Die Erfindung betrifft eine Elektrohandwerkzeugmaschine mit mindestens einem elektrischen Antrieb, mindestens einer elektrischen, für ihre Funktion elektrische Energie benötigenden Einrichtung, einer Ausschaltverzögerungsvorrichtung für den elektrischen Antrieb und/oder die elektrische Einrichtung und mit mindestens einem Akkumulator für die elektrische Versorgung des Antriebs und der elektrischen Einrichtung.

Eine derartige Elektrohandwerkzeugmaschine ist bekannt. Dabei wird der Akkumulator bei einem Abschalten der Elektrohandwerkzeugmaschine – zum Beispiel durch Loslassen eines entsprechenden Tasterdrückers – vollständig von allen elektrischen Verbrauchern der Elektrohandwerkzeugmaschine getrennt. Dies geschieht bei dem elektrischen Antrieb des Elektrohandwerkzeugs zumeist unverzüglich, da ein Verlängern der Nachlaufzeit des vom elektrischen Antrieb angetriebenen Werkzeugs nicht erwünscht ist. Bei anderen elektrischen Einrichtungen ist jedoch eine verzögerte Abschaltung sinnvoll. Bei diesen elektrischen Einrichtungen handelt es sich zum Beispiel um zusätzliche Mess- oder Prüfeinrichtungen oder die Steuerelektronik der Elektrohandwerkzeugmaschine selbst. Während die elektrischen Komponenten, die im Betrieb einen hohen Stromverbrauch aufweisen zumeist unverzüglich abgeschaltet werden, ist bei elektrischen Einrichtungen, die kaum Strom verbrauchen (wie zum Beispiel der Steuerelektronik) eine verzögerte Abschaltung möglich und sinnvoll. Da die Steuerelektronik eine kurze Zeitspanne benötigt um vollständig betriebsbereit zu sein, kommt es bei einem Wiederanschalten der Elektrohandwerkzeugmaschine mit abgeschalteter Steuerelektronik zu einer kurzen Totzeit, bis diese auf die Schaltanfrage durch den Bediener reagiert. Dies ist bedienerunfreundlich und kann insbesondere bei handgeführten Elektrowerkzeugen zu Fehlfunktionen führen, da der elektrische Antrieb zu einem späteren Zeitpunkt startet als der Bediener erwartet. Durch die verzögerte Abschaltung der Steuerelektronik kann bei Wiederinbetriebnahme innerhalb der Verzögerungszeit ein Auftreten von Totzeiten vermieden werden. Da elektrische Einrichtungen für ihre Funktion – wenn auch nur wenig – elektrische Energie benötigen, kann dies bei akkumulatorbetriebenen Elektrohandwerkzeugmaschinen zu einer Entladung des Akkumulators führen. Wird dadurch ein Tiefentladungsbereich des Akkumulators erreicht, so kann dies den Akkumulator schädigen.

Trotz verzögerter Abschaltung mindestens einer elektrischen Einrichtung soll eine Tiefentladung des Akkumulators verhindert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass die Elektrohandwerkzeugmaschine eine Tiefentladungsschutzvorrichtung aufweist, die in Abhängigkeit von dem durch sie erfassten Ladezustand des Akkumulators die Verzögerungszeit der Ausschaltverzögerungsvorrichtung vorgibt. Durch eine derartige Tiefentladungsschutzvorrichtung wird die Zeitspanne einer elektrischen Energieentnahme aus dem Akkumulator durch den Ladezustand des Akkumulators selbst begrenzt. Ein weiteres Entladen des Akkumulators durch die elektrische Einrichtung ist somit nur noch in einer Größenordnung gestattet, die selbst vom Ladezustand des Akkumulators abhängt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausschaltverzögerungsvorrichtung die Tiefentladungsschutzvorrichtung aufweist. Dies verringert die Anzahl der benötigten Bauelemente.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Tiefentladungsschutzvorrichtung bei geringerem Ladezustand des Akkumulators eine geringere Verzögerungszeit der Ausschaltverzögerungsvorrichtung vorgibt. Je geringer der Ladezustand ist, desto weniger Energie darf dem Akkumulator entnommen werden um nicht in einen für den Akkumulator schädlichen Tiefentladungsbereich zu gelangen.

Weiterhin ist vorgesehen, dass die Ausschaltverzögerungsvorrichtung bei einem Ladezustand des Akkumulators unterhalb einer kritischen Ladungsschwelle keine Ausschaltverzögerung vorsieht. Ist der Ladezustand des Akkumulators unter eine kritischen Ladungsschwelle abgesunken, so wird auch die elektrische Einrichtung ohne Zeitverzögerung abgeschaltet. Ein weiteres Entladen des Akkumulators wird durch diese Maßnahme unterbunden.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer Elektrohandwerkzeugmaschine mit mindestens einem elektrischen Antrieb, mindestens einer elektrischen, für ihre Funktion elektrische Energie benötigenden Einrichtung, einer Ausschaltverzögerungsvorrichtung für den elektrischen Antrieb und/oder die elektrische Einrichtung und mit mindestens einem Akkumulator für die elektrische Versorgung des elektrischen Antriebs und der elektrischen Einrichtung. Dabei ist vorgesehen, dass eine Tiefentladungsschutzvorrichtung der Elektrohandwerkzeugmaschine den Ladezustand des Akkumulators erfasst und in Abhängigkeit von diesem Ladezustand eine Verzögerungszeit vorgibt, mit der die elektrische Einrichtung durch die Ausschaltverzögerungsvorrichtung verzögert abgeschaltet wird. Durch ein derartiges Verfahren wird die Zeitspanne einer elektrischen Energieentnahme aus dem Akkumulator durch den Ladezustand des Akkumulators selbst begrenzt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Tiefentladungsschutzvorrichtung bei geringerem Ladezustand des Akkumulators eine geringere Verzögerungszeit der Ausschaltverzögerungsvorrichtung vorgibt. Durch die geringere Verzögerungszeit entnimmt die elektrische Einrichtung dem Akkumulator über einen kürzeren Zeitraum elektrische Energie, sodass dieser weniger weit entladen wird.

Weiterhin ist vorgesehen, dass die Ausschaltverzögerungsvorrichtung die elektrische Einrichtung bei einem Ladezustand des Akkumulators unterhalb einer kritischen Ladungsschwelle ohne Ausschaltverzögerung abschaltet. Dabei kann entweder die Tiefentladungsschutzvorrichtung eine Verzögerungszeit gleich Null Sekunden vorgeben oder die Ausschaltverzögerungsvorrichtung selbst ohne Verzögerung ausschalten.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Verzögerungszeit nur vorbestimmte Werte annehmen kann. Diese Werte können zum Beispiel ganzzahlige Vielfache von einem vorgegebenen Zeitintervall sein.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Tiefentladungsschutzvorrichtung die Verzögerungszeit mit dem Ladezustand des Akkumulators bis zum Erreichen der kritischen Ladungsschwelle kontinuierlich geändert vorgibt. Bei einer kontinuierlich geänderten Vorgabe der Verzögerungszeit kann die Ausschaltverzögerungsvorrichtung die Ausschaltverzögerung kontinuierlich an den Ladezustand anpassen.

Alternativ ist vorgesehen, dass die Tiefentladungsschutzvorrichtung die Verzögerungszeit mit dem Ladezustand des Akkumulators schrittweise geändert vorgibt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Tiefentladungsschutzvorrichtung den Ladezustand des Akkumulators durch Ermittlung der Akkumulatorspannung bestimmt. Die Akkumulatorspannung ist eine Größe, die sich bei entladenem oder teilentladenem Akkumulator deutlich mit dem Ladezustand ändert. Die Akkumulatorspannung lässt in diesem Ladungsbereich eindeutige Rückschlüsse auf den Ladezustand des Akkumulators zu. Basiert der Akkumulator auf Lithiumionen-Zellen, so fällt die Akkumulatorspannung mit abnehmendem Ladezustand immer steiler ab. Bei einem sehr weit entladenem Akkumulator dieser Art ist schon bei geringer Stromentnahme – zum Beispiel durch die elektrische Einrichtung – ein extremes Absinken der Akkumulatorspannung zu beobachten.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Akkumulatorspannung zusammen mit einem entsprechenden Strom bei elektrischer Belastung gemessen wird. Wird die Akkumulatorspannung während des Betriebs kontinuierlich oder in zeitlichen Abständen ermittelt, so wird sie durch elektrische Verbraucher wie zum Beispiel dem elektrischen Antrieb belastet. Um Rückschlüsse auf den Ladezustand des Akkumulators zu gewinnen, muss die Akkumulatorspannung zusammen mit dem entsprechenden Strom gemessen werden. Diese Messung lässt bei Kenntnis der Kennlinie des Akkumulators Rückschlüsse auf die Akkumulatorleerlaufspannung beziehungsweise den Ladezustand zu.

Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die Akkumulatorspannung quasi-stromfrei gemessen wird. Wird die Akkumulatorspannung zum Beispiel nach dem Abschalten des elektrischen Antriebs und aller anderen Bauteile mit hoher Leistungsaufnahme gemessen, so ergibt sich eine quasi-stromfreie Messung der Akkumulatorleerlaufspannung.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Tiefentladungsschutzvorrichtung ein Einschalten des elektrischen Antriebs nur bei einem Ladezustand des Akkumulators oberhalb einer Antriebs-Einschaltladungsschwelle ermöglicht. Dazu ist die Antriebs-Einschaltladungsschwelle so gewählt, dass der Ladezustand des Akkumulators den Betrieb der Elektrohandwerkzeugmaschine über einen gewissen, der Anwendung des Elektrohandwerkzeugs entsprechenden Zeitraum gewährleisten kann.

Zusätzlich ist vorgesehen, dass die Tiefentladungsschutzvorrichtung ein Einschalten der elektrischen Einrichtung nur bei einem Ladezustand des Akkumulators oberhalb einer Einrichtungs-Einschaltladungsschwelle ermöglicht. Diese Maßnahme verhindert ein weiteres Entladen des Akkumulators durch Wiedereinschalten der elektrischen Einrichtung. Die Einrichtungs-Einschaltladungsschwelle ist insbesondere deutlich geringer als die Antriebs-Einschaltladungsschwelle, da der elektrische Verbrauch der elektrischen Einrichtung geringer ist als der des elektrischen Antriebs.

Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels, und zwar zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Elektrohandwerkzeugmaschine mit Ausschaltverzögerungsvorrichtung und

2 ein Diagramm mit möglichen Abhängigkeiten der Verzögerungszeit von der Akkumulatorspannung.

In 1 ist der prinzipielle Aufbau einer akkumulatorbetriebenen Elektrohandwerkzeugmaschine 1 gezeigt. Die Darstellung ist dabei auf wesentliche Komponenten zum An- und Abschalten der Elektrohandwerkzeugmaschine 1 reduziert. Ein Bedienelement 2 ist mit einer Ausschaltverzögerungsvorrichtung 3 wirkverbunden, die über Schalteinrichtungen 4, 5 auf einen elektrischen Antrieb 6 und eine elektrische Einrichtung 7 der Elektrohandwerkzeugmaschine 1 wirken. Die elektrische Schalteinrichtung 4 ist dem elektrischen Antrieb 6 zugeordnet und die Schalteinrichtung 5 ist der elektrische Einrichtung 7 zugeordnet. Die Elektrohandwerkzeugmaschine 1 weist weiterhin eine Tiefentladungsschutzvorrichtung 8 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel Teil der Ausschaltverzögerungsvorrichtung 3 ist. Die elektrischen Komponenten der Elektrohandwerkzeugmaschine 1, insbesondere die elektrische Einrichtung 7 und der elektrische Antrieb 6, werden von einem Akkumulator 9 elektrisch versorgt. Entsprechende Versorgungsleitungen sind nicht dargestellt. Bei der elektrischen Einrichtung 7 handelt es sich zum Beispiel um eine Steuerelektronik 10 der Elektrohandwerkzeugmaschine 1. Das Bedienelement 2 kann zum Beispiel als Tasterdrücker 11 eines Tast-/Rastschalters ausgebildet sein. Die Schalteinrichtungen 4, 5 können auch Teil der Ausschaltverzögerungsvorrichtung 3 sein. Alternativ kann eine der Schalteinrichtungen 4, 5 auch direkt mit dem Bedienelement wirkverbunden sein. Dies ist häufig bei der dem elektrischen Antrieb 6 zugeordnete Schalteinrichtungen 4 der Fall, damit sichergestellt ist, dass der Antrieb (und damit das Werkzeug) möglichst unverzüglich stoppt.

Es ergibt sich folgende Funktion der Elektrohandwerkzeugmaschine 1 mit Ausschaltverzögerungsvorrichtung 3: Betätigt ein Bediener das Bedienelement 2, um im Betrieb die Elektrohandwerkzeugmaschine 1 abzuschalten, so gibt das Bedienelement 2 der Ausschaltverzögerungsvorrichtung 3 einen Ausschaltzeitpunkt t₀ zum Ausschalten der Elektrohandwerkzeugmaschine 1 vor. Durch eine nicht dargestellte Ermittlungsvorrichtung wird der Ladezustand des Akkumulators 9 bestimmt und der Tiefentladungsschutzvorrichtung 8 ein entsprechendes Signal zugeführt. Die Tiefentladungsschutzvorrichtung 8 gibt in Abhängigkeit von dem Ladezustand des Akkumulators 9 der Ausschaltverzögerungsvorrichtung 3 eine Verzögerungszeit &Dgr;t für ein verzögertes Abschalten der elektrischen Einrichtung 7 vor. Für das Abschalten des elektrischen Antriebs 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel keine Verzögerungszeit &Dgr;t vorgesehen, sodass die Ausschaltverzögerungsvorrichtung 3 den elektrischen Antrieb 6 zum Zeitpunkt t₀ abschaltet. Abschalten bedeutet in diesem Zusammenhang ein vollständiges Abtrennen des elektrischen Verbrauchers (hier des elektrischen Antriebs 6) vom Akkumulator 9. Zum Abschalten der elektrischen Einrichtung 7 berücksichtigt die Ausschaltverzögerungsvorrichtung 3 die von der Tiefentladungsschutzvorrichtung 8 vorgegebene Verzögerungszeit &Dgr;t, wobei sie die elektrische Einrichtung 7 zum Zeitpunkt t₀ + &Dgr;t abschaltet. Es ergibt sich nach Betätigen des Bedienelements 2 eine unverzügliche Abschaltung des elektrischen Antriebs 6 sowie eine um die Verzögerungszeit &Dgr;t verzögerte Abschaltung der elektrischen Einrichtung 7. Die Erfassung des Ladezustands des Akkumulators 9 erfolgt dazu in diesem Beispiel durch Ermittlung der Akkumulatorspannung U, die zum Beispiel gleichzeitig als Eingangswert der Tiefentladungsschutzvorrichtung 8 dienen kann.

Die 2 zeigt ein Diagramm, bei dem die Verzögerungszeit &Dgr;t als Ordinate über der relativen Akkumulatorspannung U/U_max als Abszisse aufgetragen ist. Der Wert 100% U_max entspricht der maximale Akkumulatorspannung bei voll aufgeladenem Akkumulator 9. Die Akkumulatorspannung U ist dabei ein Maß für den Ladezustand des Akkumulators 9. Mehrere mögliche von der Tiefentladungsschutzvorrichtung 8 gebildete Zusammenhänge zwischen der Akkumulatorspannung U und der Verzögerungszeit &Dgr;t für verschiedene Anwendungen sind beispielhaft in dem Diagramm der 2 dargestellt. In dieser Darstellung sind die qualitativen Verläufe 12, 13, 14, 15, 16 (Kurvenverläufe) des von der Tiefentladungsschutzvorrichtung 8 vorgegebenen Zusammenhangs zwischen der Verzögerungszeit &Dgr;t und der Spannung U gezeigt. Die jeweiligen Spannungsschwellen U_S entsprechen kritischen Ladungsschwellen, bei denen die Verzögerungszeit &Dgr;t auf Null abgesunken ist und sind in einem Bereich von etwa 15 bis 50% von U_max beispielhaft gezeigt. Die Spannungsschwellen U_S sind in 2 derart niedrig und unterschiedlich gewählt, damit die qualitative Kurvenformen in den Bereichen oberhalb der Spannungsschwellen U_S möglichst klar erkennbar sind. Derzeit verwendete Spannungsschwellen U_S liegen bei höheren Werten als in 2 dargestellt. Die Höhe der Schnittpunkte &Dgr;t_m der Verläufe 12, 13, 14, 15, 16 mit der Geraden U_max gibt die maximale Verzögerungszeit bei entsprechendem Verlauf 12, 13, 14, 15, 16 an. Für Werte der Akkumulatorspannung U, die geringer als die jeweilige Spannungsschwelle U_S ist, weist jeder der Verläufe 12, 13, 14, 15, 16 eine konstante Verzögerungszeit von &Dgr;t = 0 auf. Die elektrische Einrichtung 7 wird bei allen Zusammenhängen bei einer Akkumulatorspannung U unterhalb der entsprechenden Spannungsschwelle U_S verzögerungsfrei abgeschaltet. Daher werden im Folgenden nur die Bereiche der Verläufe 12, 13, 14, 15, 16 betrachtet, bei denen die Akkumulatorspannungen U oberhalb der jeweiligen Spannungsschwelle U_S liegt.

Der stufenförmige Verlauf 12 zeigt eine sprunghafte Änderung der Verzögerungszeit &Dgr;t bei Änderung der Akkumulatorspannung U, wobei einzelnen Spannungsbereichen fest vorbestimmte Verzögerungszeitwerte zugeordnet sind. Der Verlauf 13 zeigt eine kontinuierliche Änderung der Verzögerungszeit &Dgr;t über der relativen Akkumulatorspannung U/U_max. Der Verlauf 14 zeigt in einem Bereich von 100% bis 65% der maximalen Akkumulatorspannung U_max eine konstant gewählte Verzögerungszeit &Dgr;t, die der maximalen Verzögerungszeit &Dgr;t_m entspricht. In einem Spannungsbereich von 65% bis 20% der maximalen Akkumulatorspannung U_max sinkt der Verlauf 14 mit der Akkumulatorspannung U linear bis &Dgr;t = 0 im Punkt U_S. Der Verlauf 15 ist gestrichelt dargestellt und zeigt in einem Spannungsbereich von 100% bis 50% eine konstante Verzögerungszeit &Dgr;t, die bei 50% sprunghaft auf eine Verzögerungszeit von &Dgr;t = 0 absinkt. Der Kurvenverlauf 16 zeigt in einem Spannungsbereich von 100% bis 65% eine konstante Verzögerungszeit &Dgr;t, die der maximalen Verzögerungszeit &Dgr;t_m entspricht. In einem Akkumulatorspannungsbereich von 65 bis 40% sinkt der Verlauf 16 mit der Akkumulatorspannung U linear um bei 40% der maximalen Akkumulatorspannung sprunghaft auf eine Verzögerungszeit &Dgr;t gleich Null zu sinken.

Zusätzlich zur Vorgabe der Verzögerungszeit &Dgr;t für die Ausschaltverzögerungsvorrichtung 3 kann die Tiefentladungsschutzvorrichtung auch Einschaltladungsschwellen zum Wiedereinschalten einzelner Komponenten der Elektrohandwerkzeugmaschine 1, wie zum Beispiel dem elektrischen Antrieb 6 und der elektrischen Einrichtung 7 vorgeben. Dabei sind die beschriebenen Ladungsschwellen (kritische Ladungsschwelle und Einschaltladungsschwellen, beziehungsweise deren entsprechende Spannungsschwellen) nicht notwendigerweise fest, sondern können in Abhängigkeit von mindestens einer Randbedingung – wie zum Beispiel einer Temperaturmessung in unmittelbarer Umgebung des Akkumulators – beeinflusst werden.