ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, СОДЕРЖАЩИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ СИСТЕМУ ЗАПУСКА, ПИТАЕМУЮ ЛИТИЙ-ИОННЫМ АККУМУЛЯТОРОМ
INTERNAL COMBUSTION ENGINE CONTAINING POWERED BY THE LITHIUM-ION BATTERY ELECTRICAL START-UP SYSTEM

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ПАТЕНТНЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Данная заявка имеет приоритет предварительной заявки США №61/892346, поданной 17 октября 2013, и приоритет предварительной заявки США №. 61/837539, поданной 20 июня 2013, обе из которых включены в данный документ в качестве ссылки во всей своей полноте.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] Настоящее изобретение в целом относится к двигателям внутреннего сгорания, включающим в себя электрические системы запуска и внешнее силовое оборудование, питаемое от таких двигателей, например, газонокосилки, снегоочистители, портативные генераторы, и т.д. Более конкретно, настоящее изобретение относится к небольшим двигателям внутреннего сгорания, включающим в себя электрические системы запуска, питаемые от съемных литий-ионных аккумуляторов.
[0003] Внешнее силовое оборудование включает в себя газонокосилки, садовые тракторы, снегоочистители, мойки высокого давления, портативные генераторы, культиваторы, дровокольные станки, косилки с нулевым радиусом поворота, косилки с пешеходным управлением, садовые косилки, промышленные транспортные средства, например, вилочные погрузчики, грузопассажирские автомобили и т.д. Во внешнем силовом оборудовании может, например, использоваться двигатель внутреннего сгорания для привода навесного оборудования, например, вращающейся лопасти газонокосилки, насоса мойки высокого давления, шнека снегоуборщика, генератора переменного тока генераторной установки и / или трансмиссии внешнего силового оборудования.
[0004] Многие детали внешнего силового оборудования включают в себя двигатели, которые запускаются ручным стартером вручную. Для запуска двигателя, пользователь должен вручную потянуть тросик ручного стартера.
[0005] Другие предметы внешнего силового оборудования включают в себя электрические системы запуска, в которых стартерный электродвигатель, питаемый от аккумулятора, запускает двигатель. Обычно такие электрические системы запуска также включают в себя активируемый пользователем стартерный переключатель (например, нажимную кнопку или клавишу) и стартерное реле. Стартерное реле является связью между слаботочной цепью, включающей в себя стартерный переключатель, и сильноточной цепью, включающей в себя стартерный электродвигатель. Для запуска двигателя пользователь приводит в действие стартерный переключатель, заставляя стартерное реле замыкаться с тем, чтобы аккумулятор подавал пусковой ток на электродвигатель запуска для запуска двигателя.
[0006] Аккумулятор представляет собой свинцово-кислотный аккумулятор. Аккумулятор крепится к внешнему силовому оборудованию отдельно от двигателя. Например, аккумулятор может быть прикреплен к монтажной пластине или деке газонокосилки, или мойки высокого давления, или раме садовой газонокосилки или портативного генератора. Корпус аккумулятора прикреплен к внешнему силовому оборудованию крепежными элементами, которые требуют инструментов (например, гаечным ключом или торцевым ключом) для прикрепления аккумулятора к внешнему силовому оборудованию, либо удаления или ослабления крепежных элементов, чтобы аккумулятор можно было снять с внешнего силового оборудования. Аккумулятор также включает в себя пару контактов, к которым присоединены электрические клеммы. Также необходимы инструменты для прикрепления и съема электрических клемм с контактов. Свинцово-кислотные аккумуляторы заполнены жидким электролитом, обычно представляющим собой смесь воды и серной кислоты. Электролит является едким веществом. Свинцово-кислотные аккумуляторы чувствительны к температуре, что может привести к тому, что двигатель будет испытывать трудности при запуске или совсем не будет запускаться в холодную погоду. Также, свинцово-кислотный аккумулятор будет с течением времени разряжаться и не сможет подавать электрическую энергию (т.е., теряет заряд или становится полностью разряженным). Может потребоваться сезонная замена свинцово-кислотного аккумулятора, снятого с внешнего силового оборудования, и хранение внутри помещения, или иные меры поддержки или обслуживания пользователем.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0007] Один вариант осуществления изобретения относится к двигателю внутреннего сгорания, содержащему блок двигателя, содержащий цилиндр, поршень, размещенный в цилиндре, при этом поршень выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения в цилиндре вдоль оси цилиндра, коленчатый вал, выполненный с возможностью приведения в движение поршнем, топливную систему для подачи воздушно-топливной смеси в цилиндр, а также электрическую систему запуска, содержащую стартерный электродвигатель, приемное устройство для аккумулятора, и литий-ионный аккумулятор, закрепленный с возможностью извлечения на приемном устройстве для аккумулятора, причем литий-ионный аккумулятор выполнен с возможностью питания электроэнергией стартерного электродвигателя для запуска двигателя, при этом литий-ионный аккумулятор содержит, по меньшей мере, одну литий-ионную ячейку, имеющую ось ячейки, и при этом приемное устройство для аккумулятора расположено так, что при присоединении литий-ионного аккумулятора к приемному устройству для аккумулятора, ось цилиндра и продольная ось ячейки не параллельны друг другу.
[0008] Другой вариант осуществления изобретения относится к внешнему силовому оборудованию, включающему в себя двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок двигателя, включая цилиндр, поршень, размещенный в цилиндре, коленчатый вал, выполненный с возможностью приведения в движение поршнем, топливную систему для подачи воздушно-топливной смеси в цилиндр, а также электрическую систему запуска, включающую в себя стартерный электродвигатель, приемное устройство для аккумулятора, литий-ионный аккумулятор, закрепленный с возможностью извлечения на приемном устройстве для аккумулятора, причем литий-ионный аккумулятор выполнен с возможностью питания электроэнергией стартерного электродвигателя для запуска двигателя, и при этом литий-ионный аккумулятор включает в себя, по меньшей мере, одну литий-ионный ячейку, имеющую ось ячейки, а также приспособление, соединенное с коленчатым валом. При работе двигателя, приводящего в действие приспособление, внешнее силовое оборудование производит вибрации вдоль геометрической оси вибраций. Приемное устройство для аккумулятора расположено так, что при присоединении литий-ионным аккумулятора к приемному устройству для аккумулятора, геометрическая ось вибрации и ось ячейки не параллельны друг другу
[0009] Другой вариант осуществления изобретения относится к двигателю внутреннего сгорания и системе зарядки аккумулятора, содержащему двигатель внутреннего сгорания, содержащий блок двигателя, содержащий цилиндр, поршень, расположенный в цилиндре, при этом поршень выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения в цилиндре вдоль оси цилиндра, коленчатый вал, выполненный с возможностью приведения в движение поршнем, топливную систему для подачи воздушно-топливной смеси в цилиндр, и электрическую систему запуска, содержащую стартерный электродвигатель и приемное устройство для аккумулятора, зарядное устройство аккумулятора, и литий-ионный аккумулятор, закрепляемый с возможностью извлечения на приемном устройстве для аккумулятора и зарядном устройстве для аккумулятора, причем литий-ионный аккумулятор содержит, по меньшей мере, одну литий-ионную ячейку, имеющую ось ячейки, причем литий-ионный аккумулятор, прикрепленный к приемному устройству для аккумулятора, выполнен с возможностью питания электроэнергией стартерного электродвигателя для запуска двигателя, и при этом приемное устройство для аккумулятора размещено так, что при присоединении литий-ионного аккумулятора к приемному устройству для аккумулятора, ось цилиндра и ось ячейки не параллельны друг другу, и причем при присоединении литий-ионного аккумулятора к зарядному устройству аккумулятора, зарядное устройство аккумулятора выполнено с возможностью зарядки литий-ионного аккумулятора.
[0010] Альтернативные примерные варианты осуществления относятся к сочетанию других особенностей и признаков, как может быть в целом указано в формуле изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0011] Раскрытие изобретения станет более понятным из последующего подробного описания в сочетании с сопровождающими чертежами.
[0012] Фиг. 1 представляет собой перспективный вид двигателя внутреннего сгорания, содержащего электрическую систему запуска, питаемую литий-ионным аккумулятором, согласно примерному варианту осуществления изобретения.
[0013] Фиг. 2 представляет собой перспективный вид двигателя с фиг. 1.
[0014] Фиг. 2А представляет собой покомпонентный вид двигателя с фиг. 1.
[0015] Фиг. 3 представляет собой вид сверху двигателя с фиг. 1.
[0016] Фиг. 4 представляет собой боковой вид справа двигателя с фиг. 1.
[0017] Фиг. 5 представляет собой вид сзади двигателя с фиг. 1.
[0018] Фиг. 6 представляет собой перспективный вид приемного устройства для аккумулятора системы запуска с фиг. 1
[0019] Фиг. 7 представляет собой подробный вид фрагмента приемного устройства для аккумулятора с фиг. 6.
[0020] Фиг. 8 представляет собой перспективный вид приемного устройства для аккумулятора с фиг. 6.
[0021] Фиг. 9 представляет собой подробный вид фрагмента приемного устройства для аккумулятора с фиг. 8.
[0022] Фиг. 10 представляет собой боковой вид слева приемного устройства для аккумулятора с фиг. 6.
[0023] Фиг. 11 представляет собой боковой вид справа приемного устройства для аккумулятора с фиг. 6.
[0024] Фиг. 12 представляет собой вид сзади приемного устройства для аккумулятора с фиг. 6.
[0025] Фиг. 13 представляет собой вид спереди приемного устройства для аккумулятора с фиг. 6.
[0026] Фиг. 14 представляет собой подробный вид фрагмента приемного устройства для аккумулятора с фиг. 13.
[0027] Фиг. 15 представляет собой вид сверху приемного устройства для аккумулятора с фиг. 6.
[0028] Фиг. 16 представляет собой подробный вид фрагмента приемного устройства для аккумулятора с фиг. 15.
[0029] Фиг. 16А представляет собой перспективный вид приемного устройства для аккумулятора для системы запуска, согласно примерному варианту осуществления.
[0030] Фиг. 17 представляет собой перспективный вид двигателя внутреннего сгорания, содержащего электрическую систему запуска, питаемую литий-ионным аккумулятором, согласно примерному варианту осуществления изобретения.
[0031] Фиг. 18 представляет собой перспективный вид двигателя внутреннего сгорания, содержащего электрическую систему запуска, питаемую литий-ионным аккумулятором, согласно примерному варианту осуществления изобретения.
[0032] Фиг. 19 представляет собой перспективный вид литий-ионного аккумулятора для использования с электрической системой запуска двигателя внутреннего сгорания, согласно примерному варианту осуществления изобретения.
[0033] Фиг. 20 представляет собой покомпонентный вид литий-ионного аккумулятора с фиг. 19.
[0034] Фиг. 21 представляет собой перспективный вид сверху литий-ионного аккумулятора с фиг. 19.
[0035] Фиг. 22 представляет собой перспективный вид снизу литий-ионный аккумулятора с фиг. 19.
[0036] Фиг. 23 представляет собой перспективный вид снизу литий-ионного аккумулятора с фиг. 19.
[0037] Фиг. 24 представляет собой перспективный вид снизу литий-ионного аккумулятора с фиг. 19.
[0038] Фиг. 25 представляет собой вид спереди литий-ионного аккумулятора с фиг. 19.
[0039] Фиг. 26 представляет собой вид сзади литий-ионного аккумулятора с фиг. 19.
[0040] Фиг. 27 представляет собой боковой вид слева литий-ионного аккумулятора с фиг. 19.
[0041] Фиг. 28 представляет собой боковой вид справа литий-ионного аккумулятора с фиг. 19.
[0042] Фиг. 29 представляет собой вид сверху литий-ионного аккумулятора с фиг. 19.
[0043] Фиг. 30 представляет собой вид снизу литий-ионного аккумулятора с фиг. 19.
[0044] Фиг. 31 представляет собой перспективный вид зарядного устройства аккумулятора для использования с литий-ионным аккумулятором, согласно примерному варианту осуществления изобретения.
[0045] Фиг. 32 представляет собой перспективный вид литий-ионного аккумулятора с фиг.19, прикрепленного к зарядному устройству аккумулятора с фиг. 31.
[0046] Фиг. 33 представляет собой принципиальную схему системы запуска для двигателя, согласно примерному варианту осуществления изобретения.
[0047] Фиг. 34 представляет собой принципиальную схему системы запуска для двигателя, согласно примерному варианту осуществления изобретения.
[0048] Фиг. 35 представляет собой принципиальную схему системы запуска для двигателя, согласно примерному варианту осуществления изобретения.
[0049] Фиг. 36 представляет собой принципиальную схему системы запуска для двигателя, согласно примерному варианту осуществления изобретения.
[0050] Фиг. 37 представляет собой схему электрооборудования системы управления аккумулятора, согласно примерному варианту осуществления изобретения.
[0051] Фиг. 38 показан перспективный вид сверху корпуса воздуходувного устройства согласно примерному варианту осуществления.
[0052] Фиг. 39 представляет собой перспективный вид снизу корпуса воздуходувного устройства с фиг. 22.
[0053] Фиг. 40 представляет собой другой перспективный вид снизу корпуса воздуходувного устройства с фиг. 22.
[0054] Фиг. 41 представляет собой перспективный вид газонокосилки согласно примерному варианту осуществления.
[0055] Фиг. 42 представляет собой принципиальную схему системы запуска для двигателя, согласно примерному варианту осуществления.
[0056] Фиг. 43 представляет собой перспективный вид компонентов системы запуска для внешнего силового оборудования согласно примерному варианту осуществления.
[0057] Фиг. 44 представляет собой перспективный вид двигателя в сборе согласно примерному варианту осуществления.
[0058] Фиг. 45 представляет собой перспективный вид станции зарядки аккумулятора согласно примерному варианту осуществления.
[0059] Фиг. 46 представляет собой перспективный вид аккумулятора, соединенного с двигателем, согласно примерному варианту осуществления.
[0060] Фиг. 47 представляет собой перспективный вид стартерной системы для двигателя в сборе с фиг. 44, согласно примерному варианту осуществления.
[0061] Фиг. 48 представляет собой вид спереди аккумулятора для стартерной системы, согласно примерному варианту осуществления.
[0062] Фиг. 49 представляет собой вид сверху аккумулятора с фиг. 48.
[0063] Фиг. 50 представляет собой вид снизу аккумулятора с фиг. 48.
[0064] Фиг. 51 представляет собой вид слева сбоку аккумулятора с фиг. 48.
[0065] Фиг. 52 представляет собой вид справа сбоку аккумулятора с фиг. 48.
[0066] Фиг. 53 представляет собой вид снизу аккумулятора с фиг. 48 со снятым фрагментом корпуса, чтобы показать внутреннюю часть аккумулятора.
[0067] Фиг. 54 представляет собой вид спереди приемного устройства для аккумулятора для системы запуска, согласно примерному варианту осуществления.
[0068] Фиг. 55 представляет собой вид сверху приемного устройства для аккумулятора с фиг. 54.
[0069] Фиг. 56 представляет собой вид снизу приемного устройства для аккумулятора с фиг. 54.
[0070] Фиг. 57 представляет собой вид в разрезе приемного устройства для аккумулятора с фиг. 54, полученный по линии 57-57.
[0071] Фиг. 58 представляет собой вид в разрезе приемного устройства для аккумулятора с фиг. 54, полученный по линии 58-58.
[0072] Фиг. 59 представляет собой перспективный вид мойки высокого давления согласно примерному варианту осуществления изобретения.
[0073] Фиг. 60 представляет собой схему электрооборудования для системы запуска двигателя согласно другому примерному варианту осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0074] Прежде чем перейти к фигурам, на которых подробно проиллюстрированы примерные варианты осуществления, следует понимать, что настоящая заявка не ограничивается деталями или методологией, изложенной далее в описании или проиллюстрированной на чертежах. Также следует понимать, что терминология предназначена только для целей описания и не должна рассматриваться как ограничение.
[0075] Двигатели внутреннего сгорания, содержащие электрические системы запуска, снабжаемые энергией от съемного перезаряжаемого литий-ионного аккумулятора, описанного в данном документе, обеспечивают многочисленные преимущества над двигателями, запускаемыми вручную, и двигателями, содержащими электрические системы запуска, работающие от свинцово-кислотного аккумулятора. Электрические системы запуска устраняют необходимость в ручном стартере и необходимость для пользователя дергать за шнур запуска для запуска двигателя. Использование съемного перезаряжаемого литий-ионного аккумулятора для питания электрической системы запуска устраняет многие из трудностей, неудобств, и недостатков систем, снабжаемых энергией от свинцово-кислотных аккумуляторов. Как описано в данном документе, литий-ионный аккумулятор извлекается из приемного устройства для аккумулятора без использования инструментов. Достаточно легкий литий-ионный аккумулятор легко прикрепляется и извлекается из приемного устройства для аккумулятора вручную. Это является значительно более простым, чем процесс извлечения свинцово-кислотного аккумулятора из предмета внешнего силового оборудования. Пользователь должен безопасно отсоединить электрические провода, подключенные к контактам свинцово-кислотного аккумулятора, что требует использования инструментов. Затем свинцово-кислотный аккумулятор должен быть извлечен с места его установки, обычно рамы, пластины или другого места установки отдельно от двигателя. Это также требует использования инструментов. В нескольких предпочтительных вариантах осуществления, приемное устройство для аккумулятора представляет собой составляющую часть самого двигателя, так что литий-ионный аккумулятор крепится к двигателю, а не к месту, удаленному от двигателя, как это было бы со свинцово-кислотным аккумулятором. Системы, использующие свинцово-кислотные аккумуляторы, могут иметь свинцово-кислотный аккумулятор, который спрятан или другим образом скрыт из виду (например, под сиденьем садового трактора), что требует от пользователя удаления или перемещения компонентов для доступа к свинцово-кислотному аккумулятору, еще один этап, требующий использования инструментов. Удобство извлечения литий-ионного аккумулятора помогает ограничить воздействие на аккумулятор холодных температур, по сравнению со свинцово-кислотным аккумулятором (например, на предмете внешнего силового оборудования, хранимого в гараже в зимнее время). Пользователь может легко снять литий-ионный аккумулятор и хранить его в отапливаемом месте (например, в доме пользователя), или хранить второй литий-ионный аккумулятор в отапливаемом месте, с тем, чтобы второй литий-ионный аккумулятор был доступен для использования, если пониженные температуры повлияют на работу первого литий-ионного аккумулятора. Отключение, извлечение, повторная установка, и повторное подключение свинцово-кислотного аккумулятора с применением инструментов в подобных условиях эксплуатации при холодной погоде представляет собой обременительную задачу, невыполнимую для обычного пользователя. Также, для предметов внешнего силового оборудования, используемого сезонно (например, газонокосилок и моек высокого давления в теплые месяцы и снегоочистителей в холодные месяцы), свинцово-кислотный аккумулятор может оказаться разряженным, неисправным, или иным путем иметь уровень зарядки, недостаточный для запуска двигателя после сезона простоя (например, при запуске газонокосилки в первый раз после зимы). Для запитывания электрической системы запуска и запуска двигателя внешнего силового оборудования пользователь может либо хранить литий-ионный аккумулятор в помещении на зарядном устройстве аккумулятора, поддерживая его в заряженном состоянии и также при соответствующей рабочей температуре, либо легко извлекать литий-ионный аккумулятор из приемного устройства для аккумулятора без использования инструментов, быстро перезаряжать его в зарядном устройстве аккумулятора, и закреплять его в приемном устройстве для аккумулятора без использования инструментов.
[0076] Описанный в данном документе литий-ионный аккумулятор быстро перезаряжается, даже когда он полностью разряжен. В ходе испытаний литий-ионный аккумулятор, как описано в данном документе, полностью разряженный, был заряжен в течение одной минуты и затем был в состоянии дважды обеспечить электрическую энергию, достаточную для запуска двигателя, к которому он был подключен. Литий-ионный аккумулятор, как описано в данной заявке, может быть полностью заряжен в течение шестидесяти минут, и при полной зарядке он может обеспечить пятьдесят или больше запусков двигателя. Литий-ионный аккумулятор, описанный в настоящем документе, способен обеспечить более десяти запусков двигателя после десяти минут зарядки.
[0077] Описанный в данном документе литий-ионный аккумулятор устраняет проблемы, связанные с агрессивным электролитом свинцово-кислотного аккумулятора, что упрощает обращение пользователя с аккумулятором.
[0078] Возможность установки литий-ионного аккумулятора без использования инструментов и включение приемного устройства для аккумулятора в качестве составляющей части самого двигателя упрощает установку двигателя в предмете внешнего силового оборудования производителем оригинального оборудования («ОЕМ»). Нет необходимости для OEM-производителя использовать инструменты, чтобы установить литий-ионный аккумулятор на внешнем силовом оборудовании, в отличие от свинцово-кислотного аккумулятора, и также нет необходимости использовать инструменты для подключения электрических проводов к контактам аккумулятора. Также может потребоваться меньше деталей. Например, электропроводка, включающая в себя электрические провода, присоединяемые к свинцово-кислотному аккумулятору, может быть исключена или упрощена в своей схеме и/или при прокладке.
[0079] Легкость извлечения и перезарядки описанного в данной заявке литий-ионного аккумулятора, также увеличивает удобство конечного пользователя при обращении с внешним силовым оборудованием, не включающим в себя ручную систему запуска (например, стартер со шнуром). Поскольку литий-ионный аккумулятор легко извлекается без инструментов и быстро заряжается до состояния зарядки, достаточной для запуска двигателя, то конечный пользователь может быть уверен в возможности запуска двигателя в большинстве ситуаций (например, при отсутствии каких-либо проблем с системой запуска и другими компонентами двигателя, отличными от разряженного аккумулятора). В предпочтительных вариантах осуществления, описанный в данной заявке литий-ионный аккумулятор содержит дисплей, который визуально показывает пользователю уровень зарядки аккумулятора. Электрическая система запуска, питаемая от свинцово-кислотного аккумулятора, который не в состоянии запустить двигатель, может быть чрезвычайно обескураживающей для конечного пользователя (например, потому, что свинцово-кислотный аккумулятор имеет недостаточную зарядку для запуска двигателя). Нет быстрого и простого способа, чтобы определить уровень заряда свинцово-кислотного аккумулятора и нет быстрого и легкого пути, чтобы при необходимости заменить или зарядить свинцово-кислотный аккумулятор. Разряженный свинцово-кислотный аккумулятор должен быть отсоединен от электрических проводов с помощью инструментов, снят с внешнего силового оборудования с помощью инструментов, и должным образом утилизирован. Конечный пользователь при этом должен приобрести новый свинцово-кислотный аккумулятор, для этого, почти наверняка, нужно совершить поездку в магазин, установить новый свинцово-кислотный аккумулятор с помощью инструментов, и подсоединить электрические провода к новому свинцово-кислотному аккумулятору с помощью инструментов.
[0080] Ссылаясь на фиг. 1-5, двигатель 1000 внутреннего сгорания изображен в соответствии с примерным вариантом осуществления. Двигатель 1000 внутреннего сгорания включает в себя блок 1002 двигателя, имеющий цилиндр 1004, поршень 1006 и коленчатый вал 1008. Поршень 1006 осуществляет возвратно-поступательное движение в цилиндре 1004 вдоль оси 1010 цилиндра для приведения в движение коленчатого вала 1008. Коленчатый вал 1008 вращается вокруг оси 1012 коленчатого вала. Как показано на фиг. 2А, двигатель 1000 включает в себя топливную систему 1001 для подачи воздушно-топливной смеси в цилиндр 1004 (например, карбюратор, электронную систему впрыска топлива и т.д.), воздушный фильтр 1003 в сборе, головку цилиндра 1005 в сборе, глушитель 1007 в сборе, топливный бак 1009 в сборе, и маховик и вентилятор 1011 в сборе. В показанном варианте осуществления, цилиндр 1004 и ось 1010 цилиндра ориентированы горизонтально (т.е. двигатель с горизонтальным цилиндром). В некоторых вариантах осуществления, цилиндр 1004 и ось 1010 цилиндра могут быть ориентированы вертикально (т.е., двигатель с вертикальным цилиндром) или под углом (т.е. наклонный двигатель). В некоторых вариантах осуществления, двигатель включает в себя несколько цилиндров, например, двигатель с двумя цилиндрами, расположенными в V-образной конфигурации.
[0081] Двигатель 1000 также включает в себя электрическую систему 1014 запуска. Электрическая система 1014 запуска включает в себя стартерный электродвигатель 1016, приемное устройство для 1018 аккумулятора, и съемный перезаряжаемый литий-ионный аккумулятор 1020. Стартерный электродвигатель 1016 электрически соединен с литий-ионным аккумулятором 1020 для питания от литий-ионного аккумулятора 1020. При активизации в ответ на пусковой сигнал пользователя (например, с помощью ключа зажигания, нажатия кнопки, системы запуска разблокировкой, системы запуска с пускателем для мойки высокого давления, других автоматических систем запуска, и т.д.), стартерный электродвигатель 1016 вращает коленчатый вал 1008 для запуска двигателя. Стартерный электродвигатель 1016 выборочно соединяется с коленчатым валом 1008 (например, с помощью подвижной шестерни, которая выборочно входит в зацепление с зубчатым колесом маховика) таким образом, чтобы стартерный электродвигатель 1016 мог быть отсоединен от коленчатого вала 1008 (т.е. не вращается с коленчатым валом 1008 после успешного запуска двигателя 1000). Как показано, стартерный электродвигатель 1016 присоединен к блоку 1002 двигателя.
[0082] Ссылаясь на фиг. 6-18, приемное устройство 1018 для аккумулятора изображено в соответствии с примерным вариантом осуществления. Приемное устройство 1018 для аккумулятора содержит гнездо 1022 (порт, разъем, карман и т.д.), выполненное с возможностью приемки литий-ионного аккумулятора 1020. Гнездо 1022 содержит три штекерных контакта 1024, 1026, и 1028, выполненных с возможностью присоединения к соответствующим принимающим контактам литий-ионного аккумулятора 1020. Гнездо 1022 включает в себя второй комплект из трех штекерных контактов 1030, 1032, 1034, выполненных с возможностью присоединения к соответствующим контактам электропроводки, которая электрически присоединена к стартерному электродвигателю и любым другим электрическим компонентам двигателя 1000 и/или предметам внешнего силового оборудования, включая двигатель, запитываемый или отправляющий сигналы (данные, информацию и т.д.) на и/или от литий-ионного аккумулятора 1020. Каждый из контактов 1024, 1026, и 1028 электрически соединен с соответствующим одним из контактов 1030, 1032, 1034. Две пары контактов (например, пара контактов 1024 и 1030 и пара контактов 1028 и 1034) используются для замыкания электрической цепи между стартерным электродвигателем 1016 и литий-ионным аккумулятором 1020 (например, в качестве пары положительных контактов и пары заземляющих контактов). Эти два пары контактов могут называться выходными контактами напряжения. Третья пара контактов (например, пара 1026 и 1032 контактов) используется для передачи сигнала (например, сигнала включения, как описано в настоящем документе) на и/или от литий-ионного аккумулятора 1020. Третья пара контактов может называться контактами данных или контактами включения. Направляющая 1036 (стенка, выступ и т.п.) расположена по обе стороны от каждого контакта 1024, 1026, 1028. Каждая направляющая 1036 вставляется в соответствующую прорезь в литий-ионном аккумуляторе и помогает направлять контакты 1024, 1026, и 1028 в соответствующие принимающие контакты литий-ионного аккумулятора 1020. Направляющие 1036 выступают за пределы стенки 1038 гнезда 1022, на расстояние большее, чем таковое у контактов 1024, 1026, и 1028. Контакт 1026 включения выступает на расстояние меньшее, чем у выходных контактов 1024 и 1028. Это обеспечивает гарантии того, что литий-ионный аккумулятор 1020 в состоянии снабжать электропитанием стартерный электродвигатель 1016 только тогда, когда он надежно закреплен (полностью вставлен, полностью посажен, правильно вставлен, правильно посажен, правильно установлен) в гнезде 1022. Пока литий-ионный аккумулятор 1020 не будет закреплен должным образом, литий-ионный аккумулятор 1020 не может обеспечивать электрической энергией стартерный электродвигатель 1016, даже если выходные контакты 1024 и 1028 электрически соединены с соответствующими выходными контактами литий-ионного аккумулятора 1020. Отсутствие соединения с контактом 1026 включения является препятствием для сигнала включения, необходимого, чтобы литий-ионным аккумулятором 1020 снабжать электрической энергией стартерный электродвигатель 1016 от передающего литий-ионного аккумулятора 1020.
[0083] Гнездо 1022 образовано днищем 1040, боковыми стенками 1042, и торцевой стенкой 1044. Гнездо 1022 открыто с одного конца 1046, чтобы позволить литий-ионному аккумулятору 1020 быть вдвинутым в гнездо 1022 сбоку. Боковые стенки 1042 соединены торцевой стенкой 1044. Выступ или направляющая 1048 проходит по внутренней стороне каждой боковой стенки 1042 и выполнена такого размера, чтобы вставляться в соответствующий паз в литий-ионном аккумуляторе 1020. Каждая направляющая 1048 выступает в направлении вперед от торцевой стенки 1044 к открытому концу 1046.
[0084] Каждая боковая стенка 1042 может содержать наклонный концевой участок 1050 вблизи открытого конца 1046 так, что ширина открытого конца 1046 больше, чем ширина литий-ионного аккумулятора 1020 и остальной части гнезда 1022. Наклонный концевой участок 1050 облегчает вставку литий-ионного аккумулятора 1020 в гнездо 1022 через открытый конец 1046. Наклонный концевой участок 1050 также обеспечивает пользователю доступ для приведения в действие кнопок, расположенных на боковых сторонах литий-ионного аккумулятора 1020.
[0085] Днище 1040 имеет уступообразную форму, включающую в себя стенку 1038 (вертикальную ступеньку или уступ). Стенка 1038 может контактировать с соответствующей стенкой литий-ионного аккумулятора 1020 для ограничения перемещения литий-ионного аккумулятора 1020 относительно приемного устройства 1018 для аккумулятора. Стенка 1038 разделяет два участка днища 1040, верхний участок 1052 и нижний участок 1054. Нижний участок 1054 включает в себя фиксирующую область 1056 (запорная планка, защелкивающийся участок, блокирующая область, блокирующий участок), выполненную с возможностью вмещать соответствующую защелку литий-ионного аккумулятора 1020, для закрепления литий-ионного аккумулятора на приемном устройстве 1018 для аккумулятора. Фиксирующая область 1056 включает в себя прорези 1058, каждая из которых выполнена с возможностью размещения в ней и соответствует выступу защелки литий-ионного аккумулятора 1020.
[0086] В некоторых вариантах осуществления, гнездо 1022 выполнено с возможностью защиты контактов 1024, 1026, и 1028 от вредных внешних воздействий. Например, днище 1040 может иметь уклон в направлении от контактов 1024, 1026, и 1028, чтобы направлять влагу от контактов 1024, 1026, 1028. Согласно другим примерным вариантам осуществления, контакты могут быть ориентированы горизонтально или контакты аккумулятора могут быть вертикальными и стыковаться с контактами, расположенными на приподнятом участке приемным устройством для аккумулятора, при этом любая влага, которая попадает в пространство между аккумулятором и приемным устройством для аккумулятора, стекает от контактов. Приемное устройство 1018 для аккумулятора и/или другие участки двигателя 1000 вблизи гнезда 1022 могут содержать такие конструктивные особенности (например, каналы, сливные отверстия, дренажные отверстия, наклонные поверхности, и т.д.), чтобы направлять влагу и инородные предметы в сторону от контактов 1024, 1026, и 1028.
[0087] Как показано, приемное устройство 1018 для аккумулятора является частью корпуса 1060 двигателя (кожуха вентилятора, капота, крышки и т.д.). Приемное устройство 1018 для аккумулятора содержит воздухозаборник 1062. Воздухозаборник 1062 содержит множество прорезей 1064 (отверстий, слотов и т.д.), которые обеспечивают доступ воздуха в корпус двигателя (например, воздуха, втянутого в корпус двигателя с помощью маховика или нагнетательного вентилятора для использования воздуха с целью охлаждения двигателя). Прорези 1064 также ограничивают возможности для инородных предметов, например, скошенной травы, пройти через воздухозаборник 1062. Как показано, приемное устройство 1018 для аккумулятора выполнен практически, как куполообразный элемент, служащий в качестве крышки или экрана двигателя. Приемное устройство 1018 для аккумулятора может быть отделено от основания 1066 (остальной части) корпуса 1060 двигателя. Как показано, приемное устройство 1018 для аккумулятора прикреплено к основанию 1066 резьбовыми крепежными деталями. В других вариантах осуществления, например, как проиллюстрировано на фиг. 16А, приемное устройство 1018 для аккумулятора выполнено, как единое целое (например, отлит) с основанием 1066 корпуса 1060 двигателя.
[0088] Как изображено, приемное устройство 1018 для аккумулятора расположено относительно остальной части двигателя 1000 в том месте, которое обычно в запускаемом вручную двигателе занимает шнуровой стартер. С таким расположением, что является интуитивно понятным для пользователя, электрическая система 1014 запуска заменяет шнуровой стартер, путем размещения приемного устройства 1018 для аккумулятора и литий-ионного аккумулятора 1020 в месте, где пользователь ожидает найти оборудование (например, шнуровой стартер), используемое для запуска типового запускаемого вручную двигателя. Такое расположение помещает приемное устройство 1018 для аккумулятора над коленчатым валом 1008, при этом ось 1012 коленчатого вала пролегает через поверхность приемного устройства 1018 для аккумулятора. Маховик находится под приемным устройством 1018 для аккумулятора. Отказ от шнурового стартера уменьшает рабочую температуру двигателя (например, температуру масла) путем усиления потока воздуха в охлаждающей системе (например, кожухе вентилятора). Например, замена шнурового стартера на приемное устройство 1018 для аккумулятора и литий-ионный аккумулятор 1020 может уменьшить рабочую температуру двигателя от 10 до 20 градусов по Фаренгейту (5, 6 градусов и 11,1 градусов Цельсия) в ожидаемых условиях эксплуатации. Снижение рабочей температуры двигателя может помочь снизить старение масла, перегрев, и другие режимы отказов, связанных с высокими температурами. В других вариантах осуществления, гнездо 1022 встроено в приемное устройство для аккумулятора, имеющего другую форму или форму, соответствующую месту установки для этого приемного устройства для аккумулятора относительно других компонентов двигателя 1000. Например, приемное устройство для аккумулятора одноцилиндрового двигателя с горизонтальным валом или двухцилиндрового двигателя может быть расположено на другом участке корпуса двигателя, чем у проиллюстрированного одноцилиндрового двигателя 1000. Ссылаясь на фиг. 17, одноцилиндровый двигатель 3000 внутреннего сгорания с горизонтальным валом изображен в соответствии с примерным вариантом осуществления. Литий-ионный аккумулятор 1020 по выбору закреплен на приемном устройстве 3018 для аккумулятора. Как показано, приемное устройство 3018 для аккумулятора является частью корпуса 3060 двигателя. Ссылаясь на фиг. 18, V-образный двухцилиндровый двигатель внутреннего сгорания 4000 изображен в соответствии с примерным вариантом осуществления. Литий-ионный аккумулятор 1020 по выбору закреплен на приемном устройстве 4018 для аккумулятора. Как показано, приемное устройство 4018 для аккумулятора является частью корпуса 4060 двигателя. В других вариантах осуществления приемное устройство для аккумулятора не является составной частью самого двигателя и вместо этого монтируется на внешнем силовом оборудовании в месте, удаленном от (отделенном от, пространственно разнесенном от) двигателя 1000. Электрическое соединение (например, жгут проводов) используется для электрического соединения такого приемного устройства для аккумулятора со стартерным электродвигателем 1016 и любыми другими требуемыми компонентами внешнего силового оборудования. Например, для садового трактора, газонокосилки, снегоочистителя, или косилки с нулевым радиусом разворота, приемное устройство для аккумулятора может быть компонентом приборной панели или иной панели, управляемой пользователем.
[0089] Ссылаясь на фиг. 19-30, литий-ионный аккумулятор 1020 изображен в соответствии с примерным вариантом осуществления. Литий-ионный аккумулятор 1020 не является эквивалентом литий-ионного аккумулятора, используемого с беспроводными электроинструментами (например, дрелью). Например, литий-ионный аккумулятор 1020 может включать в себя меньше ячеек литий-ионного аккумулятора, чем аккумулятор электроинструмента, и предназначен для менее частой работы с меньшей продолжительностью, чем аккумулятор электроинструмента (например, используется для запуска двигателя, не используется для питания многократно работающего электродвигателя дрели в течение достаточно длительного времени). Работа литий-ионного аккумулятора 1020 требует выдачи достаточно сильного тока (например, 200 А) в течение относительно короткого времени разрядки (например, 10 миллисекунд). Литий-ионный аккумулятор для использования в электроинструменте или портативном вычислительном устройстве (например, портативном компьютере) обеспечивает выработку относительно слабого тока в течение достаточно длительного времени разрядки. Кроме того, литий-ионный аккумулятор электроинструмента является «всегда включенным» так, что он всегда способен обеспечить подачу электрической энергии к инструменту. В предпочтительном варианте осуществления, описанном более подробно ниже, литий-ионный аккумулятор 1020 включен только тогда, когда он получает управляющий сигнал, указывающий на необходимость запуска двигателя. Без управляющего сигнала литий-ионный аккумулятор 1020 не выполняет подачу энергии в электрическую систему 1014 запуска. Это позволяет извлечь литий-ионный аккумулятор 1020 из гнезда 1022 после успешного запуска двигателя 1000. Например, пользователь может запустить двигатель 1000 с литий-ионным аккумулятором 1020, имеющим относительно низкий уровень зарядки, и затем снять и перезарядить литий-ионный аккумулятор 1020, в то время, пока используется внешнее силовое оборудование. В предпочтительном варианте осуществления, литий-ионный аккумулятор 1020 рассчитан на 10,8 вольт (B) и 1,5 ампер-часов (А-ч).
[0090] Как изображено на фиг. 20, литий-ионный аккумулятор 1020 включает в себя одну или несколько литий-ионных ячеек 1068, электрически соединенных между собой. Как показано, используются три литий-ионных ячейки 1068, хотя может использоваться больше или меньше в различных вариантах осуществления. Каждая литий-ионный ячейка 1068 выполнена в виде удлиненного корпуса, имеющего продольную ось (например, литий-ионные ячейки цилиндрической, цилиндрообразной или цилиндрической трубчатой формы). Все три литий-ионных ячейки 1068 ориентированы в одном направлении - оси 1070 ячейки. Три литий-ионных ячейки 1068 крепятся в виде блока 1072 так, что блок 1072 целиком (включая все три литий-ионных ячейки 1068) перемещается как единое целое. Это предотвращает перемещение трех литий-ионных ячеек 1068 отдельно друг от друга. Перемещение блока 1072 как единого целого помогает уменьшить типы отказов литий-ионного аккумулятора 1020, связанные с вибрацией, как будет объяснено более подробно в данном документе.
[0091] Литий-ионный аккумулятор 1020 также включает в себя электронику 1074 обработки данных (контроллер, цепь обработки данных, и т.д.) В предпочтительном варианте осуществления электроника 1074 обработки данных включает в себя процессор 1076 (микропроцессор) и запоминающее устройство 1078. Процессор 1076 может быть выполнен как процессор общего назначения, специализированная интегральная схема (ASIC), одна или несколько программируемых вентильных матриц (FPGA), группа компонентов обработки информации или другие соответствующие электронные компоненты. Запоминающее устройство 1078 (например, память, блок памяти, устройство хранения и т.д.) представляет собой одно или несколько устройств (например, ОЗУ, ПЗУ, флэш-память, жесткий диск для хранения, и т.д.) для хранения данных и/или компьютерного кода для выполнения или содействия различным процессам, слоям и модулям, описанным в настоящей заявке. Запоминающее устройство 1078 может представлять собой или включать в себя энергозависимую память, или энергонезависимую память. Запоминающее устройство 1078 может включать в себя компоненты базы данных, компоненты объектного кода, скрипт-компоненты, или любой другой тип информационной структуры для поддержания различных видов деятельности и информационных структуры, описанных в настоящей заявке. Согласно примерному варианту осуществления, запоминающее устройство 1078 подключено с возможностью взаимодействия к процессору с помощью цепи обработки данных, и содержит компьютерный код для исполнения (например, с помощью цепи обработки данных и/или процессора) одного или нескольких способов, описанных в данном документе. В предпочтительном устройстве, электроника 1074 обработки данных выполняет один или несколько процессов для защиты литий-ионного аккумулятора 1020 (например, предотвращает работу вне диапазона соответствующих рабочих температур), для оптимизации характеристик литий-ионного аккумулятора 1020, и для оптимизации срока службы литий-ионного аккумулятора 1020.
[0092] Литий-ионный аккумулятор 1020 дополнительно содержит дисплей 1080 для обеспечения пользователя информацией. В показанном варианте осуществления, дисплей 1080 состоит из четырех световых источников 1082. В предпочтительном варианте осуществления, каждый световой источник 1082 представляет собой светоизлучающий диод (СИД). В других вариантах осуществления может быть использовано больше или меньше световых источников. В других вариантах осуществления, дисплей 1080 представляет собой жидкокристаллический или другой соответствующий экранный дисплей. В некоторых вариантах осуществления, в дополнение или вместо дисплея 1080 используется звуковое устройство (например, динамик), чтобы довести информацию до пользователя. Пользовательский интерфейс 1084 (например, клавиша, переключатель, кнопка, сенсорный экран, и т.д.) приводится в действие пользователем для активации дисплея 1080. После активации дисплей выдает пользователю индикацию уровня зарядки аккумулятора 1080 включением одного или нескольких световых источников 1082. В некоторых вариантах осуществления, дисплей 1080 отключается после определенного количества времени, прошедшего после того, как пользователь активирует пользовательский интерфейс 1084. В других вариантах осуществления, дисплей 1080 активируется только тогда, когда активирован пользовательский интерфейс 1084. В предпочтительном варианте осуществления, все светящих четыре световых источника 1082 указывают на более чем 78% уровень зарядки, три светящих световых источника 1082 указывают на более чем 55% уровень зарядки, два светящих световых источника 1082 указывают на более чем 33% уровень зарядки, один светящий световой источник 1082 указывает на более чем 10% уровень зарядки, один мигающий или вспыхивающий световой источник 1082 указывает на менее чем 10% уровень зарядки, а все четыре мигающие или вспыхивающие световых источника 1082 указывают на ошибку (например, состояние перегрузки по току). В некоторых вариантах осуществления дисплей 1080 исключен.
[0093] Корпус 1086 аккумулятора содержит и закрепляет литий-ионные ячейки 1068 и электронику 1074 обработки данных. Корпус 1086 также содержит дисплей 1080 и пользовательский интерфейс 1084. Как изображено, корпус 1086 образован двумя основными деталями, верхней половиной или частью 1088, и нижней половиной или частью 1090, хотя возможны и другие конструкции. Корпус 1086 имеет верхнюю сторону 1092, нижнюю сторону 1094, переднюю сторону 1096, заднюю сторону 1098, левую сторону 1100, и правую сторону 1102. Габаритные размеры корпуса 1086 соответствуют размерам гнезда 1022, таким образом, чтобы литий-ионный аккумулятор 1020 мог быть вставлен в гнездо 1022 и закреплен на приемном устройстве 1018 для аккумулятора. В предпочтительном варианте осуществления, корпус 1086 представляет собой герметичную оболочку, выполненную с возможностью защиты электрохимических ячеек путем предотвращения попадания загрязнений из окружающей среды (например, влаги, промышленного мусора, соли, пыли и т.д.) внутрь корпуса 1086. Корпус 1086 обеспечивает жесткую конструкцию, которая способна противостоять ударной нагрузке при работе внешнего силового оборудования (например, от падения веток или стволов во время работы газонокосилки). Корпус 1086 может быть выполнен из материала, который устойчив к жидкому топливу или его испарениям (например, полиэтилентерефталата или ПЭТФ), чтобы предотвратить проникновение топлива во внутреннюю часть корпуса 1086.
[0094] Прорезь или канавка 1104 выполнена на левой стороне 1100 и правой стороне 1102 вблизи задней стороны 1098. Канавки 1104 содержат открытый конец на задней стороне 1098 и закрытый конец с противоположной стороны. Каждая канавка 1104 имеет такие размеры, чтобы принимать соответствующую направляющую 1048 гнезда 1022. Контакт между закрытым концом канавки 1104 и соответствующими концами направляющих 1048 функционирует как стопор для ограничения перемещения литий-ионного аккумулятора 1020 в гнезде 1022.
[0095] Как показано на фиг. 24, 26-28, и 30 нижняя сторона 1094 корпуса 1086 имеет уступообразную форму, отражающую днище 1040 гнезда 1022. Нижняя сторона 1094 содержит верхний участок 1106 и нижний участок 1108, разделенные стенкой 1110. Контакт между стенкой 1110 литий-ионного аккумулятора 1020 и соответствующей стенкой 1038 гнезда 1022 действует, как стопор для ограничения перемещения литий-ионного аккумулятора 1020 в гнезде 1022.
[0096] Защелка 1112 (замок, блокирующий элемент, фиксирующий элемент) шарнирно соединена с корпусом 1086. Как изображено на фиг. 23, в зафиксированном положении (закрепленном, заблокированном, зацепленном, выдвинутом т.д.), фиксирующий элемент 1114 защелки 1112 выступает через прорезь 1116 (отверстие) на нижней стороне 1094 корпуса 1086 и перемещается назад через прорезь 1116 внутрь корпуса 1086 в положении разъединения (разблокированное, неприкрепленное, незапертое, расцепленное, отведенное и т.д.). Участок 1118 корпуса защелки 1112 (фиг. 20) остается в составе корпуса 1086. Защелка 1112 механически соединена с парой клавиш, правой клавишей 1120 и левой клавишей 1122. Каждая клавиша выступает через прорезь в соответствующей боковой стороне корпуса. Клавиши 1120 и 1022 выдвинуты наружу из внутренней части корпуса 1086 в зафиксированном положении (закрепленном, запертом, зацепленном, защелкнутом, и т.д.). Пружина 1124 или другой смещающий элемент или смещающие элементы смещают клавиши 1120 и 1122 в выступающее положение. Как показано на фиг. 24, клавиши 1120 и 1122 являются перемещаемыми внутрь в направлении внутреннего объема корпуса 1086 до нажатого положения (убранного, незакрепленного, незафиксированного, разблокированного, расцепленного, и т.д.). Механическое соединение между клавишами 1120 и 1122 таково, что клавиши, находящиеся в выступающем положении, обеспечивают защелке 1112 зафиксированное положение (фиг. 23), а перемещение обеих клавиш 1120 и 1122 в нажатое положение обеспечивает защелке 1112 положение разъединения (фиг. 24). Данное механическое соединение также заставляет пружину 1124 смещать защелку 1112 в зафиксированное положение. Клавиши 1120 и 1122 могут перемещаться отдельно друг от друга, однако для того, чтобы защелка полностью находилась в положении разъединения, каждая клавиша 1120 и 1122 должна быть в нажатом положении. Такая конструкция помогает избежать случайной расфиксации защелки (отсутствия фиксации, разъединения, разблокировки и т.д.) литий-ионного аккумулятора 1020 из гнезда 1022, когда нажата только одна из клавиш 1120 и 1122. Это помогает предотвратить нежелательное отсоединение литий-ионного аккумулятора 1020 при столкновении с объектом или препятствием (веткой, стволом, стенкой, кустарником, камнем и т.д.), при использовании на устройстве внешнего силового оборудования, потому что маловероятно, что обе клавиши 1120 и 1120 будут одновременно приведены в действие нежелательным столкновением с препятствием в ходе эксплуатации внешнего силового оборудования. Фиксирующий элемент 1114 содержит один или несколько выступов, как показано, поперечную стенку 1126 и три ножки 1128, проходящие по существу, перпендикулярно к стенке 1126.
[0097] Четыре принимающих контакта 1130, 1132, 1134 и 1136 находятся с нижней стороны 1094 корпуса 1086. Принимающие контакты 1130, 1132, 1134 и 1136 выполнены с возможностью соединения с соответствующими штекерными контактами гнезда, например, штекерными контактами 1024, 1026, и 1028 гнезда 1022 приемного устройства 1018 для аккумулятора или штекерными контактами гнезда зарядного устройства аккумулятора.
[0098] Пара контактов (например, контакты 1130 и 1134) используются для замыкания электрической цепи между стартерным электродвигателем 1016 и литий-ионным аккумулятором 1020 (например, в качестве положительного контакта и заземляющего контакта). Эта пара контактов может именоваться выходными контактами напряжения. Каждый из двух других контактов (например, контакты 1132 и 1136) может использоваться для передачи сигнала (например, сигнала включения, как описано в данной заявке) на и/или от литий-ионного аккумулятора 1020. Эта вторая пара контактов может именоваться контактами включения. В частности, один из контактов (например, контакт 1132) может именоваться контактом включения и использоваться для приемки входного сигнала включения, как описано в данной заявке. В предпочтительном варианте осуществления, каждый из принимающих контактов 1130, 1132, 1134 и 1136 выполнен в качестве пары для направленных навстречу упругих элементов, чтобы принимать и удерживать штекерный контакт литий-ионного аккумулятора 1020. Направленные навстречу упругие элементы прикладывают противоположно направленные усилия перпендикулярно продольной оси штекерного контакта, что помогает снизить износ штекерных контактов и выполнить надежное электрическое соединение между принимающим контактом и штекерным контактом.
[0099] Контакты 1130, 1132, 1134 и 1136 расположены в выемках или прорезях 1140, выполненных в нижней части 1094. Каждая прорезь 1140 имеет открытый край в стенке 1110 и открытый край в верхней части поверхности 1106, и имеет подходящие размеры для приемки соответствующего штекерного контакта. Дополнительные прорези 1142 выполнены в нижней части, каждая из которых имеет открытый край в стенке 1110 и открытый край в верхней части поверхности 1106. Каждая прорезь 1142 выполнена с таким размером и расположением, чтобы принимать одну из направляющих 1036 гнезда 1022. Взаимодействие между прорезями 1142 и направляющими 1036 помогает направлять литий-ионный аккумулятор 1020 в гнездо 1022 и обеспечивает надлежащие соединения между штекерными контактами гнезда 1022 и принимающими контактами литий-ионного аккумулятора 1020.
[0100] В альтернативных вариантах осуществления, литий-ионный аккумулятор 1020 может включать в себя несколько, например, два штекерных контакта (т.е. два выходных контакта напряжения) или более четырех штекерных контактов. В некоторых вариантах осуществления, два пары контактов выполнены, как выходные контакты напряжения. Например, первая пара выходных контактов напряжения может обеспечить напряжение (например, 10B), достаточное для запуска стартерного электродвигателя 1016, а вторая пара выходных контактов напряжения может обеспечить напряжение (например, 3B), достаточное для питания одного или нескольких других электрических компонентов двигателя 1000, или внешнего силового оборудования, работающего от двигателя 1000 (например, источник света или электронику обработки данных). В качестве другого примера, первая пара выходных контактов напряжения может обеспечить напряжение (например, 12B), достаточное, чтобы запустить стартерный электродвигатель 1016 и составляет одну группу с контактом включения для управления активацией литий-ионного аккумулятора 1020, а вторая пара выходных контактов напряжения может обеспечить подачу постоянного напряжения (например, 12B), не зависящего от состояния сигнала включения, на контакт включения для питания одного или нескольких, отличных от стартерного электродвигателя 1016, электронных компонентов двигателя 1000 или внешнего силового оборудования, питаемого от двигателя 1000.
[0101] Согласно другим примерным вариантам осуществления, литий-ионный аккумулятор 1020 может также содержать дополнительные порты или разъемы. Например, аккумулятор может включать в себя порт универсальной последовательной шины (USB), который может быть использован как вход для поступления электрической энергии для зарядки литий-ионных ячеек 1068 или как выход для запитывания или зарядки другого устройства (например, мобильного телефона и т.д.) от литий-ионных ячеек 1068.
[0102] Чтобы присоединить литий-ионный аккумулятор 1020 к приемному устройству 1018 для аккумулятора, пользователь задвигает литий-ионный аккумулятор 1020 с задней стороны через открытый конец 1046 сначала в гнездо 1022. Передний конец каждой направляющей 1048 вставляется в соответствующую канавку 1104 литий-ионного аккумулятора 1020, что помогает направить литий-ионный аккумулятор 1020 в гнездо 1022 и разместить литий-ионный аккумулятор 1020 в гнезде 1022. В каждую из прорезей 1142 литий-ионного аккумулятора 1020 затем вставляется соответствующая направляющая 1036 гнезда, что дополнительно помогает направить литий-ионный аккумулятор 1020 в гнезде и разместить принимающие контакты 1130, 1132, и 1134 литий-ионного аккумулятора 1020 для приемки штекерных контактов 1024, 1026, и 1028 гнезда 1022. Выходные контакты 1024 и 1130, а также 1028 и 1134 напряжения электрически соединяют ранее контактов 1026 и 1132 включения. Соприкасание стенки 1038 гнезда 1022 и стенки 1110 литий-ионного аккумулятора, а также соприкасание передних концов направляющих 1048 гнезда 1022 и закрытых концов канавок 1104 литий-ионного аккумулятора 1020, и соприкасание торцевой стенки 1044 гнезда 1022 и задней стороны 1098 литий-ионного аккумулятора 1020 останавливают (ограничивают, блокируют) вставку литий-ионного аккумулятора 1020 в гнездо 1022 и выравнивают защелку 1112 литий-ионного аккумулятора 1020 и фиксирующую область 1056 гнезда 1022. Когда эти точки механического соприкосновения между литий-ионным аккумулятором 1020 и гнездом выполнены, литий-ионный аккумулятор 1020 надежно закреплен (полностью вставлен, полностью посажен, правильно вставлен, правильно посажен, правильно установлен) в гнезде 1022. Эти точки механического соприкосновения между литий-ионным аккумулятором 1020 и гнездом 1022, и продольные размеры контактов 1026 и 1132 включения выполнены таким образом, что контакты 1026 и 1 132 включения электрически не соединены до тех пор, пока между литий-ионным аккумулятором 1020 и гнездом 1022 не будут реализованы эти точки механического соприкосновения, тем самым предотвращается подача питания литий-ионным аккумулятором 1020 на стартерный электродвигатель 1016, поскольку литий-ионный аккумулятор 1020 не может получить сигнал включения. Защелка 1112 смещена в зажатое положение для того, чтобы автоматически вступить в зацепление с фиксирующей областью 1056, таким образом, закрепляя (фиксируя, запирая) литий-ионный аккумулятор 1020 к приемному устройству 1018 для аккумулятора. В некоторых вариантах осуществления, защелка 1112 входит в зацепление с фиксирующей областью 1056 со слышимым звуком (например, «щелчком»). При зажатом положении защелки 1112, фиксирующий элемент 1114 входит в зацепление с фиксирующей областью 1056 в гнезде 1022 для присоединения литий-ионного аккумулятора 1020 к приемному устройству 1018 для аккумулятора. В зажатом положении защелки 1112, стенка 1126 и ножки 1128 фиксирующего элемента 1114 вставляются в соответствующие прорези 1058 в фиксирующей области 1056. В положении высвобождения защелки 1112, стенка 1126 и ножки 1128 выдвигаются из прорезей 1058, отсоединяя (открепляя, разблокируя, отпуская, разъединяя) литий-ионный аккумулятор 1020 от приемного устройства 1018 для аккумулятора и обеспечивая извлечение литий-ионного аккумулятора 1020 из гнезда 1022 в порядке, обратном вышеописанным действиям. Защелка 1112 перемещается в положение высвобождения при перемещении каждой клавиши 1120 и 1122 в положение нажатия. Таким образом, литий-ионный аккумулятор 1020 прикреплен с возможностью съема к приемному устройству 1018 для аккумулятора, а клавиши 1120 и 1122 и защелка 1112 позволяют пользователю по выбору прикреплять и снимать литий-ионный аккумулятор 1020 от приемного устройства 1018 для аккумулятора без использования инструментов.
[0103] Вибрации, вызванные работой двигателя и работой элемента внешнего силового оборудования, работающего от двигателя, могут вызвать возможную потерю электрических соединений между одним или несколькими контактами литий-ионного аккумулятора 1020 и контактами гнезда 1022. Эти вибрации возможно могут также повредить литий-ионные ячейки 1068 или другие важные компоненты литий-ионного аккумулятора 1020 или приемного устройства 1018 для аккумулятора. Эти возможные отрицательные эффекты, вызванные вибрациями, присущими работе двигателя и внешнего силового оборудования, которое питается от двигателя, могут быть уменьшены путем подбора подходящей ориентации оси 1070 ячейки литий-ионного аккумулятора 1020, прикрепленного к приемному устройству 1018 для аккумулятора. Ориентация указанной оси ячейки зависит от ориентации гнезда 1022 приемного устройства 1018 для аккумулятора. Чтобы уменьшить возможные отрицательные эффекты, вызванные вибрациями, ось 1070 ячейки не должна быть параллельна (быть в одном направлении) оси, представляющей собой основное направление вибраций двигателя или вибраций элемента внешнего силового оборудования, на котором будет закреплен двигатель (т.е., основной оси вибраций). Вибрации двигателя или внешнего силового оборудования, скорее всего, не будут только линейными в одном направлении. Тем не менее, анализируя вибрации двигателя или конкретного элемента внешнего силового оборудования, определяют основную ось вибраций для конкретного двигателя или элемента внешнего силового оборудования. Например, одноцилиндровый двигатель с вертикальным валом, показанный как двигатель 1000, имеет основную ось вибраций, параллельную оси 1010 цилиндра. В другом примере, когда двигатель 1000 используется для питания газонокосилки, имеющей несбалансированное лезвие с приводом от коленчатого вала 1008, основная ось вибраций параллельна оси коленчатого вала 1012. В предпочтительном варианте осуществления, приемное устройство 1018 для аккумулятора выполнено таким образом, что ось 1070 ячейки закрепленного литий-ионного аккумулятора 1020 далека от параллельности с основной осью вибраций настолько, как это возможно, а именно, ориентирована поперек (перпендикулярно к, под углом 90 градусов относительно) основной оси вибраций, чтобы свести к минимуму возможные отрицательные эффекты вибраций. Например, как показано на фиг. 3, двигатель 1000 имеет основную ось вибраций, параллельную оси 1010 цилиндра, а ось 1070 ячейки литий-ионного аккумулятора 1020 ориентирована поперек оси 1010 цилиндра и, следовательно, также поперек основной оси вибраций. В качестве другого примера, показанного на фиг. 17, двигатель 3000 с горизонтальным валом имеет основную ось вибраций, параллельную оси 3010 цилиндра, а ось 1070 ячейки литий-ионного аккумулятора 1020 ориентирована поперек оси 3010 цилиндра и поэтому также поперек основной оси вибрации. При использовании декартовой системы координат для описания этих осей, ось 1010 цилиндра может рассматриваться, как ось x, а ось 1070 ячейки может рассматриваться, как ось y, а ось 1012 коленчатого вала может рассматриваться, как ось z. Основная ось вибраций параллельна оси z, приемное устройство 1018 для аккумулятора может быть расположено так, что ось 1070 ячейки параллельно оси y (как проиллюстрировано на фиг. 3) или так, что ось 1070 ячейки параллельна оси x, причем оба направления ориентированы поперек основной оси вибраций. Другие ориентации, отличные от поперечной ориентации оси 1070 ячейки относительно основной оси вибраций обеспечивают некоторое снижение отрицательных последствий вибраций по сравнению с тем, когда ось 1070 ячейки и основная ось вибраций параллельны друг другу. Две оси, «по существу, поперечные» друг другу, расположены относительно друг друга под 90 градусов, плюс или минус 10 градусов. Ось является «по существу, вертикальной», когда ориентирована вертикально плюс или минус 10 градусов для двигателя в нормальном рабочем положении. Ось является, «по существу, горизонтальной», когда ориентирована горизонтально плюс или минус 10 градусов для двигателя в нормальном рабочем положении. В некоторых вариантах осуществления, ось ячейки 1070 расположена под углом, по меньшей мере, 15 градусов относительно основной оси вибраций. В некоторых вариантах осуществления, ось ячейки 1070 расположена под углом, по меньшей мере, 45 градусов относительно основной оси вибраций.
[0104] Как видно на фиг. 31-32, зарядное устройство 1200 аккумулятора проиллюстрировано согласно примерному варианту осуществления. Зарядное устройство 1200 аккумулятора выполнено с возможностью зарядки литий-ионных аккумуляторов, таких как описано в заявке (например, литий-ионного аккумулятора 1020). Зарядное устройство 1200 аккумулятора содержит гнездо 1201, подобное гнезду 1022 приемного устройства 1018 для аккумулятора, описанному выше. Литий-ионный аккумулятор 1020 закреплен с возможностью извлечения без использования инструментов на зарядном устройстве 1200 аккумулятора подобным образом, как и описано выше для приемного устройства 1018 для аккумулятора.
[0105] Гнездо 1201 зарядного устройства 1200 аккумулятора содержит четыре штекерных контакта 1202, 1204, 1206, и 1208 вместо трех контактов гнезда 1022. Два контакта (например, контакты 1202 и 1206) выполнены, как выходные контакты напряжения, как описано выше, и соответствуют принимающим выходным контактам напряжения литий-ионного аккумулятора 1020. Другие два контакта (например, контакты 1204 и 1206) выполнены, как контакты включения, как описано выше. Дополнительный четвертый контакт (например, контакт 1206) относящийся к гнезду 1022, используется для передачи состояния готовности и/или данных об ошибке от литий-ионного аккумулятора 1020 на зарядное устройство 1200 аккумулятора.
[0106] Зарядное устройство 1200 аккумулятора включает в себя шнур 1210 питания, предназначенный для соединения с источником электрической энергии (например, электрической розеткой, соединенной с сетью или генератором). Тип вилки на шнуре 1210 будет варьироваться в зависимости от рынка, на котором будет использоваться зарядное устройство 1200 аккумулятора (например, Соединенные Штаты используют иные конфигурации розеток, чем в Европе, Великобритания использует иную конфигурацию розеток, чем другие страны Европы, и т.д.). Шнур 1210 электрически соединен с трансформатором, который преобразует подводимую электрическую энергию в форму электрической энергии, подходящую для зарядки литий-ионный аккумулятора 1020 через выходные контакты 1202 и 1206 напряжения.
[0107] Зарядное устройство 1200 аккумулятора также включает в себя электронику 1212 обработки данных (контроллер, схему обработки, и т.д.) В предпочтительном варианте осуществления электроника 1074 обработки данных включает в себя процессор 1214 (микропроцессор) и запоминающее устройство 1216. Процессор 1214 может быть выполнен как процессор общего назначения, специализированная интегральная схема (ASIC), одна или несколько программируемых логических интегральных схем (FPGA), группа компонентов обработки данных или другие соответствующие электронные компоненты обработки данных. Запоминающее устройство 1216 (например, память, блок памяти, устройство хранения и т.д.) - это одно или несколько устройств (например, ОЗУ, ПЗУ, флэш-память, жесткий диск для хранения, и т.д.) для хранения данных и/или компьютерного кода для выполнения или содействия различным процессам, уровням и модулям, описанным в настоящей заявке. Запоминающее устройство 1216 может представлять собой или включать в себя энергозависимую память, или энергонезависимую память. Запоминающее устройство 1216 может содержать в себе компоненты базы данных, компоненты объектного кода, скрипт-компоненты или любой другой тип информационной структуры для поддержки различных функций и информационных структур, описанных в настоящей заявке. Согласно примерному варианту осуществления, запоминающее устройство 1216 подключено с возможностью передачи данных процессору с помощью схемы обработки данных, и содержит компьютерный код для исполнения (например, с помощью схемы обработки данных и/или процессора) одного или нескольких способов, описанных в данной заявке. В предпочтительном варианте осуществления, электроника 1212 обработки данных выполняет один или несколько процессов для контроля зарядки литий-ионного аккумулятора 1020 (например, предотвращает работу вне диапазона соответствующих рабочих температур), для оптимизации характеристик литий-ионного аккумулятора 1020, и для оптимизации срока службы литий-ионного аккумулятора 1020 и для обеспечения пользователя информацией о литий-ионном аккумуляторе 1020. Зарядное устройство 1200 аккумулятора включает в себя датчик 1217 температуры, выполненный с возможностью определения того, когда температура окружающей среды находится за пределами приемлемого рабочего диапазона (т.е. ниже допустимого уровня холодных температур или выше допустимого уровня теплых температур).
[0108] Зарядное устройство 1200 аккумулятора дополнительно содержит дисплей 1218 для обеспечения пользователя информацией. В показанном варианте осуществления, дисплей 1218 состоит из пяти световых источников 1220. В предпочтительном варианте осуществления, каждый световой источник 1220 представляет собой светоизлучающий диод (LED). В других вариантах осуществления может быть использовано больше или меньше световых источников. В других вариантах осуществления, дисплей 1218 может быть жидкокристаллическим или другим дисплеем подходящего типа. В некоторых вариантах осуществления, звуковое устройство (например, динамик) используется в дополнение или вместо дисплея 1218, чтобы обеспечить доведение информации до пользователя. В предпочтительном варианте осуществления, дисплей 1218 всегда активируется, когда литий-ионный аккумулятор 1020 закреплен на зарядном устройстве 1200 аккумулятора. В предпочтительном варианте осуществления, дисплей 1080 литий-ионного аккумулятора 1020 всегда активирован, когда литий-ионный аккумулятор 1020 закреплен на зарядном устройстве 1200 аккумулятора. В предпочтительном варианте осуществления, первый световой источник 1220, светящийся красным светом, означает, что литий-ионный аккумулятор 1020 заряжается нормально, второй световой источник 1220, светящийся зеленым светом, означает, что литий-ионный аккумулятор 1020 полностью заряжен, третий световой источник 1220, светящийся красным светом, означает, что температура, определенная датчиком 1217 температуры, находится за пределами приемлемого рабочего диапазона, и что литий-ионный аккумулятор 1020 не будет воспринимать зарядку, четвертый световой источник, мигающий или вспыхивающий красным светом, и пятый световой источник, мигающий или вспыхивающий зеленым светом означает, что литий-ионный аккумулятор 1020 не заряжается и должен быть заменен. В некоторых вариантах осуществления, дисплей 1218 исключен.
[0109] В некоторых вариантах осуществления, литий-ионный аккумулятор 1020 содержит штекерные контакты и гнездо 1022 приемного устройства 1018 для аккумулятора, а гнездо 1201 зарядного устройства 1200 аккумулятора содержит принимающие контакты, В других вариантах осуществления, литий-ионный аккумулятор и гнезда используют другие соответствующие типы парных электрических присоединений для электрического соединения литий-ионного аккумулятора с гнездами.
[0110] В предпочтительном варианте осуществления, двигатель (например, двигатель 1000), литий-ионный аккумулятор (например, литий-ионный аккумулятор 1020), и зарядное устройство аккумулятора (например, зарядное устройство 1200 аккумулятора) скомплектованы как двигатель внутреннего сгорания и система зарядки аккумулятора. Такая система, например, может продаваться производителями для использования в различных образцах внешнего силового оборудования.
[0111] Для вариантов осуществления двигателя 1000 с использованием магнето или искровой системы зажигания, дополнительная энергия в виде искры зажигания или импульсов может запасаться и храниться в конденсаторе или другом устройстве накопления энергии (например, аккумуляторе) в целях непрерывного подзаряда литий-ионного аккумулятора 1020, закрепленного на приемном устройстве 1018 для аккумулятора. Хотя в качестве примера рассматривается искровая система зажигания, возможны другие типы систем зажигания. Избыточной энергии системы зажигания может также быть достаточно для питания других электрических компонентов литий-ионного аккумулятора 1020 или двигателя 1000. После запуска двигателя 1000, имеется довольно большое количество избыточной энергии, которая может быть запасена для зарядки литий-ионного аккумулятора 1020. Например, энергия двух положительных импульсов или искр четырехтактной системы зажигания с магнето может выдать около одного ампера тока. Другие типы систем зажигания также обеспечивают избыточную энергию, которую можно запасать для питания электронной системы управления. В четырехтактной системе зажигания с магнето образуется избыточная искра на такте выпуска цилиндра. В такой системе, могут быть запасены все два положительных импульса или искр, и избыточный отрицательный импульс или искра. Управляющий контур, связанный с двигателем 1000 или внешним силовым оборудованием, питающийся от двигателя 1000 (например, управляющий контур, встроенный в литий-ионный аккумулятор 1020, управляющий контур, входящий в приемное устройство 1018 для аккумулятора, другой управляющий контур двигателя или внешнего силового оборудования, и т.д.), может включать в себя вывод, способный обеспечивать непрерывную подзарядку литий-ионного аккумулятора 1020 путем использования первичных импульсов зажигания, в соответствии с другим примерным вариантом осуществления. Рабочее состояние /обороты двигателя 1000 обычно контролируются путем считывания первичных импульсов зажигания, при этом каждый первичный импульс зажигания имеет последовательность положительных и отрицательных импульсов. Положительные первичные импульсы не нужны/ не используются для получения искры для запуска двигателя, так что энергия / ток от первичных положительных импульсов может быть использована для других целей (например, мониторинга оборотов). В этом случае имеется достаточно энергии от первичных положительных импульсов и для мониторинга оборотов двигателя, и для непрерывной подзарядки литий-ионного аккумулятора 1020. Таким образом, после работы двигателя 1000 в течение определенного периода времени (например, 12-15 минут), первичные положительные импульсы обеспечивают достаточно энергии для пополнения энергии, использованной в течение одного цикла запуска / прокручивания коленчатого вала, что устраняет необходимость для пользователя перезаряжать литий-ионный аккумулятор 1020 с помощью других средств после работы двигателя 1000 в течение некоторого количества времени.
[0112] Как показано на фиг. 33, слаботочная цепь 902 включения, изображенная для стартерной системы 900 согласно примерному варианту осуществления, использующая аккумулятор с внутренним контуром и внешний слаботочный переключатель для задействования стартерной системы 900 и управления сильноточной цепью 908, соединяющей стартерный электродвигатель 906 с аккумулятором 904. Вследствие этого стартерный электродвигатель 906 может быть остановлен и запущен без использования дорогостоящего сильноточного переключателя, подключенного последовательно между аккумулятором 904 и стартерным электродвигателем 906, и выполненным с возможностью нагрузки полным током электродвигателя (например, более 100 Ампер). Стартерная система может дополнительно включать в себя устройство вторичной активации, например, перекладину (не показано), как описано выше.
[0113] Аккумулятор 904 включает в себя пару основных контактов (например, электродов, штырьков и т.д.), показанных как первый контакт 910 (например, положительный контакт) и второй контакт 912 (например, отрицательный контакт, земля и т.д.). Аккумулятор 904 присоединен к стартерному электродвигателю 906 посредством первого контакта 910 и второго контакта 912, чтобы образовать сильноточную цепь 908, питающую стартерный электродвигатель 906. Аккумулятор 904 дополнительно содержит третий контакт 914 (например, контакт включения, штырь включения, электрод включения, и т.д.), который может быть расположен относительно первого контакта 910 и второго контакта 912 аналогично вспомогательному контакту 832 аккумулятора 800 на фиг. 50. Третий контакт 914 соединен с контуром 916, расположенным в корпусе 918 аккумулятора. Внутренний контур 916 контролирует внутреннее состояние аккумулятора 904 на отсутствие повреждений (например, перенапряжения, недостаточного напряжения, перегрузки по току, избыточно высокой температуры, и т.д.).
[0114] Согласно примерному варианту осуществления, внутренний контур 916 включает в себя транзистор 920 (например, МОП-транзистор), который включает или выключает переключатель 922, чтобы выборочно подавать электрическую энергию на первый контакт 910 аккумулятора 904. Транзистор 920 соединен с третьим контактом 914. Если третий контакт 914 соединен со вторым контактом 912 (например, заземлен), переключатель 922 замыкается и соединяет первый контакт 910 с внутренними ячейками аккумулятора 904 для подачи электрической энергии на первый контакт 910 и на стартерный электродвигатель 906 или другую нагрузку, подключенную к аккумулятору 904. Если третий контакт 914 отсоединен от второго контакта 912, переключатель 922 разомкнут и аккумулятор 904 отключен.
[0115] Слаботочная цепь 902 включения соединяет третий контакт 914 со вторым контактом 912. Слаботочная цепь 902 включения представляет собой слаботочную цепь и может содержать переключатель 924, включенный последовательно между третьим контактом 914 и вторым контактом 912, позволяя пользователю выборочно подключать и отключать аккумулятор 904. Согласно примерному варианту осуществления, переключатель 924 представляет собой недорогой слаботочный переключатель, приводимый в действие с помощью средства взаимодействия с пользователем, например, кнопкой (например, кнопкой запуска, перекладиной и т.д.), либо приводимый в действие автоматически (например, переключателем или датчиком давления, переключателем или датчиком потока, сочетанием обоих устройств и т.д.), как в пусковом устройстве мойки высокого давления (например, мойке 2010 высокого давления, описанной ниже). Пользователь может нажать кнопку, чтобы замкнуть переключатель 924 и замкнуть слаботочную цепь 902 включения. Внутренний переключатель 922 при этом замыкается, и ток течет от аккумулятора 904 к электродвигателю 906 через сильноточную цепь 908. После того, как стартерный электродвигатель 906 запустит двигатель, пользователь может отпустить кнопку, чтобы разомкнуть переключатель 924 и разомкнуть слаботочную цепь 902 включения между третьим контактом 914 и вторым контактом 912. Внутренний переключатель 922 разомкнут и аккумулятор 904 отключен. Слаботочная цепь 902 включения может быть шунтирована внутренним контуром 916 таким образом, чтобы пользователь не мог включить аккумулятор 904 с помощью переключателя 924, если обнаруживается внутренняя неисправность. В другом варианте осуществления, переключатель 924 может не являться переключателем без фиксации (например, переключателем с удерживанием) и может оставаться замкнутым после того, как пользователь отпускает кнопку.
[0116] Как показано на фиг. 34, в другом варианте осуществления третий контакт 914 может быть расположен не в непосредственной близости к первому контакту 910 и второму контакту 912, а может быть размещен в другом месте на аккумуляторе 904. Например, третий контакт 914 может быть расположен на противоположной стороне аккумулятора 904 относительно первого контакта 910 и второго контакта 912.
[0117] Как показано на фиг. 35, в другом примерном варианте осуществления, слаботочная цепь 902 включения может быть использована для включения и выключения любой постоянной нагрузки, подключенной к электрическому аккумулятору 904 параллельно со стартерным электродвигателем 906. Такая постоянная нагрузка может представлять собой, например, лампу 930 (например, консоль освещения, фару и т.д.), радио 932, обогреватель 934, и т.д.
[0118] Как показано на фиг. 36, в другом примерном варианте осуществления, стартерная система 900 может содержать внешний модуль 940 управления аккумулятором (например, модуль, включающий в себя электрическую цепь управления). Модуль 940 может быть расположен в различных местах на двигателе или около двигателя. Например, модуль может быть отдельным компонентом (например, электронным управлением 520, показанным на фиг. 43), модуль может быть компонентом контроллера двигателя или контуром управления, модуль может быть установлен на двигатель, либо модуль может быть установлен на приемное устройство для аккумулятора (например, приемное устройство 802 для аккумулятора). Модуль 940 управления содержит переключатель 942, установленный в слаботочной цепи 902 включения. Переключатель 942 может быть предусмотрен вместо или в дополнение к переключателю 924, приводимому в действие пользователем. Согласно примерному варианту осуществления, переключатель 942 может представлять собой слаботочное электронное переключающее устройство (например, МОП-транзистор, транзистор, датчик с эффектом Холла, герконовый переключатель, и т.д.). Переключатель 942 может автоматически управляться с помощью входных управляющих сигналов. Например, модуль 940 управления может получать входные сигналы 944 оборотов двигателя и размыкать переключатель 942, когда входные сигналы 944 оборотов двигателя указывают, что двигатель достигает заданного порога оборотов, тем самым размыкая слаботочную цепь 902 включения и отключая аккумулятор 904, с тем, чтобы остановить стартерный электродвигатель 906.
[0119] Как показано на фиг. 37, электрическая схема 950 управления для модуля 940 управления аккумулятором показана согласно примерному варианту осуществления. В некоторых вариантах осуществления схема 950 содержит, в основном, полностью аналоговые части. В некоторых вариантах осуществления, схема 950 реализована как «непрограммируемая схема», которая состоит из аналоговой или микросхемы, в которой не используется микроконтроллер или программное обеспечение. Считается, что варианты осуществления, в которых органы управления реализованы как непрограммируемая схема, включающая в себя дискретные компоненты, может быть дешевле, чем варианты осуществления, реализованные с микроконтроллерами или с использованием программного обеспечения. Такие варианты осуществления с непрограммируемой схемой не включают в себя микроконтроллер. В других вариантах осуществления, схема 950 реализована с микроконтроллером или с использованием программного обеспечения. В некоторых вариантах осуществления, схема 950 выполнена с возможностью определения, когда переключатель (например, переключатель 924) замыкается (или размыкается) перекладиной.
[0120] Как показано на фиг. 38-40, корпус 870 воздуходувного устройства (например, корпус двигателя) изображен согласно примерному варианту осуществления. Как показано на фиг. 39, корпус 870 воздуходувного устройства содержит стыковочную поверхность 872, к которой присоединено приемное устройство 802 для аккумулятора. Стыковочная поверхность 872 окружает вход 873 воздухозаборника. Вход 873 воздухозаборника позволяет воздуху поступать в корпус 870 воздуходувного устройства. Воздух втягивается через отверстия 840 в приемном устройстве 802 для аккумулятора в корпус 870 воздуходувного устройства. Приемное устройство 802 для аккумулятора может быть соединено со стыковочной поверхностью 872 различным подходящим образом, в том числе, механически крепежными деталями (например, болтом, винтом, и т.д.), крепежом с защелкиванием, приклеиванием, эпоксидной смолой, сваркой, и т.д. Стыковочная поверхность 872 содержит отверстие 874, позволяющее электрической соединительной комплектующей (например, контактам 860 и 862 приемного устройства 802 для аккумулятора, разъему на жгуте электропроводки, пролегающему от контактов 860 и 862, и т.д.) проходить через стыковочную поверхность 872 так, чтобы приемное устройство 802 для аккумулятора могло электрически соединяться с другим элементом двигателя или внешнего силового оборудования, питаемого от двигателя (например, контроллером двигателя, контуром управления, и т.д.). Как показано на фиг. 40, отверстие 874 ведет в канал 876 для прокладки проводов или жгута электропроводки. Боковая стенка 878, пролегающая от стыковочной поверхности 872, отделяет канал 876 от внутренней камеры 880, образованной корпусом 870 воздуходувного устройства. Вентилятор и/или другие подвижные части двигателя (например, коленчатый вал, маховик) могут быть расположены в пределах или вблизи внутренней камеры 880. Боковая стенка 878 защищает провода или жгут электропроводки в канале 876 от движущихся частей двигателя. Без боковой стенки 878 и канала 876, провода или жгут электропроводки могут запутаться в движущихся частях двигателя и повредиться в них.
[0121] В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг. 38-40, в отверстии 874 расположена розетка 882. Розетка 882 присоединена к электрическому соединительному компоненту (например, контактам 860 и 862 приемного устройства 802 для аккумулятора, разъему на жгуте электропроводки, пролегающей от контактов 860 и 862, и т.д.) приемного устройства для аккумулятора. Например, контакты 860 и 862 вставляются в соответствующие отверстия 884 в розетке 882. Розетка 882 также соединена с электрическим соединительным компонентом другого элемента двигателя или внешнего силового оборудования, с которым электрически соединено приемное устройство для аккумулятора. Например, жгут электропроводки может включать в себя разъем, который соединен с розеткой 882. Жгут электропроводки может быть использован для электрического соединения приемного устройства для аккумулятора с другим элементом двигателя или внешнего силового оборудования. В качестве другого примера, розетка 882 может представлять собой разъем жгута электропроводки. Розетка 882 является местом электрического присоединения между приемным устройством для аккумулятора и другими элементами двигателя или внешнего силового оборудования, с которым электрически соединено приемное устройство для аккумулятора (например, модуль 940, описанный ниже). Сборка двигателя упрощается, когда розетка 882 встроена в корпус 870 воздуходувного устройства.
[0122] В некоторых вариантах осуществления, приемное устройство 802 для аккумулятора установлено на двигатель (например, на корпус 870 воздуходувного устройства) таким образом, чтобы свести к минимуму последствия вибраций двигателя на крепление аккумулятора 800 к приемного устройства 802 для аккумулятора, включая крепления контактов 830 и 832 аккумулятора к контактам 860 и 862 приемного устройства для аккумулятора. Например, направление установки, в котором аккумулятор 800, вдвигается или другим путем соединяется с приемным устройством 802 для аккумулятора, не является направлением вибраций двигателя. Исходя из того, что вибрации двигателя могут возникать вдоль одной или нескольких осей вибрации (например, главной оси, одной или нескольких второстепенных осей, комбинированной оси, которая суммирует эффект всех вибраций двигателя), тогда приемное устройство 802 для аккумулятора должно быть расположено так, чтобы направление установки аккумулятора 800 отличалось от оси вибраций (например, направление установки перпендикулярно главной оси, направление установки перпендикулярно комбинированной оси, направление установки находится под углом к одной или нескольким осям вибрации). Место, на котором приемное устройство 802 для аккумулятора закреплено на двигателе, также может быть подобрано так, чтобы минимизировать последствия вибраций двигателя. Например, приемное устройство 802 для аккумулятора может быть установлено так, чтобы контакты 830 и 832 аккумулятора и контакты 860 и 862 приемного устройства для аккумулятора могли, по мере возможности, быть расположены параллельно приводному валу двигателя или другими источниками вибраций двигателя. В качестве другого примера, приемное устройство 802 для аккумулятора может быть установлено на удалении от приводного вала двигателя или других источников вибраций двигателя. Приемное устройство 802 для аккумулятора может быть установлено с помощью демпфера (амортизатора, буфера, и т.д.) или другого компонента, который минимизирует или поглощает вибрации двигателя. Аналогичным образом, приемное устройство 802 для аккумулятора может быть установлено на двигатель или в другом месте на внешнем силовом оборудовании, чтобы минимизировать эффект вибраций внешнего силового оборудования в целом (например, вибраций, вызванных работой внешнего силового оборудования, а не только тех, что вызваны работой двигателя).
[0123] Различные сочетания аккумуляторов 800 (например, аккумуляторы различных мощностей) и приемных устройств 802 для аккумуляторов (например, приемных устройств, которые могут принимать один или несколько размеров аккумуляторов) помогают производителям оригинального оборудования («OEM-производителям») более легко встроить электрическую систему запуска в свою продукцию. Например, аккумулятор 800 и приемное устройство 802 для аккумулятора могут заменить типовой шнуровой стартер и использовать тот же объем пространства и сходные соединения, как и типовой шнуровой стартер. Также, применяя аккумулятор 800 и приемное устройство 802 с дополнительными контактами для будущего использования, OEM-производители имеют широкие возможности в том, как использовать и встраивать аккумулятор 800 и приемное устройство 802 в свои изделия. Наличие стандартизированных аккумуляторов 800 и приемных устройств 802 для аккумулятора позволяет производителям ОЕМ-оборудования быстрее установить эти компоненты при производстве своей продукции и улучшает их осведомленность в том, как встраивать эти компоненты в свои изделия.
[0124] Обычно внешнее силовое оборудование включает в себя стопорный механизм, который по выбору предотвращает или останавливает вращение инструмента. Стопор может остановить маховик двигателя, соответственно останавливая коленчатый вал и вращающийся инструмент, присоединенный для потребления мощности от коленчатого вала.
[0125] Запуск оснащенного стопором внешнего силового оборудования может быть затруднительным, требующим высвобождения стопора с последующей активацией двигателя. Для газонокосилок и других видов внешнего силового оборудования, высвобождение стопора может включать в себя вращение перекладины для вытягивания внутреннего провода троса Боудена, который поднимает стопорный механизм. При этом активация двигателя обычно дополнительно включает в себя ручное натяжение шнура шнурового стартера или активацию электрического стартера для двигателя. Существует потребность в менее сложном и более быстром процессе запуска внешнего силового оборудования.
[0126] Кроме того, внешнее силовое оборудование может включать в себя двигатель, установленный на раме или на плоском основании. Если имеется электрический стартер, то стартерный электродвигатель обычно соединен со средством взаимодействия с пользователем на ручке внешнего силового оборудования так, чтобы оператор мог активировать стартерный электродвигатель, находясь в рабочем положении, например, за ручкой. Источник питания, контур управления, и проводка, связанные со стартерным электродвигателем во время подключения внешнего питания соединяются с ручкой, рамой, и двигателем, закрепление которых может оказаться долгим и трудоемким процессом. Существует необходимость для двигателя, имеющего стартерный электродвигатель, облегчения эффективного подключения внешнего силового оборудования.
[0127] Как показано на фиг. 41, внешнее силовое оборудование в виде газонокосилки 110 включает в себя двигатель 112 внутреннего сгорания, соединенный с вращающимся инструментом, например, лопастью в деке 114 газонокосилки 110, шнеком, пилой, зубьями, дрелью, насосом, или другими вращающимися инструментами. В некоторых вариантах осуществления, газонокосилка 110 дополнительно включает в себя колеса 116 и выступающую назад ручку 118, предназначенную для толкания оператором, идущим за газонокосилкой 110. В других рассматриваемых вариантах осуществления, внешнее силовое оборудование может быть в виде почвообрабатывающей фрезы, мойки высокого давления, снегоочистителя, садового трактора или садовой косилки, обрезного станка, портативного генератора, или другого оборудования, с соответствующим электроприводным инструментом, например, зубьями, насосом, шнеком и импеллером, генератором переменного тока, редуктором, или другими инструментами.
[0128] Как также изображено на фиг. 41, газонокосилка 110 содержит стартерную систему. Согласно примерному варианту осуществления, стартерная система включает в себя электрический электродвигатель 120, который выборочно соединен с двигателем 112 таким образом, что электрический электродвигатель 120 выполнен с возможностью вращения коленчатого вала двигателя 112 для запуска двигателя 112, и при этом выполнен с возможностью отключения, когда двигатель 112 запускается. В некоторых вариантах осуществления, электродвигатель 120 закреплен на двигателе 112, например, смонтирован наверху или сбоку двигателя 112. Приводной механизм (например, зубчатый редуктор, коробка передач) может пролегать между электродвигателем 120 и коленчатым валом двигателя 112, или электродвигатель 120 может быть подключен напрямую к коленчатому валу двигателя 112.
[0129] Согласно примерному варианту осуществления, оператор может запустить стартерную систему с помощью ручки 118 газонокосилки 110. В некоторых вариантах осуществления, ручка 118 включает в себя рычаг 122, кнопку, переключатель, или другие средства взаимодействия, которые оператор может использовать для выдачи команд на стартерную систему для запуска двигателя 112. В некоторых вариантах осуществления, команда передается от ручки 118 с помощью связующего устройства 124, например, электрическим проводом, передающим электрический сигнал, тросом Боудена, передающим механический сигнал или другими видами связующего устройства. В рассматриваемых вариантах осуществления, передатчик и кнопка запуска соединены с ручкой (например, прикрепленной или смонтированной за одно целое), и стартерная система включает в себя составляющее единое целое приемное устройство для аккумулятора, выполненное с возможностью приема команды запуска двигателя, направленной передатчиком беспроводным способом. Согласно примерному варианту осуществления, команда от оператора получается напрямую или опосредованно на электродвигатель 120, и электродвигатель 120 вращает коленчатый вал для запуска двигателя 112.
[0130] В некоторых вариантах осуществления, стартерная система выполнена единым целым с перекладиной 126 газонокосилки 110. Стопорный механизм (например, механический стопор, включатель или цепь прерывания зажигания, и т.д.) может удерживать режущий инструмент или иной инструмент, блокируя коленчатый вал двигателя 112, или иным образом предотвращая работу электрического оборудования. Когда оператор активирует перекладину 126, чтобы освободить стопорный механизм вращающихся элементов (например, лезвия, коленчатого вала, вала отбора мощности, маховика, воздуходувного устройства и т.д.) газонокосилки 110, это действие одновременно активирует электродвигатель 120 для запуска двигателя 112. Таким образом, отпускание стопорного механизма синергетически также запускает двигатель 112, облегчая работу газонокосилки 110 или другого внешнего силового оборудования за счет сокращения операций, необходимых для активации.
[0131] В некоторых вариантах осуществления, газонокосилка 110 содержит блокировку 128 (например, блокирующее устройство, сигнал прерывания) для предотвращения высвобождения стопора и включения электродвигателя 120. Согласно примерному варианту осуществления, оператор должен освободить блокировку 128 до начала работы с перекладиной 126 с целью подключения электродвигателя 120 для запуска двигателя 112. Различные типы механических и электрических блокировок могут быть использованы в различных рассматриваемых вариантах осуществления, чтобы предотвратить случайное высвобождение стопора и запуск двигателя, происходящие тогда, когда пользователь перемещает электрическое оборудование в гараж или хранилище или оттуда, держась при этом за ручку, или при непреднамеренном ударе перекладины. Кроме того, срабатывание блокировки 128, в некоторых вариантах осуществления, также служит для предотвращения непреднамеренного высвобождения стопора, когда ручку 118 складывают над декой 114, чтобы поставить газонокосилку 110 на хранение.
[0132] В целом, встраивание стартерной системы в ручку внешнего силового оборудования позволяет оператору запускать двигатель с задней части внешнего силового оборудования, например, на расстоянии до нескольких футов от приводимого в действие инструмента внешнего силового оборудования (например, шнека снегоочистителя, лезвия газонокосилки). Кроме того, встраивание обеспечивает работу электрической системы запуска при ходьбе за газонокосилкой, которая может запускаться пользователем без приведения в действие ключа или кнопки. В других вариантах осуществления, стартерная система может содержать кнопку запуска или другое устройство взаимодействия для запуска стартерной системы, которая размещена на двигателе или в другом месте. Например, в рассматриваемых вариантах осуществления, такое устройство взаимодействия может содержать приложение для смартфона или пульт дистанционного управления, который беспроводным способом выдает команду на запуск или код авторизации на приемное устройство для аккумулятора, подключенное к внешнему силовому оборудованию.
[0133] Согласно примерному варианту осуществления, стартерная система дополнительно включает в себя устройство 130 аккумулирования энергии (например, электрическое аккумулирующее устройство) и контроллер 132. Устройство 130 аккумулирования энергии может содержать один или несколько аккумуляторов, конденсаторов, или других устройств. Когда оператор запускает стартерную систему, связующее устройство 124 передает команду на запуск двигателя напрямую или опосредованно на контроллер 132, который электрически соединен с устройством 130 аккумулирования энергии для питания электродвигателя 120. В некоторых вариантах осуществления, контроллер 132 соединен с регулятором оборотов двигателя 112 (см., например, датчик 420 оборотов, как показано на фиг. 42), и отключает электродвигатель 120 (например, прерывает подачу электрической энергии на электродвигатель 120, переключает с высоковольтной стороны источник питания аккумулятора, переключает с низковольтной стороны сторону заземления цепи), когда двигатель 112 работает на достаточных оборотах.
[0134] В некоторых вариантах осуществления, электродвигатель 120, устройство 130 аккумулирования энергии, и контроллер 132 закреплены непосредственно на двигателе 112, который может быть выполнен с возможностью эффективной сборки внешнего силового оборудования с использованием двигателя 112. Таким образом, стартерная система в некоторых вариантах осуществления может быть полностью объединена с двигателем 112 и готова для подключения к связующему устройству, предназначенному для обеспечения сигнала от ручки (например, связующее устройство 124). В некоторых вариантах осуществления, средство взаимодействия (например, кнопка запуска, тумблер, переключатель и т.д.) для запуска двигателя расположено на самом двигателе, и никаких дополнительных соединений не требуется, производителю нужно только закрепить двигатель на деке или соответствующем элементе, и прикрепить инструмент для потребления мощности двигателя. В любом таком случае, можно сэкономить значительное время и усилия в процессе производства, и потенциальный источник производственных трудностей может быть устранен (т.е., то, что связано с креплением и электрическим соединением компонентов стартерной системы во время сборки внешнего силового оборудования). В других дополнительных вариантах осуществления, некоторые или все узлы стартера могут быть прикреплены к деке газонокосилки или соответствующему элементу другого электрического оборудования.
[0135] Как показано на фиг. 42, внешнее силовое оборудование 410 (показано схематически) содержит двигатель 412 и электроприводной инструмент 414 (например, ротационный нож), приводимый в действие двигателем 412. В некоторых вариантах осуществления, электродвигатель 416 соединен с двигателем 412, а электроприводной инструмент 414 соединен с потребителем 418 мощности двигателя 412. Датчик 420 оборотов (например, регулятор оборотов) может быть соединен с двигателем 412, чтобы регулировать обороты двигателя 412. Также, стопор 422 может быть соединен с вращательным элементом внешнего силового оборудования 410, например, маховиком двигателя, потребителем 418 мощности двигателя и т.д., для остановки двигателя, а также присоединенного электроприводного инструмента.
[0136] В некоторых вариантах осуществления, внешнее силовое оборудование 410 содержит ручку 424, имеющую механизм 426 раскрепления, где механизм 426 раскрепления выполнен с возможностью для пользователя освобождения стопора 422 от ручки 424. Механизм 426 раскрепления может позволить пользователю освободить стопор 422, задействуя перекладину (или другие элементы) со связующим устройством, соединенным со стопором 422, или путем раскрепления элемента, блокирующего перемещение перекладины. Ручка 424 может быть соединена с двигателем 412 и инструментом 414 напрямую, или через промежуточный элемент (например, деку 114, как показано на фиг. 41). Двигатель 412 может дополнительно включать в себя аккумулятор 428 (например, литий-ионный аккумулятор) для питания электрической энергией электродвигателя 416, и систему 430 управления для управления электродвигателем 416.
[0137] Согласно примерному варианту осуществления, система 430 управления принимает входные сигналы, связанные с механизмом 426 раскрепления. В некоторых вариантах осуществления, когда механизм 426 раскрепления активируется для освобождения стопора 422, механизм 426 раскрепления приводит в действие переключатель 432, который выдает на систему 430 управления сигнал, указывающий на освобождения стопора 422. Сигнал может подаваться с помощью механического связующего устройства, беспроводной связи, проводного электрического соединения или другими способами. В некоторых вариантах осуществления, система 430 управления при этом приводит в действие электродвигатель 416 для запуска двигателя 412 или использует информацию в логике управления для запуска двигателя в зависимости от положения стопора и других факторов. Таким образом, работа механизма 426 раскрепления может одновременно обеспечивать выдачу сигнала запуска на систему 430 управления, а также освобождения стопора 422. Дополнительные операции для запуска двигателя 412 могут не понадобиться.
[0138] Согласно примерному варианту осуществления, система 430 управления выполнена с возможностью приемки дополнительных входных сигналов от датчика 420 оборотов или другого компонента двигателя 412 (например, цепи зажигания). Датчик 420 оборотов или другой компонент обеспечивает систему 430 управления информацией, связанной с оборотами двигателя 412. Когда двигатель 412 достигает достаточных оборотов, система 430 управления затем выключает электродвигатель 416 (например, отключает, отсоединяет, прекращает подачу питания, и т.д.).
[0139] В рассматриваемых вариантах осуществления, система 430 управления, связанная с системой запуска, может получить дополнительные или иные входные сигналы, используемые для управления запуском двигателя, при этом такой входной сигнал от датчика формируется для указания, перемещалось ли недавно внешнее силовое оборудование. Движение оси или колеса такого внешнего силового оборудования может привести в действие датчик, который выдает сигнал на систему управления. Сигнал, в сочетании с электрическим таймером, обеспечивающим привязанную ко времени связь для перемещения, может служить в качестве дополнительного показателя, что оператор намерен запустить двигатель. В рассматриваемых вариантах осуществления система 430 управления включает в себя таймер и выполнена с возможностью отключения электродвигателя, если двигатель не запустился в заданный временной промежуток. В некоторых рассматриваемых вариантах осуществления, система 430 управления включает в себя датчик температуры и выполнена с возможностью запуска двигателя с помощью пускового насоса или регулировки дросселя или дроссельной заслонки, если температура окружающей среды выше или ниже заранее определенной температуры, если часть двигателя имеет температуру выше или ниже заранее определенной температуры, или если разница между температурой окружающей среды и температурой двигателя выше или ниже заранее определенного значения. В рассматриваемых вариантах осуществления, система 430 управления может также предусматривать вывод сигнала оператору, например, в виде визуального параметра на дисплее, соединенном с ручкой или двигателем, или звуковой сигнал. В некоторых таких вариантах осуществления, вывод сигнала может включать в себя сообщение об ошибке, сообщение о низком уровне топлива, сообщение о необходимости заменить масло, или иное сообщение такого рода.
[0140] Как показано на фиг. 43, компоненты системы 510 включают в себя стопорный трос 512 (например, трос Боудена) и стопорную колодку 514 для присоединенного двигателя внешнего силового оборудования. Согласно примерному варианту осуществления, стопорный трос 512 выполнен с возможностью соединения с перекладиной ручки внешнего силового оборудования (см, например, перекладины 126, 212, и 312, как показано на фиг. 1). Когда оператор активирует перекладину, стопорный трос 512 перемещает поворотный элемент 516 в сочетании со стопорной колодкой 514. Стопорная колодка 514 затем высвобождается, позволяя двигателю, соединенному с системой 510, приводить в действие электроприводной инструмент внешнего силового оборудования.
[0141] Согласно примерному варианту осуществления, двигатель, соединенный с системой 510, дополнительно содержит стартерную систему, содержащую переключатель 518, электронное управление 520, аккумулятор 522 (например, литий-ионный аккумулятор) и электрический стартерный электродвигатель 524. Когда оператор активизирует перекладину, чтобы приподнять стопорную колодку 514, поворотный элемент 516 одновременно активирует переключатель 518. Переключатель 518 при этом выдает сигнал на электронное управление 520, что стопорная колодка 514 приподнята и что электронное управление 520 может запустить двигатель, соединенный системой 510 с электрическим стартерным электродвигателем 524. Электронное управление 520 затем подключает электрический стартерный электродвигатель 524 к аккумулятору 522. Переключатель 518 может представлять собой переключатель, уже соединенный со стопором, однако используемый для выдачи сигналов и на привод стопора, и на стартерную систему (например, заземление зажигания), либо переключатель 518 может представлять собой дополнительный переключатель, используемый исключительно для стартерной системы.
[0142] Как также показано на фиг. 43, электронное управление 520 содержит жестко смонтированную схему и выполнено с возможностью приемки дополнительных входных сигналов от двигателя, соединенного с системой 510. В некоторых вариантах осуществления, дополнительные входные сигналы содержат указание от регулятора или иного компонента двигателя (например, электрические импульсы от системы зажигания) на обороты двигателя, соединенного с системой 510. Дополнительные входные сигналы могут содержать информацию о текущем режиме двигателя, соединенного с системой 510, например, работает ли двигатель, соединенный с системой 510, и т.д. Стартерная система также соединена с заземлением 526.
[0143] Как показано на фиг. 44-47, двигатель 610 включает в себя выхлопную трубу 612, топливный бак 614, крышку 616 двигателя, воздухозаборник 618 для процессов горения, воздухозаборник 620 для охлаждения двигателя, и стартерную систему, имеющую устройство для накопления энергии, например, аккумулятор 622 (например, литий-ионный аккумулятор), конденсатор, несколько аккумуляторов или конденсаторов, или другие устройства накопления энергии. Заявители отмечают, что двигатель 610 на фиг. 44-47 идентичен двигателю 112 на фиг. 41, и оба являются одноцилиндровыми четырехтактными небольшими двигателями с вертикальным валом. Могут быть использованы другие типы двигателей и конструкций, например, двигатели с горизонтальным валом, с двумя или несколькими цилиндрами, дизельные, в исполнении для холодного климата, и т.д.
[0144] Хотя устройство накопления энергии (например, аккумулятор 622) показано на фиг. 44 и 46-47 расположенным вблизи топливного бака 614 и выхлопной трубы 612, оно может быть расположено в другом месте на внешнем и/или на внутреннем разъеме двигателя 610. В некоторых вариантах осуществления, где аккумулятор 622 чувствителен к высокой температуре, может оказаться предпочтительным расположить аккумулятор 622 вдали от выхлопной трубы 612, которая может нагреваться во время работы двигателя 610. Согласно примерному варианту осуществления, аккумулятор 622 может быть расположен в воздухозаборнике 618, при этом он не должен слишком мешать потоку воздуха через воздухозаборник 618 в двигатель. Воздух, всасываемый через воздухозаборник 618, таким образом, может быть использован, чтобы облегчить охлаждение аккумулятора 622.
[0145] Согласно примерному варианту осуществления, устройство накопления энергии выполнено с возможностью обеспечения электроэнергией стартерного электродвигателя (см. например, электродвигатель 120, как показано на фиг. 41), выполненного как единое целое с двигателем 610. В некоторых вариантах осуществления, устройство накопления энергии может дополнительно иметь возможность для обеспечения электроэнергией других систем двигателя 610, например, блока управления двигателя (ECU), имеющего схему управления, соединенную с датчиками или детекторами, связанными с двигателем (например, освобождения стопора, детектором уровня топлива, детектором засорения зажигания, регулятором и т.д.).
[0146] Согласно примерному варианту осуществления, устройство накопления энергии представляет собой аккумулятор 622, который является перезаряжаемым. Как показано на фиг. 45, аккумулятор 622 может быть заряжен на зарядной станции 624 или может включать в себя разъем зарядки, объединенный с аккумулятором (например, аккумуляторный блок с разъемом зарядки для подключения соединения с проводом, присоединенным к зарядной станции). Аккумулятор 622 в других вариантах осуществления может альтернативно подключаться напрямую к стенной розетке, или зарядная станция может быть смонтирована на стену или подключаться напрямую к стенной розетке.
[0147] В рассматриваемых вариантах осуществления стартерный электродвигатель выполнен с возможностью отбора мощности от двигателя 610, например, в периоды меньшей нагрузки на двигатель. Стартерный электродвигатель при этом приводится в действие двигателем 610, чтобы обеспечить электрическую мощность. Электрическая мощность может при этом направляться в блок управления двигателем (ECU) или, в другом случае, для зарядки устройства накопления энергии. Такая система может быть, в частности, применимой для двигателя, приводящего в действие генератор переменного тока портативного генератора, где генератор переменного тока может временно запитываться от устройства накопления энергии для запуска двигателя и затем, как только двигатель запустится, генератор переменного тока может быть использован для зарядки устройства накопления энергии.
[0148] В рассматриваемых вариантах осуществления, устройство накопления энергии соответствующего размера (например, аккумулятор 622) может быть выполнено с возможностью подачи электрической энергии на другие электрические системы внешнего силового оборудования, помимо стартерной системы, например, системы освещения (например, фары, лампы приборного щитка, сигнальные лампы и т.д.), звуковые устройства, или другие встроенные электронные системы. Такое устройство накопления энергии может быть использовано вместо свинцово-кислотного аккумулятора или генератора переменного тока и регулятора, соединенного с двигателем.
[0149] В некоторых вариантах осуществления, устройство накопления энергии представляет собой или содержит конденсаторную батарею, в которой конденсаторы выполнены с возможностью зарядки и разрядки электрической энергии в виде достаточно коротких (например, менее 10 секунд) мощных выходных сигналов. В некоторых таких вариантах осуществления, некоторые из конденсаторов из батареи соединены друг с другом в группы (например, последовательно или параллельно), и группы выполнены с возможностью выдавать сигнал последовательно во времени друг за другом. Соответственно, конденсаторы, как правило, предназначены для питания электродвигателя для запуска двигателя 610, без большого дополнительного накопления энергии, чтобы иметь достаточно компактный размер и быть недорогими. Использование конденсаторов может также обеспечить более быструю зарядку, по сравнению с аккумуляторами, из-за более быстрой зарядки на зарядной станции 624 (фиг. 45).
[0150] Как показано на фиг. 46, аккумулятор выполнен с возможностью вставки (например, опускания, расположения, размещения) в приемное устройство для аккумулятора, показанное как принимающий разъем 626, встроенный в двигатель. Встраивание принимающего разъема в двигатель снижает сборочную нагрузку при изготовлении внешнего силового оборудования, как описано выше. Однако в рассматриваемых вариантах осуществления принимающий разъем может быть не встроен в двигатель. Например, на фиг. 45 показана зарядная станция 624 или зарядный разъем, который может быть похож на такой разъем на деке двигателя.
[0151] В некоторых вариантах осуществления, аккумулятор 622 имеет поперечное сечение, образующее равнобедренную трапецию, треугольник, ромб, или другую клиновидную форму, либо форму, имеющую более узкий нижний участок 628 относительно верхнего участка 630 в контакте с принимающим разъемом 626. Принимающий разъем 626 выполнен в форме (например, V-образной форме, U-образной форме, и т.д.), предусматривающей размещение аккумулятора 622, который может быть направлен на свое место путем взаимодействия с контурами принимающего разъема 626 и под действием силы тяжести.
[0152] В некоторых вариантах осуществления, аккумулятор 622 содержит прорези или зажимы 632 для подъема и удержания аккумулятора 622. Запирающий механизм, например, крючок или защелка, могут фиксировать на месте, когда аккумулятор 622 вставляют в принимающий разъем 626, и удерживать аккумулятор 622 в принимающем разъеме 626. Сжатие зажимов 632 вместе может высвободить запирающий механизм, чтобы обеспечить извлечение аккумулятора 622 из принимающего разъема 626.
[0153] Согласно примерному варианту осуществления, стартерная система дополнительно включает в себя переключатель 636 (например, тумблер, рычаг, ключ), который выполнен заодно с аккумулятором 622, принимающий разъем 626, или что-либо еще на двигателе 610. Как показано на фиг. 46-47, переключатель 636 может поворачиваться из положения выключения (фиг. 46), где аккумулятор 622 электрически не соединен с компонентами двигателя 610 (например, стартерным электродвигателем, блоком управления двигателем), в положение включения (фиг. 47), где аккумулятор 622 электрически соединен с компонентами. В других вариантах осуществления, вращение переключателя 636 также или иначе включает запирающий механизм для удержания аккумулятора 622 в принимающем разъеме 626. В различных рассматриваемых вариантах осуществления, переключатель 636 может быть выполнен с возможностью разрыва электрического соединения аккумулятора, цепи управления, или того и другого.
[0154] Согласно примерному варианту осуществления, стартерная система включает в себя средство взаимодействия, например, кнопку 634 принимающего разъема 626. Кнопка 634 обращена наружу и доступна, когда аккумулятор 622 помещен в принимающий разъем 626. В некоторых вариантах осуществления, средство взаимодействия может быть использовано для инициирования зарядки аккумулятора или другой функции. В других вариантах осуществления, средство взаимодействия позволяет оператору запускать двигатель с помощью стартерной системы. Например, стартерная система может быть настроена таким образом, что она запускает двигатель, когда нажата кнопка, либо когда нажата кнопка и удерживается в течение заданного промежутка времени. В других вариантах осуществления, стартерная система может быть настроена таким образом, что она запускает двигатель, когда нажата кнопка в сочетании с другим входным сигналом. Например, стартерная система может быть настроена для запуска двигателя, когда нажата кнопка, в то время как задействована перекладина, или когда перекладина задействована в течение заданного периода времени после того, как нажата кнопка. Таким образом, кнопка действует как кнопка «старт разрешен», а не «кнопка запуска». В некоторых вариантах осуществления, аккумулятор или принимающий разъем включает в себя кнопку отключения или переключатель, который должен быть в положении включения, до того, как можно будет использовать кнопку запуска для запуска двигателя. Кнопка отключения может электрически, механически, или и электрически, и механически предотвращать использование кнопки запуска для запуска двигателя.
[0155] Согласно примерному варианту осуществления, аккумулятор 622 и принимающий разъем 626 расположены вблизи воздухозаборника 620 в месте, аналогичном таковому для ручного шнурового стартера. Такое расположение позволяет пользователю, знакомому с ручным шнуровым стартером, интуитивно запустить двигатель посредством стартерной системы, путем активации кнопки 634 или другого устройства взаимодействия. Исключение шнурового стартера снижает рабочую температуру двигателя (например, температуру масла) путем увеличения воздушного потока в систему охлаждения (например, корпус воздуходувного устройства). Например, замена шнурового стартера аккумулятором 622 и принимающим разъемом 626 может уменьшить рабочую температуру двигателя на 10 - 20 градусов по Фаренгейту (5,6 - 11,1 градусов Цельсия) в ожидаемых условиях эксплуатации. Снижение рабочей температуры двигателя может помочь замедлить старение масла, перегрев, и другие режимы отказов, связанных с высокими температурами.
[0156] Согласно другим примерным вариантам осуществления, аккумулятор 622 и принимающий разъем 626 могут быть расположены в каком-либо другом месте на двигателе 610 или на внешнем силовом оборудовании, питаемом от двигателя 610, так, что аккумулятор и принимающий разъем 626 были доступны для пользователя и не мешали нормальной работе двигателя 610 или внешнего силового оборудования. Например, аккумулятор 622 и принимающий разъем могут быть расположены на корпусе двигателя или корпусе воздуходувного устройства (например, на лицевой панели или другом участке корпуса). Например, если двигатель 610 запитывает садовый трактор или садовую газонокосилку, аккумулятор 622 и принимающий разъем 626 могут быть размещены на приборной панели. Если двигатель 610 питает снегоочиститель, аккумулятор 622 и принимающий разъем 626 могут быть установлены на панели управления. Крышка или защитная обшивка могут быть размещены поверх аккумулятора 622, чтобы оградить аккумулятор 622 от вредного воздействия окружающей среды, например, пыли, скошенной травы, веток, снега, дождя, других видов влажности и т.д. Крышка может быть постоянной, навесной или поворотной относительно основания или закрепляемой и/или физически съемной с опоры.
[0157] Как показано на фиг. 48-58, аккумулятор изображен согласно примерному варианту осуществления, как аккумулятор 800, присоединенный к приемному устройству 802 для аккумулятора. В показанном варианте осуществления, приемное устройство 802 для аккумулятора выполнено в виде крышки или экрана двигателя. В некоторых вариантах осуществления, экран расположен в воздушном тракте двигателя (например, на воздухозаборнике 620) таким образом, что воздух, втягиваемый в двигатель, используется для охлаждения аккумулятора 800, соединенного с приемным устройством 802. В других вариантах осуществления, приемное устройство 802 для аккумулятора имеет ту или иную форму, подходящую для расположения на двигателе или внешнем силовом оборудовании, на котором он закреплен. Согласно примерному варианту осуществления, аккумулятор 800 закреплен на приемном устройстве 802 с помощью скользящего соединения (например, шарнира или ножевого соединения), что позволяет вводить в контакт аккумулятор 800 и отделять от приемного устройства 802 или другого устройства, таким как зарядная станция, без использования инструментов, что было бы необходимым при наличии винтовых контактов. Направляющие 804 на ресивере 802 входят в соответствующие прорези или канавки 806, выполненные на аккумуляторе 800. Механизм фиксации, показанный как пара защелок 808 (например, крючков, рычагов и т.д.), смещен в направлении наружу и выполнен с возможностью защелкивания в вырезах 810, когда аккумулятор 800 вставляют в приемное устройство 802 для удержания аккумулятора 800 в приемном гнезде или порту 842. Механизм фиксации отключается путем высвобождения защелок 808 из вырезов 810. Согласно примерному варианту осуществления, защелки 808 соединены с кнопками 812 на боковой стороне аккумулятора 800. Нажатие кнопок убирает защелки 808 из вырезов 810 и обеспечивает извлечение аккумулятора 800 из приемного устройства 802.
[0158] На фиг. 48-53 показан аккумулятор 800. Аккумулятор 800 включает в себя один или несколько электрохимических ячеек 816, электрически соединенных друг с другом. В предпочтительном варианте осуществления ячейки 816 представляют собой литий-ионные ячейки, а аккумулятор 800 рассматривается как литий-ионный аккумулятор. Ячейки 816 находятся в корпусе 814 и соединены с контактами (например, штекерными контактами или принимающими контактами) и/или внутренним контуром (например, для электрической системы запуска, как описано в других местах заявки), изображенным на фиг. 53 в виде печатной платы 818 в корпусе 814. Согласно примерному варианту осуществления, аккумулятор 800 дополнительно включает в себя дисплей, изображенный как ЖК дисплей 820. Литий-ионный аккумулятор 800 не равнозначен литий-ионному аккумулятору для использования с беспроводными электроинструментами (например, дрелью). Например, аккумулятор 800 может включать в себя меньше ячеек, чем аккумулятор электроинструмента, и предназначен для менее частой работы в течение меньшего времени, чем аккумулятор электроинструмента (т.е. использоваться для запуска двигателя, а не использоваться для питания часто используемого электродвигателя дрели с достаточно длинной продолжительностью работы).
[0159] Корпус 814 представляет собой герметичный корпус, который выполнен с возможностью защиты электрохимических ячеек путем предотвращения попадания экологических загрязнений (например, влаги, растительных остатков, соли, пыли и т.д.) во внутреннюю часть аккумулятора 800. Корпус 814 обеспечивает жесткую конструкцию, способную выдержать ударное воздействие во время работы внешнего силового оборудования, например, от веток. Корпус 814 выполнен из материала, который устойчив к жидкому топливу или его парам (например, полиэтилентерефталата или ПЭТФ), чтобы предотвратить попадание топлива внутрь аккумулятора 800. Корпус 814 включает в себя передний, первый участок 822 и задний, второй участок 824. Канавки 806 выполнены на первом участке 822, а защелки 808 и кнопки 812 выполнены на втором участке 824. Нижняя поверхность корпуса 814 содержит уступ 826, отделяющий первый участок 822 от второго участка 824. Уступ 826 контактирует с приемным устройством 802, чтобы обеспечить механический стопор, который ограничивает ход аккумулятора 800 относительно приемного устройства 802. Когда аккумулятор 800 полностью установлен в приемном устройстве 802, второй участок 824 остается частично выступающим за пределы поверхности приемного устройства 802 таким образом, что кнопки 812 доступны пользователю.
[0160] Согласно примерному варианту осуществления, контакты могут пролегать от нижней стороны корпуса 814 вблизи уступа 826. Контакты выполнены с возможностью взаимодействия с соответствующими контактами в приемном устройстве 802 для электрического соединения ячеек 816 со стартерной системой или другим устройством, например, зарядной станцией.
[0161] Как показано на фиг. 50 и 52, согласно примерному варианту осуществления, аккумулятор 800 содержит пару основных контактов 830, которые электрически соединяют ячейки 816 с другой системой, например, стартерной системой. Основные контакты 830 могут быть размещены в параллельной компоновке, как показано на фиг. 50 и 52. В других примерных вариантах осуществления, основные контакты 830 могут быть расположены перпендикулярно друг другу или могут быть расположены в коаксиальной компоновке (например, расположены на концевой поверхности аккумулятора 800, а не на нижней поверхности аккумулятора 800).
[0162] Аккумулятор 800 дополнительно включает в себя один или несколько вспомогательных контактов 832. Вспомогательные контакты 832 создают для аккумулятора 800 средство для обеспечения связи с другими системами двигателя. Например, вспомогательные контакты могут быть выполнены с возможностью присоединения внутреннего контура аккумулятора 800 к датчикам и другими внешними системами для контроля и/или управления внешними системами (например, определения положения перекладины или стопора, определения вибрации двигателя или концентрации вакуума в карбюраторе, и т.д.). В то же время, как аккумулятор 800 показан содержащим один вспомогательный контакт 832, в других примерных вариантах осуществления аккумулятор 800 может содержать два или несколько вспомогательных контактов 832. Аккумулятор 800 может дополнительно содержать дополнительные вспомогательные контакты, которые могут быть приспособлены для использования в будущем (например, для коммуникации или подключения к входным сигналам от дополнительных датчиков, других устройств, контроллеров, и т.д. и/или связи или подключения к выходным устройствам, включая пользовательские интерфейсы, мониторы, колонки, сигнализацию, фары, указатели и т.д.). Контакты 830 и 832 выполнены с возможностью выдерживать вибрации, связанные с двигателем и с внешним силовым оборудованием, при этом вибрации не нарушат любые электрические соединения с контактами 803 и 832.
[0163] Согласно примерному варианту осуществления, количество и расположение контактов 830 и 832 на аккумуляторе 800 фиксировано для аккумуляторов разного размера (например, для номинала напряжения или числа ячеек). Как показано на фиг. 53, согласно одному примерному варианту осуществления, аккумулятор 800 может содержать четыре ячейки 816. Аккумуляторы различной емкости (например, различных номиналов напряжения, включая 1B, 3B, 6B, 12B, 18B и т.д.) могут, соответственно, иметь типовую конструкцию средства взаимодействия (например, количество и расположение контактов 830 и 832 фиксировано). Например, согласно другим примерным вариантам осуществления, аккумулятор, предназначенный для использования с толкаемой газонокосилкой, может включать в себя только три ячейки, а аккумулятор, предназначенный для использования с трактором -газонокосилкой, может включать в себя шесть ячеек. Корпус аккумулятора и корпус приемного устройства могут быть выполнены с возможностью, чтобы только аккумуляторы требуемой емкости могли присоединяться к конкретному приемному устройству. Согласно другому примерному варианту осуществления, корпус аккумулятора и корпус приемного устройства могут быть выполнены таким образом, что аккумулятор большей емкости может быть использован с приемным устройством меньшей емкости на оборудовании, которое способно работать с использованием аккумулятора меньшей мощности (например, аккумулятор с шестью ячейками для трактора - газонокосилка используется для толкаемой газонокосилки, как аккумулятор с увеличенным сроком службы), однако аккумулятор меньшей емкости не может быть использован с приемным устройством большей мощности на оборудовании, которое предназначено для использования аккумулятора большей емкости. Например, «отпечаток» или форма по периметру аккумулятора 800, если смотреть снизу (фиг. 50), будет оставаться той же самой для аккумулятора большей емкости, что и для аккумулятор меньшей емкости, однако аккумулятор большей емкости будет выше. Таким образом, аккумулятор большей емкости сможет закрепляться на приемном устройстве для аккумулятора меньшей емкости, однако особенности (например, канавки, выступы, фланцы, фиксаторы и т.д.) на приемном устройстве меньшей емкости и на аккумуляторе большей емкости позволят только аккумулятору большей емкости закрепляться на приемном устройстве, предназначенном для аккумулятора большей емкости, но конструктивные особенности на этом приемном устройстве большей емкости и отсутствие соответствующих конструктивных особенностей на аккумуляторе меньшей емкости не позволит использовать аккумулятор меньшей емкости с приемным устройством большей емкости. Конструктивные особенности приемного устройства для большей мощности выступают в качестве блокировки, предотвращающей использование аккумулятора меньшей емкости с приемным устройством большей емкости.
[0164] Согласно другим примерным вариантам осуществления, аккумулятор 800 может дополнительно содержать дополнительные порты или разъемы. Например, аккумулятор может включать в себя порт универсальной последовательной шины (USB), соединенный с ячейками 816 и/или внутренним контуром 818. USB - порт может быть использован в качестве входного устройства для приемки электрической энергии для зарядки ячеек 816 или в качестве выходного устройства для питания или зарядки другого устройства (например, мобильного телефона и т.д.) от ячеек 816.
[0165] На фиг. 54-58 изображено приемное устройство 802 для аккумулятора. Приемное устройство 802 для аккумулятора представляет собой куполообразный корпус, выполненный как крышка или экран двигателя. Приемное устройство 802 содержит совокупность отверстий, изображенных, как прорези 840, чтобы позволить воздуху проходить через приемное устройство 802 и при этом ограничивать возможность для мусора, например, скошенной травы, проходить через приемное устройство 802. Аккумулятор 800 вставляют в гнездо 842, образованное днищем 844 и боковыми стенками 846. Гнездо 842 открыто с одного конца 848, чтобы аккумулятор 800 мог быть вдвинутым в гнездо 842 сбоку. Согласно примерному варианту осуществления, боковые стенки 846 соединены дугообразной концевой стенкой 845. Направляющие 804 выступают внутрь от боковых стенок 846. Согласно другому примерному варианту осуществления, направляющие 804 могут образовать единый элемент, который продолжается вдоль дугообразной концевой стенки. В других вариантах осуществления, гнездо 842 встроено в приемное устройство, имеющее другую форму или форму, соответствующую месту его установки на двигателе или внешнем силовом оборудовании. В предпочтительном варианте осуществления, приемное устройство 802 для аккумулятора устанавливается на небольшой двигатель внутреннего сгорания с воздушным охлаждением (например, менее 10 л.с. (7,5 кВт), при объеме 225 см) на месте, обычно занимаемым шнуровым стартером. Таким образом, приемное устройство 802 для аккумулятора и аккумулятор 800 могут быть использованы для реализации электронной системы запуска вместо типовой шнуровой стартерной системы.
[0166] Как изображено на фиг. 55, боковые стенки 846 могут включать в себя угловые концевые участки 847 вблизи открытого конца 848, при этом открытый конец 848 имеет ширину, которая больше, чем ширина аккумулятора 800 и оставшейся части гнезда 842. Угловые участки 847 облегчают вставку аккумулятора 800 в гнездо 842 через расширенный открытый конец 848.
[0167] Днище 844 представляет собой изогнутое основание с вертикальной ступенькой или уступом 850, который контактирует с уступом 826, чтобы ограничить перемещение аккумулятора 800 относительно приемного устройства 802. Прорези 810 в боковых стенках 846 принимают выдвинутые наружу защелки 808, выступающие от аккумулятора 800, когда уступ 826 на аккумуляторе 800 контактирует с уступом 850 на приемном устройстве 802. Вхождение защелок 808 в прорези 810, зацепление направляющих 804 в канавках 806, и контакт уступов 826 и 850 помогают удержать аккумулятор 800 в приемном устройстве 802 и минимизировать люфт между аккумулятором 800 и приемным устройством 802 для поддержания соединения между контактами на аккумуляторе 800 и контактами на приемном устройстве 802.
[0168] Приемное устройство 802 для аккумулятора содержит пару основных контактов 860, которые выровнены с основными контактами 830 аккумулятора 800. Согласно примерному варианту осуществления, основные контакты 860 являются ножевыми или пластинчатыми контактами, расположенными в параллельной конфигурации, как показано на фиг. 55. В других примерных вариантах осуществления, основные контакты 860 могут быть расположены перпендикулярно один другому или могут быть расположены в коаксиальной конфигурации (например, расположены на концевой поверхности, например, дугообразной концевой стенке 845 или уступе 850 гнезда 842).
[0169] Приемное устройство 802 дополнительно содержит один или несколько вспомогательных контактов 862, которые ориентированы на вспомогательные контакты 832 аккумулятора 800. В то время как приемное устройство 802 показано, как содержащее один вспомогательный контакт 862, в других примерных вариантах осуществления приемное устройство 802 может включать в себя два или несколько вспомогательных контактов 862. Приемное устройство 802 может дополнительно содержать дополнительные вспомогательные контакты, которые могут быть приспособлены для использования в будущем. Эти дополнительные контакты соответствуют аналогичным дополнительным контактам на аккумуляторе 800 и взаимодействуют с дополнительными контактами аккумулятора и могут быть приспособлены для использования в будущем. Контакты 860 и 862 выполнены с возможностью выдерживать вибрации, связанные с двигателем и с внешним силовым оборудованием, таким образом, что вибрации не нарушают любые электрические соединения с контактами 860 и 862.
[0170] Как показано на фиг. 57-58, контакты приемного устройства 802 (например, основные контакты 860 и вспомогательные контакты 862) имеют такую форму, чтобы проходить через корпус приемного устройства 802. Согласно примерному варианту осуществления, контакты содержат первый, выступающий вверх участок 864, второй, выступающий вниз участок 866, и соединительный участок 868. Первый выступающий участок 864 выступает из днища 844 вблизи уступа 850, и каждый расположен так, чтобы они контактировали с контактами аккумулятора 800, когда аккумулятор 800 вставлен в приемное устройство 802. Второй выступающий участок 866 выступает с нижней стороны приемного устройства 802. Второй выступающий участок может быть электрически соединен с электрической системой, питаемой аккумулятором 800, например, стартерной системой, например, со жгутом электропроводки. Соединительный участок 868 пролегает между первым участком 864 и вторым участком 866. Согласно примерному варианту осуществления, соединительный участок 868 расположен в ребрах 865 с нижней стороны приемного устройства 802, чтобы минимизировать величину открытой части контакта.
[0171] Согласно примерному варианту осуществления, контакты могут быть расположены таким образом, чтобы они были защищены от вредного воздействия окружающей среды. Например, днище 844 может иметь наклон вниз от контактов, чтобы направлять влагу в сторону от контактов. Согласно другим примерным вариантам осуществления, контакты могут быть ориентированы горизонтально, либо контакты аккумулятора могут быть вертикальными, и поверхность взаимодействия с контактами расположена на выступающем участке приемного устройства, так что любая влага, попадающая в пространство между аккумулятором и приемным устройством, стекает в сторону от контактов. Приемное устройство и/или участок двигателя вблизи приемного устройства может содержать конструктивные особенности (например, каналы, дренажные отверстия, фильтрационные отверстия, наклонные поверхности, и т.д.), которые направляют влагу и грязь прочь от контактов.
[0172] Согласно примерному варианту осуществления, каждая из электрических цепей управления выполнена как жестко смонтированная логическая схема для стартерной системы согласно приведенному здесь описанию. В некоторых вариантах осуществления, каждая схема содержит практически все аналоговые части. В некоторых вариантах осуществления, каждая схема или другая такая схема выполнена с возможностью обнаружения, когда перекладина замыкает (или размыкает) переключатель (см., например, переключатель 518, как показано на фиг. 43). В других вариантах осуществления, схема выполнена с возможностью определять, когда отпускают стопор и затем включают зажигание двигателя. В других рассматриваемых вариантах осуществления, схема может быть дополнительно приспособлена для определения вибраций двигателя или концентрации вакуума Вентури в карбюраторе, и для отключения питания в электродвигателе, когда соответствующая информация указывает, что двигатель работает.
[0173] Согласно примерному варианту осуществления, схемы могут быть размещены на печатной плате (или печатных платах) в корпусе устройства накопления энергии, например, аккумулятора 800, как изображено на фиг. 53, и могут полностью запитываться от аккумулятора или другого бортового источника. Как известно, перезаряжаемые аккумуляторы обычно имеют содержащуюся в них интегрированную схему, которая выполнена с возможностью мониторинга рабочих параметров аккумулятора (например, тока, напряжения и т.д.), связанных с его состоянием зарядки. Таким образом, добавление схем к существующей плате (платам) или на дополнительной схеме может не требовать электрического средства взаимодействия к компонентам газонокосилки или другому внешнему силовому оборудованию, и никакие дополнительные провода или монтаж не нужны. Соответственно, процесс сборки для присоединяемого внешнего силового оборудования может быть упрощен и усовершенствован. Согласно другому примерному варианту осуществления, схемы могут вместо этого быть добавлены к приемному устройству для аккумулятора, например, приемному устройству 802, чтобы уменьшить стоимость аккумулятора, или другим электрическим компонентам двигателя или внешнего силового оборудования (например, контроллер, схема управления, печатная плата, и т.д.). Это может помочь уменьшить стоимость отдельных аккумуляторов 800 путем исключения некоторых схем, которые в другом случае могут присутствовать в аккумуляторе. Кроме того, схемы являются только примерными, и особенности схемы могут быть изменены для оптимизации интеграции их функциональности на существующей плате (платах) или дополнительной плате (платах) в аккумуляторе.
[0174] Схема может быть дополнительно приспособлена для отслеживания работы двигателя и/или состояния аккумулятора, чтобы рассчитывать количество запусков, возможных для аккумулятора. Например, схема может контролировать состояние зарядки аккумулятора, средний объем электрической энергии, расходуемой для запуска двигателя, и/или другие характеристики двигателя (например, рабочее состояние, обороты, и т.д.). Средняя величина электрической энергии, расходуемой для запуска двигателя и/или характеристики двигателя могут быть переданы схеме через один или несколько контактов (например, вспомогательные контакты 832, изображенные на фиг. 50, и вспомогательный контакт 862, изображенный на фиг. 55) соединяющих аккумулятор с двигателем посредством приемного устройства. Количество запусков, возможных для аккумулятора, может быть показано на дисплее, встроенном в аккумулятор (например, дисплее 820, показанном на фиг. 49) или дисплее, расположенном в другом месте, например, на приемном устройстве, на двигателе, на панели управления или на приборной панели. Количество запусков, возможных для аккумулятора, может быть рассчитано на основе характеристик двигателя, например, аккумулятор, имеющий определенный заряд, может быть в состоянии выполнять больше запусков на меньшем двигателе (например, для толкаемой газонокосилки), чем на большем двигателе (например, на садовом тракторе) или иметь возможность выполнять больше запусков для одного типа внешнего силового оборудования (например, для мойки высокого давления), чем для других типов внешнего силового оборудования (например, газонокосилки).
[0175] Схема может быть выполнена с возможностью дополнительного мониторинга других характеристик двигателя или внешнего силового оборудования, питаемого от двигателя, путем взаимодействия с датчиками и устройствами мониторинга (например, датчиками уровня жидкости, температурными датчиками, датчиками давления, хронометрами, датчиками качества топлива, тахометрами, и т.д.). Схема может выдавать данные, связанные с информацией, полученной от датчиков и устройств мониторинга, на дисплей, например, дисплей 820, встроенный в аккумулятор 800 или дисплей, встроенный в приемное устройство 802, Поэтому дисплей может сообщать пользователю внешнего силового оборудования различные рабочие данные, относящиеся к внешнему силовому оборудованию, двигателю, и аккумулятору. Например, схема может выдавать на дисплей такую информацию, как уровень топлива, уровень масла, время работы, качество топлива, или температура аккумулятора. Дисплей может быть использован вместо, или как дополнение к другим дисплеям, таким как приборная панель или дисплеи панели управления. Кроме того, схема может контролировать температуру аккумулятора через входные сигналы от температурного датчика. Мониторинг температуры может использоваться для предупреждения пользователя (например, с помощью дисплея 820), если температура аккумулятора слишком низкая для нормального использования аккумулятора. Использование аккумулятора 800 для питания этих схем позволяет обеспечить передачу информации пользователю (например, температура аккумулятора, уровень топлива, уровень масла, наличие плохого топлива) до запуска двигателя, так что любые вопросы могут быть решены до запуска двигателя.
[0176] Как показано на фиг. 59, система 2010 мойки высокого давления включает в себя двигатель 610 с фиг. 4. Для запуска двигателя 610, оператор может нажать кнопку 634, показанную на фиг. 46-47. В некоторых таких вариантах осуществления, может произойти блокировка системы путем прерывания зажигания, во избежание воспламенения искрами топлива и воздуха в камере сгорания двигателя 610. Сопротивление, оказываемое водяным насосом системы 2010 мойки высокого давления, замедляет (т.е. блокирует) двигатель 610. В других рассматриваемых вариантах осуществления, двигатель портативного генератора может использовать подобную стартерную систему и аккумулятор 622, а также аналогичную тормозную систему. Электрическая энергия, вырабатываемая генератором, может быть использована для зарядки аккумулятора 622 стартерной системы.
[0177] Поскольку система 2010 мойки высокого давления не имеет перекладины, сходной с перекладинами 126, 212, 312, изображенными на фиг. 41, то переключатель, представляющий собой нажимную кнопку 634 системы 2010 мойки высокого давления, может быть более сложным, чем используется в применяемых газонокосилках с перекладиной. То есть, в конструкциях газонокосилок, показанных выше, однополюсный однонаправленный переключатель используется для подачи 12B для питания и запуска двигателя, когда пользователь нажимает на перекладину, а затем отключает 12B и закорачивает зажигание на землю, когда пользователь отпускает перекладину, таким образом, останавливая двигатель. Тем не менее, в моделях, не связанных с косилкой, в которых не используется перекладина, может быть использован двухполюсный двухнаправленный переключатель, который заземляет зажигание на одном полюсе, когда находится в положении ВЫКЛ, и подает 12B на второй полюс, когда находится в положении ВКЛ. Таким образом, одно положение отключает 12B и закорачивает зажигание (ВЫКЛ), в то время как другое положение вновь включает зажигание и подает 12B (ВКЛ).
[0178] В качестве альтернативы стартерным системам с нажимной кнопкой, описанным выше, и в соответствии с другим примерным вариантом осуществления, двигатель 610 системы 2010 мойки высокого давления может быть запущен с помощью приведения в действие пускателя 2002 на распылительном наконечнике 2004. Примерная схема в соответствии с предлагаемым вариантом осуществления проиллюстрирована на фиг. 60. Блок 2102, показанный на фиг. 60, представляет схему стартерной системы. Настоящий вариант осуществления, относящийся к системе 2010 мойки высокого давления, требует дополнительных контуров для эффективного функционирования. Например, блок 2104 работает как ограничитель вращения стартерного электродвигателя, который ограничивает количество времени, в течение которого стартерный электродвигатель может вращаться без запуска двигателя. Блок 2106 представляет собой переключатель потока, который воспринимает поток воды через систему, как будет описано дополнительно в данном документе. Блок 2108 представляет собой схему задержки времени ВКЛ, которая определяет количество времени, в течение которого пользователь активировал пускатель 2012, и предотвращает запуск двигателя, если заданный период времени не истек (например, во время случайного контакта пользователя с пускателем 2002). С другой стороны, блок 2110, представляет собой схему задержки времени ВЫКЛ, которая позволяет двигателю продолжать работать в течение заданного периода времени после того, как пользователь отпустил пускатель 2002. Блок 2110 может содержать вывод на устройство (например, потенциометр), который позволяет пользователю настроить время задержки выключения. Блок 2112 представляет собой ручную остановку выключения (например, с помощью вставки ключа включения) в течение времени задержки выключения, что позволяет пользователю полностью отключить время задержки выключения и позволить двигателю продолжать работать вне любого заданного предела времени после того, как пользователь отпустил пускатель 2002. И, наконец, блок 2114 представляет собой схему, которая определяет, если ведущая шестерня стартерного электродвигателя отсоединена от шестерни маховика двигателя, таким образом, что стартерный электродвигатель проворачивается, с тем, чтобы предотвратить остановку стартерного электродвигателя до запуска двигателя. В целом работа стартерной системы, представленная схемой, изображенной на фиг. 60, будет здесь описана.
[0179] До работы системы 2010 мойки высокого давления, распылительный наконечник 2004 должен быть подсоединен к водяному насосу через шланг, при этом водяной насос также соединяют с источником воды через другой шланг. При присоединении источника воды к водяному насосу, приведение в действие пускателя 2002 приводит к тому, что, по меньшей мере, небольшое количество воды потечет через водяной насос, независимо от того, работает ли двигатель 610. Переключатель потока и/или переключатель давления используется, чтобы определить поток воды или изменение давления, когда активирован пускатель 2002. Переключатель потока, либо автономный, либо встроенный в насос, может быть помещен между источником воды и входным отверстием насоса (т.е., на стороне низкого давления) или между выходом насоса и распылительным наконечником (т.е. на стороне высокого давления). Если используется определение давления, переключатели давления могут быть расположены и на входе насоса, и на выходе. В качестве альтернативного варианта, может быть использован один сигнализатор перепада давления. Исходя из измеренного потока или изменения давления, двигатель 610 может быть запущен с использованием той же логики, что и в системе запуска с нажимной кнопкой, описанной в предыдущих вариантах осуществления. В качестве альтернативы, датчик или переключатель могут быть напрямую включены срабатыванием пускателя 2002, чтобы запустить двигатель 610, при этом электрическое соединение между таким датчиком или переключателем может проходить между пускателем 2002 и двигателем 610 вдоль или по распылительному наконечнику шланга. В качестве альтернативы, датчик или переключатель может напрямую включаться при срабатывании пускателя 2002, чтобы запустить двигатель 610, при этом между пускателем 2002 и двигателем 610 используется беспроводная связь с помощью радиочастотной (РЧ) связи или инфракрасной (ИК) связи.
[0180] Во время подключения источника воды к насосу и последующего заполнения насоса, переключатель потока и/или переключатель давления может определять кратковременный поток воды или изменение давления перед срабатыванием пускателя 2002. Таким образом, для двигателя 610 может быть нежелательным запуск немедленно при обнаружении на входе потока или изменения давления. Вместо этого, запуск с задержкой по времени (например, 1-3 секунды) может быть предусмотрен схемой стартерной системы, описанной выше, причем временная задержка может быть установлена с помощью резисторно-конденсаторной цепи (RC-цепи) или эквивалентной. Временная задержка запуска исключает возможность непреднамеренного пуска двигателя.
[0181] Аналогично для двигателя 610 может быть нежелательной остановка (т.е. выключение) сразу же после высвобождения пользователем пускателя 2002. Вместо этого, временная задержка (например, 1-2 минуты) может быть предусмотрено схемой стартерной системы, описанной выше, при этом временная задержка может быть определена путем подсчета импульсов зажигания двигателя после высвобождения пускателя 2002 или установлена через резисторно-конденсаторную цепь (RC-цепь) или эквивалентную. Если используется RC-цепь, регулируемая пользователем временная задержка остановки может быть реализована, если используется переменный резистор (т.е., реостат). Таким образом, двигатель 610 без необходимости не глушат, когда пользователь только на короткое время освобождает пускатель 2002, тем самым избегая чрезмерно частых перезапусков двигателя 610 в ходе работы. Такая временная задержка остановки может также быть использована в сочетании с автоматическим механизмом управления дросселем для уменьшения оборотов двигателя, снижения шума и расхода топлива в течение временной задержки. Если пользователь желает выключить двигатель 610 до того, как истечет установленная временная задержка, также предусмотрено, что ручной переключатель остановки (не показан) может быть добавлен к двигателю 610. Аналогичным образом, ручной включатель запуска (не показан) может также быть добавлен в двигатель 610, чтобы служить в качестве дополнительной или резервной системы запуска в системе запуска двигателя с помощью пускателя.
[0182] Дополнительным преимуществом функции временной задержки остановки является потенциальное устранение необходимости в теплоотводящей системе в насосе. В обычных системах мойки высокого давления, когда пускатель высвобождается, в то время как двигатель работает, вода в насосе циркулирует под давлением. Это условие приводит к тому циркулирующая в насосе вода со временем становится все более горячей. Чрезмерно горячая вода может привести к необратимому повреждению компонентов насоса. Чтобы решить эту проблему, большинство обычных моек высокого давления оснащено теплоотводящей системой. Когда температура воды достигает критической температуры (обычно 140 градусов по Фаренгейту (60 градусов Цельсия)), теплоотводящая система стравливает воду с высокой температурой из насоса на землю. После того как холодная вода поступает в насос и снижает температуру циркулирующей воды, теплоотводящая система останавливает стравливание горячей воды. Если временная задержка остановки, описанная выше, установлена короче, чем время, необходимое для циркулирующей воды в насосе, чтобы достичь критической температуры стравливания (обычно 90 секунд), то теплоотводящая система не является обязательной.
[0183] Другое преимущество описанной выше стартерной системы двигателя, приводимой в действие пускателем, может заключаться в уменьшении зависимости от клапана сброса давления во время запуска двигателя. В обычных системах мойки высокого давления, источник воды подсоединяют к водяному насосу до запуска двигателя, и до того, как будет активирован пускатель распылительного наконечника, создающий давление в водяном насосе, которое должно быть сброшено с помощью регулирующего клапана, для того, чтобы облегчить запуск двигателя. Тем не менее, с описанной выше системой запуска двигателя, приводимой в действие пускателем, этот регулирующий клапан может быть уменьшен или полностью исключен, поскольку само срабатывание пускателя снижает давление воды, накопленной в водяном насосе (с помощью инициирования потока воды) до запуска двигателя.
[0184] Еще одно преимущество описанной выше системы запуска двигателя, приводимой в действие пускателем, может заключаться в уменьшении повреждений насоса, вызываемых при ручном запуске пользователем насоса без источника воды, подключенного к входу насоса. В обычных системах мойки высокого давления, двигатель может быть запущен вручную независимо от того, подключил или нет оператор источник воды к входу насоса. Если насос будет вращаться без подачи воды, насос может выйти из строя в течение короткого периода времени (обычно 30 сек) из-за высокого внутреннего трения и температур. С использованием описанной выше системы запуска с пускателем, двигатель не может быть запущен, если источник воды не подключен к входу насоса, а расход воды должен быть измерен с помощью переключателя потока или переключателя давления для включения запуска.
[0185] В соответствии с вариантом осуществления, описанным выше, система запуска двигателя с пускателем может снизить расход топлива и устранить шум, создаваемый давлением воздуха системы мойки высокого давления, когда она не используется, поскольку можно избежать ненужной работы двигателя, когда пользователь не задействует напрямую пускатель 2002 для распыления воды.
[0186] Различные системы управления и схемы, описанные в данном документе (в том числе в соответствующих заявках, включенных сюда посредством ссылки) могут быть реализованы как «непрограммируемая схема», состоящая из аналоговой или цифровой микросхемы, в которой не используется микроконтроллер или программное обеспечение, либо как контроллер, микроконтроллер, компьютер или другое программируемое устройство. Считается, что варианты осуществления, в которых органы управления выполнены в виде непрограммируемой схемы, включая дискретные компоненты, могут быть дешевле, чем варианты осуществления, реализованные с микроконтроллерами или с использованием программного обеспечения. Такие варианты осуществления с непрограммируемой схемой не включают в себя микроконтроллер. Различные системы управления и схемы, описанные в данном документе (включая соответствующие заявки, включенные сюда посредством ссылки) могут быть встроены в качестве компонента аккумулятора, в качестве компонента приемного устройства для аккумулятора или принимающего порта, как компонент двигателя, как компонент стартерного модуля, отдельного от двигателя, и/или в качестве компонента внешнего силового оборудования.
Конструкция и конфигурации стартерной системы для двигателя, как показано в различных примерных вариантах осуществления, являются только иллюстративными. Хотя только немногие варианты осуществления были описаны подробно в данном описании, возможны многие модификации (например, изменения в габаритах, размерах, конструкциях, формах и пропорциях различных элементов, значениях параметров, конфигурациях установки, использовании материалов, цветов, ориентации и т.д.) без существенного отхода от новых концепций и преимуществ существа предмета, описанного здесь. Некоторые элементы, показанные как единое целое, могут быть выполнены из нескольких частей или элементов, положение элементов может быть обратным, либо варьироваться иным образом, а характер или количество дискретных элементов или позиций может быть изменено или исправлено. Порядок или последовательность любого процесса, алгоритмы логики или этапы способа могут быть изменены или выстроены в иной последовательности согласно альтернативным вариантам осуществления. Другие замены, модификации, изменения и исключения могут также быть сделаны в конструкции, условиях эксплуатации и расположении различных примерных вариантов осуществления в пределах объема настоящего изобретения.