專利名稱：充電控制系統(tǒng)和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)成套工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及充電控制系統(tǒng)和配備有該系統(tǒng)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)成套工具(toolset)，該充電控制系統(tǒng)具有用以防止可充電電池比如鋰離子電池、鎳氫電池等過充電的功能。
背景技術(shù)：
日本專利公開號(hào)10-066277所描述的現(xiàn)有技術(shù)的裝置包括可充電電池；充電電流和電壓控制電路，其通過恒定電流控制和恒定電壓控制來對電池充電；以及安全電路，其位于電池組(battery pack)中。該安全電路在其檢測到的電壓達(dá)到預(yù)定第一電壓時(shí)阻止該裝置對電池充電。
該裝置還包括充電電壓檢測電路和電池電壓檢測電路。同時(shí)，該裝置配置為在每個(gè)檢測電路檢測到的電壓超過比第一電壓更高的預(yù)定第二電壓時(shí)，阻止自己對電池充電。按照該裝置，能夠更適宜地避免電池的過充電。
然而，在該僅通過檢測充電或電池的電壓來防止過充電的結(jié)構(gòu)中，存在由于需要多個(gè)電壓檢測電路而使該結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過簡單的結(jié)構(gòu)來防止可充電電池的過充電。
本發(fā)明的充電控制系統(tǒng)包括直流電源、電流檢測器、電壓檢測器、恒定電流控制器、恒定電壓控制器、開關(guān)和開關(guān)控制器。直流電源配置為對可充電電池充電。電流檢測器配置為檢測通過該電源提供給電池的電流。電壓檢測器配置為檢測該電池的電壓。恒定電流控制器配置為控制該電源，以將通過電流檢測器檢測到的電流調(diào)節(jié)為等于預(yù)定基準(zhǔn)電流，直至通過電壓檢測器檢測到的電壓達(dá)到該閾值電壓為止。恒定電壓控制器配置為控制該電源，以在通過電壓檢測器檢測到的電壓達(dá)到該閾值電壓之后，將通過電壓檢測器檢測到的電壓調(diào)節(jié)為等于預(yù)定基準(zhǔn)電壓。開關(guān)配置為斷開或閉合該電源和電池之間的電連接。開關(guān)控制器配置為在恒定電流充電時(shí)間超過預(yù)定閾值時(shí)間時(shí)，控制該開關(guān)斷開上述電連接，并保持該連接斷開。恒定電流充電時(shí)間就是恒定電流控制器控制電源的時(shí)間。由此，由于在恒定電流充電時(shí)間超過閾值時(shí)間時(shí)斷開上述電連接，所以通過簡單的結(jié)構(gòu)即可適宜地防止電池的過充電。
優(yōu)選地，開關(guān)控制器配置為在通過電壓檢測器檢測到的電壓超過閾值電壓時(shí)，控制該開關(guān)斷開上述電連接，并保持該連接斷開。由此，能夠適宜地防止過充電。
該系統(tǒng)還包括溫度傳感器，其檢測該電池的溫度。并且開關(guān)控制器配置為當(dāng)通過該傳感器檢測到的溫度超過預(yù)定閾值溫度時(shí)，控制該開關(guān)斷開上述電連接，并保持該連接斷開?；蛘?，當(dāng)該開關(guān)控制器配置為當(dāng)通過該傳感器檢測到的溫度的每單位時(shí)間的上升水平超過每單位時(shí)間的預(yù)定閾值水平時(shí)，控制該開關(guān)斷開上述電連接，并保持該連接斷開。按照這些配置，能夠適宜地防止過充電。
該系統(tǒng)還包括數(shù)量計(jì)算器，其在恒定電流控制器控制電源的同時(shí)對電池的充電總量進(jìn)行計(jì)算。在這種情況下，開關(guān)控制器配置為當(dāng)通過計(jì)算器所計(jì)算的數(shù)量超過預(yù)定閾值數(shù)量時(shí)，控制該開關(guān)斷開上述電連接，并保持該連接斷開。按照該配置，能夠更適宜地防止過充電。
該系統(tǒng)還包括充電單元和電池組。充電單元配備有直流電源、電流檢測器、電壓檢測器、恒定電流控制器、恒定電壓控制器、開關(guān)和開關(guān)控制器。電池組配備有電流檢測器、電壓檢測器和開關(guān)控制器。即使由于充電單元一側(cè)的故障該開關(guān)無法斷開上述電連接時(shí)，通過電池組處的開關(guān)控制器該開關(guān)仍可斷開該連接。結(jié)果，能夠有效防止過充電。
一種包括上述系統(tǒng)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)成套工具。該馬達(dá)驅(qū)動(dòng)成套工具包括具有馬達(dá)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)工具；具有可充電電池的電池組；以及充電單元。電池組可移動(dòng)地安裝于工具中，以將電池電連接于馬達(dá)。充電單元包括直流電源、電流檢測器、電壓檢測器、恒定電流控制器、恒定電壓控制器、開關(guān)和開關(guān)控制器。充電單元電連接于電池組。按照本發(fā)明，由于在恒定電流充電時(shí)間超過閾值時(shí)間時(shí)斷開上述電連接，所以通過簡單的結(jié)構(gòu)能夠適宜地防止電池的過充電。


現(xiàn)在將具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。通過如下具體描述和附圖，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，在附圖中圖1示出包括按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的充電控制系統(tǒng)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)成套工具；圖2示出具有圖1的設(shè)置中的可移動(dòng)安裝的電池組的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)工具；圖3示出具有圖1的設(shè)置中的可移動(dòng)安裝的電池組的充電單元；圖4是圖1的充電控制系統(tǒng)的方框圖；圖5示出圖4的設(shè)置中的電池電壓和充電電流的波形；圖6示出圖4的設(shè)置中的電池電壓和充電電流的波形；圖7是按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的充電控制系統(tǒng)的方框圖；圖8示出圖7的設(shè)置中的充電電流和電池溫度的波形；圖9示出第二實(shí)施例的具體實(shí)例；圖10是具有圖9的可移動(dòng)安裝的電池組的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)工具的方框圖；圖11是按照本發(fā)明的第三實(shí)施例的充電控制系統(tǒng)的方框圖；圖12示出圖11的設(shè)置中的充電電流和電池溫度的波形；圖13示出按照本發(fā)明的第四實(shí)施例的充電控制系統(tǒng)的方框圖；以及圖14是按照本發(fā)明的第五實(shí)施例的充電控制系統(tǒng)的方框圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出包括按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的充電控制系統(tǒng)50的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)成套工具10。成套工具10包括馬達(dá)驅(qū)動(dòng)工具12，其構(gòu)成可充電的電鉆(drilldriver)；電池組14，可移動(dòng)地安裝于工具12；以及充電單元16，其對電池組14充電。
馬達(dá)驅(qū)動(dòng)工具12包括裝配部分20、馬達(dá)22、觸發(fā)開關(guān)24以及卡盤(旋轉(zhuǎn)部分)26。裝配部分20形成于工具12的工具體18的手槍式握把手柄內(nèi)，電池組14以可移動(dòng)的狀態(tài)安裝于其中。馬達(dá)22包含于工具體18中，并被自電池組14提供的電流驅(qū)動(dòng)。開關(guān)24位于工具體18的手柄處，進(jìn)行控制以接通和切斷對馬達(dá)22的電流供應(yīng)。卡盤26位于工具體18的末端處，以可移動(dòng)的狀態(tài)卡住鉆子、鉆頭等。裝配部分20還具有一對電極端子28(其中之一在圖1中示出)，這對電極端子附著在其底部，從而電連接于馬達(dá)22。
電池組14包括包體(pack body)36和電極部分38。包體36的外殼32內(nèi)包含可充電電池34，比如鋰離子電池。電極部分38從包體36的表面一側(cè)伸出并安裝于裝配部分20處。電極部分38具有一對電極端子40、40，這對端子附著在其末端相對側(cè)處，從而電連接于電池34的電極。當(dāng)電極部分38(電池組14)安裝于裝配部分20時(shí)，這些端子40、40還彈性接觸于端子28、28，如圖2所示。
充電單元16中包含電路組件(circuit block)42，并且其頂表面?zhèn)染哂醒b配空腔44。組件42構(gòu)成直流電源、控制器等?？涨?4具有一對電極端子46(其中之一在圖1中示出)，這對電極端子附著在其內(nèi)部的相對側(cè)處，從而電連接于組件42。當(dāng)電極部分38可移動(dòng)地安裝于空腔44時(shí)，這些端子46還彈性接觸于端子40、40，如圖3所示。由此，這些電池組14和充電單元16被相互電連接，從而構(gòu)成充電控制系統(tǒng)50。
圖4示出充電控制系統(tǒng)50。在電池組14中，可充電電池34電連接于端子40、40之間。充電單元16構(gòu)造為具有直流電源52、開關(guān)54、電流檢測器56、電壓檢測器58和構(gòu)成上述控制器的MICON(微處理器)60。電源52提供電流給電池34用于其充電。開關(guān)54電連接于電源52的一個(gè)輸出端子和一個(gè)端子46之間。檢測器56電連接于電源52的另一輸出端子和另一端子46之間。檢測器58電連接于單元16中的端子46、46之間。MICON 60作為調(diào)節(jié)控制器則執(zhí)行恒定電流控制和恒定電壓控制，而作為開關(guān)控制器則執(zhí)行開關(guān)54的開關(guān)控制。
直流電源52構(gòu)造為具有AC/DC轉(zhuǎn)換器、DC/AC轉(zhuǎn)換器等，并具有控制端子，經(jīng)過該控制端子，其輸出電壓被按照從MICON 60發(fā)出的控制信號(hào)來調(diào)節(jié)。開關(guān)54包括開關(guān)器件比如延時(shí)開關(guān)、FET等，并且斷開或閉合電源52和電池34之間的電連接。電流檢測器56檢測由電源52提供給電池34的充電電流。電壓檢測器58檢測電池34的電壓(例如，電池34兩端的電壓)。然而，不限于此，當(dāng)在端子46和開關(guān)54的連接節(jié)點(diǎn)以及電壓檢測器58之間進(jìn)一步設(shè)置二極管，并且該二極管的陰極和陽極分別連接于端子46和該連接節(jié)點(diǎn)時(shí)，電壓檢測器58可檢測作為電池34的電壓的充電電壓。
MICON 60構(gòu)造為具有CPU，其執(zhí)行算法處理；ROM，其存儲(chǔ)處理程序、數(shù)據(jù)等；RAM，其暫時(shí)恢復(fù)數(shù)據(jù)；等等。同時(shí)，MICON 60包括恒定電流控制執(zhí)行器(executor)62和恒定電壓控制執(zhí)行器64，其構(gòu)成上述調(diào)節(jié)控制器。MICON 60還具有充電模式判斷執(zhí)行器66、充電時(shí)間監(jiān)視執(zhí)行器68、電壓值監(jiān)視執(zhí)行器70和開關(guān)控制執(zhí)行器72，其構(gòu)成上述開關(guān)控制器。在充電單元16中，還進(jìn)一步配備有用于將電源52、開關(guān)54和檢測器56、58連接至MICON 60的接口電路。
如圖5所示，恒定電流控制執(zhí)行器62執(zhí)行恒定電流控制，用于控制電源52，以便將通過檢測器56檢測到的充電電流調(diào)節(jié)為等于預(yù)定基準(zhǔn)電流Ic。直至通過檢測器58檢測到的電壓達(dá)到預(yù)定閾值電壓Vc為止。該恒定電流控制是在從充電開始后直至?xí)r間點(diǎn)t1之間執(zhí)行的。
恒定電壓控制執(zhí)行器64執(zhí)行恒定電壓控制，用于控制電源52，以便在通過檢測器58檢測到的電壓達(dá)到閾值電壓Vc之后，將通過檢測器58檢測到的電壓調(diào)節(jié)為等于預(yù)定基準(zhǔn)電壓(例如其等于Vc)。
充電模式判斷執(zhí)行器66判斷當(dāng)前控制(模式)是恒定電流控制還是恒定電壓控制。例如，當(dāng)通過檢測器58檢測到的電壓基本等于閾值電壓Vc時(shí)，當(dāng)前控制被判斷為恒定電壓控制。當(dāng)通過檢測器58檢測到的電壓未達(dá)到閾值電壓Vc時(shí)，當(dāng)前控制被判斷為恒定電流控制。
在可替代的實(shí)施例中，當(dāng)通過檢測器56檢測到的充電電流基本等于基準(zhǔn)電流Ic時(shí)，當(dāng)前控制被判斷為恒定電流控制。當(dāng)充電電流逐漸下降或?qū)嶋H上低于基準(zhǔn)電流Ic時(shí)，當(dāng)前控制被判斷為恒定電壓控制。
充電時(shí)間監(jiān)視執(zhí)行器68通過利用內(nèi)置定時(shí)器和執(zhí)行器66的判斷結(jié)果，監(jiān)視恒定電流充電時(shí)間是否達(dá)到或超過預(yù)定閾值時(shí)間(t1)。恒定電流充電時(shí)間就是恒定電流控制執(zhí)行器62控制電源52的時(shí)間。在該實(shí)施例中，閾值時(shí)間被設(shè)定為通過實(shí)驗(yàn)預(yù)先獲得的數(shù)值(例如固定值)。
電壓值監(jiān)視執(zhí)行器70通過利用執(zhí)行器66的判斷結(jié)果，監(jiān)視在恒定電流控制(模式)下通過檢測器58檢測到的電壓是否達(dá)到或超過閾值電壓Vc。在該實(shí)施例中，基準(zhǔn)電壓被設(shè)定為與電池34的指定容量相對應(yīng)的通過實(shí)驗(yàn)預(yù)先獲得的數(shù)值(例如固定值)。
與現(xiàn)有技術(shù)一樣，開關(guān)控制執(zhí)行器72基于執(zhí)行器70的監(jiān)視結(jié)果，控制該開關(guān)54的開/關(guān)。也就是，當(dāng)該監(jiān)視結(jié)果表示在恒定電流控制下通過檢測器58檢測到的電壓超過閾值電壓Vc時(shí)，執(zhí)行器72控制該開關(guān)54(即，將其斷開)斷開上述電連接，并保持該電連接斷開。該控制是在檢測器56的異常工作情況下執(zhí)行的(例如，檢測器56檢測到的充電電流小于實(shí)際值的情況)?；蛘撸摽刂剖窃谝蚝愣妷嚎刂茍?zhí)行器64的故障而造成該模式未從恒定電流控制改變成恒定電壓控制的情況下執(zhí)行的。
作為該實(shí)施例的特征，開關(guān)控制執(zhí)行器72還基于執(zhí)行器68的監(jiān)視結(jié)果，控制該開關(guān)54的開/關(guān)。也就是，當(dāng)該監(jiān)視結(jié)果表示恒定電流充電時(shí)間超過閾值時(shí)間(t1)時(shí)，執(zhí)行器72控制該開關(guān)54斷開上述電連接并保持該連接斷開。盡管檢測器58檢測到的電壓超過閾值電壓Vc，當(dāng)恒定電壓充電時(shí)間超過閾值時(shí)間時(shí)，仍可以通過斷開開關(guān)54防止過充電。該控制是在因檢測器58的故障造成未能正確檢測到充電電壓的情況下執(zhí)行的(例如，檢測器58檢測到的電壓小于實(shí)際值的情況)?；蛘撸摽刂剖窃谝蚝愣娏骺刂茍?zhí)行器62的故障造成該模式未從恒定電流控制轉(zhuǎn)變到恒定電壓控制的情況下執(zhí)行的。
在該實(shí)施例中，由于當(dāng)在恒定電流控制下通過檢測器58檢測到的電壓超過閾值電壓Vc時(shí)斷開開關(guān)54，所以能夠防止電池34的過充電。同時(shí)，由于當(dāng)恒定電流充電時(shí)間超過閾值時(shí)間(t1)時(shí)斷開開關(guān)54，所以能夠適宜地防止過充電。
在本發(fā)明的可替代的實(shí)施例中，閾值時(shí)間(t1)被設(shè)定為可變值。也就是，由于電池34的剩余容量不僅造成在充電電壓達(dá)到閾值電壓Vc之前的恒定電流充電時(shí)間的波動(dòng)，而且造成閾值時(shí)間的波動(dòng)，MICON 60具有用以按照每個(gè)剩余容量中計(jì)算閾值時(shí)間的函數(shù)公式(其是通過實(shí)驗(yàn)預(yù)先獲得的)，從該公式中計(jì)算對應(yīng)于當(dāng)前剩余容量的閾值時(shí)間?；蛘?，MICON 60將按照該公式計(jì)算出的每個(gè)閾值時(shí)間預(yù)存于其存儲(chǔ)器中的表格中，從而從該存儲(chǔ)器讀出對應(yīng)于當(dāng)前剩余容量的閾值時(shí)間。按照這些實(shí)施例，可適應(yīng)性強(qiáng)地防止過充電。當(dāng)前剩余容量將在下文中討論。
圖7示出按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的充電控制系統(tǒng)50。與第一實(shí)施例相比，第二實(shí)施例的系統(tǒng)50的特征在于還包括溫度傳感器74和溫度監(jiān)視執(zhí)行器76，并且它們?yōu)殚_關(guān)控制執(zhí)行器72所利用。
在指定時(shí)間過去之后，溫度傳感器74檢測電池34在充電期間的表面溫度，并將檢測到的溫度發(fā)送到MICON 60。傳感器74構(gòu)造為具有熱敏電阻等，并位于電池組14處，其電極端子附著于電極部分38處(與圖1比較)。電連接于MICON 60的電極端子附著于裝配空腔44中，以電連接于傳感器74的端子。
溫度監(jiān)視執(zhí)行器76包含于MICON 60中，并監(jiān)視通過傳感器74檢測到的溫度是否超過如圖8所示的用于判斷過充電的預(yù)定閾值溫度TM。在該實(shí)施例中，閾值溫度TM被設(shè)定為與電池34的指定電容相對應(yīng)的通過實(shí)驗(yàn)預(yù)先獲得的數(shù)值(例如固定值)。
執(zhí)行器76的監(jiān)視結(jié)果被該第二實(shí)施例的開關(guān)控制執(zhí)行器72利用。也就是，當(dāng)該監(jiān)視結(jié)果表示通過傳感器74檢測到的溫度超過閾值溫度TM時(shí)，執(zhí)行器72控制開關(guān)54斷開上述電連接并保持該連接斷開。
在該第二實(shí)施例中，當(dāng)系統(tǒng)50正常工作時(shí)，電池34的溫度升高，直至如圖8所示的時(shí)間點(diǎn)t1為止。這時(shí)，該模式從恒定電流控制轉(zhuǎn)變?yōu)楹愣妷嚎刂?。然后，電?4的溫度逐漸下降，如圖8中實(shí)線所示。
如果上述模式未改變到恒定電壓控制，則電池34的溫度進(jìn)一步升高，如圖8中虛線所示。在這種情況下，出現(xiàn)電池34的過充電。然而，按照該第二實(shí)施例，由于在通過傳感器74檢測到的溫度超過閾值溫度TM時(shí)斷開開關(guān)54，所以與第一實(shí)施例相比能夠更適宜地防止過充電。
在該第二實(shí)施例的圖9所示的具體實(shí)例中，開關(guān)54構(gòu)造為具有延時(shí)開關(guān)，檢測器56、58包括晶體管，溫度傳感器74包括熱敏電阻。如圖10所示，當(dāng)電池組14安裝于工具12的裝配部分20時(shí)，電池34電連接為與馬達(dá)22和開關(guān)90的串聯(lián)組合相并聯(lián)，該開關(guān)90被觸發(fā)開關(guān)24操作。電池組14在其過放電之前從工具12上卸下，然后其電極部分38被安裝于充電單元16的空腔44，以對電池34充電。
在另一具體實(shí)施例中，開關(guān)54被構(gòu)造為具有FET。在這種情況下，當(dāng)來自開關(guān)控制執(zhí)行器72的斷開信號(hào)(break signal)作用于該FET的柵極時(shí)，F(xiàn)ET在其漏極端子和源極端子之間表現(xiàn)為開路。也就是，該FET能夠斷開源極52和電池34之間的電連接。
在可替代的實(shí)施例中，閾值溫度TM被設(shè)定為可變值。也就是，由于取決于電池34的剩余容量的放電時(shí)間不僅造成電池34的表面溫度的波動(dòng)，而且造成用于監(jiān)視電池34過充電的閾值溫度的波動(dòng)，MICON 60具有用以計(jì)算對應(yīng)于每個(gè)剩余容量的閾值溫度的函數(shù)公式(其是通過實(shí)驗(yàn)預(yù)先獲得的)，從而按照該公式計(jì)算對應(yīng)于當(dāng)前剩余容量的閾值溫度?；蛘撸琈ICON 60可將按照該公式計(jì)算出的每個(gè)閾值溫度預(yù)存于其存儲(chǔ)器中的表格中，從而從該存儲(chǔ)器中讀出對應(yīng)于當(dāng)前剩余容量的閾值溫度。按照這些實(shí)施例，可適應(yīng)性強(qiáng)地防止過充電。當(dāng)前剩余容量將在下文中討論。
圖11示出了按照本發(fā)明的第三實(shí)施例的充電控制系統(tǒng)50的方框圖。與第二實(shí)施例相比，第三實(shí)施例的系統(tǒng)50的特征在于上升水平(level-of-rise)檢測執(zhí)行器78和溫度變化監(jiān)視執(zhí)行器80，它們替代了溫度監(jiān)視執(zhí)行器76被包括在該系統(tǒng)中，并為開關(guān)控制執(zhí)行器72所利用。
上升水平檢測執(zhí)行器78包含于MICON 60中，并基于來自溫度傳感器74的檢測溫度，計(jì)算電池34表面溫度每單位時(shí)間的上升水平。例如，該上升水平是上升斜率，執(zhí)行器78通過利用公式(Tb-Ta)/(tb-ta)來計(jì)算該上升水平，如圖12所示。Ta是電池34在時(shí)間點(diǎn)ta的表面溫度。Tb是電池34在指定時(shí)間過去之后的時(shí)間tb的表面溫度。
在可替代的實(shí)施例中，每單位時(shí)間的每次上升水平是按照溫差ΔT(ΔT＝Ta-Tb)和時(shí)差Δt(Δt＝ta-tb)預(yù)先計(jì)算的，以被預(yù)存于MICON 60的存儲(chǔ)器中的表格中。并且，執(zhí)行器78計(jì)算ΔT和Δt，然后從該存儲(chǔ)器中讀出基于該ΔT和該Δt的上升水平。
溫度變化監(jiān)視執(zhí)行器80包含于MICON 60中，并監(jiān)視通過執(zhí)行器78計(jì)算出的每單位時(shí)間的上升水平是否超過每單位時(shí)間的預(yù)定閾值水平。例如，用于監(jiān)視過充電的閾值水平是閾值斜率并被設(shè)定為通過實(shí)驗(yàn)預(yù)先獲得的水平(例如固定斜率)。在可替代的實(shí)施例中，該上升水平是上升數(shù)值，并且執(zhí)行器80使用閾值數(shù)值(例如固定值)作為閾值水平。
執(zhí)行器80的監(jiān)視結(jié)果被該第三實(shí)施例的開關(guān)控制執(zhí)行器72利用。也就是，當(dāng)該監(jiān)視結(jié)果表示通過執(zhí)行器78計(jì)算出的上升水平超過閾值水平時(shí)，執(zhí)行器72控制該開關(guān)54斷開上述電連接，并保持該連接斷開。
在第三實(shí)施例中，當(dāng)系統(tǒng)50正常工作時(shí)，電池34的溫度上升，直至?xí)r間點(diǎn)t1為止，如圖12所示。這時(shí)，該模式從恒定電流控制改變?yōu)楹愣妷嚎刂?。然后，電?4的溫度逐漸下降，如圖12的實(shí)線所示。
如果上述模式由于充電系統(tǒng)的故障而未改變到恒定電壓控制，則每單位時(shí)間的上升水平(ΔT/Δt)變得比時(shí)間點(diǎn)t1之前的每單位時(shí)間的上升水平更大，如圖8的虛線所示。在這種情況下，會(huì)發(fā)生電池34的過充電。然而，按照該第三實(shí)施例，由于在通過執(zhí)行器78計(jì)算出的上升水平超過閾值水平時(shí)斷開開關(guān)54，所以與第二實(shí)施例相比能夠更適宜地防止過充電。
在本發(fā)明的可替代的實(shí)施例中，每單位時(shí)間的閾值水平被設(shè)定為每單位時(shí)間的可變水平(可變斜率或可變數(shù)值)。也就是，由于電池34的剩余容量不僅造成每單位時(shí)間的上升水平的波動(dòng)，而且造成每單位時(shí)間的閾值水平的波動(dòng)，所以MICON 60具有用以按照每個(gè)剩余容量計(jì)算每單位時(shí)間的閾值水平的函數(shù)公式(其是通過實(shí)驗(yàn)預(yù)先獲得的)，從而根據(jù)該公式計(jì)算出對應(yīng)于當(dāng)前剩余容量的每單位時(shí)間的閾值水平?；蛘撸琈ICON 60可將按照該公式計(jì)算出的每個(gè)每單位時(shí)間的閾值水平預(yù)存于其存儲(chǔ)器中的表格中，從而從該存儲(chǔ)器讀出對應(yīng)于當(dāng)前剩余容量的每單位時(shí)間的閾值水平。按照這些實(shí)施例，可適應(yīng)性強(qiáng)地防止過充電。當(dāng)前剩余容量將在下文中討論。
圖13示出了按照本發(fā)明的第四實(shí)施例的充電控制系統(tǒng)50。與第一實(shí)施例相比，第四實(shí)施例的系統(tǒng)50的特征在于還包括數(shù)量計(jì)算執(zhí)行器82和數(shù)量監(jiān)視執(zhí)行器84，并且它們?yōu)殚_關(guān)控制執(zhí)行器72所利用。
數(shù)量計(jì)算執(zhí)行器82包含于MICON 60中，并在恒定電流控制執(zhí)行器62控制電源52的同時(shí)，對電池34的充電總量(充電電流值×充電時(shí)間)進(jìn)行計(jì)算。例如，執(zhí)行器82通過將電流檢測器56所檢測的充電電流和內(nèi)置定時(shí)器所計(jì)算的充電時(shí)間的乘積值積分，來計(jì)算充電總量。
數(shù)量監(jiān)視執(zhí)行器84包含于MICON 60中，并監(jiān)視執(zhí)行器82所計(jì)算的充電總量是否超過用以監(jiān)視過充電的預(yù)定閾值數(shù)量。該閾值數(shù)量被設(shè)定為通過實(shí)驗(yàn)預(yù)先獲得的數(shù)值(例如固定值)。
執(zhí)行器84的監(jiān)視結(jié)果被該第四實(shí)施例的開關(guān)控制執(zhí)行器72利用。也就是，當(dāng)該監(jiān)視結(jié)果表示執(zhí)行器82所計(jì)算的充電總量超過閾值數(shù)量時(shí)，執(zhí)行器72控制該開關(guān)54斷開上述電連接，并保持該連接斷開。
在第四實(shí)施例中，當(dāng)執(zhí)行器82所計(jì)算的充電總量達(dá)到閾值數(shù)量時(shí)，能夠?qū)⒊潆姞顟B(tài)例如視為充電完成或完全充電狀態(tài)。因此，當(dāng)充電總量超過閾值數(shù)量時(shí)，該充電狀態(tài)可被視為過充電狀態(tài)。結(jié)果，當(dāng)充電總量超過閾值數(shù)量時(shí)，通過斷開該開關(guān)54，能夠防止過充電。
在可替代的實(shí)施例中，系統(tǒng)50具有與第四實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)，還包括與第二實(shí)施例相同的溫度傳感器74和溫度監(jiān)視執(zhí)行器76。
在另一可替代的實(shí)施例中，系統(tǒng)50具有與第四實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)，還包括與第三實(shí)施例相同的溫度傳感器74、上升水平檢測執(zhí)行器78和溫度變化監(jiān)視執(zhí)行器80。
在本發(fā)明的其他替代實(shí)施例中，閾值數(shù)量被設(shè)定為可變值。也就是，由于電池34的剩余容量不僅造成執(zhí)行器82所計(jì)算的充電總量的波動(dòng)，而且造成閾值數(shù)量的波動(dòng)，所以MICON 60具有用以按照每個(gè)剩余容量計(jì)算閾值數(shù)量的函數(shù)公式(其是通過實(shí)驗(yàn)預(yù)先獲得的)，從而按照該公式計(jì)算對應(yīng)于當(dāng)前剩余容量的閾值數(shù)量?；蛘撸琈ICON 60可將按照該公式計(jì)算出的每個(gè)閾值數(shù)量預(yù)存于其存儲(chǔ)器中的表格中，從而從該存儲(chǔ)器讀出對應(yīng)于當(dāng)前剩余容量的閾值數(shù)量。按照這些實(shí)施例，可適應(yīng)性強(qiáng)地防止過充電。
并且，上述的當(dāng)前剩余容量可從定義了多個(gè)充電時(shí)間和對應(yīng)于每個(gè)充電時(shí)間的多個(gè)剩余容量之間的關(guān)系的函數(shù)公式或表格中獲得。該充電時(shí)間可被替換為充電量、電池電壓、充電電壓等。
圖14示出了按照本發(fā)明的第五實(shí)施例的充電控制系統(tǒng)50。與第一實(shí)施例相比，第五實(shí)施例的系統(tǒng)50的特征在于，在電池組14中還包括另一電流檢測器56、另一電壓檢測器58和另一MICON 60。
在第五實(shí)施例的電池組14中，該另一電流檢測器56電連接于一個(gè)電極端子40和可充電電池34的一個(gè)輸出端子之間，以檢測由電源52提供給電池34的充電電流。該另一電壓檢測器58電連接為與電池34相并聯(lián)，以檢測該電池34的電壓。
與第一實(shí)施例的MICON 60一樣，該另一MICON 60包含另一充電模式判斷執(zhí)行器66、另一充電時(shí)間監(jiān)視執(zhí)行器68、另一電壓值監(jiān)視執(zhí)行器70和另一開關(guān)控制執(zhí)行器72。該另一執(zhí)行器66基于另一檢測器56或另一檢測器58的檢測結(jié)果，判斷當(dāng)前控制(模式)是恒定電流控制還是恒定電壓控制。該另一執(zhí)行器68通過利用內(nèi)置定時(shí)器和另一執(zhí)行器66的判斷結(jié)果，來判斷恒定電流充電時(shí)間是否超過閾值時(shí)間(t1)。該另一執(zhí)行器70通過利用另一執(zhí)行器66的判斷結(jié)果，來監(jiān)視在恒定電流控制(模式)下另一檢測器58檢測到的電壓是否超過閾值電壓Vc。與第一實(shí)施例的執(zhí)行器72一樣，該另一執(zhí)行器72通過利用另一執(zhí)行器70的監(jiān)視結(jié)果，來控制該開關(guān)54的開/關(guān)。
即使在由于單元16側(cè)的故障造成無法斷開開關(guān)54的情況下，通過結(jié)合有另一檢測器56、58的另一MICON 60，仍可斷開該開關(guān)54。結(jié)果可有效防止過充電，從而實(shí)現(xiàn)可提供更安全的控制的充電控制系統(tǒng)。
通過在充電單元16處設(shè)置開關(guān)54，能夠容易地使得電池組顯得緊湊和輕便，從而能夠?qū)崿F(xiàn)具有更佳操作特性的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)工具。
在可替代的實(shí)施例中，充電控制系統(tǒng)50具有與第一實(shí)施例(圖4)相同的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步利用其充電單元16的除直流電源52和開關(guān)54之外的每個(gè)組件來配備電池組14。或者，該系統(tǒng)具有與圖7、11或13中相同的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步利用其充電單元16的每個(gè)組件來配備電池組14，除充電單元16的直流電源52、開關(guān)54、恒定電流控制執(zhí)行器62和恒定電壓控制執(zhí)行器64或直流電源52和開關(guān)54之外。
盡管參照某些優(yōu)選實(shí)施例，已經(jīng)描述了本發(fā)明，但是不脫離該發(fā)明的真實(shí)精神和范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠進(jìn)行許多改型和變形。
例如，盡管優(yōu)選實(shí)施例不僅包括這樣的功能(下文中稱為“第一功能”)，即在恒定電流充電時(shí)間超過閾值時(shí)間(t1)時(shí)，用以控制該開關(guān)54斷開上述電連接和保持該連接斷開的功能，而且包括這樣的功能(下文中稱為“第二功能”)，即在充電電壓超過閾值電壓Vc時(shí)，用以控制該開關(guān)54斷開電連接和保持該連接斷開，但是也可僅包括第一和第二功能中的第一功能。
作為又一實(shí)例，使馬達(dá)驅(qū)動(dòng)工具12和電池組14不可分離地成為一體?；蛘?，使工具12、電池組14和充電單元16不可分離地成為一體。
權(quán)利要求
1.一種充電控制系統(tǒng)，其特征在于包括直流電源，其對可充電電池充電；電流檢測器，其檢測通過所述電源提供給所述電池的電流；電壓檢測器，其檢測所述電池的電壓；恒定電流控制器，其控制所述電源，以將通過所述電流檢測器檢測到的電流調(diào)節(jié)為等于預(yù)定基準(zhǔn)電流，直至通過所述電壓檢測器檢測到的電壓達(dá)到預(yù)定閾值電壓為止；恒定電壓控制器，其控制所述電源，以在通過所述電壓檢測器檢測到的電壓達(dá)到所述閾值電壓之后，將通過所述電壓檢測器檢測到的電壓調(diào)節(jié)為等于預(yù)定基準(zhǔn)電壓；以及開關(guān)，其斷開或閉合所述電源和所述電池之間的電連接；其中，所述系統(tǒng)還包括開關(guān)控制器，其在恒定電流充電時(shí)間超過預(yù)定閾值時(shí)間時(shí)，控制所述開關(guān)斷開所述電連接，并保持該連接斷開，所述恒定電流充電時(shí)間就是所述恒定電流控制器控制所述電源的時(shí)間。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，在通過所述電壓檢測器檢測到的電壓超過所述閾值電壓時(shí)，所述開關(guān)控制器控制所述開關(guān)斷開所述電連接，并保持該連接斷開。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，還包括溫度傳感器，其檢測所述電池的溫度；其中，當(dāng)通過所述傳感器檢測到的溫度超過預(yù)定閾值溫度時(shí)，所述開關(guān)控制器控制所述開關(guān)斷開所述電連接，并保持該連接斷開。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)通過所述傳感器檢測到的溫度的每單位時(shí)間的上升水平超過每單位時(shí)間的預(yù)定閾值水平時(shí)，所述開關(guān)控制器控制所述開關(guān)斷開所述電連接，并保持該連接斷開。
5.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，還包括數(shù)量計(jì)算器，其在所述恒定電流控制器控制所述電源的同時(shí)對所述電池的充電總量進(jìn)行計(jì)算；其中，當(dāng)所述計(jì)算器所計(jì)算的數(shù)量超過預(yù)定閾值數(shù)量時(shí)，所述開關(guān)控制器控制所述開關(guān)斷開所述電連接，并保持該連接斷開。
6.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，還包括充電單元和電池組，其中所述充電單元配備有所述直流電源、所述電流檢測器、所述電壓檢測器、所述恒定電流控制器、所述恒定電壓控制器、所述開關(guān)和所述開關(guān)控制器；所述電池組配備有所述電流檢測器、所述電壓檢測器和所述開關(guān)控制器。
7.一種馬達(dá)驅(qū)動(dòng)成套工具，其特征在于包括權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng)成套工具包括具有馬達(dá)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)工具；具有所述可充電電池的電池組，所述電池組可移動(dòng)地安裝于所述工具中，以將所述電池電連接于所述馬達(dá)；充電單元，其包括所述直流電源、所述電流檢測器、所述電壓檢測器、所述恒定電流控制器、所述恒定電壓控制器、所述開關(guān)和所述開關(guān)控制器，所述充電單元電連接于所述電池組。
全文摘要
本發(fā)明提供一種充電控制系統(tǒng)和一種馬達(dá)驅(qū)動(dòng)成套工具。該系統(tǒng)具有作為開關(guān)控制器的功能，該開關(guān)控制器包括充電模式判斷執(zhí)行器66、充電時(shí)間監(jiān)視執(zhí)行器68和開關(guān)控制執(zhí)行器72。執(zhí)行器66判斷當(dāng)前控制是恒定電流控制還是恒定電壓控制。執(zhí)行器68利用執(zhí)行器66的判斷結(jié)果，來監(jiān)視恒定電流充電時(shí)間是否超過閾值時(shí)間。在執(zhí)行器68的監(jiān)視結(jié)果表示恒定電流充電時(shí)間超過閾值時(shí)間時(shí)，執(zhí)行器72斷開開關(guān)54。利用本發(fā)明，通過簡單的結(jié)構(gòu)即可適應(yīng)性強(qiáng)地防止可充電電池的過充電。
文檔編號(hào)B25F5/00GK1661878SQ20051005179
公開日2005年8月31日 申請日期2005年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月24日
發(fā)明者久保田篤優(yōu), 大橋敏治 申請人:松下電工株式會(huì)社