專利名稱：電氣設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電氣設(shè)備，其中通過操縱用于操作該電氣設(shè)備的主體的負(fù)載的操作開關(guān)，開始將電能提供給電池組中的電路。
背景技術(shù)：
近來，諸如可再充電的電動工具的電氣設(shè)備得到了廣泛的應(yīng)用，在該可再充電的電動工具中電能從電池組中的蓄電池提供給電動機(jī)。這種使用蓄電池的可再充電的電氣設(shè)備包括設(shè)備主體如電動工具主體；以及安裝在該設(shè)備主體中的電池組，具有蓄電池用于提供電能以驅(qū)動該設(shè)備主體。通常，電池組中的蓄電池具有多個電池，即，干電池，彼此串聯(lián)，并且監(jiān)控每個電池的電壓。這樣，當(dāng)至少一個電池具有低于預(yù)設(shè)電壓電平的電壓，或者電池之間的至少一個電壓差大于預(yù)設(shè)電壓差電平時，執(zhí)行保護(hù)程序以防止使用該蓄電池(例如，參照日本專利申請公開No.H10-27630)。
但是，在上述常規(guī)電池驅(qū)動的電氣設(shè)備中，由于蓄電池中的各個電池的電壓必須連續(xù)監(jiān)控并且用于執(zhí)行保護(hù)程序的保護(hù)電路必須保持活性，所以即使在電氣設(shè)備不操作時，無功電流也需要流進(jìn)保護(hù)電路中。這樣，即使設(shè)備主體不操作，也必須不斷消耗能量，即使數(shù)量非常小。因此，蓄電池中的電荷也在不斷消耗，對于某種類型的蓄電池來說這甚至?xí)?dǎo)致蓄電池的完全放電，從而使蓄電池例如由于再充電循環(huán)的次數(shù)降低而性能惡化，或者使設(shè)備主體即使在其需要操作時也無法使用。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種電氣設(shè)備，其中與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠防止蓄電池的性能惡化。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種電氣設(shè)備，包括電氣設(shè)備主體和電池組，該電氣設(shè)備主體具有負(fù)載；操縱開關(guān)，用于操作該負(fù)載；能量接收電極，用于接收電能；主體控制單元，用于響應(yīng)于該操縱開關(guān)的操縱來控制從該功率接收電極提供到該負(fù)載的電能；信號產(chǎn)生單元，用于在該操縱開關(guān)被接通時產(chǎn)生開操縱信號以指示操縱開關(guān)被接通；以及主體信號電極，用于輸出由該信號產(chǎn)生單元所產(chǎn)生的開操縱信號，該電池組具有電池；能量供應(yīng)電極，用于將電能從電池提供到該能量接收電極；電池控制單元，用于控制從該電池提供到能量供應(yīng)電極的電能以抑制電池性能惡化；電池信號電極，用于從該主體信號電極接收該開操縱信號；以及能量供應(yīng)單元，用于當(dāng)該電池信號電極接收到該開操縱信號時，開始從該電池到該電池控制單元的能量供應(yīng)。


根據(jù)以下結(jié)合附圖的優(yōu)選實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述和其他目的和特性將會更加清楚，其中圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的可再充電電動工具的主要部分的外部配置；圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的電池組中的剩余電荷指示單元；圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的在附加了電池組的狀態(tài)下的工具主體；圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的可再充電電動工具的電配置的方框圖；圖5所示為用于描述根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的工具主體100的操作的時序圖；圖6所示為用于描述根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的電池組200的操作的時序圖；圖7所示為用于顯示根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例電池控制單元的操作的流程圖；
圖8A和8B分別顯示過放電閾值電平是正常恒定過放電閾值電平和瞬時過放電閾值電平的情況下的時序圖；圖9所示為用于顯示根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例的還包括單觸發(fā)電路的電動工具的電配置的方框圖；以及圖10所示為用于描述根據(jù)所述另一優(yōu)選實(shí)施例的工具主體100’和電池組200’的操作的時序圖。
具體實(shí)施例方式
下面，將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。另外，相同的標(biāo)號表示相同的配置，其描述將不再重復(fù)。
(優(yōu)選實(shí)施例的配置)包含具有負(fù)載的設(shè)備主體以及電池組的電氣設(shè)備例如為膝上型個人電腦、照相攝像一體機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、電動剃須刀、電動牙刷等等，所述電池組具有用于向設(shè)備主體的負(fù)載提供電能的電池。但是，以下將描述本發(fā)明應(yīng)用到電動工具的優(yōu)選實(shí)施例。
具體而言，本發(fā)明能夠應(yīng)用到諸如鋰離子蓄電池的蓄電池上以及嵌有電池控制單元的電池組上，其中所述鋰離子蓄電池的性能一旦惡化就不能通過過放電然后完全放電來恢復(fù)，所述嵌有電池控制單元的電池組用于控制蓄電池的放電以抑制蓄電池性能惡化。
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的可再充電電動工具的主要部分的外部配置。進(jìn)一步地，圖2顯示了電池組中的剩余電荷指示單元。進(jìn)一步地，圖3顯示了在附加了電池組的狀態(tài)下的工具主體。
如圖1所示，可再充電電動工具10包括工具主體100，其包含例如可再充電鉆孔機(jī)驅(qū)動器；以及電池組200，其附加到工具主體100上。
工具主體100包括殼體101，其具有柄部102；柄部102中形成的凹部103，電池組200可拆卸地插入到該凹部103；電動機(jī)M，其是安裝在殼體101中、由電池組200向其提供電能來驅(qū)動的示例性負(fù)載；觸發(fā)開關(guān)112，其是安裝在柄部102以控制向電動機(jī)M提供電能是開或關(guān)的示例性操作開關(guān)；主體控制電路單元111，其由觸發(fā)開關(guān)112的操縱來驅(qū)動；旋轉(zhuǎn)單元113，其配置在殼體101的前端，被電動機(jī)M旋轉(zhuǎn)用于將鉆頭附在其上。
電池組200包括主要部分202以及突出部分203。該主要部分具有殼體201，該殼體中容納了蓄電池22和電池控制電路單元211，該蓄電池22如通過將多個電池Ce1至Cen串聯(lián)形成的鋰離子蓄電池，該電池控制電路單元211用于控制蓄電池22的放電以降低其性能惡化；所述突出部分203從主要部分202的側(cè)表面突出以附在工具主體100的凹部103上。在突出部分203的前端部分安裝有能量供應(yīng)電極Sb1和Sb2，用于以這樣一種方式從蓄電池22向工具主體100提供電能能量供應(yīng)電極Sb1設(shè)置在與能量供應(yīng)電極Sb2所設(shè)置的表面相對的表面上。此外，在突出部分203的前端的另一表面上，安裝有電池信號電極Sb3和Sb4，用于發(fā)送和接收工具主體100中的控制信號。此外，主要部分202的表面上安裝有剩余電荷指示單元25，用于指示蓄電池22的剩余電荷量。當(dāng)突出部分203附在工具主體100的凹部103上時，該對能量供應(yīng)電極Sb1和Sb2以及該對電池信號電極Sb3和Sb4分別與一對能量接收電極Sa1和Sa2以及一對主體信號電極Sa3和Sa4按壓接觸。
如圖2所示，例如，剩余電荷指示單元25包括多個LED(發(fā)光二極管)31，其排列為垂直陣列(圖2中顯示了五個作為例子)；以及指示開關(guān)32，用于打開/關(guān)閉LED 31以指示剩余電荷量。通過打開指示開關(guān)32，取決于蓄電池22中的剩余電荷量，一些或所有LED31點(diǎn)亮。相反地，通過關(guān)閉指示開關(guān)32，點(diǎn)亮的LED 31關(guān)閉。根據(jù)本實(shí)施例，在完全充電情況下所有LED 31點(diǎn)亮，隨著剩余電荷量降低，較上面的LED 31首先關(guān)閉。
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的在電池組200附加到凹部103的狀態(tài)下的工具主體100。
圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的可再充電電動工具的電配置的方框圖。首先，將描述工具主體100的電配置。如圖4所示，能量接收電極Sa1與開關(guān)SW1的觸點(diǎn)b、開關(guān)SW2的觸點(diǎn)d以及PNP型晶體管Q1的集電極相連，其中該P(yáng)NP型晶體管Q1是一個具有控制端的示例性開關(guān)裝置。開關(guān)SW1的觸點(diǎn)a與電動機(jī)M的能量供應(yīng)端相連，SW1的觸點(diǎn)c與電動機(jī)M的另一能量供應(yīng)端以及NPN型功率晶體管Q3的集電極相連，其中該NPN型晶體管Q3是一個具有控制端的示例性開關(guān)裝置。晶體管Q3的發(fā)射極與能量接收電極Sa2相連，相當(dāng)于控制端的晶體管Q3的基極與主體控制單元13相連。這里，F(xiàn)ET(場效應(yīng)晶體管)可以替代功率晶體管Q3。
開關(guān)SW2的觸點(diǎn)e與二極管D1和D2的陽極以及緩沖器BF1相連，該緩沖器BF1又與主體控制單元13相連。二極管D1的陰極與主體信號電極Sa4相連。此外，二極管D2的陰極與NPN型晶體管Q2的基極相連，其中該NPN型晶體管Q2是一個具有控制端的示例性開關(guān)裝置，其中晶體管Q2的基極相當(dāng)于控制端。
晶體管Q1的發(fā)射極與主體控制單元13相連，晶體管Q1的基極與晶體管Q2的集電極相連，其中晶體管Q1的基極相當(dāng)于控制端。晶體管Q2的發(fā)射極接地，晶體管Q2的基極與二極管D2和D3的陰極相連。此外，二極管D3的陽極與主體控制單元13相連。主體信號電極Sa3也與主體控制單元13相連。
開關(guān)SW1和SW2被配置為響應(yīng)于觸發(fā)開關(guān)112的操縱而閉合或斷開。在開關(guān)SW1中，當(dāng)觸發(fā)開關(guān)112“開”時觸點(diǎn)a與觸點(diǎn)b相連，當(dāng)觸發(fā)開關(guān)112“關(guān)”時觸點(diǎn)a與觸點(diǎn)c相連。在開關(guān)SW2中，當(dāng)觸發(fā)開關(guān)112“開”時觸點(diǎn)d與觸點(diǎn)e相連，當(dāng)觸發(fā)開關(guān)112“關(guān)”時觸點(diǎn)d與觸點(diǎn)e斷開。
在這種配置中，二極管D1和開關(guān)SW2包含在操作信號產(chǎn)生單元11中用于向主體信號電極Sa4輸出指示觸發(fā)開關(guān)112接通的控制信號(開操縱信號)以及指示觸發(fā)開關(guān)112斷開的另一控制信號(關(guān)操縱信號)，從而在電池組200附加在工具主體100上的情況下控制電池組200中從蓄電池22向電池控制單元24的電能供應(yīng)。也就是說，當(dāng)電池組200附加在工具主體100上并且觸發(fā)開關(guān)112“開”時，開關(guān)SW2中觸點(diǎn)d與觸點(diǎn)e相連，以便施加到能量接收電極Sa1上的電能經(jīng)由二極管D1供應(yīng)到主體信號電極Sa4。換句話說，當(dāng)觸發(fā)開關(guān)112接通時，主體信號電極Sa4的電壓電平從大約0V的低電平L改變到近似對應(yīng)于蓄電池22的輸出電壓的高電平H(開操縱信號)。另一方面，當(dāng)觸發(fā)開關(guān)112斷開時，開關(guān)SW2中觸點(diǎn)d從觸點(diǎn)e斷開，以便施加到能量接收電極Sa1的電能不經(jīng)由二極管D1供應(yīng)到主體信號電極Sa4。換句話說，當(dāng)觸發(fā)開關(guān)112斷開時，主體信號電極Sa4的電壓電平從高電平H改變到低電平L(關(guān)操縱信號)。
此外，在這種配置中，開關(guān)SW2、緩沖器BF1、晶體管Q1和Q2以及二極管D2和D3包含在主體能量供應(yīng)控制單元12中，用于在電池組附加在工具主體100上的情況下，響應(yīng)于觸發(fā)開關(guān)112的操縱而啟動主體控制單元13并且控制從蓄電池22到電池控制單元24的電能供應(yīng)開始、繼續(xù)或暫停。也就是說，當(dāng)電池組200附加在工具主體100上并且觸發(fā)開關(guān)112接通時，開關(guān)SW2中觸點(diǎn)d與觸點(diǎn)e相連。這樣，施加到能量接收電極Sa1上的電能供應(yīng)到緩沖器BF1，在那里調(diào)整為主體控制單元13的輸入電壓(例如，5V)，然后輸入到主體控制單元13作為啟動信號。換句話說，當(dāng)觸發(fā)開關(guān)112接通時，緩沖器BF1的輸出的電壓電平從大約0V的低電平L改變到例如大約5V的高電平H。此外，當(dāng)電池組200附加在工具主體100上并且觸發(fā)開關(guān)112接通時，開關(guān)SW2中觸點(diǎn)d與觸點(diǎn)e相連，以便施加到能量接收電極Sa1上的電能經(jīng)由二極管D2供應(yīng)到晶體管Q2的基極。這樣，晶體管Q2接通從而接通晶體管Q1，以便電能經(jīng)由晶體管Q1從能量接收電極Sa1供應(yīng)到主體控制單元13。
通過這種方式，經(jīng)由晶體管Q1從能量接收電極Sa1向主體控制單元13供應(yīng)了電能，并且響應(yīng)于來自緩沖器BF1的高電平啟動信號啟動主體控制單元13以啟動對工具主體100的操作的控制。此外，主體控制單元13經(jīng)由二極管D3向晶體管Q2的基極施加了電壓，從而執(zhí)行能量供應(yīng)自主控制以支持經(jīng)由晶體管Q1從能量接收電極Sa1向主體控制單元13的能量供應(yīng)。
此外，當(dāng)觸發(fā)開關(guān)112斷開時，開關(guān)SW2中觸點(diǎn)d從觸點(diǎn)e斷開，以便施加到能量接收電極Sa1的電壓不被供應(yīng)給緩沖器BF1，并且向主體控制單元13通知觸發(fā)開關(guān)112的關(guān)操縱。換句話說，當(dāng)觸發(fā)開關(guān)112斷開時，緩沖器BF1的輸出的電壓電平從高電平H改變到大約0V的高電平H。此外，當(dāng)觸發(fā)開關(guān)112斷開時，開關(guān)SW2中觸點(diǎn)d從觸點(diǎn)e斷開，以便施加到能量接收電極Sa1的電壓不被經(jīng)由二極管D2供應(yīng)給晶體管Q2的基極，但是主體控制單元113的能量供應(yīng)自主控制將晶體管Q2保持接通。這樣，晶體管Q2由于主體控制單元113的能量供應(yīng)自主控制的暫停而斷開，從而斷開晶體管Q1，以便暫停從蓄電池22向主體控制單元13的電能供應(yīng)。
此外，觸發(fā)開關(guān)112例如插入到電動機(jī)M的電源線，并且包括電位計(jì)。取決于觸發(fā)開關(guān)112操縱例如拉動了多少，可變電阻器的操縱軸旋轉(zhuǎn)以分配施加到可變電阻器上的電壓。這樣，取決于拉動操縱的大小的分壓被輸出給主體控制單元13作為操縱信號。
主體控制單元13響應(yīng)于來自觸發(fā)開關(guān)112的操縱信號和來自主體信號電極Sa3的控制信號，通過控制晶體管Q3接通的時間段來控制電動機(jī)啟動、停止或以特定速度旋轉(zhuǎn)，其將在后面進(jìn)行描述。通過這種方式，晶體管Q3包含在脈沖控制單元15中，用于響應(yīng)于主體控制單元13的控制操作來控制電動機(jī)M的旋轉(zhuǎn)。
此外，工具主體100包括電壓測量單元14，用于測量施加到電動機(jī)M上的電壓以將測量結(jié)果輸出到主體控制單元13。
主體控制單元13例如具有微型計(jì)算機(jī)，其包括微處理器用于為控制執(zhí)行數(shù)據(jù)處理；存儲單元諸如ROM(只讀存儲器)和RAM，該ROM用于存儲控制程序和執(zhí)行該控制程序的數(shù)據(jù)等，該RAM用于存儲臨時數(shù)據(jù)以作為微處理器的工作存儲器；以及其外圍電路。
此外，當(dāng)觸發(fā)開關(guān)112斷開即拉動操縱的大小等于0時，開關(guān)SW1中觸點(diǎn)a與觸點(diǎn)c相連，如上所述。這樣，電動機(jī)M的兩個能量供應(yīng)端短路以通過電動機(jī)M的旋轉(zhuǎn)引起反電動勢，以使電動機(jī)M的旋轉(zhuǎn)停止。
下面，將描述電池組200的電配置。如圖4所示，能量供應(yīng)電極Sb1經(jīng)由蓄電池22與能量供應(yīng)電極Sb2相連，該蓄電池22包含多個串聯(lián)的電池Ce1至Cen。每個電池Ce1至Cen與電壓測量單元23相連，用于測量電池Ce1至Cen的電壓以及蓄電池電壓，即蓄電池22兩端之間的電壓差。電壓測量單元23包括第一電阻分壓器，用于檢測每個電池Ce1至Cen的兩端之間的電壓差；以及第二電阻分壓器，用于測量蓄電池電壓。
電池信號電極Sb4經(jīng)由緩沖器BF2與電池控制單元24相連，并與二極管D4的陽極相連。二極管D4的陰極與NPN型晶體管Q5的基極相連，該NPN型晶體管Q5是一個具有控制端的示例性開關(guān)裝置，其中晶體管Q5的基極相當(dāng)于控制端。晶體管Q5的集電極與PNP型晶體管Q4的基極相連，該P(yáng)NP型晶體管Q4是一個具有控制端的示例性開關(guān)裝置，其中晶體管Q4的基極相當(dāng)于控制端。晶體管Q5的發(fā)射極接地。晶體管Q4的集電極與蓄電池22(能量供應(yīng)電極Sb1)相連，并且晶體管Q4的發(fā)射極與電池控制單元24相連。此外，電池控制單元24經(jīng)由二極管D5與晶體管Q5的基極相連，以便電流從電池控制單元24流向晶體管Q5。
緩沖器BF2、二極管D4和D5以及晶體管Q4和Q5包含在電池能量供應(yīng)控制單元21中，用于響應(yīng)于經(jīng)由電池信號電極Sb4從工具主體100的主體信號電極Sa4輸入的開操縱信號和關(guān)操縱信號，啟動電池控制單元24，以及控制從蓄電池22向電池控制單元24和電壓測量單元23供應(yīng)的電能開始、繼續(xù)和暫停。也就是說，如上所述，當(dāng)電池組200附加到工具主體100并且觸發(fā)開關(guān)112接通時，施加到能量接收電極Sa1的電壓從主體信號電極Sa4經(jīng)由二極管D1輸出作為啟動信號。因此，施加到能量接收電極Sa1的電壓被緩沖器BF2調(diào)整為電池控制單元24的輸入電壓(例如，5V)，然后輸入到電池控制單元24作為啟動信號。此外，施加到能量接收電極Sa1的電壓被施加到電池信號電極Sb4，然后經(jīng)由二極管D4被施加到晶體管Q5的基極。這樣，晶體管Q5接通從而接通晶體管Q4，以便電能從蓄電池22經(jīng)由晶體管Q4供應(yīng)到電池控制單元24。
通過這種方式，從蓄電池經(jīng)由晶體管Q4向電池控制單元24供應(yīng)了電能以啟動控制操作，用于例如控制蓄電池22的放電以抑制蓄電池22性能惡化。此外，電池控制單元24經(jīng)由二極管D5將電壓施加到晶體管Q5的基極，從而執(zhí)行能量供應(yīng)自主控制以支持從蓄電池22經(jīng)由晶體管Q4供應(yīng)能量。
此外，當(dāng)觸發(fā)開關(guān)112斷開時，經(jīng)由二極管D1施加到能量接收電極Sa1的電壓不被輸出到主體信號電極Sa4(關(guān)操縱信號)，并且從而施加到能量接收電極Sa1的電能不被輸入到緩沖器BF2，以便通知電池控制單元24觸發(fā)開關(guān)112的關(guān)操縱。換句話說，當(dāng)觸發(fā)開關(guān)112斷開時，緩沖器BF2的輸出的電壓電平從高電平改變到大約0V的低電平。此外，當(dāng)觸發(fā)開關(guān)112斷開時，經(jīng)由二極管D1施加到能量接收電極Sa1的電壓不從主體信號電極Sa4輸出，并且從而不經(jīng)由二極管D4施加到晶體管Q5的基極。但是，通過電池控制單元24的能量供應(yīng)自主控制使晶體管Q5保持接通。此外，晶體管Q5由于電池控制單元24的能量供應(yīng)自主控制的暫停而斷開，從而斷開晶體管Q4，以便暫停從蓄電池22到電池控制單元24的電能供應(yīng)。
電池控制單元24基于一個表格或者方程通過電壓測量單元的輸出來確定蓄電池22處于完全充電狀態(tài)、接近完全充電狀態(tài)、正常充電狀態(tài)還是過放電狀態(tài)，其中該表格或者方程表示充電狀態(tài)和電池Ce的兩個端部之間的電壓差之間的關(guān)系，或者該表格或者方程表示充電狀態(tài)和蓄電池22的兩個端部之間的電壓差之間的關(guān)系。隨后，基于該確定，電池控制單元24控制電壓經(jīng)由二極管D5施加到晶體管Q5的基極的時間周期(即，執(zhí)行能量供應(yīng)自主控制的時間周期)，從而控制電能從蓄電池22供應(yīng)的時間周期以及操作電池控制單元24的時間周期。完全充電狀態(tài)是蓄電池被充電到全部電池充電容量的狀態(tài)。接近完全充電狀態(tài)是實(shí)際上可以被看作是完全充電狀態(tài)的狀態(tài)，并且是基于通過考慮到例如電池類型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果而定義的，用于防止電池Ce性能惡化。例如，接近完全充電狀態(tài)是蓄電池充電大于或等于電池充電容量的85％、80％或者75％但是小于完全充電狀態(tài)的狀態(tài)。過放電狀態(tài)是蓄電池放完電但是并未出現(xiàn)性能惡化，以便能夠通過再充電恢復(fù)完全充電狀態(tài)的設(shè)定電壓電平的狀態(tài)。如果至少一個電池處于過放電狀態(tài)，則確定蓄電池22處于過放電狀態(tài)。
電池控制單元24例如包括微型計(jì)算機(jī)，其包括微處理器用于為控制執(zhí)行數(shù)據(jù)處理；存儲單元諸如ROM(只讀存儲器)和RAM，該ROM用于存儲控制程序和執(zhí)行該控制程序的數(shù)據(jù)等，該RAM用于存儲臨時數(shù)據(jù)以作為微處理器的工作存儲器；以及其外圍電路。
下面，將描述優(yōu)選實(shí)施例的操作。
(優(yōu)選實(shí)施例的操作)首先，將說明工具主體100的操作。圖5提供了用于描述根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例的工具主體100的操作的時序圖。圖5中顯示了蓄電池電壓(即，蓄電池22兩端之間的電壓差)、過放電信號(放電信號)、觸發(fā)開關(guān)的操作、到主體控制單元13的能量供應(yīng)、制動操作、脈沖控制單元15以及電動機(jī)M的操作。
當(dāng)電池組200附加到工具主體100上時，工具主體100的能量接收電極Sa1和Sa2以及主體信號電極Sa3和Sa4分別與電池組200的能量供應(yīng)電極Sb1和Sb2以及電池信號電極Sb3和Sb4按壓接觸。如果蓄電池22處于完全充電狀態(tài)(例如，處于預(yù)置電壓電平Va)，則當(dāng)操縱觸發(fā)開關(guān)112(時間t1)時，開關(guān)SW1和SW2響應(yīng)于觸發(fā)開關(guān)112而接通。也就是說，開關(guān)SW1的觸點(diǎn)a與觸點(diǎn)b相連，開關(guān)SW2的觸點(diǎn)d與觸點(diǎn)e相連。
這樣，開操縱信號經(jīng)由二極管D1輸出到主體信號電極Sa4，以便其能夠輸出到電池組200。此外，啟動信號經(jīng)由緩沖器BF1輸入到主體控制單元13，從而依次接通晶體管Q2和Q1以將電能從蓄電池22經(jīng)由晶體管Q1供應(yīng)到主體控制單元13。然后，啟動主體控制單元13以啟動工具主體100的控制。
此外，由于蓄電池22處于完全充電狀態(tài)，所以放電信號從電池控制單元24輸出。因此，主體控制單元13向脈沖控制單元15輸出對應(yīng)于拉動操縱的大小的脈沖信號，從而通過脈沖控制，即PWM控制來控制電動機(jī)M。這樣，電動機(jī)M被驅(qū)動，以對應(yīng)于拉動操縱的大小的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。具體而言，當(dāng)拉動操縱的大小較小時以低旋轉(zhuǎn)速度驅(qū)動電動機(jī)M，而當(dāng)拉動操縱的大小較大時以高旋轉(zhuǎn)速度驅(qū)動電動機(jī)M。
此外，當(dāng)觸發(fā)開關(guān)斷開，即拉動操縱的大小等于0(時間t2)時，主體控制單元13停止向脈沖控制單元15輸出脈沖信號。這樣，晶體管Q3進(jìn)入到開關(guān)裝置未接通的狀態(tài)，從而停止向電動機(jī)M的能量供應(yīng)。此時，開關(guān)SW1和SW2也響應(yīng)于觸發(fā)開關(guān)112而斷開。也就是說，開關(guān)SW1的觸點(diǎn)a與觸點(diǎn)c相連從而將電動機(jī)M的兩個能量供應(yīng)端短路，以便對電動機(jī)M施加制動以使其突然停止(時間t3)。隨后，開關(guān)SW2的觸點(diǎn)d與觸點(diǎn)e斷開連接從而取消經(jīng)由緩沖器BF1輸入到主體控制單元13的啟動信號。
由于放電信號從電池控制單元24輸出，所以主體控制單元13在預(yù)置的時間周期T1內(nèi)將電壓經(jīng)由二極管D3施加到晶體管Q2的基極，以便保持從蓄電池22到晶體管Q1的能量供應(yīng)。預(yù)置時間周期T1設(shè)置為例如1秒到10分鐘。
如上所述，根據(jù)該優(yōu)選實(shí)施例，從斷開觸發(fā)開關(guān)112開始的預(yù)置時間周期T1結(jié)束之后暫停主體控制單元13的操作以停止到電動機(jī)M的能量供應(yīng)，以便主體控制單元13所消耗的能量消耗能夠被有效地抑制。進(jìn)一步地，由于預(yù)置時間周期T1期間主體控制單元13處于操作中，所以電動機(jī)M的輸出轉(zhuǎn)矩和/或旋轉(zhuǎn)模式例如能夠通過從設(shè)置輸入單元(圖中未示)向其輸入來進(jìn)行設(shè)置。
進(jìn)一步地，當(dāng)在放電信號正在從電池控制單元24輸出的時間期間觸發(fā)開關(guān)再次接通時(時間t5)，根據(jù)上述操作，電動機(jī)M被脈沖控制驅(qū)動來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
但是，當(dāng)蓄電池22例如通過到達(dá)第一過放電閾值電壓電平Vb而進(jìn)入過放電狀態(tài)時，過放電信號在觸發(fā)開關(guān)112接通期間(時間t6)被輸出。在這種情況下，盡管觸發(fā)開關(guān)112接通，主體控制單元13也停止向脈沖控制單元15輸出脈沖信號。這樣，晶體管Q3進(jìn)入開關(guān)裝置不接通的狀態(tài)，從而停止向電動機(jī)M的能量供應(yīng)。但是，由于觸發(fā)開關(guān)112接通，所以電動機(jī)M的兩個能量供應(yīng)端未被短路，從而不施加制動并且電動機(jī)M逐漸停止(時間t7)。因此，t2和t3之間的時間間隔小于t6和t7之間的時間間隔。
隨后，當(dāng)?shù)诫妱訖C(jī)M的能量供應(yīng)停止之后用戶斷開觸發(fā)開關(guān)112時(時間t8)，開關(guān)SW1和SW2也響應(yīng)于此而斷開。由于過充電信號正從電池控制單元24輸出，所以主體控制單元13只在預(yù)置時間周期T2內(nèi)經(jīng)由二極管D3向晶體管Q2的基極施加電壓，T2小于T1，從而保持從蓄電池22經(jīng)由晶體管Q1的能量供應(yīng)。例如，預(yù)置時間周期T2設(shè)置得比T1短0至5秒。
如上所述，根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例，當(dāng)蓄電池22進(jìn)入過放電狀態(tài)以便過放電信號從電池控制單元24輸出時，到電動機(jī)M的能量供應(yīng)停止。通過這種方式，能夠防止蓄電池22性能惡化。
進(jìn)一步地，在蓄電池處于過放電狀態(tài)并且從而過放電信號從電池控制單元24輸出的時間期間，觸發(fā)開關(guān)112接通時(時間t9)，開關(guān)SW1和SW2響應(yīng)于觸發(fā)開關(guān)112的操縱而接通。因此，開操縱信號經(jīng)由二極管D1輸出到主體信號電極Sa4，從而使啟動信號經(jīng)由緩沖器BF1被輸入到主體控制單元13。這樣，電能從蓄電池22經(jīng)由晶體管Q1被施加到主體控制單元13。然后，主體控制單元13啟動，從而啟動工具主體100的控制。在這種情況下，由于過放電信號正從電池控制單元24輸出，所以盡管其中輸入了取決于拉動操縱的大小的信號，主體控制單元13也不向脈沖控制單元15輸出脈沖信號。因此，電動機(jī)M保持停止。
其后，當(dāng)使用者因?yàn)殡妱訖C(jī)M保持停止而斷開觸發(fā)開關(guān)112時(時間t10)，開關(guān)SW1和SW2也響應(yīng)于此而斷開。由于過放電信號正從電池控制單元24輸出，所以主體控制單元13經(jīng)由二極管D3向晶體管Q2的基極施加電壓只保持預(yù)置時間周期T2，從而保持從蓄電池22經(jīng)由晶體管Q1的能量供應(yīng)(時間t11)。
如上所述，根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例，在蓄電池22進(jìn)入過放電狀態(tài)以便過放電信號從電池控制單元24輸出時，即使觸發(fā)開關(guān)112接通，到電動機(jī)M的能量供應(yīng)也停止。通過這種方式，抑制了從蓄電池22的放電以便防止蓄電池22性能惡化。
其次，將描述電池組200的操作。圖6提供了根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例用于描述電池組200的操作的時序圖。圖6顯示了工具主體100中的觸發(fā)開關(guān)112的操作、蓄電池電壓(即，蓄電池22兩端之間的電壓差)、過放電信號(放電信號)以及到電池控制單元24的能量供應(yīng)。
如果電池組200附加到工具主體100上并且蓄電池22處于完全充電狀態(tài)(例如，處于預(yù)置電壓電平Va)，則當(dāng)電動工具10的用戶操縱觸發(fā)開關(guān)112時(時間t21)，開關(guān)SW1和SW2響應(yīng)于觸發(fā)開關(guān)112的操縱而接通。因此，如上所述，開操縱信號從主體信號電極Sa4經(jīng)由二極管D1輸出以便開操縱信號輸入到電池信號電極Sb4。
結(jié)果是，施加到能量接收電極Sa1的電壓經(jīng)由開關(guān)SW2、二極管D1、主體信號電極Sa4、電池信號電極Sb4以及二極管D4被施加到晶體管Q5的基極。這樣，晶體管Q5接通以接通晶體管Q4，以便電能從蓄電池22經(jīng)由晶體管Q4供應(yīng)到電壓測量單元23和電池控制單元24。進(jìn)一步地，啟動信號經(jīng)由緩沖器BF2輸入到電池控制單元24。
然后，啟動電池控制單元24以開始用于保護(hù)蓄電池22的控制操作。具體而言，電池控制單元24基于電壓測量單元23的輸出來確定蓄電池22的狀態(tài)。這里，當(dāng)剩余電荷指示單元25中的指示開關(guān)32接通時，電池控制單元24基于所確定的蓄電池22的狀態(tài)來打開或關(guān)閉LED 31的點(diǎn)亮。電池控制單元24取決于所確定的蓄電池22的狀態(tài)向電池信號電極Sb3輸出放電信號或者過放電信號。在這種情況下，由于蓄電池22的狀態(tài)是完全充電狀態(tài)，所以輸出放電信號。
隨后，當(dāng)觸發(fā)開關(guān)112斷開時(時間t22)，來自緩沖器BF2的啟動信號被取消，并且電池控制單元24基于電壓測量單元23的輸出來確定蓄電池22的狀態(tài)?；谒_定的蓄電池22的狀態(tài)，電壓控制單元24控制電壓經(jīng)由二極管D5施加到晶體管Q5的基極上的時間周期，從而控制從蓄電池22供應(yīng)電能的時間周期。在這種情況下，由于蓄電池22的狀態(tài)是接近完全充電狀態(tài)，所以電池控制單元24只在預(yù)置時間周期T3內(nèi)經(jīng)由二極管D5向晶體管Q5的基極施加電壓，從而保持從蓄電池22經(jīng)由晶體管Q4的能量供應(yīng)。預(yù)置時間周期T3設(shè)置得足夠長，例如，30至60分鐘。此外，即使當(dāng)蓄電池22的狀態(tài)是完全充電狀態(tài)，電池控制單元24只在預(yù)置時間周期T3內(nèi)經(jīng)由二極管D5向晶體管Q5的基極施加電壓，從而保持從蓄電池22經(jīng)由晶體管Q4的能量供應(yīng)。
然后，當(dāng)預(yù)置時間周期T3結(jié)束時，電池控制單元24暫停經(jīng)由二極管D5向晶體管Q5的基極施加電壓，從而切斷從蓄電池22的能量供應(yīng)(時間t23)。
如上所述，根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例，在完全充電狀態(tài)或者接近完全充電狀態(tài)的情況下，從蓄電池22向電池控制單元24供應(yīng)電能，從而使電池控制單元運(yùn)行。具體而言，根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例，直到蓄電池22在完全充電狀態(tài)和接近完全充電狀態(tài)之后進(jìn)入正常充電狀態(tài)時，蓄電池22才放電。這樣，有可能減輕性能惡化，尤其是如果蓄電池22是鋰離子蓄電池時，對于鋰離子蓄電池，其性能如電池充電容量在處于完全充電狀態(tài)一段長的時間周期之后才惡化。
進(jìn)一步地，根據(jù)上述操作，如果蓄電池22處于正常充電狀態(tài)，則當(dāng)電動工具10的用戶操縱觸發(fā)開關(guān)時(時間t24)，電能從蓄電池22供應(yīng)到電池控制單元24，從而允許電池控制單元24執(zhí)行控制操作，以抑制蓄電池22的性能惡化。
然后，當(dāng)觸發(fā)開關(guān)112斷開時(時間t22)，來自緩沖器BF2的啟動信號被取消，并且電池控制單元24基于電壓測量單元23的輸出來確定蓄電池22的狀態(tài)。如果所確定的蓄電池22的狀態(tài)是正常充電狀態(tài)，則電池控制單元24只在預(yù)置時間周期T4內(nèi)經(jīng)由二極管D5向晶體管Q5的基極施加電壓，T4小于T3，從而保持從蓄電池22經(jīng)由晶體管Q4的能量供應(yīng)。例如，預(yù)置時間周期T4設(shè)置為30秒至10分鐘。
如上所述，根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例，從斷開觸發(fā)開關(guān)112開始的預(yù)置時間周期T4結(jié)束之后，電池控制單元13不操作，以便電池控制單元24所消耗的能量消耗能夠被有效地抑制。進(jìn)一步地，由于預(yù)置時間周期T4期間電池控制單元24處于操作中，所以能夠執(zhí)行特定操作。例如，在電池控制單元24處于操作的時間期間，操作剩余電荷指示單元25，從而通過操作指示開關(guān)32來指示剩余電荷。
否則，根據(jù)上述操作，如果蓄電池22處于正常充電狀態(tài)，并且電動工具10的用戶操縱觸發(fā)開關(guān)112時(時間t27)，從電池控制單元24向蓄電池22供應(yīng)電能，以便電池控制單元24執(zhí)行操作以保護(hù)蓄電池22。
在這種情況下，當(dāng)蓄電池22例如通過到達(dá)第一過放電閾值電壓電平Vb而進(jìn)入過放電狀態(tài)時，電池控制單元24從電池信號電極Sb3輸出過放電信號(時間t28)。當(dāng)過放電信號從電池組200輸出到工具主體100時，如上所述，盡管觸發(fā)開關(guān)112接通，主體控制單元13也停止向脈沖控制單元15輸出脈沖信號，從而停止電動機(jī)M。進(jìn)一步地，當(dāng)?shù)诫妱訖C(jī)M的能量供應(yīng)停止之后用戶斷開觸發(fā)開關(guān)112時(時間t29)，來自緩沖器BF2的啟動信號被取消，并且電池電壓控制單元24基于電壓測量單元23的輸出來確定蓄電池22的狀態(tài)。在這種情況下，由于蓄電池22處于過放電狀態(tài)，所以電池控制單元24在預(yù)置時間周期T5內(nèi)經(jīng)由二極管D5向晶體管Q5的基極施加電壓，T5小于T4，從而保持從蓄電池22經(jīng)由晶體管Q4的能量供應(yīng)。預(yù)置時間周期T5設(shè)置為例如0至30秒。
如上所述，根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例，如果蓄電池22進(jìn)入過放電狀態(tài)，則從斷開觸發(fā)開關(guān)112開始的預(yù)置時間周期T5結(jié)束之后，主體控制單元24不操作，以便電池控制單元24所消耗的能量消耗能夠有效地抑制。進(jìn)一步地，由于預(yù)置時間周期T5期間電池控制單元24處于操作中，所以電池控制單元24處于操作期間能夠執(zhí)行特定操作。
如上所述，根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例，由于為了用戶使用電動工具的便利性或者對蓄電池22完全放電的保護(hù)，取決于蓄電池22的狀態(tài)給出了優(yōu)先權(quán)，所以有可能實(shí)現(xiàn)用戶使用電動工具10的便利性以及對蓄電池22完全放電的保護(hù)。
進(jìn)一步地，根據(jù)上述操作，當(dāng)蓄電池22處于過放電狀態(tài)期間觸發(fā)開關(guān)112接通時(時間t31)，從蓄電池22向電池控制單元24施加電能，以便電池控制單元24執(zhí)行控制操作以抑制蓄電池22的性能惡化。這樣，電池控制單元24從電池信號電極Sb3輸出過放電信號(時間t31)。當(dāng)過放電信號從電池組200輸出到工具主體100時，盡管觸發(fā)開關(guān)112保持接通，主體控制單元13也不向脈沖控制單元15輸出脈沖信號，以便停止電動機(jī)M。進(jìn)一步地，當(dāng)電動機(jī)M停止并且用戶斷開觸發(fā)開關(guān)112時(時間t32)，電池電壓控制單元24基于電壓測量單元23的輸出來確定蓄電池22的狀態(tài)。在這種情況下，由于所確定的蓄電池22的狀態(tài)是過放電狀態(tài)，所以電池控制單元24只在預(yù)置時間周期T5內(nèi)經(jīng)由二極管D5向晶體管Q5的基極施加電壓，從而保持從蓄電池22經(jīng)由晶體管Q4的能量供應(yīng)。
如上所述，根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例，當(dāng)觸發(fā)開關(guān)112接通時，電動工具10啟動以從蓄電池22向電池控制單元24供應(yīng)能量。這樣，由于沒有無功電流流過，與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠降低蓄電池22的性能惡化。進(jìn)一步地，當(dāng)觸發(fā)開關(guān)112斷開時，取決于蓄電池22的狀態(tài)來調(diào)整從蓄電池22供應(yīng)電能的時間周期，以便電池控制單元24所消耗的能量消耗能夠被有效地抑制，同時能夠執(zhí)行特定操作。因此，有可能實(shí)現(xiàn)用戶使用電動工具10的便利性以及保護(hù)蓄電池22完全放電。
以下，將參照圖7描述電池控制單元24的操作。圖7是顯示根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例的電池控制單元的操作的流程圖。如這里所示和如上所述，當(dāng)電動工具10的用戶操縱觸發(fā)開關(guān)112以便開操縱信號從主體信號電極Sa4輸入到電池信號電極Sb4時，啟動信號經(jīng)由緩沖器BF2輸入到電池控制單元24，從而啟動電池控制單元24的操作。然后，首先，確定蓄電池22的狀態(tài)(S11)。如果確定蓄電池22處于過放電狀態(tài)，則過放電信號從電池組200輸出到工具主體100(S12)。但是，如果確定蓄電池22處于完全充電狀態(tài)、接近完全充電狀態(tài)或者正常充電狀態(tài)(即，除了過放電狀態(tài)之外的任何狀態(tài))，則放電信號從電池組200輸出到工具主體100(S13)。其后，確定啟動信號是否被取消(S14)。如果確定啟動信號未被取消，則過程返回到步驟S11以便再次執(zhí)行步驟S11至S13。但是，如果確定啟動信號已經(jīng)取消，則確定蓄電池22的狀態(tài)(S15)。
然后，如果確定蓄電池22處于完全充電狀態(tài)或者接近完全充電狀態(tài)，則在預(yù)置時間周期T4內(nèi)執(zhí)行能量供應(yīng)自主控制，并且當(dāng)預(yù)置時間周期T4結(jié)束時電池控制單元24停止操作(S17)。
但是，如果在步驟S15確定蓄電池22處于過放電狀態(tài)，則在預(yù)置時間周期T5內(nèi)執(zhí)行能量供應(yīng)自主控制，并且當(dāng)預(yù)置時間周期T5結(jié)束時電池控制單元24停止操作(S18)。
進(jìn)一步地，盡管本優(yōu)選實(shí)施例的上述描述中的電壓測量單元23被配置來分別測量電池Ce1至Cen之間的每個電壓差，但是電壓測量單元23還被配置來同時測量它們之間的多個電壓差。
另外，根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例的電池組200還包括電池溫度測量單元26，用于測量蓄電池22中的電池Ce1至Cen的溫度，如圖4的虛線所示。配置電池溫度測量單元26以便例如將彼此直接相連的電阻元件R1和熱敏電阻Th與蓄電池并聯(lián)，并且電阻元件R1和熱敏電阻Th相連處的節(jié)點(diǎn)與電池控制單元24相連，作為電池溫度測量單元26的輸出端。因?yàn)闊崦綦娮鑄h的電阻隨著電池溫度的降低而減小，所以電池溫度測量單元26的輸出隨著電池溫度的降低而減小。如果蓄電池22的電池溫度異常高(例如70℃、75℃或者80℃)，則電池溫度測量單元26可以用于電池控制單元24以輸出過放電信號，以防止由于高溫而引起的蓄電池22的惡化。進(jìn)一步地，由于過放電閾值電平隨著溫度的變化而變化，所以電池溫度測量單元26還可以用于電池控制單元24以基于蓄電池22的電池溫度來補(bǔ)償過放電閾值電平，其中電池控制單元24根據(jù)該過電壓閾值電平來確定蓄電池22是否處于過放電狀態(tài)。當(dāng)電池溫度高于特定標(biāo)準(zhǔn)溫度水平時，補(bǔ)償過放電閾值電平以高于特定標(biāo)準(zhǔn)溫度水平處的過放電閾值電平。但是，當(dāng)電池溫度低于標(biāo)準(zhǔn)溫度水平時，補(bǔ)償過放電閾值電平以低于特定標(biāo)準(zhǔn)溫度水平處的過放電閾值電平。進(jìn)一步地，電池溫度測量單元26可以被配置以分別測量電池Ce1至Cen的每個電壓差，還可以被配置來同時測量它們之間的多個電壓差。在這種情況下，蓄電池22的電池溫度設(shè)置為電池之間的電壓差的最大值、最小值或者平均值。
進(jìn)一步地，根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例的電池組200還包括存儲單元27，用于存儲蓄電池22的狀態(tài)，如圖4的虛線所示，該存儲單元27具有可重寫非易失性存儲裝置如EEPROM(電可擦除可編程只讀存儲器)。
在這種情況下，電池控制單元24使存儲單元27在電池控制單元24停止操作之前存儲蓄電池22的狀態(tài)，并且當(dāng)啟動隨后的操作時從存儲單元27讀出所存儲的蓄電池22的狀態(tài)。其后，取決于從存儲單元27讀出的蓄電池22的狀態(tài)，電池控制單元24向電池信號電極Sb3輸出放電信號或者過放電信號，并且同時控制一段時間周期，在該時間周期中基于從存儲單元27讀出的蓄電池22的狀態(tài)經(jīng)由二極管D5向晶體管Q5的基極施加電能。利用這種配置，電池控制單元24能夠向電池信號電極Sb3輸出控制信號，從而通過從存儲單元27讀出蓄電池22的狀態(tài)，控制能量施加的時間周期，即使用戶操縱觸發(fā)開關(guān)112的時間周期太短而不能通過電壓測量單元23確定蓄電池22的狀態(tài)，但是足夠長來從存儲單元27讀出蓄電池22的狀態(tài)。因此，即使在這種情況下，也能夠確保執(zhí)行控制以抑制蓄電池22的性能惡化。
但是，電池控制單元24可以配置為如果基于電壓測量單元23的輸出確定蓄電池22處于過放電狀態(tài)，電池控制單元24就使存儲單元27存儲蓄電池22的狀態(tài)為過放電狀態(tài)，以及，當(dāng)啟動下一操作時，電池控制單元24從存儲單元27讀出蓄電池22的狀態(tài)。在這種情況下，如果從存儲單元27讀出的蓄電池22的狀態(tài)是過放電狀態(tài)，電池控制單元24就停止經(jīng)由二極管D5向晶體管Q5的基極供應(yīng)能量，從而立即停止從蓄電池22的能量供應(yīng)。利用這種配置，在過放電狀態(tài)的情況下，能夠有效地抑制蓄電池22的放電，從而防止完全放電。
進(jìn)一步地，存儲單元27能夠配置以存儲過放電狀態(tài)的數(shù)量。在這種情況下，電池控制單元24可以被配置為如果基于電壓測量單元23的輸出確定蓄電池22處于過放電狀態(tài)，電池控制單元24就使存儲單元27增加過放電狀態(tài)的數(shù)量，并且，當(dāng)啟動下一操作時，電池控制單元24從存儲單元27讀出過放電狀態(tài)的數(shù)量。在這種配置下，如果過放電狀態(tài)的數(shù)量不小于預(yù)定數(shù)量如3、4或5時，電池控制單元24就停止經(jīng)由二極管D5向晶體管Q5的基極的能量供應(yīng)，從而立即停止來自蓄電池22的能量供應(yīng)。利用這種配置，在過放電的狀態(tài)下，能夠有效地抑制蓄電池22的放電，從而防止完全放電。
進(jìn)一步地，存儲單元27還可以配置為存儲蓄電池電壓和每個電池Ce1至Cen的端部之間的電壓差，而不是蓄電池22的狀態(tài)。利用這種配置，也能夠獲得上述的效果。
進(jìn)一步地，根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例的電壓控制單元24還可以配置為過放電閾值電平在觸發(fā)開關(guān)112的操縱之后的預(yù)定時間周期Ta期間被改變，其中電池控制單元24通過該過放電閾值電平來確定蓄電池22是否處于過放電狀態(tài)。具體而言，根據(jù)本優(yōu)選實(shí)施例的電壓控制單元24可以被配置為使用正常過放電閾值電平Vb來確定從操縱觸發(fā)開關(guān)112的時間開始的預(yù)置時間周期Ta結(jié)束之后，蓄電池22是否處于過放電狀態(tài)，以及使用低于正常過放電閾值電平Vb的瞬時過放電閾值電平Vbm來確定直到從操縱觸發(fā)開關(guān)112的時間開始的預(yù)置時間周期Ta結(jié)束，蓄電池22是否處于過放電狀態(tài)。如果，例如電池中的一個的正常過放電閾值電平是2V，則瞬時過放電閾值電平設(shè)置為1.5至1.0V，其比正常過放電閾值電平低0.5至1.0V。
圖8A和圖8B分別顯示了過放電閾值電平是正常過放電閾值電平或瞬時過放電閾值電平的狀態(tài)下的時序圖以及過放電閾值電平是常數(shù)的情況下的時序圖。
在很多情況下，蓄電池電壓在操縱觸發(fā)開關(guān)112之后迅速下降。這樣，如圖8B所示，如果例如蓄電池電壓接近正常過放電閾值電平Vb，則當(dāng)觸發(fā)開關(guān)112接通時(時間t51)，由于該迅速壓降(時間t52)，蓄電池電壓變得低于或等于正常過放電閾值電平Vb。這樣，如上所述，電池組200中的電池控制單元24將確定蓄電池狀態(tài)為過放電狀態(tài)，并且將向工具主體100中的主體控制單元13輸出過放電信號。因此，盡管觸發(fā)開關(guān)112保持接通，到電動機(jī)M的能量供應(yīng)也將被主體控制單元13的控制切斷(時間t52)，以使電動機(jī)M停止(時間t53)。
因此，如圖8A所示，電池控制單元24被優(yōu)選配置為過放電閾值電平在操縱觸發(fā)開關(guān)112之后的預(yù)置時間周期Ta期間被設(shè)置在瞬時過放電閾值電平而不是正常過放電閾值電平。利用這種配置，如果，例如蓄電池電壓接近正常過放電閾值電平Vb，則當(dāng)觸發(fā)開關(guān)112接通時(時間t41)，電池控制單元24將基于瞬時過放電閾值電平Vbm確定蓄電池22的狀態(tài)。因此，即使由于該迅速壓降蓄電池電壓變得低于或等于正常過放電閾值電平Vb(時間t42)，電池控制單元24也將確定蓄電池22的狀態(tài)是正常充電狀態(tài)而不是過放電狀態(tài)，從而使電動機(jī)M繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。進(jìn)一步地，當(dāng)從操縱觸發(fā)開關(guān)112的時間開始的預(yù)置時間周期Ta結(jié)束時(時間t43)，電池控制單元24將過放電閾值電平從瞬時過放電閾值電平Vbm改變到正常過放電閾值電平Vb。這樣，如果蓄電池電壓變得低于或等于正常過放電閾值電平Vb(時間t44)，過放電信號就從電池組200中的電池控制單元24輸出到工具主體100的主體控制單元13。因此，盡管觸發(fā)開關(guān)112保持接通，到電動機(jī)M的能量供應(yīng)也被主體控制單元13的控制切斷(時間t44)，以便電動機(jī)M停止(時間t45)。
如上所述，通過配置電池控制單元24具有瞬時過放電閾值電平Vbm而不是正常過放電閾值電平Vb，作為操縱觸發(fā)開關(guān)112之后的預(yù)置時間周期Ta期間的過放電閾值電平，操縱觸發(fā)開關(guān)112之后馬上出現(xiàn)的迅速壓降能夠被掩蓋，并且能夠基于正常過放電閾值電平Vb很好地確定蓄電池的過放電狀態(tài)。因此，能夠使用蓄電池22直到蓄電池電壓達(dá)到正常過放電閾值電平Vb，以便電池組200更方便使用。例如基于實(shí)驗(yàn)來很好地設(shè)置預(yù)置時間周期Ta，該預(yù)置時間周期Ta用于降低操縱觸發(fā)開關(guān)112之后蓄電池馬上出現(xiàn)的迅速壓降的影響。預(yù)置時間周期Ta可以例如設(shè)置在從100到1000毫秒范圍內(nèi)，如400、500或600毫秒。
進(jìn)一步地，根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，工具主體可以配置為還包括主體單觸發(fā)電路121，用于向二極管D2施加脈沖形電壓，并且電池組被配置為還包括電池單觸發(fā)電路28，用于向二極管D4施加脈沖形電壓。
圖9顯示了根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例的還包括單觸發(fā)電路的電動工具的電配置的方框圖。如圖所示，工具主體100’包括圖4所示的工具主體100的所有元件，并且還包括開關(guān)SW2的觸點(diǎn)e和二極管D2的陽極之間的主體單觸發(fā)電路121，其中主體單觸發(fā)電路121具有電容器C1和電阻元件R2。也就是說，開關(guān)SW2的觸點(diǎn)e經(jīng)由電容器C1與二極管D2的陽極相連，并且經(jīng)由電阻元件R2接地。由于工具主體100’的其他配置與圖4所示的工具主體100相同，所以將省略其描述。進(jìn)一步地，電池組200’包括圖4所示的電池組200的所有元件，并且還包括電池信號電極Sb4和二極管D4的陽極之間的電池單觸發(fā)電路28，其中電池單觸發(fā)電路28具有電容器C2和電阻元件R3。也就是說，電池信號電極Sb4經(jīng)由電容器C2與二極管D4的陽極相連，并且經(jīng)由電阻元件R3接地。由于電池組200’的其他配置與圖4所示的電池組200相同，所以將省略其描述。
圖10提供了用于描述根據(jù)該優(yōu)選實(shí)施例的工具主體100’和電池組200’的時序圖。圖10中顯示了蓄電池電壓(即蓄電池22的兩端之間的電壓差)、過放電信號(或放電信號)、工具主體100’中的觸發(fā)開關(guān)112的操作、主體單觸發(fā)電路121的輸出、到主體控制單元13的能量供應(yīng)、制動的操作、脈沖控制單元15和電動機(jī)M的操作、電池組200’中的電池單觸發(fā)電路28的輸出，以及到電池控制單元24的能量供應(yīng)。
以一種類似于圖1所示的配置的方式，如果電池組200’附加到工具主體100’上，工具主體100’的能量接收電極Sa1和Sa2以及主體信號電極Sa3和Sa4分別與電池組200’的能量供應(yīng)電極Sb1和Sb2以及電池信號電極Sb3和Sb4按壓接觸。當(dāng)電動工具的用戶操縱觸發(fā)開關(guān)112時，開關(guān)SW1和SW2響應(yīng)于觸發(fā)開關(guān)112而接通。也就是說，開關(guān)SW1的觸點(diǎn)a與觸點(diǎn)b相連，開關(guān)SW2的觸點(diǎn)d與觸點(diǎn)e相連。這樣，開操縱信號經(jīng)由二極管D1輸出到主體信號電極Sa4，以使其能夠輸出到電池組200’，并且啟動信號經(jīng)由緩沖器BF1輸入到主體控制單元13。其后，單脈沖電壓經(jīng)由主體單觸發(fā)電路121施加到二極管D2，從而依次接通晶體管Q2和Q1以從蓄電池22經(jīng)由晶體管Q1向主體控制單元13供應(yīng)電能。然后，啟動主體控制單元13以啟動工具主體100’的控制，從而執(zhí)行能量供應(yīng)自主控制以支持從能量接收電極Sa1經(jīng)由晶體管Q1的能量供應(yīng)。
這里，還包括主體單觸發(fā)電路121的工具主體100’的操作與前一實(shí)施例中的工具主體100的操作不同之處在于由于電壓經(jīng)由主體單觸發(fā)電路121施加到二極管D2，所以施加到二極管D2上的脈沖形電壓具有與主體單觸發(fā)電路121中的電容器C1和電阻元件R2所確定的時間常數(shù)Tb1相同的脈沖寬度。因此，根據(jù)本實(shí)施例，如果蓄電池22處于過放電狀態(tài)時(圖10中的時間t61，其對應(yīng)于圖5中的時間t9)觸發(fā)開關(guān)112接通，則主體單觸發(fā)電路121的輸出電壓升高到一個高電平，其具有脈沖波形，在操縱觸發(fā)開關(guān)121之后只持續(xù)一小會兒，然后在一個短時間周期之后下降。由于當(dāng)從主體單觸發(fā)電路121的輸出電壓下降到低電平的時間(圖10中的時間t62)開始的預(yù)置時間周期T2結(jié)束時，到主體控制單元13的能量供應(yīng)被切斷(圖10中的時間t63，其對應(yīng)于圖5中的時間t11)，所以到主體控制單元13的能量供應(yīng)能夠在更短的時間周期中被切斷，該時間周期短于不包括主體單觸發(fā)電路121的工具主體100中的時間周期。因此，t61和t63之間的時間間隔小于t9和t11之間的時間間隔。通過這種方式，當(dāng)蓄電池22處于過放電狀態(tài)時能夠立即停止蓄電池22的放電，以便更有效地防止蓄電池22的性能惡化。
進(jìn)一步地，如果電池組200’附加到工具主體100’上，并且電動工具的用戶操縱觸發(fā)開關(guān)112時(時間t21)，開關(guān)SW1和SW2就響應(yīng)于觸發(fā)開關(guān)112的操縱而接通。因此，如上所述，開操縱信號從主體信號電極Sa4經(jīng)由二極管D1輸出，以便開操縱信號輸入到電池信號電極Sb4。結(jié)果是，施加到能量接收電極Sa1的電壓作為單脈沖被施加到經(jīng)由開關(guān)SW2的晶體管Q2的基極、二極管D1、主體信號電極Sa4、電池信號電極Sb4、電池單觸發(fā)電路28以及二極管D4。這樣，晶體管Q5接通從而接通晶體管Q4，以便電能從蓄電池22經(jīng)由晶體管Q4供應(yīng)到電壓測量單元23和電池控制單元24。然后，啟動電池控制單元24以啟動保護(hù)蓄電池22的控制操作。進(jìn)一步地，電池控制單元24確定蓄電池22的狀態(tài)，并且基于所確定的蓄電池22的狀態(tài)，電池控制單元24控制電壓經(jīng)由二極管D5施加到晶體管Q5的基極上的時間周期，從而控制從蓄電池22施加電能的時間周期。
這里，還包括電池單觸發(fā)電路28的電池組200’的操作與前一實(shí)施例中的電池組200的不同之處在于由于電壓經(jīng)由電池單觸發(fā)電路28施加到二極管D4，所以施加到二極管D4的脈沖形電壓具有由電池單觸發(fā)電路28中的電容器C2和電阻元件R3所確定的時間常數(shù)Tb2相同的脈沖形電壓的脈沖寬度。因此，根據(jù)本實(shí)施例，如果蓄電池22處于過放電狀態(tài)時(圖10中的時間t61，其對應(yīng)于圖6中的時間t31)觸發(fā)開關(guān)112接通，則電池單觸發(fā)電路28的輸出電壓升高到一個高電平，其具有脈沖形，在操縱觸發(fā)開關(guān)121之后只持續(xù)一小會兒，然后在一個短時間周期之后下降。由于當(dāng)從電池單觸發(fā)電路28的輸出電壓下降到低電平的時間(圖10中的時間t62)開始的預(yù)置時間周期T5結(jié)束時，到電池控制單元24的能量供應(yīng)被切斷(圖10中的時間t63，其對應(yīng)于圖6中的時間t33)，所以到電池控制單元24的能量供應(yīng)能夠在更短的時間周期中被切斷，該時間周期短于不包括電池單觸發(fā)電路28的電池組200中的時間周期。因此，t61和t63之間的時間間隔小于t31和t33之間的時間間隔。通過這種方式，當(dāng)蓄電池22處于過放電狀態(tài)時能夠立即停止蓄電池22的放電，以便更有效地防止蓄電池22的性能惡化。
進(jìn)一步地，盡管上述優(yōu)選實(shí)施例中的觸發(fā)開關(guān)能夠根據(jù)操縱的大小改變電能的大小以及能夠接通和斷開，但是根據(jù)本發(fā)明的觸發(fā)開關(guān)還可以被配置以使其只能夠接通和斷開。
如上所述，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，當(dāng)指示操縱了操縱開關(guān)的開操縱信號從主體輸入時，啟動從蓄電池到電池控制單元的能量供應(yīng)。這樣，由于沒有無功電流流過，所以與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠降低蓄電池的性能惡化。
雖然本發(fā)明已經(jīng)就優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了顯示和描述，但是可以理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的范圍的情況下能夠做出各種改變和變形。
權(quán)利要求
1.一種電氣設(shè)備，包括電氣設(shè)備主體，包括負(fù)載，操縱開關(guān)，用于操作所述負(fù)載，能量接收電極，用于接收電能，主體控制單元，用于響應(yīng)于所述操縱開關(guān)的操縱來控制從所述能量接收電極供應(yīng)到所述負(fù)載的電能，信號產(chǎn)生單元，用于如果所述操縱開關(guān)被接通，產(chǎn)生開操縱信號以指示所述操縱開關(guān)被接通，以及主體信號電極，用于輸出由所述信號產(chǎn)生單元所產(chǎn)生的所述開操縱信號；以及電池組，包括電池，能量供應(yīng)電極，用于從所述電池向所述能量接收電極供應(yīng)電能，電池控制單元，用于控制從所述電池向所述能量供應(yīng)電極供應(yīng)的所述電能，以抑制所述電池的性能惡化，電池信號電極，用于從所述主體信號電極接收所述開操縱信號，以及能量供應(yīng)單元，用于當(dāng)所述電池信號電極接收到所述開操縱信號時啟動從所述電池到所述電池控制單元的能量供應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣設(shè)備，其中所述電池組還包括檢測單元，用于檢測所述電池的狀態(tài)，以及其中如果所述操縱開關(guān)被斷開，所述信號產(chǎn)生單元還產(chǎn)生關(guān)操縱信號以指示所述操縱開關(guān)被斷開，所述主體信號電極還輸出由所述信號產(chǎn)生單元所產(chǎn)生的所述關(guān)操縱信號，所述電池信號電極還從所述主體信號電極接收所述關(guān)操縱信號，以及當(dāng)所述電池信號電極接收到所述關(guān)操縱信號時，所述電池控制單元基于由所述檢測單元所檢測的所述電池的狀態(tài)，來調(diào)整從所述能量供應(yīng)單元供應(yīng)所述電能的時間周期。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電氣設(shè)備，其中，當(dāng)所述電池信號電極接收到所述關(guān)操縱信號時，如果所述檢測單元所檢測的所述電池的狀態(tài)是第一狀態(tài)，則所述電池控制單元允許在第一時間周期內(nèi)從所述能量供應(yīng)單元提供電能；如果所述檢測單元所檢測的所述電池的狀態(tài)是第二狀態(tài)，則所述電池控制單元允許在第二時間周期內(nèi)從所述能量供應(yīng)單元提供所述電能，該第二時間周期短于所述第一時間周期，在該第二狀態(tài)中剩余電荷量少于所述第一狀態(tài)中的剩余電荷量；并且如果所述檢測單元所檢測的所述電池的狀態(tài)是第三狀態(tài)，則所述電池控制單元允許在第三時間周期內(nèi)從所述能量供應(yīng)單元提供所述電能，該第三時間周期短于所述第二時間周期，在該第三狀態(tài)中所述剩余電荷量少于所述第二狀態(tài)中的剩余電荷量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電氣設(shè)備，其中如果所述檢測單元所檢測的所述電池的狀態(tài)是過放電狀態(tài)，則所述電池控制單元向所述電氣設(shè)備主體輸出過放電信號以指示所述電池的狀態(tài)是所述過放電狀態(tài)，以及其中，用來確定所述過放電狀態(tài)的過放電閾值電平被設(shè)置為較低電平，直到所述電池信號電極接收到所述開操縱信號之后的預(yù)置時間周期結(jié)束，否則設(shè)置為較高電平。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電氣設(shè)備，還包括存儲單元，用于存儲由所述檢測單元所檢測的所述電池的狀態(tài)，其中當(dāng)所述電池信號電極接收到所述關(guān)操縱信號時，所述電池控制單元使所述存儲單元存儲由所述檢測單元所檢測的所述電池的狀態(tài)，并且基于所述存儲單元中存儲的所述電池的狀態(tài)而不是由所述檢測單元所檢測的所述電池的狀態(tài)，來調(diào)整從所述能量供應(yīng)單元供應(yīng)所述電能的所述時間周期。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電氣設(shè)備，其中所述開操縱信號是與所述操縱開關(guān)的操縱相同步的單脈沖形信號，并且如果由所述檢測單元所檢測的所述電池的狀態(tài)是所述過放電狀態(tài)，則所述電池控制單元切斷所述能量供應(yīng)單元的所述能量供應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電氣設(shè)備，還包括存儲單元，用于存儲由所述檢測單元所檢測的所述電池的狀態(tài)，其中當(dāng)由所述檢測單元所檢測的所述電池的狀態(tài)是所述過放電狀態(tài)時，所述電池控制單元使所述存儲單元存儲所述電池的狀態(tài)為過放電狀態(tài)，并且當(dāng)所述電池信號電極接收到所述開操縱信號并且如果存儲在所述存儲單元中的所述電池的狀態(tài)是過放電狀態(tài)時，所述電池控制單元使所述能量供應(yīng)單元切斷所述能量供應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電氣設(shè)備，還包括存儲單元，用于存儲所述過放電狀態(tài)的數(shù)量，其中所述電池控制單元計(jì)數(shù)由所述檢測單元所檢測的所述電池的狀態(tài)是所述過放電狀態(tài)的情況的數(shù)量，以使所述存儲單元存儲這種情況的數(shù)量作為所述過放電狀態(tài)的數(shù)量，并且當(dāng)所述電池信號電極接收到所述開操縱信號并且如果存儲在所述存儲單元中的所述過放電狀態(tài)的數(shù)量大于或等于預(yù)定數(shù)量時，所述電池控制單元使所述能量供應(yīng)單元切斷所述能量供應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的電氣設(shè)備，其中所述電池是鋰離子電池。
全文摘要
一種電氣設(shè)備，包括電氣設(shè)備主體和電池組。該電氣設(shè)備主體具有負(fù)載；操縱開關(guān)；能量接收電極；主體控制單元，用于響應(yīng)于該操縱開關(guān)的操縱來控制從該能量接收電極提供的電能；信號產(chǎn)生單元，如果該操縱開關(guān)被接通時用于產(chǎn)生開操縱信號；以及主體信號電極，用于輸出該開操縱信號。該電池組具有電池；能量供應(yīng)電極；電池控制單元，用于控制從該電池供應(yīng)到該能量供應(yīng)電極的電能；電池信號電極，用于接收該開操縱信號；以及能量供應(yīng)單元，用于當(dāng)該電池信號電極接收到該開操縱信號時，啟動從該電池到該電池控制單元的能量供應(yīng)。
文檔編號H01M10/44GK1848591SQ20061007162
公開日2006年10月18日 申請日期2006年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月28日
發(fā)明者伊藤正俊, 宮崎博, 大橋敏治, 河合啟 申請人:松下電工株式會社