zwischen 87 und 205 kHz und Datenraten von bis zu 2 kBit/s arbeitet.

Zur möglichst einfachen Anbindung des Energieempfängers an den Adapter ist die kabellose Schnittstelle auf einer der elektromechanischen Schnittstelle im Wesentlichen gegenüberliegenden Seite des Adapters angeordnet. Sprich, wenn sich die elektromechanische Schnittstelle auf einer Unterseite des Adapters befindet, ist die kabellose Schnittstelle auf dessen Oberseite angeordnet. Dabei müssen Unter- und Oberseite nicht zwangsläufig parallel zueinander verlaufen, sondern können auch einen Winkel von bis zu 30° aufweisen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die elektromechanische Schnittstelle des Wechselakkupacks oder des Ladegeräts nicht normal zur Schwerkraft verläuft. Ebenso ist es denkbar, dass die kabellose Schnittstelle des Adapters in ihrem Winkel zur elektromechanischen Schnittstelle vom Bediener verstellbar ist.

Um über die kabellose Schnittstelle einen mit der mechanischen Schnittstelle des Adapters verbundenen Wechselakkupack aufladen zu können, ist Energie auch in entgegengesetzter Richtung von der kabellosen Schnittstelle zur elektromechanischen Schnittstelle übertragbar. In dem Fall kommt statt eines kabellosen Energieempfängers natürlich ein kabellos arbeitendes Ladegerät als Energiequelle zum Einsatz.

Damit der Adapter sicher mit dem Wechselakkupack verbunden ist, weist die elektromechanische Schnittstelle des Adapters eine Aufnahme zur Arretierung mit einer Arretiervorrichtung des Wechselakkupacks auf. Mit besonderem Vorteil beträgt eine Höhenausdehung des Adapters weniger als das Doppelte einer Höhenausdehnung der elektromechanischen Schnittstelle. Auf diese Weise kann ein besonders kompakt bauender Adapter bereitgestellt werden, der leicht verstaubar ist.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Adapter eine Anzeige zur Signalisierung des Energietransports und/oder einer Richtung des Energietransports aufweist. Somit kann ein Bediener sofort erkennen, ob Energie übertragen wird und ggf. welcher der beiden Ladepartner als Energiequelle und welcher als Energieempfänger fungiert.

Zusätzlich zur elektromechanischen Schnittstelle für den Wechselakkupack bzw. für ein zum Laden des Wechselakkupacks geeignetes Ladegerät und zur kabellosen Schnittstelle kann der Adapter eine weitere elektromechanische Schnittstelle, insbesondere eine USB-Buchse, zum Entladen und/oder Laden des mit ihm verbundenen Wechselakkupacks aufweisen.

Ausführungsbeispiele

Zeichnung

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren 1 und 2 beispielhaft erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen in den Figuren auf gleiche Bestandteile mit einer gleichen Funktionsweise hindeuten.

Es zeigen

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines Systems bestehend aus einem Wechselakkupack für verschiedene akkubetriebene Elektrogeräte sowie ein Ladegerät zum Laden des Wechselakkupacks und

Fig. 2: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Adapters für den Wechselakkupack. Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt einen Wechselakkupack 10 mit einer, eine Mehrzahl elektrischer Kontakte 12 aufweisenden elektromechanischen Schnittstelle 14. Der Wechselakkupack 10 kann mittels eines Ladegeräts 16 geladen und durch diverse akkubetriebene Elektrogeräte 18 entladen werden. Dazu weisen das Ladegerät 16 und die akkubetriebenen Elektrogeräte 18 jeweils eine weitere, eine Mehrzahl elektrischer Kontakte 12 aufweisende elektromechanische Schnittstelle 20 auf. Figur 1 soll veranschaulichen, dass der Wechselakkupack 10 für verschiedene akkubetriebenen Elektrogeräte 18 geeignet ist. So sind exemplarisch ein Akkustaubsauger 22, ein Akkuschlagschrauber 24 und ein Akkurasentrimmer 26 gezeigt. Im Kontext der Erfindung spielt jedoch die Art des akkubetriebenen Elektrogeräts 18 keine Rolle. Daher können verschiedenste Elektrowerkzeuge, Gartengeräte, Haushaltsgeräte und Fahrzeuge als akkubetriebenen Elektrogeräte 18 in Frage kommen.

Der Wechselakkupack 10 umfasst ein Gehäuse 28, das an einer Seitenwand bzw. an seiner Oberseite 30 die elektromechanische Schnittstelle 14 zur lösbaren Verbindung mit der weiteren elektromechanischen Schnittstelle 20 des Ladegeräts 16 bzw. der akkubetriebenen Elektrogeräte 18 aufweist. In Verbindung mit dem akkubetriebenen Elektrogerät 18 dienen die elektromechanischen Schnittstellen 14, 20 primär dem Entladen des Wechselakkupacks 10, während sie in Verbindung mit dem Ladegerät 16 dem Aufladen des Wechselakkupacks 10 dienen. Die genaue Ausgestaltung der elektromechanischen Schnittstellen 14, 20 ist abhängig von verschiedenen Faktoren, wie beispielsweise der Spannungsklasse des Wechselakkupacks 10 bzw. des akkubetriebenen Elektrogeräts 18 und diversen Herstellerspezifikationen. So können z.B. drei oder mehr elektrische Kontakte 12 zur Energie- und/oder Datenübertragung zwischen dem Wechselakkupack 10 und dem Ladegerät 16 bzw. dem akkubetriebenen Elektrogerät 18 vorgesehen sein. Auch ist eine mechanische Kodierung denkbar, so dass der Wechselakkupack 10 nur an bestimmten akkubetriebenen Elektrogeräten 18 betreibbar ist. Da die mechanische Ausgestaltung der elektromechanischen Schnittstelle 14 des Wechselakkupacks 10 und der weiteren elektromechanischen Schnittstelle 20 des Ladegeräts 16 bzw. des akkubetriebenen Elektroge- räts 18 für die Erfindung unerheblich ist, soll hierauf nicht weiter im Detail eingegangen werden. Sowohl ein Fachmann als auch ein Bediener des Wechselakkupacks 10 und des Ladegeräts 16 bzw. des akkubetriebenen Elektrogeräts 18 werden diesbezüglich die geeignete Auswahl treffen.

Der Wechselakkupack 10 verfügt über eine mechanische Arretiervorrichtung 32 zur Arretierung der form- und/oder kraftschlüssig lösbaren Verbindung der elektromechanischen Schnittstelle 14 des Wechselakkupack 10 an der entsprechenden Gegenschnittstelle 20 (nicht im Detail gezeigt) des akkubetriebenen Elektrogeräts 18. Dabei ist die Arretiervorrichtung 32 als ein gefederter Drücker 34 ausgebildet, der mit einem Arretierglied 36 des Wechselakkupacks 10 wirkverbunden ist. Aufgrund der Federung des Drückers 34 und/oder des Arretierglieds 36 rastet die Arretiervorrichtung 32 beim Einschieben des Wechselakkupacks 10 in die Gegenschnittstelle 20 des akkubetriebenen Elektrogeräts 18 automatisch in eine entsprechende Aufnahme ein. Drückt ein Bediener den Drücker 34 in Einschubrichtung, wird die Arretierung gelöst und der Bediener kann den Wechselakkupack 10 entgegen der Einschubrichtung aus dem akkubetriebenen Elektrogerät 18 entnehmen bzw. ausschieben. Für gewöhnlich weist das Ladegerät 16 keine entsprechende Aufnahme in der elektromechanischen Schnittstelle 20 zur Arretierung des Wechselakkupacks 10 auf, um ein schnelles Ein- und Ausschieben des Wechselakkupacks 10 zu ermöglichen. Nichtsdestotrotz kann aber auch im Ladegerät 16 eine entsprechende Arretiermöglichkeit für den Wechselakkupack (beispielsweise zum sicheren Laden während einer Autofahrt oder dergleichen) vorgesehen sein.

Wie bereits eingangs erwähnt, ergibt sich die Akkuspannung des Wechselakkupacks 10 in der Regel aus einem Vielfachen der Einzelspannungen der Energiespeicherzellen (nicht gezeigt) in Abhängigkeit ihrer Verschaltung (parallel oder seriell). Bevorzugt sind die Energiespeicherzellen als lithiumbasierte Energiespeicherzellen, z.B. Li-Ion, Li-Po, Li-Metall oder dergleichen, ausgebildet. Die Erfindung ist aber auch für Wechselakkupacks mit Ni-Cd-, Ni-MH-Zellen oder andere geeignete Zellenarten anwendbar.

Figur 2 zeigt den erfindungsgemäßen Adapter 38 zur Verwendung mit dem Wechselakkupack 10 gemäß Figur 1. Zur form- und/oder kraftschlüssig lösbaren Verbindung des Adapters 38 mit der die elektrischen Kontakte 12 aufweisenden elektromechanischen Schnittstelle 14 des Wechselakkupacks 10 verfügt der Adapter über eine entsprechende elektromechanische Schnittstelle 40, die im Wesentlichen den elektromechanischen Schnittstellen 20 des Ladegeräts 16 und des akkubetriebenen Elektrogeräts 18 entspricht. Somit weist auch die elektromechanische Schnittstelle 40 des Adapters 38 eine Mehrzahl elektrischer Kontakte 12 für den Energietransport und ggf. die Datenübertragung von und/oder zum Wechselakkupack 10 auf. Zudem sind an der elektromechanischen Schnittstelle 40 des Adapters 38 Führungsnuten 42 in Ein- bzw. Ausschubrichtung vorgesehen, in die entsprechende Führungsvorsprünge 44 der elektromechanischen Schnittstelle 14 des Wechselakkupacks 10 eingreifen. Um den Adapter 38 auf dem Wechselakkupack 10 arretieren zu können, ist eine Aufnahme 44 in der elektromechanischen Schnittstelle 40 des Adapters 38 vorgesehen, in die das Arretierglied 36 der Arretiervorrichtung 32 des Wechselakkupacks 10 im eingeschobenen Zustand des Adapters 38 eingreifen kann. Drückt der Bediener den Drücker 34 des Wechselakkupacks 10 entgegen der Einschubrichtung des Adapters 38, wird die Arretierung gelöst und der Bediener kann den Adapter 38 aus dem Wechselakkupack 10 entnehmen bzw. ausschieben.

Um mit dem Adapter 38 kabellos einen Energieempfänger 48, beispielsweise ein Smartphone 50, aufladen zu können, weist der Adapter eine kabellose Schnittstelle 52 zur Übertragung der vom Wechselakkupack 10 oder vom Ladegerät 16 bereit gestellten Energie auf den Energieempfänger 48 auf. Dazu muss der Adapter 38 über seine elektromechanische Schnittstelle 40 in der oben beschriebenen Art und Weise mit der elektromechanischen Schnittstelle 20 des Wechselakkupacks 10 verbunden sein, so dass ein Energietransport über die elektrischen Kontakte 12 stattfinden kann.

Zur induktiven Energieübertragung weist die kabellose Schnittstelle 52 eine Primärspule 54 auf (in Figur 2 durch ein induktives Ladesymbol angedeutet), die mit einer Sekundärspule 56 des Energieempfängers 48 in bekannter Weise zusammenwirkt. Da die induktive Energieübertragung, insbesondere nach dem Qi- Standard, dem Fachmann bekannt ist, soll hierauf nicht weiter im Detail eingegangen werden. Neben der induktiven Energieübertragung kommen aber auch noch andere kabellose Energieübertragungsformen, z.B. optisch oder per Bewe- gung, in Frage. Der Qi-Standard stellt jedoch die aktuell am häufigsten verbreitete kabellose Energieübertragungsform für mobile akkubetriebene Geräte, wie Smartphones oder Wearables, dar. Damit sind Übertragungsleistungen von bis zu 5 Watt (Baseline Power Profile) oder 15 Watt (Extended Power Profile) mit Übertragungsfrequenzen zwischen 87 und 205 kHz und Datenraten von bis zu 2 kBit/s möglich.

Zur möglichst einfachen Anbindung des Energieempfängers 48 an den Adapter 38 ist die kabellose Schnittstelle 52 auf einer der elektromechanischen Schnittstelle 40 im Wesentlichen gegenüberliegenden Seite des Adapters 38 angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich die elektromechanische Schnittstelle 40 auf einer Unterseite des Adapters 38, während die kabellose Schnittstelle 52 auf dessen Oberseite angeordnet ist. Somit kann der Bediener den Energieempfänger 48 einfach zum Laden auf den in den Wechselakkupack 10 eingeschobenen Adapter 38 auflegen. Unter- und Oberseite des Adapters 10 müssen nicht zwangsläufig parallel zueinander verlaufen, sondern können auch einen Winkel von bis zu 30° aufweisen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die elektromechanischen Schnittstellen 14, 20 des Wechselakkupacks 10 oder des Ladegeräts 16 nicht normal zur Schwerkraft verlaufen, so dass bei paralleler Anordnung der kabellosen Schnittstelle 52 relativ zur elektromechanischen Schnittstelle 40 des Adapters 38 die Gefahr eines Abrutschens des aufgelegten Energieempfängers 48 bestünde. Ebenso ist es denkbar, dass die kabellose Schnittstelle 52 des Adapters 38 in ihrem Winkel zur elektromechanischen Schnittstelle 40 vom Bediener verstellbar ist, beispielsweise durch ein nicht gezeigtes Scharnier. In dem Fall muss zumindest die Primärspule 54 Bestandteil der klappbaren kabellosen Schnittstelle 52 sein.

Um mittels des Adapters 38 über dessen kabellose Schnittstelle 52 einen mit der mechanischen Schnittstelle 40 verbundenen Wechselakkupack 10 aufladen zu können, ist alternativ auch Energie in entgegengesetzter Richtung von der kabellosen Schnittstelle 52 zur elektromechanischen Schnittstelle 40 übertragbar. In dem Fall kommt statt des kabellosen Energieempfängers 48 ein nicht gezeigtes kabellos arbeitendes Ladegerät als Energiequelle zum Einsatz. Der Adapter 38 weist eine sehr kompakte Bauform auf. So kann seine Höhen- ausdehung 58 weniger als das Doppelte der Höhenausdehnung 60 der elektromechanischen Schnittstelle 40 betragen, um ein besonders einfaches Verstauen zu ermöglichen.

Zur Signalisierung des Energietransports und/oder einer Richtung des Energietransports weist der Adapter 38 eine Anzeige 62 auf. Zur reinen Signalisierung des Energietransports genügt eine einfache LED, während für die Richtungsanzeige entweder eine mehrfarbige LED oder zwei LEDs zum Einsatz kommen können. Alternativ ist auch eine Energie sparendes LCD denkbar, das ggf. zusätzliche Informationen über die Höhe der übertragenen Leistung, über die Dauer des Energietransportes, über die Spannung und/oder über den Strom liefert. Somit kann ein Bediener sofort erkennen, ob Energie übertragen wird und ggf. welcher der beiden Ladepartner als Energiequelle und welcher als Energieempfänger fungiert.

Zusätzlich zur elektromechanischen Schnittstelle 40 für den Wechselakkupack 10 bzw. für ein zum Laden des Wechselakkupacks 10 geeignetes Ladegerät 16 und zur kabellosen Schnittstelle 52 kann der Adapter 38 eine weitere elektromechanische Schnittstelle 64, insbesondere eine USB-Buchse 66, zum Entladen und/oder Laden des mit ihm verbundenen Wechselakkupacks 10 aufweisen.

Es sei abschließend noch darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 beschränkt ist. So sind insbesondere die elektromechanischen Schnittstellen 14, 20, 40 exemplarisch zu verstehen. Entsprechendes gilt für die genannten Spannungs- und Leistungswerte.