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DE-102025145995-A1 - Akkupack-Ladegerät mit einem hybriden Sperrwandler

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Abstract

Ein Akkupack-Ladegerät mit einem Gehäuse, das eine Akkupack-Schnittstelle zum entfernbaren Aufnehmen eines Akkupacks und einen Leistungseingang umfasst. Das Akkupack-Ladegerät umfasst einen hybriden Sperrwandler mit einer Primärseite, die eine DC-DC-Halbbrücke umfasst, und einer Sekundärseite, die einen synchronen Gleichrichter umfasst. Der hybride Sperrwandler ist zwischen dem Leistungseingang und der Akkupack-Schnittstelle elektrisch angeschlossen und dazu konfiguriert, Ladeleistung vom Leistungseingang zur Akkupack-Schnittstelle zu liefern.

Inventors

  • Nicholas S. Brucks
  • Vivek S. Nagal
  • Paul C. Chao

Assignees

  • MILWAUKEE ELECTRIC TOOL CORPORATION

Dates

Publication Date
20260507
Application Date
20251107
Priority Date
20241107

Claims (20)

  1. Ein Akkupack-Ladegerät, umfassend: ein Gehäuse; einen Leistungseingang; eine Akkupack-Schnittstelle, die an dem Gehäuse vorgesehen und dazu konfiguriert ist, einen Akkupack entfernbar aufzunehmen; einen hybriden Sperrwandler (HFC) mit einer Primärseite, die eine Gleichstrom-Gleichstrom(DC-DC)-Halbbrücke umfasst, und einer Sekundärseite, die einen synchronen Gleichrichter umfasst, der zwischen dem Leistungseingang und der Akkupack-Schnittstelle elektrisch angeschlossen ist, wobei der HFC dazu konfiguriert ist, Ladeleistung vom Leistungseingang zur Akkupack-Schnittstelle zu liefern; und eine Steuerung, die mit dem HFC elektrisch verbunden und dazu konfiguriert ist, die auf der Sekundärseite bereitgestellte Leistungsmenge zu steuern.
  2. Das Akkupack-Ladegerät nach Anspruch 1 , weiterhin umfassend: einen Eingangsgleichrichter, der zwischen dem Leistungseingang und dem HFC elektrisch angeschlossen ist, wobei der Eingangsgleichrichter dazu konfiguriert ist, Wechselstrom vom Leistungseingang in Gleichstrom umzuwandeln, wobei der Gleichstrom dem HFC bereitgestellt wird.
  3. Das Akkupack-Ladegerät nach Anspruch 2 , wobei der HFC eine Vielzahl von Schaltern umfasst und wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, die Vielzahl von Schaltern zu steuern, um Gleichstrom zwischen dem Leistungseingang und der Akkupack-Schnittstelle umzuwandeln.
  4. Das Akkupack-Ladegerät nach Anspruch 3 , weiterhin umfassend einen Leistungsfaktorkorrektur-Aufwärtswandler (PFC), der zwischen dem Eingangsgleichrichter und der DC-DC-Halbbrücke des hybriden Sperrwandlers elektrisch angeschlossen ist.
  5. Das Akkupack-Ladegerät nach Anspruch 4 , wobei die Steuerung eine einzige Steuerung umfasst, um den PFC-Aufwärtswandler und den HFC-Wandler zu steuern, die auf einem einzigen Chip vorgesehen sind.
  6. Das Akkupack-Ladegerät nach Anspruch 1 , wobei der Synchrongleichrichter mindestens einen Schalter umfasst, wobei der mindestens eine Schalter ein MOSFET ist.
  7. Das Akkupack-Ladegerät nach Anspruch 1 , weiterhin umfassend einen Lüfter, der innerhalb des Gehäuses vorgesehen und dazu konfiguriert ist, die Elektronik innerhalb des Gehäuses und/oder den Akkupack zu kühlen.
  8. Das Akkupack-Ladegerät nach Anspruch 7 , weiterhin umfassend: einen Wechselstromsensor, der in einem Strompfad zwischen dem Leistungseingang und der Akkupack-Schnittstelle vorgesehen ist; und eine Lüftersteuerschaltung, die an dem Wechselstromsensor elektrisch angeschlossen und dazu konfiguriert ist, den Lüfter auf der Grundlage des vom Wechselstromsensor gemessenen Wechselstroms zu steuern.
  9. Das Akkupack-Ladegerät nach Anspruch 1 , wobei die Akkupack-Schnittstelle eine Akkupack-Schnittstelle einer ersten Art ist, die zum Aufnehmen eines Akkupacks einer ersten Art konfiguriert ist, weiterhin umfassend eine Akkupack-Schnittstelle einer zweiten Art, die an dem Gehäuse vorgesehen und zum Aufnehmen eines Akkupacks einer zweiten Art konfiguriert ist, der von einer anderen Art ist als der Akkupack der ersten Art.
  10. Das Akkupack-Ladegerät nach Anspruch 9 , wobei der Akkupack der ersten Art eine Nennspannung von 18 V und der Akkupack der zweiten Art eine Nennspannung von 12 V aufweist.
  11. Das Akkupack-Ladegerät nach Anspruch 1 , weiterhin umfassend eine Vielzahl von Akkupack-Schnittstellen an dem Gehäuse, wobei die Vielzahl von Akkupack-Schnittstellen in Gruppen unterteilt ist, wobei jede Gruppe mindestens zwei Akkupack-Schnittstellen umfasst.
  12. Das Akkupack-Ladegerät nach Anspruch 11 , wobei eine erste Gruppe eine Vielzahl von Akkupack-Schnittstellen einer ersten Art umfasst und eine zweite Gruppe eine Vielzahl von Akkupack-Schnittstellen einer ersten Art und eine Akkupack-Schnittstelle einer zweiten Art umfasst.
  13. Das Akkupack-Ladegerät nach Anspruch 12 , wobei jeweils nur ein Akkupack in jeder Gruppe zur selben Zeit geladen wird.
  14. Das Akkupack-Ladegerät nach Anspruch 1 , wobei die Gesamtleistungsabgabe des Akkupack-Ladegeräts 760 Watt beträgt.
  15. Ein Akkupack-Ladegerät, umfassend: ein Gehäuse mit einer Akkupack-Schnittstelle, die dazu konfiguriert ist, einen Akkupack entfernbar aufzunehmen; einen Leistungseingang; eine Leistungsschaltung, die zwischen dem Leistungseingang und der Akkupack-Schnittstelle elektrisch angeschlossen und dazu konfiguriert ist, Ladeleistung vom Leistungseingang zur Akkupack-Schnittstelle zu liefern; einen Lüfter, der innerhalb des Gehäuses und in der Nähe der Akkupack-Schnittstelle vorgesehen ist; einen Wechselstromsensor, der zwischen dem Leistungseingang und einem Eingang der Leistungsschaltung elektrisch angeschlossen ist, wobei der Wechselstromsensor zum Messen eines Wechselstroms konfiguriert ist; und eine Lüftersteuerschaltung, die mit dem Wechselstromsensor und dem Lüfter elektrisch verbunden ist, wobei die Lüftersteuerschaltung dazu konfiguriert ist, den Lüfter auf der Grundlage des Wechselstroms zu steuern.
  16. Das Akkupack-Ladegerät nach Anspruch 15 , wobei die Lüftersteuerschaltung dazu konfiguriert ist, den Lüfter zu aktivieren, wenn der Wechselstrom einen ersten Schwellenwert überschreitet.
  17. Das Akkupack-Ladegerät nach Anspruch 16 , wobei die Lüftersteuerschaltung dazu konfiguriert ist, den Lüfter zu deaktivieren, wenn der Wechselstrom einen ersten Schwellenwert unterschreitet und der Lüfter aktiviert ist.
  18. Das Akkupack-Ladegerät nach Anspruch 17 , wobei der Wechselstrom als Effektivstrom (RMS) gemessen wird, der erste Schwellenwert 2 ARMS beträgt und der zweite Schwellenwert um einen Hysterese-Betrag unter dem ersten Schwellenwert liegt.
  19. Ein Verfahren zum Steuern eines Lüfters für ein Akkupack-Ladegerät, das Verfahren umfassend: das Messen eines Effektivwertes des Wechselstroms (RMS AC) mit einem Wechselstromsensor, der zwischen einem Leistungseingang des Akkupack-Ladegeräts und einer Akkupack-Schnittstelle des Akkupack-Ladegeräts elektrisch angeschlossen ist, wobei die Akkupack-Schnittstelle dazu konfiguriert ist, einen Akkupack entfernbar aufzunehmen; das Aktivieren des Lüfters, wenn der Effektivwert des Wechselstroms (RMS AC) einen ersten Schwellenwert überschreitet; und das Deaktivieren des Lüfters, wenn der Effektivwert des Wechselstroms anschließend einen zweiten Schwellenwert unterschreitet.
  20. Verfahren nach Anspruch 19 , wobei der zweite Schwellenwert niedriger ist als der erste Schwellenwert.

Description

Verwandte Anwendungen Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 63/717.541, eingereicht am 7. November 2024, deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird. Gebiet Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Wandleranordnung und insbesondere einen hybriden Sperrwandler für ein Akkupack-Ladegerät. Zusammenfassung Bestimmte Elektrowerkzeuge werden mit Akkupacks als primäre Leistungsquelle betrieben. Die Art des verwendeten Akkupacks hängt von den Leistungsanforderungen des jeweiligen Elektrowerkzeugs ab. Die Verwendung eines einzigen Ladegeräts, das für mehrere Akkuarten geeignet ist, bietet Vorteile in Bezug auf Platzersparnis, Kosteneinsparungen und Komfort. Um ein schnelleres Laden verschiedener Akkuarten zu ermöglichen, muss das System möglicherweise einen höheren Gesamtstrom liefern. Ein höherer Ladestrom kann jedoch zu erhöhten Temperaturen führen. Lüfter können verwendet werden, um die Temperatur sowohl der elektronischen Komponenten des Ladegeräts als auch der Akkupacks zu regulieren. In einigen Aspekten beziehen sich die hier beschriebenen Techniken auf ein Akkupack-Ladegerät, umfassend: ein Gehäuse; einen Leistungseingang; eine Akkupack-Schnittstelle, die an dem Gehäuse vorgesehen und dazu konfiguriert ist, einen Akkupack entfernbar aufzunehmen; einen hybriden Sperrwandler (HFC) mit einer Primärseite, die eine DC-DC-Halbbrücke umfasst, und einer Sekundärseite, die einen synchronen Gleichrichter umfasst, der zwischen dem Leistungseingang und der Akkupack-Schnittstelle elektrisch angeschlossen ist, wobei der HFC dazu konfiguriert ist, Ladeleistung vom Leistungseingang zur Akkupack-Schnittstelle zu liefern; und eine Steuerung, die mit dem HFC elektrisch verbunden und dazu konfiguriert ist, die auf der Sekundärseite bereitgestellte Leistungsmenge zu steuern. In einigen Aspekten beziehen sich die hier beschriebenen Techniken auf ein Akkupack-Ladegerät, umfassend; ein Gehäuse mit einer Akkupack-Schnittstelle, die dazu konfiguriert ist, einen Akkupack entfernbar aufzunehmen; einen Leistungseingang; eine Leistungsschaltung, die zwischen dem Leistungseingang und der Akkupack-Schnittstelle elektrisch angeschlossen ist und dazu konfiguriert ist, Ladeleistung vom Leistungseingang zur Akkupack-Schnittstelle zu liefern; einen Lüfter, der innerhalb des Gehäuses und in der Nähe der Akkupack-Schnittstelle vorgesehen ist; einen Wechselstrom(AC)sensor, der zwischen dem Leistungseingang und einem Eingang der Leistungsschaltung elektrisch angeschlossen ist, wobei der Wechselstromsensor dazu konfiguriert ist, einen Wechselstrom zu messen; und eine Lüftersteuerschaltung, die mit dem Wechselstromsensor und dem Lüfter elektrisch verbunden ist, wobei die Lüftersteuerschaltung dazu konfiguriert ist, den Lüfter auf der Grundlage des Wechselstroms zu steuern. In einigen Aspekten beziehen sich die hier beschriebenen Techniken auf ein Verfahren zum Steuern eines Lüfters für ein Akkupack-Ladegerät, das Verfahren umfassend: das Messen eines Effektivwertes des Wechselstroms mit einem Wechselstromsensor, der zwischen einem Leistungseingang des Akkupack-Ladegeräts und einer Akkupack-Schnittstelle des Akkupack-Ladegeräts elektrisch angeschlossen ist, wobei die Akkupack-Schnittstelle dazu konfiguriert ist, einen Akkupack entfernbar aufzunehmen; das Aktivieren des Lüfters, wenn der Effektivwert des Wechselstroms (RMS AC) einen ersten Schwellenwert überschreitet; und das Deaktivieren des Lüfters, wenn der Effektivwert des Wechselstroms anschließend einen zweiten Schwellenwert unterschreitet. Kurze Beschreibung der Zeichnungen 1 zeigt ein Beispiel für ein Akkupack-Ladegerät gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung.2 zeigt ein Beispiel für einen Akkupack der ersten Art, der in das beispielhafte Akkupack-Ladegerät der 1 gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung aufgenommen werden kann.3 zeigt ein Beispiel für einen Akkupack der zweiten Art, der in das beispielhafte Akkupack-Ladegerät der 1 gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung aufgenommen werden kann.4 zeigt ein Blockdiagramm einer Beispielkonfiguration eines Akkupack-Ladegeräts gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung.5 zeigt eine Hauptleistungsschaltung-Platinenanordnung mit einer Wandleranordnung gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung.6 zeigt ein Blockdiagramm für die Wandleranordnung der 5 gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung.7 zeigt ein Diagramm eines Beispiels einer DC-DC-Halbbrücke, die in der Wandleranordnung der 6 gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung verwendet wird.8 zeigt ein Blockdiagramm einer Schwachstrom-Hilfsschiene aus der Wandleranordnung der 6 gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung.9 zeigt ein Blockdiagramm einer Beispielkonfiguration eines Akkupack-Ladegeräts mit einem Lüfter gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung.10 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Steuern des Lüfters der 5 gemäß einigen Aspe