專(zhuān)利名稱(chēng)：用于手持式工具機(jī)中的過(guò)載探測(cè)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的用于具有電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)手持式工具機(jī)中的過(guò)載探測(cè)的方法以及如權(quán)利要求12前序部分所 述的相應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
由現(xiàn)有技術(shù)已知用于具有電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)手持式工具機(jī)的過(guò)載探測(cè) 方法。在此對(duì)于電動(dòng)手持式工具機(jī)例如理解為起子機(jī)、攻絲機(jī)、圓鋸、 刺鋸、電刨、錘鉆或沖擊鉆。除了用電網(wǎng)電流工作的電動(dòng)手持式工具 機(jī)外也可使用用蓄電池工作的電動(dòng)手持式工具機(jī)。下面的考慮首先涉 及蓄電池運(yùn)行的電動(dòng)手持式工具機(jī)，所做的解釋也適用于電網(wǎng)電流運(yùn) 行的電動(dòng)手持式工具機(jī)。在電動(dòng)手持式工具機(jī)中可能出現(xiàn)這種狀況， 電動(dòng)機(jī)強(qiáng)烈負(fù)載以至于停機(jī)。但在停機(jī)狀態(tài)下電動(dòng)機(jī)相對(duì)于電源幾乎 只是一個(gè)小的歐姆電阻，因此流過(guò)非常大的電流。對(duì)于蓄電池，停機(jī) 的電動(dòng)機(jī)近似短路。此外要注意，在電動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)不再有冷卻，即剛 好在流過(guò)最大電流時(shí)冷卻最小。如果不對(duì)這種狀態(tài)作出反應(yīng)，例如通 過(guò)斷路，則可能在數(shù)秒內(nèi)出現(xiàn)電動(dòng)手持式工具機(jī)的一個(gè)或多個(gè)部件例 如連接導(dǎo)線(xiàn)、電動(dòng)機(jī)或釬焊連接等的熱失效。如果先后多次出現(xiàn)卡死 狀態(tài)而沒(méi)有考慮足夠的冷卻，也可能出現(xiàn)這種失效。對(duì)于蓄電池運(yùn)行 的電動(dòng)手持式工具機(jī)，典型地通過(guò)使用耐高溫或者低歐姆的構(gòu)件來(lái)提 高抗熱能力，但由此僅延遲了熱失效的時(shí)間。也可以選擇使用模擬的 電斷路，它在達(dá)到一定的電流水平時(shí)電地?cái)鄮噪娐贰５珵榇怂璧臉?gòu) 件是昂貴的并且可能對(duì)電動(dòng)手持式工具機(jī)的效率產(chǎn)生不利影響。規(guī)定固定的電流極限也導(dǎo)致在出現(xiàn)瞬時(shí)電流峰值時(shí)電動(dòng)手持式工具機(jī)斷 路，盡管該峰值可能被工具機(jī)容忍。最后，已知這樣的方案，其中通過(guò)NTC電阻測(cè)量一個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵部件、例如蓄電池的溫度并且在達(dá)到 給定的最高溫度時(shí)使電路電分開(kāi)。但這種方法的缺陷是，例如由于關(guān) 鍵部件的小的導(dǎo)熱能力或關(guān)鍵部件的體積膨脹，在達(dá)到臨界溫度與識(shí) 別到該臨界溫度之間存在時(shí)間延遲。發(fā)明內(nèi)容對(duì)于一種用于在具有電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)手持式工具機(jī)中探測(cè)過(guò)載狀況 的方法，尤其是用于蓄電池運(yùn)行的電動(dòng)手持式工具機(jī)，其中，感測(cè)電 動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電流，按照本發(fā)明建議，確定運(yùn)行電流的值與至少一個(gè)存 儲(chǔ)的電流值之間的差值并且根據(jù)該差值推斷電動(dòng)工具機(jī)的熱過(guò)載。首 先要指出，對(duì)于電動(dòng)工具機(jī)的熱過(guò)載不應(yīng)理解為工具機(jī)整體的過(guò)載， 而是理解為工具機(jī)的一個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵部件的熱過(guò)載，這些部件根據(jù)經(jīng) 驗(yàn)或眾所周知在熱失效方面是危險(xiǎn)的。屬于熱過(guò)載所涉及的關(guān)鍵部件 的尤其是蓄電池、蓄電池單元、開(kāi)關(guān)或電動(dòng)機(jī)。因此，目的是，在關(guān) 鍵部件熱損壞或者由于熱失效而受到損傷之前識(shí)別過(guò)載狀況。作為用 于確定電動(dòng)工具機(jī)熱負(fù)載的基礎(chǔ)的所述差值借助于運(yùn)行電流Ib和存儲(chǔ)的電流值Ie如下確定 ID=IB-IG (1)通過(guò)本發(fā)明能夠在達(dá)到熱極限時(shí)和/或達(dá)到熱極限前引入應(yīng)對(duì)措 施、例如關(guān)斷工具機(jī)。在此通過(guò)電流的熱當(dāng)量評(píng)價(jià)電流。這使得能夠 使用最小化的和/或有利的構(gòu)件，盡管這些構(gòu)件對(duì)于實(shí)際可能的(短路) 電流是不耐久的。在此尤其可以規(guī)定，只有當(dāng)運(yùn)行電流超過(guò)存儲(chǔ)的電 流值時(shí)才形成差值。這使得計(jì)算費(fèi)用最小化。如果確實(shí)是這種情況， 上述方法的實(shí)施只對(duì)電動(dòng)手持式工具機(jī)的運(yùn)行具有最小的影響。在此，存儲(chǔ)的電流值尤其可以固定地存儲(chǔ)在電動(dòng)手持式工具機(jī)的硬件中。有利地，存儲(chǔ)的電流值小于最大持續(xù)電流或相應(yīng)于該最大持續(xù)電 流。對(duì)于最大持續(xù)電流應(yīng)理解為工具機(jī)可以持續(xù)運(yùn)行而不會(huì)損壞的電流。如果例如選擇最大允許持續(xù)電流為15A,這意味著，在15A電流 水平時(shí)全部蓄電池電荷可以被放電。即，尤其僅在運(yùn)行電流超過(guò)該持 續(xù)電流時(shí)才考慮過(guò)高的熱負(fù)載。優(yōu)選將差值連續(xù)相加并且重復(fù)地與電動(dòng)手持式工具機(jī)的一個(gè)系統(tǒng) 參數(shù)比較。由此可以考慮，過(guò)載狀況的進(jìn)入不僅取決于熱過(guò)載程度、 即差值的大小，而且也取決于該過(guò)載的持續(xù)時(shí)間、即多少次測(cè)量顯示 過(guò)大的電流。由此也可以考慮，在短時(shí)間內(nèi)由于大的過(guò)載以及在較長(zhǎng) 時(shí)間上由于較小的過(guò)載可能出現(xiàn)過(guò)載狀況。在這種情況下導(dǎo)入對(duì)熱過(guò) 載的應(yīng)對(duì)措施，如果總和大于或等于所述系統(tǒng)參數(shù)。在使用系統(tǒng)參數(shù)z 的條件下如下進(jìn)行計(jì)算SI"z (2)此外優(yōu)選在求和前對(duì)差值以與系統(tǒng)相關(guān)的指數(shù)求冪。由此得到下式鄰D) Z (3)以這種方式可以考慮，大的差值、即較強(qiáng)的熱負(fù)載權(quán)重高于小的 差值。以這種方式可以更好地反映熱負(fù)載的實(shí)際狀況。此外優(yōu)選，用于比較的系統(tǒng)參數(shù)乘以一個(gè)系數(shù)。在該系數(shù)中例如 可以考慮每單位時(shí)間的測(cè)量次數(shù)。在快速地相繼進(jìn)行測(cè)量時(shí)可以比在 僅偶爾進(jìn)行測(cè)量時(shí)容忍較多次的高的測(cè)量電流，因?yàn)樵谳^多次測(cè)量時(shí) 每單位時(shí)間對(duì)于每次測(cè)量的時(shí)間區(qū)間也僅導(dǎo)入較少的能量。在考慮與 系統(tǒng)相關(guān)的指數(shù)n時(shí)則公式如下2(ID)n5z.m (4)在本發(fā)明的改進(jìn)方案中，在接通電動(dòng)手持式工具機(jī)時(shí)該和被置零。 有利地，作為針對(duì)熱過(guò)載的應(yīng)對(duì)措施，減小或中斷運(yùn)行電流。通 過(guò)該措施能夠以簡(jiǎn)單方式克服過(guò)載狀況。此外優(yōu)選，在對(duì)應(yīng)配置給定持續(xù)時(shí)間時(shí)和/或在確定系統(tǒng)參數(shù)時(shí)考 慮電動(dòng)手持式工具機(jī)的運(yùn)行溫度，尤其是在接通時(shí)的運(yùn)行溫度。在這 里也要指出，對(duì)于電動(dòng)工具機(jī)的運(yùn)行溫度不應(yīng)理解為工具機(jī)整體的溫 度，而應(yīng)理解為工具機(jī)的一個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵部件的溫度。這種溫度在接 通時(shí)尤其可以通過(guò)與溫度相關(guān)的電阻來(lái)測(cè)量，以便由此獲得用于計(jì)算 每個(gè)接通過(guò)程的允許極限的輸入?yún)⒘?。在此，該電阻幾乎起到?duì)之前 的熱歷程的記憶的作用，由此即使在卡死狀態(tài)下在重復(fù)接通、斷開(kāi)時(shí) 也可防止熱損壞。為了表明這一點(diǎn)，可以將系統(tǒng)參數(shù)描述為Z(Tq)。在此，所述至少一個(gè)關(guān)鍵部件的溫度To尤其在接通電動(dòng)手持式工具機(jī)時(shí) 已經(jīng)越接近其最高溫度，z(To)就越小。在此，z(To)也可以被描述為一 個(gè)與工具機(jī)相關(guān)的基本參數(shù)zs與一個(gè)溫度補(bǔ)償Zx(T(O的乘積 <formula>formula see original document page 7</formula>(4)當(dāng)關(guān)鍵部件己具有其允許的最高溫度或者例如低于允許的最高溫 度5'C吋，zt(To)為零。當(dāng)存在這樣的溫度水平在該溫度水平下定義 了zs，則ZT(T。)為1。如果該關(guān)鍵部件的溫度位于所述溫度水平與允許 的最高溫度之間，則Zt(To)在零到1之間選擇。按照本發(fā)明的改進(jìn)方案，為熱過(guò)載對(duì)應(yīng)配置最大給定持續(xù)時(shí)間<formula>formula see original document page 7</formula> (5)在此，z是一個(gè)取決于電動(dòng)手持式工具機(jī)的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型的系統(tǒng)參數(shù)， n是與系統(tǒng)相關(guān)的指數(shù)，尤其是l5n^。在此，根據(jù)實(shí)際情況選擇該 與系統(tǒng)相關(guān)的指數(shù)n。指數(shù)n代表關(guān)鍵部件的熱特性。在電動(dòng)工具機(jī)處 于熱過(guò)載時(shí)超過(guò)存儲(chǔ)的電流值越多，該指數(shù)選擇得越大。在此尤其可以通過(guò)試驗(yàn)估計(jì)z和n。對(duì)于關(guān)鍵部件進(jìn)行一些測(cè)量，在這些測(cè)量中求 得，在什么樣的時(shí)間內(nèi)在什么樣的恒定電流水平下該部件達(dá)到其最高 允許溫度。借助于不同的測(cè)量點(diǎn)、尤其是三個(gè)點(diǎn)，可以估計(jì)或計(jì)算參 數(shù)n (例如3)和z (例如4096sA")。有利地將熱過(guò)載和給定持續(xù)時(shí)間的對(duì)應(yīng)配置作為特性曲線(xiàn)存儲(chǔ)。 這使得能夠特別靈活地處理。要指出，該特性曲線(xiàn)不必明確地借助數(shù) 值或數(shù)值表存儲(chǔ)，而是也可以借助具有特定參數(shù)的數(shù)學(xué)函數(shù)來(lái)確定。按照本發(fā)明的改進(jìn)方案，該特性曲線(xiàn)是雙曲線(xiàn)形的。這種特性曲 線(xiàn)根據(jù)申請(qǐng)人的知識(shí)特別適用于所述對(duì)應(yīng)配置。本發(fā)明還涉及一種用于具有電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)手持式工具機(jī)、尤其是 用于蓄電池運(yùn)行的電動(dòng)手持式工具機(jī)的監(jiān)視裝置，以便探測(cè)過(guò)載狀況， 它具有一個(gè)感測(cè)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流的電流測(cè)量裝置，其中，該監(jiān)視裝置 還具有一個(gè)計(jì)算運(yùn)行電流與至少一個(gè)存儲(chǔ)的電流值之間的差值并且據(jù) 此推斷熱過(guò)載的邏輯裝置。該邏輯裝置尤其構(gòu)造為數(shù)字式控制器。


下面借助于實(shí)施例詳細(xì)解釋本發(fā)明。附圖中示出 圖1 具有監(jiān)視裝置的電動(dòng)手持式工具機(jī)的一個(gè)象征性描述的 實(shí)施例，圖2 熱過(guò)載與最大給定持續(xù)時(shí)間的函數(shù)關(guān)系的一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
圖1示出具有電動(dòng)機(jī)12的電動(dòng)手持式工具機(jī)10，其中電動(dòng)手持式 工具機(jī)10由蓄電池14供電。從蓄電池14開(kāi)始，在電路中安置有操作 元件16、電動(dòng)機(jī)12、斷路裝置18和電流測(cè)量裝置20。斷路裝置18 由監(jiān)視裝置22控制。斷路裝置18具有一個(gè)開(kāi)關(guān)24 (也可以實(shí)施為半 導(dǎo)體元件)，該開(kāi)關(guān)在通常情況下閉合，但在需要時(shí)可由監(jiān)視裝置22打開(kāi)。開(kāi)關(guān)24的打開(kāi)位置通過(guò)虛線(xiàn)表示。最后，為蓄電池14對(duì)應(yīng)配 置一個(gè)溫度檢測(cè)裝置26，它感測(cè)蓄電池14的溫度。在監(jiān)視裝置22中 存儲(chǔ)至少一個(gè)電流值，該電流值在這種情況下按照硬件固定存儲(chǔ)。在接通電動(dòng)手持式工具機(jī)10時(shí)，首先將所述和S(lD)n置零。在正 常運(yùn)行期間使用者通過(guò)操作元件16控制電動(dòng)手持式工具機(jī)10，其方式 是，他影響蓄電池14對(duì)電動(dòng)機(jī)12的功率輸出(該過(guò)程從現(xiàn)有技術(shù)已 知，因此僅示意地表示)。在運(yùn)行期間，由電流測(cè)量裝置20重復(fù)測(cè)量 運(yùn)行電流Ie。如果出現(xiàn)運(yùn)行電流lB超過(guò)存儲(chǔ)的電流值Ic的情況，貝帳 照前述公式(4)增大和。在此作為系統(tǒng)參數(shù)使用z(Tc)，其中溫度T0 在接通時(shí)由溫度測(cè)量裝置26獲知。在該過(guò)載狀況期間和持續(xù)增加并且 總是被再與值z(mì) m比較。如果和超過(guò)該值，則使電路通過(guò)監(jiān)視裝置 22的信號(hào)借助斷路裝置18中斷。因此，電動(dòng)工具機(jī)10、在這里或者 說(shuō)蓄電池14形式的關(guān)鍵部件被保護(hù)以免熱損壞或熱失效。如上所述，也可以替換地進(jìn)行多次測(cè)量，尤其是每秒多于100次 測(cè)量。然后將系統(tǒng)參數(shù)z(To)例如乘以每秒測(cè)量次數(shù)，以便由此考慮多 次測(cè)量并從而考慮單個(gè)測(cè)量的影響減小。圖2示出示例性特性曲線(xiàn)30的走向，該特性曲線(xiàn)通過(guò)試驗(yàn)求得并 且用于確定參數(shù)z和n。在此，沿著橫坐標(biāo)是用于給定持續(xù)時(shí)間U的時(shí)間t，沿著縱坐標(biāo)是用于在電路中流過(guò)的電流lB的電流I。為了定位截取了所述至少一個(gè)存儲(chǔ)的電流值I(j和最大持續(xù)電流IM。在此可清楚地看出，對(duì)于測(cè)得的運(yùn)行電流lB可以求得相應(yīng)的最大給定持續(xù)時(shí)間ta。由附圖可清楚地看出，所建議的方法容忍電流峰值，因?yàn)橹辽俣唐诘?也允許大地超過(guò)存儲(chǔ)的電流值Ic。另一方面可以看出，對(duì)于略微超過(guò) 存儲(chǔ)的電流值Ie對(duì)應(yīng)配置一個(gè)大的給定持續(xù)時(shí)間ta。由此保證，在略 微超過(guò)時(shí)不進(jìn)行過(guò)早的關(guān)斷。
權(quán)利要求
1.用于在具有電動(dòng)機(jī)(12)的電動(dòng)手持式工具機(jī)(10)中探測(cè)過(guò)載狀況的方法，尤其是用于蓄電池運(yùn)行的電動(dòng)手持式工具機(jī)(10)，其中，感測(cè)電動(dòng)機(jī)(12)的運(yùn)行電流(IB)，其特征在于，確定運(yùn)行電流(IB)的值與至少一個(gè)存儲(chǔ)的電流值(IG)之間的差值(ID)并且根據(jù)該差值(ID)推斷電動(dòng)工具機(jī)(10)的熱過(guò)載。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，該存儲(chǔ)的電流值(Ic) 小于最大持續(xù)電流(IM)或相應(yīng)于該最大持續(xù)電流(IM)。
3. 如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，將差值(ID) 連續(xù)地累加并且重復(fù)地與電動(dòng)手持式工具機(jī)的一個(gè)系統(tǒng)參數(shù)(z)比較。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在求和前將差值(ID) 以與系統(tǒng)相關(guān)的指數(shù)(n)求冪。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，用于比較的系統(tǒng) 參數(shù)(z)乘以一個(gè)系數(shù)。
6. 如權(quán)利要求3， 4或5之一所述的方法，其特征在于，在接通 電動(dòng)手持式工具機(jī)時(shí)將該和置零。
7. 如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，作為針對(duì)熱過(guò) 載的應(yīng)對(duì)措施減小或中斷運(yùn)行電流(IB)。
8. 如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在對(duì)應(yīng)配置給 定持續(xù)時(shí)間(ta)時(shí)和/或在確定系統(tǒng)參數(shù)(z)時(shí)考慮電動(dòng)手持式工具 機(jī)(10)尤其是在接通時(shí)的運(yùn)行溫度(To)。
9. 如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，給熱過(guò)載對(duì)應(yīng) 配置于一個(gè)給定持續(xù)時(shí)間(ta)。
10. 如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，將熱過(guò)載與 給定持續(xù)時(shí)間(ta)的對(duì)應(yīng)配置作為特性曲線(xiàn)(30)存儲(chǔ)。
11. 如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述特性曲 線(xiàn)是雙曲線(xiàn)形的。
12. 用于具有電動(dòng)機(jī)(12)的電動(dòng)手持式工具機(jī)(10)、尤其是用 于蓄電池運(yùn)行的電動(dòng)手持式工具機(jī)(10)的監(jiān)視裝置(22)，用于探測(cè) 過(guò)載狀況，具有一個(gè)感測(cè)電動(dòng)機(jī)(12)運(yùn)行電流(IB)的電流測(cè)量裝置(20)，其特征在于，所述監(jiān)視裝置(22)還具有一個(gè)計(jì)算運(yùn)行電流(IB) 與至少一個(gè)存儲(chǔ)的電流值(Ic)之間的差值(ID)并且據(jù)此推斷熱過(guò)載 的邏輯裝置(28)。
13. 如權(quán)利要求12所述的監(jiān)視裝置，其特征在于，所述邏輯裝置 (28)構(gòu)造為數(shù)字式控制器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在具有電動(dòng)機(jī)(12)的電動(dòng)手持式工具機(jī)(10)中探測(cè)過(guò)載狀況的方法，尤其是用于蓄電池運(yùn)行的電動(dòng)手持式工具機(jī)(10)，其中，感測(cè)電動(dòng)機(jī)(12)的運(yùn)行電流(I_B)，其特征在于，確定運(yùn)行電流(I_B)的值與至少一個(gè)存儲(chǔ)的電流值(I_G)之間的差值(I_D)并且根據(jù)該差值(I_D)推斷電動(dòng)工具機(jī)(10)的熱過(guò)載。本發(fā)明還涉及一種相應(yīng)的監(jiān)視裝置(22)。
文檔編號(hào)H02H6/00GK101243588SQ200680029354
公開(kāi)日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2006年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月12日
發(fā)明者H·勒姆, W·希施布格爾 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司