Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein mobiles Ladegerät für mindestens ein elektrisch betreibbares Werkzeuggerät, das mindestens einen Akku umfasst, der durch das mobile Ladegerät aufladbar ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Ladesystem für mindestens zwei elektrisch betreibbare Werkzeuggeräte, die jeweils mindestens einen Akku umfassen, der durch ein derartiges mobiles Ladegerät aufladbar ist. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Ladesystems.

Stand der Technik Aus dem US-Patent US 7,462,951 B1 ist eine induktive Ladestation für elektrisch betreibbare Werkzeuggeräte bekannt. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 33 05 224 A1 ist ein Bord-Batterieladegerät zum Laden der Hauptbatterie eines Elektrospeicher- Straßenfahrzeugs mit einem kapazitiven Zwischenspeicher bekannt.

Darstellung der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es, den Betrieb eines elektrisch betreibbaren Werkzeuggeräts, das mindestens einen Akku umfasst, der durch ein mobiles Ladegerät aufladbar ist, weiter zu vereinfachen.

Die Aufgabe ist bei einem mobilen Ladegerät für mindestens ein elektrisch betreibbares Werkzeuggerät, das mindestens einen Akku umfasst, der durch das mobile Ladegerät aufladbar ist, dadurch gelöst, dass das mobile Ladegerät eine Energiespeichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie umfasst, die verwendet werden kann, um den Akku des elektrisch betreibbaren Werkzeuggeräts netzfrei aufzuladen. Mobil bedeutet im Zusammenhang mit dem Ladegerät, dass das Ladegerät allein tragbar oder transportabel ist, und zwar unabhängig von anderen Geräten oder zusammen mit anderen Geräten. Akku ist eine Kurzform von Akkumulator. Im Rahmen der Erfindung sind durch das mobile Ladegerät jedoch auch andere Stromspeicher, wie beispielsweise Kondensatoren, aufladbar. Netzfrei bedeutet, dass das mobile Ladegerät nicht an ein Stromversorgungsnetz angeschlossen sein muss, um den Akku des elektrisch betreibbaren Werkzeuggeräts aufzuladen. Die Energiespeichereinrichtung ist vorzugsweise so groß ausgelegt, dass der Akku mindestens einmal, gegebenenfalls auch mehrere Male aufgeladen werden kann, ohne dass das mobile Ladegerät dazu an ein Stromversorgungsnetz angeschlossen werden muss. Es ist auch möglich, mehrere, gegebenenfalls unterschiedliche, Akkus aus der Energiespeichereinrichtung des mobilen Ladegeräts aufzuladen. Die Werkzeuggeräte sind vorzugsweise ebenfalls mobil ausgeführt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mobilen Ladegeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass das mobile Ladegerät eine Schnittstelle zur kontaktlosen und/oder drahtlosen Energieübertragung zwischen der Energiespeichereinrichtung und dem Akku des elektrisch betreibbaren Werkzeuggeräts aufweist. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das mobile Ladegerät alternativ oder zusätzlich eine Schnittstelle zur kontaktbehafteten Energieübertragung zwischen der Energiespeichereinrichtung und dem Akku des elektrisch betreibbaren Werkzeuggeräts auf. Die Schnittstelle ist vorzugsweise als Hochstromschnittstelle ausgeführt. Die kontaktlose und/oder drahtlose Energieübertragung trägt unter Umständen dazu bei, die Sicherheit beim Aufladen der Akkus zu erhöhen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mobilen Ladegeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle zur kontaktlosen und/oder drahtlosen Energieübertragung so ausgeführt ist, dass Ströme von mehr als 100 Ampere übertragen werden können. Dadurch werden sehr kurze Ladezeiten der Akkus ermöglicht. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mobilen Ladegeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittstelle zur kontaktlosen und/oder drahtlosen Energieübertragung eine Kontrollschnittstelle zugeordnet ist. Durch die Kontrollschnittstelle wird sichergestellt, dass eine Energieübertragung nur dann stattfinden kann, wenn der Akku relativ zu dem mobilen Ladegerät korrekt angeordnet ist, zum Beispiel angesteckt beziehungsweise aufgesteckt und/oder verriegelt ist.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mobilen Ladegeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass das mobile Ladegerät einen Netzanschluss zum Aufladen der Energiespeichereinrichtung in dem mobilen Ladegerät aufweist. Der Netzanschluss umfasst zum Beispiel ein Netzkabel mit Netzstecker, kann aber auch drahtlos ausgeführt sein. Das erfindungsgemäße Ladegerät kann über den Netzanschluss wie ein herkömmliches Ladegerät betrieben werden, um den Akku oder mehrere Akkus aus einem Stromversorgungsnetz aufzuladen. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des mobilen Ladegeräts wird eine zusätzliche Auflademöglichkeit aus der Energiespeichereinrichtung bereitgestellt, die in das mobile Ladegerät integriert ist.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mobilen Ladegeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass das mobile Ladegerät in einen Werkzeugkoffer, einen Rucksack oder einen Gürtel integriert ist. Dadurch werden/wird die Handhabung und/oder der Transport des mobilen Ladegeräts vereinfacht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mobilen Ladegeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass das mobile Ladegerät ein Photovoltaik-Paneel aufweist, das zur Energieübertragung mit der Energiespeichereinrichtung in dem mobilen Ladegerät verbunden ist. Über das Photovoltaik-Paneel kann die in das mobile Ladegerät integrierte Energiespeichereinrichtung auch dann aufgeladen werden, wenn das mobile Ladegerät nicht an ein Stromversorgungsnetz angeschlossen ist.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des mobilen Ladegeräts ist dadurch gekennzeichnet, dass das mobile Ladegerät einen der Energiespeichereinrichtung vorgeschalteten Wandler und/oder einen der Energiespeichereinrichtung nachgeschalteten Laderegler aufweist. Vorgeschaltet bedeutet im Zusammenhang mit dem Wandler, dass der Wandler zwischen ein Stromversorgungsnetz und die Energiespeichereinrichtung geschaltet ist. Nachgeschaltet bedeutet im Zusammenhang mit dem Laderegler, dass der Laderegler zwischen die Energiespeichereinrichtung und die Schnittstelle zu dem Akku geschaltet ist. Der Wandler dient dazu, elektrische Energie aus einem angeschlossenen elektrischen Stromversorgungsnetz zu entnehmen, umzuwandeln und die Energiespeichereinrichtung in dem mobilen Ladegerät aufzuladen. Über den Laderegler wird sichergestellt, dass die in der elektrischen Energiespeichereinrichtung gespeicherte elektrische Energie kontrolliert an den Akku abgegeben wird. Bei einem Ladesystem für mindestens zwei elektrisch betreibbare Werkzeuggeräte, die jeweils mindestens einen Akku umfassen, der durch ein vorab beschriebenes mobiles Ladegerät aufladbar ist, ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die Akkus der Werkzeuggeräte Schnittstellen zur kontaktlosen und/oder drahtlosen Energieübertragung zwischen der Energiespeichereinrichtung und den Akkus und/oder zur kontaktlosen und/oder drahtlosen Energieübertragung zwischen den Akkus der elektrisch betreibbaren Werkzeuggeräte aufweisen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weisen die Akkus der Werkzeuggeräte alternativ oder zusätzlich eine Schnittstelle zur kontaktbehafteten Energieübertragung zwischen der Energiespeichereinrichtung und dem Akku und/oder zwischen den Akkus der elektrisch betreibbaren Werkzeuggeräte auf. Durch die kontaktlose und/oder drahtlose Energieübertragung wird unter Umständen die Sicherheit im Betrieb des Ladesystems erhöht. Die vorzugsweise abnehmbaren Akkus können insbesondere kontaktlos sowohl durch die Energiespeichereinrichtung als auch untereinander aufgeladen werden. Dadurch ist es möglich, den Akku eines stärker entladenen Werkzeuggeräts durch den Akku eines anderen Werkzeuggeräts aufzuladen, der noch nicht so stark entladen ist. Dadurch kann die Energie von mehreren verfügbaren Werkzeuggeräten auch dann komplett verbraucht werden, wenn nur ein Werkzeuggerät benutzt wird.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ladesystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das mobile Ladegerät und/oder die Akkus der elektrisch betreibbaren Werkzeuggeräte Kommunikationsschnittstellen zur kontaktlosen und/oder drahtlosen Datenübertragung zwischen der Energiespeichereinrichtung und den Akkus, und/oder zur kontaktlosen und/oder zur drahtlosen Datenübertragung zwischen den Akkus der elektrisch betreibbaren Werkzeuggeräte aufweisen. Über die Kommunikationsschnittstellen können Verbrauchsdaten zwischen der Energiespeichereinrichtung und den Akkus sowie zwischen den Akkus untereinander ausgetauscht beziehungsweise einer Steuerung übermittelt werden, die in das mobile Ladegerät integriert ist. Über die Kommunikationsschnittstellen können darüber hinaus Servicedaten ausgelesen und/oder Software-Updates vorgenommen werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ladesystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Akkus der elektrisch betreibbaren Werkzeuggeräte Schnittstellen zur kontaktlosen und/oder drahtlosen Energieübertragung zwischen den Akkus und den elektrisch betreibbaren Werkzeuggeräten aufweisen. Dadurch wird die Sicherheit im Betrieb des erfindungsgemäßen Ladesystems weiter erhöht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ladesystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellen zur kontaktlosen und/oder drahtlosen Energieübertragung und die Kommunikationsschnittstellen zur kontaktlosen und/oder drahtlosen Datenübertragung jeweils in einer Multifunktionsschnittstelle kombiniert sind. Die Kommunikationsschnittstellen können zum Beispiel durch Modulation oder Schwächung eines zur Energieübertragung genutzten elektromagnetischen Feldes in die Schnittstellen zur Energieübertragung integriert werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ladesystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Akkus der elektrisch betreibbaren Werkzeuggeräte kleiner und/oder leichter als herkömmliche Akkus von elektrisch betreibbaren Werkzeuggeräten sind. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Ladesystems können das Gewicht und die Größe der elektrisch betreibbaren Werkzeuggeräte reduziert werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ladesystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch betreibbaren Werkzeuggeräte Handwerkzeuggeräte, wie eine Bohrmaschine, ein Bolzensetzgerät, ein Nagelgerät, ein handgeführtes Eintreibgerät oder ein Messgerät, umfassen. Die genannten Werkzeuggeräte werden vorzugsweise in der Bauindustrie verwendet, wo der Einsatz von netzbetriebenen Geräten im Hinblick auf die Betriebssicherheit kritisch ist.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Ladesystems. Durch das erfindungsgemäße Ladesystem ist es zum Beispiel möglich, dass ein Anwender, der in einem Arbeitsrhythmus ein Werkzeuggerät immer nur für einige Minuten im Einsatz hat, und dazwischen das Gerät einige Minuten nicht verwendet, einen kleinen, leichten Akku verwendet, der das Werkzeuggerät nur für einige Minuten betreiben kann und in der ungenutzten Zeit an dem mobilen Ladegerät aufgeladen wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:

Figur 1 eine stark vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Ladesystems mit einem mobilen Ladegerät und drei elektrisch betreibbaren Werkzeuggeräten gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;

Figur 2 ein mobiles Ladegerät mit einem Akku gemäß einem weiteren

Ausführungsbeispiel; Figur 3 einen Werkzeugkoffer, in welchen ein mobiles Ladegerät, wie es zum Beispiel in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, integriert ist und

Figur 4 einen Handwerker mit einem Gürtel, an welchem ein mobiles Ladegerät und ein Akku angebracht sind, bei der Arbeit an einem Leitungsmast. Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist ein Ladesystem 1 mit einem mobilen Ladegerät 5 stark vereinfacht dargestellt. In Figur 2 ist ein ähnliches mobiles Ladegerät 45 wie in Figur 1 ebenfalls stark vereinfacht dargestellt. Das mobile Ladegerät 5; 45 kann über ein Netzkabel 6; 46 und einen Netzstecker 7; 47 an ein elektrisches Stromversorgungsnetz angeschlossen werden. In einem Gehäuse 8; 48 des mobilen Ladegeräts 5; 45 ist gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung eine Energiespeichereinrichtung 10; 50 angeordnet, in der elektrische Energie gespeichert werden kann. Die elektrische Energie wird zum Beispiel aus dem elektrischen Stromversorgungsnetz geliefert, wenn das mobile Ladegerät 5; 45 über das Netzkabel 6; 46 und den Netzstecker 7; 47 an das elektrische Stromversorgungsnetz angeschlossen ist. Ein Wandler 12; 52 ist zwischen das Netzkabel 6; 46 und die Energiespeichereinrichtung 10; 50 geschaltet. Der Wandler 12; 52 dient dazu, aus dem elektrischen Stromversorgungsnetz entnommene elektrische Energie umzuwandeln. Die umgewandelte elektrische Energie wird dann in der Energiespeichereinrichtung 10; 50 gespeichert und kann bedarfsabhängig abgegeben werden. Das in Figur 1 dargestellte mobile Ladegerät 5 umfasst eine Steuerung 15 mit einer Kontrolleinrichtung und einem Datenspeicher. Das mobile Ladegerät 5 umfasst des Weiteren eine Schnittstelle 20, die auch als Multifunktionsschnittstelle bezeichnet wird. Über die Schnittstelle 20 können sowohl Daten als auch elektrische Energie drahtlos beziehungsweise kontaktlos übertragen werden. Das in Figur 1 dargestellte Ladesystem 1 umfasst des Weiteren mobile, elektrisch betreibbare Werkzeuggeräte 25, 26 und 28, die jeweils mit einem abnehmbaren Akku ausgestattet sind. Die Werkzeuggeräte 25, 26 und 28 umfassen des Weiteren jeweils eine Schnittstelle 31 , 32, die eine drahtlose oder kontaktlose Energieübertragung sowie eine drahtlose beziehungsweise kontaktlose Datenübertragung ermöglicht. Die Schnittstellen 31 , 32 werden daher ebenfalls als Multifunktionsschnittstellen bezeichnet.

Durch gestrichelte Pfeile ist in Figur 1 angedeutet, dass die Akkus der Werkzeuggeräte 25, 26 und 28 kontaktlos über das mobile Ladegerät 5 aufgeladen werden können. Zum Aufladen der Akkus kann das mobile Ladegerät 5 über das Netzkabel 6 an das elektrische Stromversorgungsnetz angeschlossen werden. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung kann das Aufladen der Akkus der Werkzeuggeräte 25, 26 und 28 aber auch über die in das mobile Lädegerät e integrierte Energiespeichereinrichtung 10 erfolgen, ohne dass das mobile Ladegerät 5 dabei an das elektrische Stromversorgungsnetz angeschlossen ist.

Das in Figur 2 dargestellte mobile Ladegerät 45 umfasst einen Laderegler 54, der dazu dient, einen Akku 56 bedarfsabhängig mit elektrischer Energie aus der Energiespeichereinrichtung 50 zu versorgen, die in das mobile Ladegerät 45 integriert ist. Der Akku 46 kann über eine Schnittstelle 60 mit elektrischer Energie aus der Energiespeichereinrichtung 50 versorgt werden. Der Akku 56 ist relativ leicht ausgeführt und kann innerhalb einer Aufladezeit von weniger als drei Minuten aus der Energiespeichereinrichtung 50 geladen werden. Der Akku 56 ist vorzugsweise als Leistungsakku mit einem Energieinhalt von mehr als 450 kJ ausgeführt.

Ein Aufladen des Akkus 56 über das elektrische Stromversorgungsnetz könnte Störungen in dem elektrischen Stromversorgungsnetz verursachen, weil zum Beispiel elektrische Sicherungen überlastet würden. Die erfindungsgemäße Energiespeichereinrichtung 50 ermöglicht es, auch Akkus mit einem hohen Energieinhalt schnell zu laden, ohne dass Störungen im Stromversorgungsnetz auftreten.

Durch einen Pfeil 61 ist angedeutet, dass der Wandler 52 elektrische Energie aus dem über das Netzkabel 47 angeschlossenen elektrischen Energieversorgungsnetz entnimmt und über einen mittleren Zeitbereich von zum Beispiel 5 bis 180 Minuten die elektrische Energiespeichereinrichtung 50 in dem mobilen Ladegerät 45 auflädt. Sobald die Energiespeichereinrichtung 50 gefüllt ist, kann der Akku 56 geladen werden. Durch Pfeile 62 und 63 ist angedeutet, dass die elektrische Energie aus der Energiespeichereinrichtung 50 über den Laderegler 54 und die Schnittstelle 60 dem Akku 56 zugeführt wird. Durch einen Doppelpfeil 64 zwischen dem Laderegler 54 und der Schnittstelle 60 ist angedeutet, dass die elektrische Energie aus der Energiespeichereinrichtung 50 nicht unkontrolliert abgegeben wird. Über eine in die Schnittstelle 60 integrierte Kommunikationsschnittstelle wird sichergestellt, dass die elektrische Energie von der Energiespeichereinrichtung 50 auf den Akku 56 nur dann übertragen wird, wenn der Akku 56 korrekt an dem mobilen Ladegerät 45 angebracht beziehungsweise angeordnet ist. Dabei ist die Schnittstelle 60 so ausgeführt, dass bei der Energieübertragung Ströme von über 100 Ampere übertragen werden können.

In Figur 3 ist ein Werkzeugkoffer 70 mit einem Tragegriff vereinfacht dargestellt. Der Werkzeugkoffer 70 enthält zwei Akkus 71 , 72, mit denen eine ebenfalls in dem Werkzeugkoffer 70 enthaltene Bohrmaschine 73 betrieben werden kann. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist in den Werkzeugkoffer 70 ein mobiles Ladegerät 75 eingebaut, wie es zum Beispiel in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist. Das mobile Ladegerät 75 umfasst eine Energiespeichereinrichtung 50, die über ein Netzkabel 76 und einen Netzstecker 77 aus einem externen Stromversorgungsnetz aufgeladen werden kann.

Sofern der Werkzeugkoffer 70 beziehungsweise die in das mobile Ladegerät 75 integrierte Energiespeichereinrichtung über das Netzkabel 76 an die elektrische Stromversorgung angeschlossen ist, können die Akkus 71 , 72 genauso wie bei herkömmlichen Ladegeräten aus dem elektrischen Stromversorgungsnetz aufgeladen werden. Die in das mobile Ladegerät 75 integrierte Energiespeichereinrichtung ermöglicht es darüber hinaus, die Akkus 71 unabhängig von dem elektrischen Stromversorgungsnetz, also netzfrei, bedarfsabhängig aufzuladen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Photovoltaik-Paneel 78 an dem Werkzeugkoffer 70 angebracht. Über das Photovoltaik-Paneel 78 kann die in das mobile Ladegerät 75 integrierte Energiespeichereinrichtung auch dann aufgeladen werden, wenn der Werkzeugkoffer 70 beziehungsweise das mobile Ladegerät 75 nicht an das externe Stromversorgungsnetz angeschlossen ist. Dadurch kann mit der Bohrmaschine 73 noch länger netzunabhängig gearbeitet werden.

Die Verbindung zwischen den Akkus 71 , 72 und dem mobilen Ladegerät 75 kann über Kontakte außen oder innen an dem Werkzeugkoffer 70 erfolgen. Die Verbindung zwischen den Akkus 71 , 72 und dem mobilen Ladegerät 75 kann aber auch drahtlos beziehungsweise kontaktlos erfolgen.

In Figur 4 ist ein Handwerker 90 dargestellt, der an einem Leitungsmast 92 Reparaturen an Leitungen 94, 95 ausführt. Der Handwerker 90 trägt einen Gürtel 100 mit Werkzeugen. An dem Gürtel 100 sind ein mobiles Ladegerät 105 und ein Akku 106 für ein elektrisch betreibbares Werkzeug angebracht. Das mobile Ladegerät 105 ist zum Beispiel so ausgeführt, wie die in den Figuren 1 und 2 dargestellten mobilen Ladegeräte 5; 45. Über das mobile Ladegerät 105 kann der Akku 106 netzunabhängig bei der Arbeit beziehungsweise Montage aufgeladen werden.