專利名稱：電動(dòng)工具以及電動(dòng)工具和電池包的組合的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)工具，尤其涉及一種采用電池包供電的電動(dòng)工具。
本發(fā)明還涉及一種電動(dòng)工具和電池包的組合。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著電池材料技術(shù)的發(fā)展，電池的容量已被大幅度的提升，其應(yīng)用范圍也 已經(jīng)從一些小功率的電子類電氣裝置而延伸到一些大功率的動(dòng)力類電氣裝置，如電動(dòng)工具 等。這樣，采用了高倍率電池的電動(dòng)工具可以擺脫線纜的束縛而可隨時(shí)、隨地地使用。為提 高利用率，這些電池通常采用的是可充電電池，如鎳鎘(Nickel-cadmium， NiCd)電池、鎳氫 (Nickel-Metal Hydride, NiMH)電池、鋰離子(Lithi咖-ion， L-ion)電池等。
上述類型的電池在和無(wú)繩類電氣裝置配合工作時(shí)，是處于一個(gè)放電狀態(tài)，電池放 電時(shí)，當(dāng)電壓下降到電池不宜再繼續(xù)放電的最低工作電壓值(終止電壓)時(shí)，還繼續(xù)放電就 可能會(huì)造成電池內(nèi)壓升高，正、負(fù)極活性物質(zhì)的可逆性遭到損壞，從而會(huì)使電池的容量產(chǎn)生 明顯減少。同樣，電池插接到充電器上充電時(shí)，在達(dá)到充滿狀態(tài)后，若還繼續(xù)充電，可能導(dǎo)致 電池內(nèi)壓升高、電池變形、漏液等情況發(fā)生，使得電池的性能也會(huì)顯著降低和損壞。因此，在 這些無(wú)繩類電氣裝置或充電裝置的設(shè)計(jì)時(shí)，都會(huì)考慮采用硬件或硬件與軟件的結(jié)合來(lái)對(duì)電 池包進(jìn)行過(guò)充或過(guò)放的保護(hù)。 對(duì)上述類型的電池的過(guò)充或過(guò)放保護(hù)主要考慮電池的電壓和溫度。例如，電池在
放電時(shí)，電池電壓會(huì)下降，電池溫度會(huì)上升，當(dāng)電壓下降到終止電壓或溫度上升到放電溫度
上限的時(shí)候，需要采取相關(guān)的措施，如斷開(kāi)放電回路，來(lái)避免損害電池。又如，電池在充電
時(shí)，電池電壓會(huì)上升，電池溫度也會(huì)上升，同樣當(dāng)電壓上升到充電電壓上限或溫度上升到充
電溫度上限的時(shí)候，需要采取相關(guān)的措施來(lái)避免電池因過(guò)充而受到損傷。 有些設(shè)計(jì)通過(guò)在電池包內(nèi)設(shè)置電壓和溫度檢測(cè)元件來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)電池電壓和溫度，
然后將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)分別通過(guò)相應(yīng)的端口反饋給無(wú)繩類電氣裝置或充電裝置，隨后這些電
氣裝置對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，并在電池包過(guò)充或過(guò)放時(shí)采取相應(yīng)的措施以避免電池受
損。不過(guò)，這種設(shè)計(jì)對(duì)無(wú)繩類電氣裝置或充電裝置的要求比較高，因?yàn)樗鼈儾粌H需要實(shí)現(xiàn)自
身的功能，還需要對(duì)電池包的狀態(tài)進(jìn)行判斷，并對(duì)可能發(fā)生的異常情況進(jìn)行控制。此外，從
成本上考慮，很多廠家開(kāi)始考慮采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的通用的電池包，如以電動(dòng)工具為例，同一廠
家的不同的無(wú)繩類電動(dòng)工具可以采用通用的可互換的電池包，即幾種不同種類但具有相同
電池包端口的無(wú)繩工具，如電鉆、電圓鋸、打草機(jī)等，都可采用同一個(gè)電池包來(lái)進(jìn)行工作。如
此，如果采用上述設(shè)計(jì)的電池包，那么與這些電池包配合的不同種類的電動(dòng)工具內(nèi)部都需
要設(shè)置電池包電壓、溫度判斷并控制的元器件，顯然會(huì)大大增加設(shè)計(jì)與制造的成本。 也有的電池包設(shè)計(jì)是在電池包內(nèi)集成處理器，這些處理器不僅可以對(duì)電池進(jìn)行電
壓、溫度等的檢測(cè)，還會(huì)根據(jù)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷是否有過(guò)充或過(guò)放，并在過(guò)充或過(guò)放時(shí)
主動(dòng)對(duì)電池包進(jìn)行控制來(lái)避免電池受損。然而，這種電池包雖然能夠解決上述設(shè)計(jì)的問(wèn)題，
但其本身設(shè)計(jì)要求以及設(shè)計(jì)和制造成本都非常高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種電動(dòng)工具，其內(nèi)設(shè)置有電子控制組件，可對(duì)與其配合的電池包實(shí) 行過(guò)放保護(hù)，從而可簡(jiǎn)化相應(yīng)電池包的設(shè)計(jì)，并降低成本。 本發(fā)明提供一種電動(dòng)工具和電池包的組合，其電動(dòng)工具內(nèi)設(shè)置有電子控制組件，
可對(duì)與其配合的電池包實(shí)行過(guò)放保護(hù)，從而可簡(jiǎn)化相應(yīng)電池包的設(shè)計(jì)，并降低成本。 為實(shí)現(xiàn)上述目的之一，本發(fā)明的技術(shù)方案是 —種電動(dòng)工具，包括 機(jī)身，沿縱長(zhǎng)方向延伸； 電機(jī)，設(shè)置在機(jī)身內(nèi)并具有旋轉(zhuǎn)速度； 輸出軸，輸出所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速； 齒輪減速機(jī)構(gòu)，設(shè)置在電機(jī)和輸出軸之間并以一定的減速比將電機(jī)的轉(zhuǎn)速傳遞給 輸出軸； 手柄，自機(jī)身底部向下延伸而出； 扳機(jī)開(kāi)關(guān)，設(shè)置在手柄內(nèi)并與電機(jī)電性連接，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速與扳機(jī)開(kāi)關(guān)的按壓 程度成比例； 底座，自手柄底部延伸出； 電路板，設(shè)置在底座內(nèi)并與扳機(jī)開(kāi)關(guān)電性連接；
電子控制組件，設(shè)置在所述電路板上； 端子組件，與所述電路板電性連接，其具有延伸凸露于底座外的若干導(dǎo)電端子。
為實(shí)現(xiàn)上述目的之一，本發(fā)明的技術(shù)方案還可以是
—種電動(dòng)工具和電池包的組合，包括
電池包，其包括
殼體， 若干電池，收容在所述殼體內(nèi)， 第一電路板，與所述電池電性連接， 第一電子控制組件，設(shè)置在所述第一電路板上，禾口 若干第一導(dǎo)電端子，與所述第一電路板電性連接； 電動(dòng)工具，其包括 機(jī)殼， 電機(jī)，設(shè)置在機(jī)殼內(nèi)，其具有一旋轉(zhuǎn)速度， 輸出軸，輸出所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速， 夾頭，與輸出軸的輸出端連接用于夾持工作頭， 第二電路板，與所述電機(jī)電性連接， 第二電子控制組件，設(shè)置在所述第二電路板上，禾口 若干第二導(dǎo)電端子，與第二電路板電性連接，并在電池包與電動(dòng)工具對(duì)接后與所 述第一導(dǎo)電端子相應(yīng)電性接觸。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中在電池包和電動(dòng)工具內(nèi)均設(shè)有電子控制組件，可分別 用來(lái)監(jiān)測(cè)電池包狀態(tài)以及對(duì)電池包實(shí)行保護(hù)控制，相對(duì)于單獨(dú)在電池包內(nèi)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)和控制
5的功能，這種設(shè)計(jì)的要求相對(duì)而言被大大簡(jiǎn)化，同時(shí)成本也相應(yīng)地降低。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。 圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中電池包插接到電動(dòng)工具后工作的電路框圖。
圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中電池包插接到充電器上后充電的電路框圖。
圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中電池包的工作流程框圖。 圖4是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中電動(dòng)工具對(duì)電池包實(shí)施過(guò)放保護(hù)的工作流程框圖。 圖5是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中充電器對(duì)電池包實(shí)施過(guò)充保護(hù)的工作流程框圖。 圖6是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中電動(dòng)工具和電池包插接后的平面視圖。 圖7是圖6所示電動(dòng)工具和電池包插接前的立體視圖，其中電動(dòng)工具的半邊機(jī)殼
和電池包的上殼體被移除以顯示其內(nèi)部構(gòu)造。 圖8是圖6中所示電動(dòng)工具部分構(gòu)件的立體分解圖。 圖9是圖6中所示電池包的立體分解圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明旨在揭示了一種新的電池包過(guò)充與過(guò)放的保護(hù)方式，通過(guò)無(wú)繩電氣裝置與 電池包的共同配合來(lái)避免電池包過(guò)放，或通過(guò)充電裝置與電池包的配合來(lái)避免電池包的過(guò) 充，以下具有鋰離子電池和無(wú)繩電動(dòng)工具為例結(jié)合圖1至圖5的具體實(shí)施方式
進(jìn)行說(shuō)明。需 要說(shuō)明的是，這兒所說(shuō)的鋰離子電池是負(fù)極材料為鋰元素的可充電電池的總稱，依據(jù)正極 材料的不同，其可構(gòu)成許多體系，如"鋰錳"電池，"鋰鐵"電池等 圖1是電池包10插接到電動(dòng)工具20后工作的電路原理框圖，圖2是電池包10插 接到充電器30上后充電的電路原理框圖。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員易于理解的是，電池包 10、電動(dòng)工具20、充電器30內(nèi)都設(shè)置有印刷電路板，而圖中所示的由若干電子元器件組成 的電子控制組件設(shè)置在相應(yīng)電路板上，并通過(guò)電路板上的電路使這些電子元器件相互電性 連接。 如圖1所示，電池包IO包括有電池組11、電池包控制單元12、溫度檢測(cè)元件 (Temperature Sensor， TS) 13、識(shí)別電阻(Rl) 14、以及若干導(dǎo)電端子。 在本實(shí)施方式中，電池組ll由五節(jié)串聯(lián)的鋰錳電池ll組成，其中每節(jié)電池的額定 電壓為3. 8伏(V)。當(dāng)然，在其他實(shí)施方式中，根據(jù)不同的工況需求，電池的類型、節(jié)數(shù)、以及 設(shè)置方式也可視具體情況而不同。如電池組11可以由十節(jié)額定電壓為3. 2伏的鋰鐵電池 組成，這十節(jié)電池分兩排并列設(shè)置，且每排由五節(jié)電池串聯(lián)而成。此外，由于電池的特性不 同，其對(duì)應(yīng)的放電電壓下限V1、充電電壓上限V2、充電電壓下限、放電溫度上限T1、充電溫 度上限T2都會(huì)相應(yīng)有所不同。 電池包控制單元12與電池組11的各電池電性連接，用來(lái)檢測(cè)每節(jié)電池的電壓以 及電池包的溫度等數(shù)據(jù)，并通過(guò)這些數(shù)據(jù)來(lái)判斷電池包的工作狀態(tài)。該控制單元12可以是 由實(shí)現(xiàn)各相應(yīng)功能的元器件組成的邏輯電路，也可以是集成有程序、指令的微處理器。在本 實(shí)施方式中，電池包控制單元12為處理器，通常該處理器內(nèi)包括有微處理模塊(MCU)、只讀 存儲(chǔ)器(ROM)模塊、隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)模塊、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換單元(A/D converter)模塊、計(jì)時(shí)器(timer) 221模塊、輸入/輸出端口 (I/O port)模塊等，由于這些模塊的功能及其工 作原理都為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟識(shí)，所以申請(qǐng)人在此不再予以贅述。需要注意的是， 在本實(shí)施方式中，每節(jié)電池11的電壓都會(huì)被電池包控制單元12檢測(cè)到，相比僅檢測(cè)某一節(jié) 電池，可有效避免因?yàn)殡姵氐囊恢滦圆疃鵁o(wú)法反映每節(jié)電池的過(guò)充或過(guò)放的情形。在具體 實(shí)施中，每節(jié)電池11的電壓模擬信號(hào)通過(guò)電池包控制單元12的輸入端口輸入，并且由數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，而后由微處理模塊執(zhí)行相應(yīng)的程序來(lái)判斷每節(jié)電池的電 壓是否被過(guò)充或過(guò)放。 在本實(shí)施方式中，溫度傳感器13為熱敏電阻，其被粘附在電池的表面，并通過(guò)電
性導(dǎo)線與電池包控制單元12連接。通過(guò)這種設(shè)置，當(dāng)電池的溫度發(fā)生變化時(shí)，熱敏電阻的
阻值也相應(yīng)發(fā)生變化，并被電池包控制單元12檢測(cè)到，檢測(cè)到的溫度被用來(lái)表示整個(gè)電池
包的工作溫度。作為優(yōu)選的實(shí)施方式，熱敏電阻13最好被設(shè)置在電池組11內(nèi)溫度最高的
區(qū)域，這樣可以確保所有電池不會(huì)因?yàn)檫^(guò)溫而受到損壞，并且，熱敏電阻13設(shè)置的區(qū)域最
好與外部氣流隔絕，如此可以確保檢測(cè)到電池組11的溫度值比較準(zhǔn)確。 識(shí)別電阻14的阻值可用于表示電池包10內(nèi)電池的特性、電池的容量、電池的額定
電壓等。當(dāng)電池包10插接到電動(dòng)工具20或充電器30上后，電動(dòng)工具20或充電器30會(huì)辨
別識(shí)別電阻14對(duì)應(yīng)的阻值所產(chǎn)生的壓降，從而識(shí)別出電池包中電池對(duì)應(yīng)的特性、容量、額
定電壓等，在本實(shí)施方式中，該識(shí)別電阻14的阻值用來(lái)表征相應(yīng)的額定電壓。后續(xù)會(huì)結(jié)合
充電器做詳細(xì)的說(shuō)明。 在本實(shí)施方式中，電池包10的導(dǎo)電端子包括與電池組11的正、負(fù)極相應(yīng)電性連接 的第一正極端子(B+) 15和第一負(fù)極端子(B-)19，與電池包控制單元12的相應(yīng)輸入端口連 接的第一電源端子(Vcc)16，與電池包控制單元12的相應(yīng)輸出端口連接用來(lái)輸出表示電池 包工作狀態(tài)指示信號(hào)的第一狀態(tài)指示端子(BH) 17，以及與識(shí)別電阻14電性連接的第一識(shí) 別端子(BS)18。 參照?qǐng)D1所示，電動(dòng)工具20包括電機(jī)21、電機(jī)控制單元22、用于檢測(cè)電機(jī)21溫度 的溫度傳感器(Temperature Sensor, TS) 23、直流電源轉(zhuǎn)換模塊(DC-DC) 24、若干導(dǎo)電端子、 和用于檢測(cè)電機(jī)21電流的電流傳感器28。 其中，電動(dòng)工具20的導(dǎo)電端子包括可與電池包的第一正、負(fù)極端子15、19電性接 觸的第二正極端子(B+)25和第二負(fù)極端子(B-)29，與電池包10的第一電源端子16電性 接觸的第二電源端子(Vcc)26，以及與電池包的第一狀態(tài)指示端子17電性接觸的第二狀態(tài) 指示端子(BH)27。需要說(shuō)明的是，上述電動(dòng)工具的導(dǎo)電端子中并無(wú)相應(yīng)端子與電池包的第 一識(shí)別端子18電性接觸，這是因?yàn)樵诒緦?shí)施方式中，電動(dòng)工具20通過(guò)機(jī)械防誤插來(lái)識(shí)別相 應(yīng)額定電壓的電池包，也就是說(shuō)，電動(dòng)工具20和電池包10的對(duì)接面上設(shè)有可相互配合的防 誤插結(jié)構(gòu)，如凸鍵與鍵槽的配合結(jié)構(gòu)，如此，額定電壓與電動(dòng)工具不匹配的電池包就無(wú)法順 利插接到電動(dòng)工具上。當(dāng)然，在其他實(shí)施方式中，電動(dòng)工具內(nèi)也可以通過(guò)設(shè)置相應(yīng)的識(shí)別端 子、比較器、放大器等電子元器件來(lái)實(shí)現(xiàn)電子識(shí)別額定電壓，只不過(guò)相比機(jī)械防誤插形式， 成本會(huì)因?yàn)樵脑黾佣鄳?yīng)提高。由于這些防誤插設(shè)計(jì)對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是可 輕易想到的，所以申請(qǐng)人在此不再做進(jìn)一步的描述。 在本實(shí)施方式中，電機(jī)控制單元22是由邏輯電路構(gòu)成，其與第二狀態(tài)指示端子27 連接。電池包工作狀態(tài)指示信號(hào)由電池包控制單元12的相應(yīng)輸出端口 (未標(biāo)示)輸出，并
7依次通過(guò)第一、二狀態(tài)指示端子17、27的傳遞而為電機(jī)控制單元接收。溫度檢測(cè)元件23為 熱敏電阻，其粘附在電機(jī)21表面來(lái)感測(cè)電機(jī)溫度，并與電機(jī)控制單元22連接以將表示溫度 的電信號(hào)傳遞給控制單元。 在本實(shí)施方式中，直流電源轉(zhuǎn)換模塊24是用來(lái)充當(dāng) 一個(gè)直流恒壓電源，用于供給 電池包的控制單元12、溫度檢測(cè)元件13等電力。該直流電源轉(zhuǎn)換模塊24設(shè)置在正、負(fù)極端 子之間，從而在電池包10與電動(dòng)工具20插接后可與電池組11組成電性回路，并且，可與電 池包控制單元12組成電性回路。在上述回路中，電動(dòng)工具20內(nèi)還設(shè)置有一扳機(jī)開(kāi)關(guān)202， 當(dāng)扳機(jī)開(kāi)關(guān)202閉合后，在與電池組11組成的電性回路中，直流電源轉(zhuǎn)換模塊24將電池組 11的額定電壓轉(zhuǎn)換成與電池包控制單元12工作能夠匹配的一個(gè)較低的電壓，而在與電池 包控制單元12組成的電性回路中，該直流電源轉(zhuǎn)換模塊24充當(dāng)一個(gè)直流恒壓電源來(lái)為電 池包控制單元12提供電力。同時(shí)，該直流電源轉(zhuǎn)換模塊24還與電機(jī)控制單元22連接來(lái)為 其提供電力。該在本實(shí)施方式中，雖然還是由電池組為電池包內(nèi)的電子元器件提供電力，但 是需要插接到電動(dòng)工具并開(kāi)始工作(合上扳機(jī)開(kāi)關(guān)202)后，也就是說(shuō)，電池包在存儲(chǔ)(未 插接)或待機(jī)(扳機(jī)開(kāi)關(guān)202未閉合)狀態(tài)下，其內(nèi)的電子元器件并不工作，從而有效避免 電池包內(nèi)的電力不必要地消耗。 電機(jī)電流檢測(cè)元件28與電機(jī)21串聯(lián)設(shè)置，其間還設(shè)置有一電機(jī)控制開(kāi)關(guān)201，用 來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)行。電流檢測(cè)元件28可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方式，如用于獲取電 流值的檢測(cè)電阻、將獲取的電流值與預(yù)定電流閾值進(jìn)行比較的比較器等，申請(qǐng)人不再做詳 細(xì)的描述。同樣，電機(jī)控制開(kāi)關(guān)201也可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，如采用 MOSFET (Metallic OxideSemiconductor Field Effecttransistor，金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效 應(yīng)晶體管金屬氧化物半導(dǎo)體)，這樣可以通過(guò)MOSFET高頻通斷的特性來(lái)有效地控制控制電 機(jī)的運(yùn)行。此外，電機(jī)控制開(kāi)關(guān)201也可采用傳統(tǒng)的繼電器開(kāi)關(guān)。 參照?qǐng)D2所示，其中電池包IO部分與圖1中的電池包IO部分完全相同，申請(qǐng)人不 再贅述。充電器30包括充電控制單元31 、用于充當(dāng)直流恒壓電源Vcc的直流電源轉(zhuǎn)換模塊 (DC-DC)32、交直流電源轉(zhuǎn)換模塊(AC-DC)33、若干導(dǎo)電端子、用于檢測(cè)充電回路電流的電流 檢測(cè)元件302、和用于控制充電回路導(dǎo)通與斷開(kāi)的充電開(kāi)關(guān)301。 充電器30的導(dǎo)電端子大部分與電動(dòng)工具20的相似，包括可與電池包10的第一 正、負(fù)極端子15、19電性接觸的第三正極端子(B+)35和第三負(fù)極端子(B-)39，與電池包10 的第一電源端子16電性接觸的第三電源端子(Vcc)36，以及與電池包的第一狀態(tài)指示端子 17電性接觸的第三狀態(tài)指示端子(BH)37。不過(guò)，與電動(dòng)工具20不同的是，充電器30還包 括與電池包10的第一識(shí)別端子18電性接觸的第三識(shí)別端子38，并且，在第三識(shí)別端子38 和直流恒壓電源Vcc間還串聯(lián)有第二識(shí)別電阻(R2)34，通過(guò)這種布置，在直流恒壓電源Vcc 和地(B-端子)之間形成由第一識(shí)別電阻(Rl)14和第二識(shí)別電阻(R2)24串聯(lián)設(shè)置的分壓 電路。對(duì)于充電器30而言，直流恒壓電源Vcc的電壓值和第二識(shí)別電阻34的阻值是已知 的，如此，只要通過(guò)檢測(cè)BS端口處的電壓值Vbs，充電控制單元31就可以得知第一識(shí)別電阻 14的阻值，從而可以根據(jù)其內(nèi)存儲(chǔ)的阻值與電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系而獲知所待充電的電池包10 的額定電壓。對(duì)于電池包10而言，電池包控制單元12通過(guò)檢測(cè)BS端口是否產(chǎn)生壓降就可 以判斷目前是充電狀態(tài)還是放電狀態(tài)。參照?qǐng)D1所示，當(dāng)電池包10與電動(dòng)工具20對(duì)接時(shí)， BS端口為空，即檢測(cè)到Vbs = O，就表明此時(shí)電池包為放電狀態(tài)。再參照l(shuí)所示，當(dāng)電池包
810與充電器30對(duì)接時(shí)，BS端口處有壓降產(chǎn)生，即檢測(cè)到Vbs # O，就表明此時(shí)電池包為充 電狀態(tài)。通過(guò)在電池包內(nèi)設(shè)置一個(gè)上拉電阻R2 ，就能讓電池包判斷出是充電狀態(tài)還是放電 狀態(tài)，而不需要在電池包內(nèi)設(shè)置額外的電子元器件，從而大大降低了制造的成本。當(dāng)然，對(duì) 于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可輕易想到的是，在電動(dòng)工具內(nèi)的BS端口設(shè)置上拉電阻R2，而在電 池包內(nèi)取消設(shè)置，同樣可以讓電池包實(shí)現(xiàn)充、放電的判斷。 在本實(shí)施方式中，充電控制單元31為集成有程序、指令的處理器，與電池包控制 單元12類似，該處理器同樣包括有計(jì)時(shí)器311、微處理模塊、只讀存儲(chǔ)器模塊、隨機(jī)存儲(chǔ)器 模塊、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換單元模塊等功能模塊。充電控制單元31與第三狀態(tài)指示端子37連接 來(lái)獲得指示電池包工作狀態(tài)的信號(hào)，與第三識(shí)別端子38連接來(lái)獲取BS端口的電壓信號(hào)，并 且與連接在正、負(fù)極端子之間由兩個(gè)電阻303組成的分壓電路連接來(lái)檢測(cè)電池包的電壓。
充電器30內(nèi)還設(shè)置有交直流電源轉(zhuǎn)換模塊(AC-DC)33，用于將通過(guò)插頭流入的交 流電流轉(zhuǎn)換成可給電池包充電的直流電流。交直流電源轉(zhuǎn)換模塊33與直流電源轉(zhuǎn)換模塊 32組成電性回路，且直流電源轉(zhuǎn)換模塊32與電池包控制單元12組成電性回路，從而直流電 源轉(zhuǎn)換模塊32可將交直流電源轉(zhuǎn)換模塊33輸出的直流電流轉(zhuǎn)換成一個(gè)電壓較低的直流電 流，并且直流電源轉(zhuǎn)換模塊33可充當(dāng)一個(gè)直流恒壓電源Vcc來(lái)給電池包10內(nèi)的控制單元 12等電子器件提供電力。同時(shí)，該直流電源轉(zhuǎn)換模塊32還與充電控制單元31連接來(lái)為其 提供電力。如前所述，通過(guò)這種設(shè)置，電池包在存儲(chǔ)(未插接)或待機(jī)(扳機(jī)開(kāi)關(guān)202未閉 合)狀態(tài)下，其內(nèi)的電子元器件并不工作，從而有效避免電池包內(nèi)的電力不必要地消耗。與 電動(dòng)工具20類似，設(shè)置在充電回路內(nèi)的電流檢測(cè)元件302可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的 檢測(cè)電阻、比較器、放大器等；充電開(kāi)關(guān)301也可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的M0SFET或繼 電器開(kāi)關(guān)。 以下結(jié)合圖3至圖5對(duì)電池包在放電和充電時(shí)，通過(guò)電動(dòng)工具的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)放 保護(hù)，和通過(guò)與充電器的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)充保護(hù)。
圖3所示的是電池包10的工作流程框圖。 當(dāng)電池包10插接到電動(dòng)工具20上并閉合扳機(jī)開(kāi)關(guān)202后，或電池包10插接到充 電器30上并且充電器與交流電源連接后，電池包控制單元12開(kāi)始工作(步驟401)。隨后， 電池包控制單元12檢測(cè)并獲得電池組10中每節(jié)電池的電壓值Vc(步驟402)。電池包控制 單元12通過(guò)BS端口獲取該端口 (即第一識(shí)別端子18)處的電壓值Vbs(步驟403)，并判斷 該電壓值Vbs是否為零(步驟404)。在本實(shí)施方式中，由于上述兩步驟是為了獲知目前電 池包是充電狀態(tài)還是放電狀態(tài)，即電池包10是插接到充電器30上還是插接到電動(dòng)工具20 上，所以電池包控制單元12并不需要獲取具體的Vbs值，其只需要知道BS端口上是否有電 壓，如獲得一個(gè)高電平信號(hào)就表明該端口上有電壓，而相反，當(dāng)獲得一個(gè)低電平信號(hào)就表明 該端口上沒(méi)有電壓。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可輕易想到的是，電池包控制單元12只需要獲 得一個(gè)高、低電平的電信號(hào)，所以其獲取的可以是電壓信號(hào)，也可以是如電流等其他形式的 電信號(hào)。 如前所述，當(dāng)Vbs = 0時(shí)，表明電池包處于放電狀態(tài)，電池包控制單元12接下來(lái)就 會(huì)進(jìn)一步判斷電池的電壓Vc和電池包溫度Tb是否都處在放電狀態(tài)下的正常范圍內(nèi)。首先， 會(huì)判斷電池電壓Vc是否小于等于放電電壓下限Vl(步驟405)。由于電池組ll中各電池的 一致性可能不是很好，所以各電池電壓Vc可能不是完全相同，因此在本實(shí)施方式中，為確?？煽啃裕∑渲凶钚〉碾妷褐颠M(jìn)行比較，這樣可確保所有的電池都不會(huì)產(chǎn)生過(guò)放的情形。 在本實(shí)施方式中，由于采用的是鋰錳特性的電池，所以放電電壓下限V1取2.5伏(V)。當(dāng)判 斷VI《2. 5V時(shí)，表明電池包已經(jīng)達(dá)到過(guò)放的狀態(tài)，此時(shí)，置位BH端口為低電平信號(hào)(步驟 411)，表示目前電池包的工作狀態(tài)處于異常；當(dāng)判斷VI > 2. 5V時(shí)，表明電池包還未過(guò)放，則 進(jìn)一步判斷電池包溫度Tb是否大于等于放電溫度上限Tl (步驟406)，在本實(shí)施方式中Tl 為75攝氏度(°C )。當(dāng)判斷Tb ^T1時(shí)，表明溫度過(guò)高，已經(jīng)不適合再進(jìn)行放電了，此時(shí)電 池包控制單元12執(zhí)行步驟411，來(lái)表示電池包已處于異常工作狀態(tài)；當(dāng)判斷Tb < Tl時(shí)，表 明電池包溫度還處在正常范圍內(nèi)，由于之前已經(jīng)判斷電池電壓也處于正常范圍內(nèi)，所以，置 位BH端口為高電平信號(hào)(步驟407)，表示目前電池包的工作狀態(tài)處于正常，而后，再回到步 驟405進(jìn)行電池電壓和電池包溫度(步驟406)的循環(huán)判斷。需要說(shuō)明的是，上述兩個(gè)判斷 步驟405、406可以互換，并不會(huì)影響到執(zhí)行效果。此外，也可以用高電平信號(hào)表示電池包工 作狀態(tài)異常，低電平信號(hào)表示電池包工作狀態(tài)正常。 當(dāng)Vbs # 0時(shí)，表明電池包處于充電狀態(tài)，電池包控制單元12會(huì)首先置位BH端口 為高電平信號(hào)(步驟408)，然后判斷電池的電壓Vc和電池包溫度Tb是否都處在充電狀態(tài) 下的正常范圍內(nèi)。首先，會(huì)判斷電池電壓Vc是否大于等于充電電壓上限V2(步驟409)。本 實(shí)施方式中，考慮到電池一致性的問(wèn)題，取其中最大的電壓值進(jìn)行比較，這樣可確保所有的 電池都不會(huì)產(chǎn)生過(guò)充的情形；此外，充電電壓上限V2取4. 2V。當(dāng)判斷Vc > 4. 2V時(shí)，表明電 池包已經(jīng)達(dá)到過(guò)充的狀態(tài)，此時(shí)，電池包控制單元12執(zhí)行步驟411，表示目前電池包的工作 狀態(tài)處于異常；當(dāng)判斷Vc < 4. 2V時(shí)，表明電池包還未過(guò)充，則進(jìn)一步判斷電池包溫度Tb是 否大于等于充電溫度上限T2 (步驟410)，在本實(shí)施方式中T2為45°C 。當(dāng)判斷Tb > T2時(shí)， 表明溫度過(guò)高，已經(jīng)不適合再進(jìn)行充電了 ，此時(shí)電池包控制單元12執(zhí)行步驟411，來(lái)表示電 池包已處于異常工作狀態(tài)；當(dāng)判斷Tb < T2時(shí)，表明電池包溫度還處在正常范圍內(nèi)，由于之 前已經(jīng)判斷電池電壓也處于正常范圍內(nèi)，此時(shí)，再回到步驟409做電池電壓和電池包溫度 (步驟410)的循環(huán)判斷。需要說(shuō)明的是，上述兩個(gè)判斷步驟409、410可以互換，并不會(huì)影響 到執(zhí)行效果。 圖4所示的是電動(dòng)工具20對(duì)電池包10實(shí)施過(guò)放保護(hù)以及對(duì)自身進(jìn)行保護(hù)的工作 流程框圖。 配合參照?qǐng)D1所示，當(dāng)電池包10插接到電動(dòng)工具20相應(yīng)的端口并合上扳機(jī)開(kāi)關(guān) 202后，直流恒壓電源24開(kāi)始工作，依次通過(guò)第二、第一電源端子26、16將電流傳遞給電池 包控制單元12和電機(jī)控制單元22，從而，電機(jī)控制單元22開(kāi)始工作(步驟501)。隨后電機(jī) 控制單元22檢測(cè)BH端口處的信號(hào)(步驟502)，即通過(guò)第二狀態(tài)指示端子27接收表示電池 包工作狀態(tài)的指示信號(hào)，并進(jìn)一步判斷該信號(hào)是高電平信號(hào)還是低電平信號(hào)(步驟503)。 如果判斷是低電平信號(hào)，就重新回到步驟502。前已述及，低電平信號(hào)表明電池包的工作狀
態(tài)異常，有可能是電池已經(jīng)過(guò)放，也有可能是電池包溫度過(guò)高。如果異常是由于電池已經(jīng)過(guò) 放，則電機(jī)控制單元22就不斷進(jìn)行循環(huán)檢測(cè)，但并不啟動(dòng)電機(jī)控制開(kāi)關(guān)201 ;如果異常是由 于電池包溫度過(guò)高，則上述循環(huán)檢測(cè)的過(guò)程中，電池包溫度會(huì)逐步降低，當(dāng)降低到正常范圍 內(nèi)時(shí)，BH端口信號(hào)置位為高電平信號(hào)。當(dāng)判斷BH端口信號(hào)為高電平信號(hào)時(shí)，電機(jī)控制單元 22就進(jìn)一步檢測(cè)電機(jī)溫度Tm(步驟504)，并判斷電機(jī)21的工作溫度是否已經(jīng)過(guò)高，在本實(shí) 施方式中，電機(jī)工作溫度上限為ll(TC (步驟505)。當(dāng)判斷Tm〉 ll(TC時(shí)，表明電機(jī)工作溫
10度過(guò)高，此時(shí)，電機(jī)控制單元22會(huì)進(jìn)一步判斷電機(jī)控制開(kāi)關(guān)201是否已經(jīng)打開(kāi)(步驟506)， 如果是，則直接到步驟518，即打開(kāi)電機(jī)控制開(kāi)關(guān)201來(lái)斷開(kāi)放電回路；如果否，則回到步驟 502，即重新檢測(cè)BH端口處的信號(hào)，并重復(fù)上述步驟，其目的是等待電機(jī)21工作溫度逐步冷 卻到正常范圍內(nèi)。當(dāng)判斷Tm《ll(TC時(shí)，表明電機(jī)工作溫度處于正常范圍，則閉合電機(jī)控制 開(kāi)關(guān)201來(lái)接通放電回路，從而，電機(jī)21開(kāi)始正常工作。 在電機(jī)21工作過(guò)程中，往往會(huì)發(fā)生一些異常情況而導(dǎo)致電機(jī)堵轉(zhuǎn)，在此瞬間，通 過(guò)電機(jī)21的電流Im會(huì)突然增大，如果這種大電流持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可能會(huì)燒壞電機(jī)，所以， 為避免這種情形的發(fā)生，在電機(jī)工作中，電機(jī)控制單元22還會(huì)不斷檢測(cè)通過(guò)電機(jī)的電流 Im(步驟508)，并判斷其是否大于電機(jī)工作電流的上限，在本實(shí)施方式中，該電流上限為50 安培(A)(步驟509)。如果電機(jī)工作電流處于正常范圍，即Im < 50A，則電機(jī)控制單元22 還會(huì)不斷檢測(cè)電池包的工作狀態(tài)是否正常以及電機(jī)的工作溫度是否處于正常范圍。電機(jī)控 制單元22獲取BH端口處的信號(hào)(步驟510)，并判斷是高電平信號(hào)還是低電平信號(hào)(步驟 511)。如果判斷是高電平信號(hào)，則回到步驟504，繼續(xù)進(jìn)行電機(jī)溫度的檢測(cè)；如果判斷是低 電平信號(hào)，則直接到步驟518，即打開(kāi)電機(jī)控制開(kāi)關(guān)201來(lái)斷開(kāi)放電回路。
當(dāng)判斷Im^ 50A時(shí)，表明電機(jī)電流過(guò)大，如可能已經(jīng)發(fā)生了堵轉(zhuǎn)，此時(shí)電機(jī)控制單 元22設(shè)定其內(nèi)的計(jì)時(shí)器221延時(shí)特定時(shí)間，如50 100毫秒(ms)(步驟512)，并在此過(guò)程 中檢測(cè)電機(jī)21的工作電流Im(步驟514)，并不斷比較是否Im > 50A(步驟515)。如果檢 測(cè)到電機(jī)工作電流Im恢復(fù)到正常范圍，即Im < 50A，則將計(jì)時(shí)器復(fù)位清零(步驟516)并回 到步驟510繼續(xù)進(jìn)行電池包工作狀態(tài)和電機(jī)溫度的檢測(cè)，并判斷其是否正常。如果在上述 特定時(shí)間內(nèi)始終電機(jī)電流Im > 50A，則當(dāng)計(jì)時(shí)器延時(shí)到達(dá)的時(shí)候(步驟513)，電機(jī)控制單 元22首先將計(jì)時(shí)器復(fù)位清零(步驟517)，然后打開(kāi)電機(jī)控制開(kāi)關(guān)201來(lái)斷開(kāi)放電回路。
圖5所示的是充電器30對(duì)電池包10實(shí)施過(guò)充保護(hù)以及對(duì)自身進(jìn)行保護(hù)的工作流 程框圖。 配合參照?qǐng)D2所示，當(dāng)電池包10插接到充電器30上后，并且充電器插頭插入外部 插座與交流電源連接上后，直流恒壓電源32開(kāi)始為電池包控制單元12和充電控制單元31 提供電力，充電控制單元31開(kāi)始工作(步驟601)。充電控制單元31檢測(cè)BS端口的電壓信 號(hào)(步驟602)，即通過(guò)第三識(shí)別端子38接收到BS端口處的具體電壓值信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào) 得知電池包的額定電壓，從而根據(jù)充電控制單元31內(nèi)存儲(chǔ)的電池額定電壓與充電電壓的 關(guān)系來(lái)選擇并設(shè)定與該電池包對(duì)應(yīng)的電池包充電電壓上限VO (步驟603)。電池包充電電壓 上限V0就是各電池充電電壓上限V1的累積，在本實(shí)施方式中，由于電池組共五節(jié)電池，所 以VO = 4.2*5 = 21伏V。隨后，充電控制單元31通過(guò)第三狀態(tài)指示端子37獲取BH端口 的信號(hào)(步驟604)，并判斷該信號(hào)是高電平信號(hào)還是低電平信號(hào)(步驟605)。如果接收到 的是低電平信號(hào)，表示電池包的工作狀態(tài)異常，有可能是電池已經(jīng)飽和而不需要再充了，也 有可能是電池包溫度過(guò)高而超出了正常的充電溫度范圍。接下來(lái)，充電控制單元31會(huì)判斷 是具體哪種情形。 充電控制單元31檢測(cè)電池包的電壓Vb(步驟619)，并判斷Vb是否小于等于電池 包充電電壓下限V3(步驟620)。在本實(shí)施方式中，電池的充電電壓下限為3. 6V，由于共有 五節(jié)電池，所以電池包的充電電壓下限為V3 = 3.6*5 = 18V。當(dāng)Vb《18V時(shí)，表明電池包 異常是由于溫度過(guò)高，而不是電池已飽和。這時(shí)，充電控制單元31會(huì)回到步驟604，重新檢
11測(cè)BH端口信號(hào)并執(zhí)行后續(xù)的步驟，在這個(gè)過(guò)程中，等待電池包溫度回復(fù)到正常的范圍。當(dāng) Vb > 18V時(shí)，表明電池包異常中至少包括了電池已飽和的情形，這時(shí)，充電器會(huì)顯示出錯(cuò)， 如通過(guò)LED燈閃爍或聲音報(bào)警等形式(步驟620)。再回到步驟605，如果充電控制單元31 接受到的是高電平信號(hào)，表明電池包工作狀態(tài)正常，則閉合充電控制開(kāi)關(guān)301來(lái)接通充電 回路(步驟606)，同時(shí)，打開(kāi)充電計(jì)時(shí)器311(步驟607)。計(jì)時(shí)器311是給充電器30設(shè)置 一個(gè)充電的最大時(shí)間長(zhǎng)度，當(dāng)該時(shí)間長(zhǎng)度到達(dá)后，充電控制單元31會(huì)主動(dòng)斷開(kāi)充電回路， 從而可有效避免充電過(guò)程中因循環(huán)等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而無(wú)法有效地進(jìn)行充電。該最大時(shí)間長(zhǎng)度 可以視不同的電池特性而設(shè)定為一小時(shí)、一個(gè)半小時(shí)、或兩個(gè)小時(shí)等。充電器30開(kāi)始為電 池包10充電。首先，充電器先進(jìn)行恒流充電，既該過(guò)程中電流不變，電池包電壓逐步上升； 當(dāng)電池包電壓達(dá)到充電電壓上限VO時(shí)再進(jìn)行恒壓充電，該過(guò)程中電壓維持不變，而電流逐 步減小。 充電控制單元31檢測(cè)電池包的電壓Vb(步驟608)，并判斷Vb是否等于充電電壓 上限VO (步驟609)。如果Vb # VO，表明尚在進(jìn)行恒流充電，充電控制單元會(huì)判斷計(jì)時(shí)器 311設(shè)定的時(shí)間長(zhǎng)度是否已到(步驟609)，如果已到，則計(jì)時(shí)器311清零(步驟618)，并通 過(guò)出錯(cuò)顯示(步驟613)來(lái)表示充電因異常情況而未完成，隨后斷開(kāi)充電回路(步驟614)。 如果設(shè)定的時(shí)間長(zhǎng)度還沒(méi)有到，則充電控制單元31會(huì)繼續(xù)獲取BH端口的信號(hào)(步驟616)， 并判斷是高電平信號(hào)還是低電平信號(hào)(步驟617)，如果是低電平信號(hào)，表明電池包工作狀 態(tài)異常，這時(shí)會(huì)出錯(cuò)顯示(步驟613)并斷開(kāi)充電回路(步驟614);如果是高電平信號(hào)，表 明電池包工作狀態(tài)正常，充電控制單元31隨后回到步驟608，重復(fù)電池包電壓的檢測(cè)，并判 斷是否處于恒流充電狀態(tài)。 如果Vb = VO，表明電池包電壓已達(dá)到充電電壓上限，但并不表明電池包已充電飽 和，有可能還處于恒壓充電的狀態(tài)。充電控制單元31檢測(cè)通過(guò)充電回路中的電流Ic(步驟 610)，并判斷Ic是否小于等于充電電流上限(步驟612)，在本實(shí)施方式中，該上限值為20 毫安(mA)。在這過(guò)程中，充電控制單元31還會(huì)判斷計(jì)時(shí)器311設(shè)定的時(shí)間長(zhǎng)度是否已到達(dá) (步驟611)，如果已到，則計(jì)時(shí)器311清零(步驟618)，并顯示出錯(cuò)(步驟613)，隨后斷開(kāi) 充電回路(步驟614)。當(dāng)判斷Ic〉 20mA時(shí)，表明電池還未飽和，這時(shí)會(huì)重復(fù)步驟610步驟 612，即重復(fù)檢測(cè)電流Ic并判斷其是否小于等于充電電流上限；當(dāng)判斷Ic《20mA時(shí)，表明 電池已充至飽和狀態(tài)，隨后充電控制單元31斷開(kāi)充電開(kāi)關(guān)301，從而也使得整個(gè)充電回路 斷開(kāi)。 本發(fā)明中，電池包能夠?qū)ψ陨淼墓ぷ鳡顟B(tài)進(jìn)行正常或異常的判斷，并通過(guò)一個(gè)端 口將表示正?；虍惓５男盘?hào)傳遞給無(wú)繩電氣裝置或充電裝置，無(wú)繩電氣裝置或充電裝置根 據(jù)該信號(hào)來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的控制。對(duì)無(wú)繩電氣裝置而言，該控制可以包括接通放電回路、放棄接 通放電回路、等待接通放電回路、斷開(kāi)放電回路等；對(duì)于充電裝置而言，該控制可以包括接 通充電回路、等待接通充電回路、放棄接通充電回路、斷開(kāi)充電回路等。通過(guò)這種設(shè)置，既可 以有效保護(hù)工具本身，又可以有效保護(hù)電機(jī)，并且降低了電池包和無(wú)繩電氣裝置或充電裝 置整體的設(shè)計(jì)和制造成本。此外，在無(wú)繩電氣裝置或充電裝置內(nèi)設(shè)置直流恒壓電源，可在其 與電池包對(duì)接后來(lái)為電池包內(nèi)的電子元器件提供電力，也就是說(shuō)，電池包在存儲(chǔ)(未插接) 或待機(jī)(扳機(jī)開(kāi)關(guān)202未閉合)狀態(tài)下，其內(nèi)的電子元器件并不工作，從而有效避免電池包 內(nèi)的電力不必要地消耗。當(dāng)然，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可輕易想到的是，可以將直流恒壓
12電源設(shè)置在電池包內(nèi)以與電池包控制單元連接，并與無(wú)繩電氣裝置或充電裝置內(nèi)的相應(yīng)電 路部分組成電性回路。通過(guò)這種設(shè)置，使得電池包在與無(wú)繩電氣裝置或充電裝置對(duì)接前，該 電性回路是斷開(kāi)的，所以此時(shí)電池包基本上不會(huì)消耗電力。另外，通過(guò)在無(wú)繩電氣裝置或充 電裝置內(nèi)設(shè)置一個(gè)識(shí)別電阻，就能讓電池包判斷出是充電狀態(tài)還是放電狀態(tài)，而不需要在 電池包內(nèi)設(shè)置額外的電子元器件，從而大大降低了制造的成本。 圖6到圖9揭示了本發(fā)明中電動(dòng)工具和電池包的具體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方式。如圖7和圖 8所示，電動(dòng)工具20包括一機(jī)殼71，該機(jī)殼具有沿縱長(zhǎng)方向(圖6中的A軸所示)延伸的 機(jī)身部分711、自機(jī)身部分向下延伸出的手柄部分712、以及自手柄部分端部延伸出的底座 部分713。其中底座部分713基本上垂直于手柄部分712設(shè)置。需要說(shuō)明的是，此處以及后 文中提到的"基本上垂直"是指手柄部分712的延伸軸線B和底座部分713的延伸軸線C基 本上垂直設(shè)置，包括兩軸線絕對(duì)地垂直，也包括兩軸線的夾角比直角略大或略小一角度，如 20度以內(nèi)的任何角度。另外，在本實(shí)施方式中，機(jī)殼71是通過(guò)注塑形成兩個(gè)半邊殼體，而后 將兩個(gè)半邊殼體拼合而成，也就是說(shuō)機(jī)身部分、手柄部分、和底座部分是一體相連，當(dāng)然，在 其他實(shí)施方式中，這些部分可以單獨(dú)形成，并通過(guò)熟知的連接方式(如卡扣、螺釘連接等方 式)固定在一起。 在機(jī)身部分711內(nèi)設(shè)置有電機(jī)72。在電機(jī)72的前部，沿縱長(zhǎng)方向上依次設(shè)置有齒 輪減速機(jī)構(gòu)73、輸出軸74、和夾頭75。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的是，齒輪減速機(jī)構(gòu)73 是用于將電機(jī)72的旋轉(zhuǎn)速度通過(guò)一定的減速比傳遞給輸出軸74 。在本實(shí)施方式中，該齒輪 減速機(jī)構(gòu)為一行星齒輪減速機(jī)構(gòu)，用戶可以通過(guò)撥動(dòng)撥鈕731來(lái)調(diào)節(jié)減速比。如當(dāng)用戶將 撥鈕731撥到檔位"l"時(shí)，齒輪減速機(jī)構(gòu)72處于低速高減速比狀態(tài)；而當(dāng)撥鈕731被撥到 檔位"2"時(shí)，齒輪減速機(jī)構(gòu)72處于高速低減速比狀態(tài)。夾頭75安裝在輸出軸74的前端， 用于夾持工作頭(未圖示)來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的操作，如夾持鉆頭來(lái)執(zhí)行鉆孔的操作，或夾持螺絲 披頭來(lái)執(zhí)行擰螺釘?shù)牟僮鳌?扳機(jī)開(kāi)關(guān)202設(shè)置在手柄712內(nèi)靠近機(jī)身711的位置處，其包括位于手柄712內(nèi) 的電位器(potentiometer) 2022以及與電位器可作動(dòng)的連接并延伸出手柄712外的扳機(jī) 2021。電位器2022通過(guò)電性導(dǎo)線(未圖示)與電機(jī)72和第二電路板76(將在后文中詳細(xì) 描述)電性連接。扳機(jī)2021在使用者的按壓下可相對(duì)于電位器2022作線性運(yùn)動(dòng)，電位器 2022可感測(cè)扳機(jī)2021被按壓的深度，并通過(guò)電機(jī)控制單元22來(lái)控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。
第二電路板76設(shè)置在底座713內(nèi)，其與底座713的延伸方向(圖6中的C軸所示) 基本平行，而與手柄712的延伸方向(圖6中的B軸所示)大致垂直。上述實(shí)施方式中提 到的電機(jī)控制單元22、電機(jī)電流檢測(cè)元件28、直流電源轉(zhuǎn)換模塊24、以及電機(jī)控制開(kāi)關(guān)201 等電子控制組件均設(shè)置在第二電路板76的上表面，并通過(guò)電路板上的電路而相互電性連 接。在本實(shí)施方式中，電機(jī)控制開(kāi)關(guān)201為金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)。第 二端子組件77設(shè)置在第二電路板76的下表面，其包括一端子本體771以及設(shè)置在端子本 體771內(nèi)的若干第二導(dǎo)電端子，即第二正極端子(B+)25、第二負(fù)極端子(B-)29、第二電源端 子(Vcc)26、以及第二狀態(tài)指示端子(BH)27。這些導(dǎo)電端子的一端卡入第二電路板76上的 相應(yīng)卡槽(未標(biāo)示)內(nèi)，而另一端則沿平行于第二電路板76的方向延伸并凸露于底座713 外。與上述實(shí)施方式相同的是，第二導(dǎo)電端子共4個(gè)，而第二電路板76上的卡槽數(shù)為5個(gè)， 即與電池包10的第一識(shí)別端子18對(duì)應(yīng)的卡槽留空，用來(lái)供電池包IO識(shí)別充電狀態(tài)還是放電狀態(tài)。端子本體771在沿基本垂直于手柄712的橫向延伸設(shè)有一導(dǎo)引槽772，且在端子 本體771的橫向兩端分別凸伸出階梯狀的凸出部773。自底座713側(cè)壁上橫向延伸出一承 接板7131，在板的縱向端緣形成有導(dǎo)引部7132，且底座側(cè)壁上凹陷設(shè)置有相同階梯狀的凹 陷區(qū)7133。組裝過(guò)程中，當(dāng)端子組件77插設(shè)到第二電路板76上時(shí)，通過(guò)導(dǎo)引部7132與導(dǎo) 引槽772的配合，端子組件77和第二電路板76沿橫向組裝到半邊機(jī)殼71內(nèi)，端子組件77 上的凸出部773相應(yīng)嵌合入底座713側(cè)壁上的凹陷區(qū)7133內(nèi)，承接板7131支撐第二電路 板76于其上，通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，使得端子組件77和第二電路板76定位于機(jī)殼內(nèi)。當(dāng)另外半 邊機(jī)殼組裝上后，在兩個(gè)半邊機(jī)殼的夾持下，端子組件77和第二電路板76被可靠固定在機(jī) 殼71中。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可輕易想到的是，導(dǎo)引部和導(dǎo)引槽，以及凹陷區(qū)和凸出部的 相互位置可互換。 電池包10包括殼體、收容在殼體內(nèi)的電池組11、第一電路板105、和端子組件106。 其中殼體由上、下殼體101、102扣合而成。上殼體101的上表面凸設(shè)有一凸臺(tái)103，凸臺(tái) 103在其橫向兩側(cè)與上殼體101的上表面間隔形成有沿縱向延伸的滑槽，可與電動(dòng)工具底 座713上的滑軌(未圖示)相應(yīng)配合。此外，在凸臺(tái)103的一縱向端上形成有五個(gè)端子孔 1032以供電動(dòng)工具20的相應(yīng)導(dǎo)電端子插入。電池組11包括固持架112和并排設(shè)置在固持 架內(nèi)的若干電池111。若干電池111被側(cè)臥地橫向放置在電池包的下殼體102內(nèi)，其兩端 (正、負(fù)極)通過(guò)固持架112固定，并通過(guò)電極連接片113相互電性連接。在固持架112的 上表面豎直向上凸伸設(shè)有定位柱1121，可與第一電路板105上的相應(yīng)定位孔(未圖示)配 合而確保第一電路板105的可靠定位。 第一電路板105上布置有電池包控制單元12、識(shí)別電阻14等電子控制組件，第 一導(dǎo)電端子設(shè)置在第一電路板105上表面的縱向端緣處，即第一正極端子(B+)15、第一 負(fù)極端子(B-)19、第一電源端子(Vcc)16、第一狀態(tài)指示端子(BH)17，以及第一識(shí)別端子 (BS)18。第一電路板105位于電池組11的頂部并靠近上殼體101的頂面，其通過(guò)定位柱 113可靠定位在殼體內(nèi)。電池組ll引出的電極連接片113插入第一電路板上相應(yīng)的插孔 1051中，從而與設(shè)置在第一電路板105上的相應(yīng)電子控制組件和導(dǎo)電端子電性連接。第一 導(dǎo)電端子分別與對(duì)應(yīng)的端子孔1032對(duì)齊，以在電池包10插入電動(dòng)工具20底座713后與相 應(yīng)的第二導(dǎo)電端子電性接觸。 一扣合按鈕104設(shè)置在電池包10上，其具有按鈕部1042和 扣合部1041，其中扣合部1041通過(guò)彈簧114的作用可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)和電動(dòng)工具20的扣合。此 外，按下按鈕部1042就可實(shí)現(xiàn)扣合部1041與電動(dòng)工具20脫離扣合。 如圖6和圖7所示，電池包10沿平行于電動(dòng)工具20底座延伸軸線的方向D插入 底座713中，第一導(dǎo)電端子和第二導(dǎo)電端子相應(yīng)電性接觸，扣合按鈕104自動(dòng)扣合入電動(dòng)工 具的底座713中。當(dāng)使用者按下扳機(jī)開(kāi)關(guān)202后，第一電路板105和第二電路板76上的電 子控制組件就可以按如圖3-5所示的流程來(lái)執(zhí)行相關(guān)的操作。在本實(shí)施方式中，第二電路 板和端子組件直接設(shè)置在底座內(nèi)，只需要通過(guò)導(dǎo)線與電位器電性連接，而不需要其他的連 接導(dǎo)線，從而方便機(jī)殼內(nèi)各部件的排布，同時(shí)方便與電池包的對(duì)接。當(dāng)然，可輕易想到的是， 也可以將第二電路板豎直設(shè)置在手柄內(nèi)并靠近底座的位置處，通過(guò)這樣設(shè)置，同樣可以實(shí) 現(xiàn)方便機(jī)殼內(nèi)各部件排布的效果。類似地，第一電路板和端子組件設(shè)置在電池包殼體的頂 部空間內(nèi)，方便電池包內(nèi)各部件的排布，同時(shí)方便與電動(dòng)工具的對(duì)接。
權(quán)利要求
一種電動(dòng)工具和電池包的組合，其特征在于，包括電池包，其包括殼體，若干電池，收容在所述殼體內(nèi)，第一電路板，與所述電池電性連接，第一電子控制組件，設(shè)置在所述第一電路板上，和若干第一導(dǎo)電端子，與所述第一電路板電性連接；電動(dòng)工具，其包括機(jī)殼，電機(jī)，設(shè)置在機(jī)殼內(nèi)，其具有一旋轉(zhuǎn)速度，輸出軸，輸出所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速，夾頭，與輸出軸的輸出端連接用于夾持工作頭，第二電路板，與所述電機(jī)電性連接，第二電子控制組件，設(shè)置在所述第二電路板上，和若干第二導(dǎo)電端子，與第二電路板電性連接，并在電池包與電動(dòng)工具對(duì)接后與所述第一導(dǎo)電端子相應(yīng)電性接觸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)工具和電池包的組合，其特征在于所述若干電池包括 鋰離子電池。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)工具和電池包的組合，其特征在于所述第一電路板靠 近電池包殼體的頂部設(shè)置，且基本平行于電池包和電動(dòng)工具的插接方向。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)工具和電池包的組合，其特征在于所述第一電子控制 組件用于檢測(cè)所述電池的電壓和溫度，根據(jù)檢測(cè)到的電壓和溫度來(lái)判斷電池包的工作狀態(tài)，以及 生成用來(lái)表示電池包工作狀態(tài)的狀態(tài)指示信號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)工具和電池包的組合，其特征在于所述第二電子控制 組件用于獲取所述狀態(tài)指示信號(hào)，且根據(jù)獲得的狀態(tài)指示信號(hào)來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)行。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電動(dòng)工具和電池包的組合，其特征在于所述第一和第二導(dǎo) 電端子包括相互電性接觸的用來(lái)傳遞所述狀態(tài)指示信號(hào)的端子。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)工具和電池包的組合，其特征在于所述第二電路板靠 近電動(dòng)工具機(jī)殼的底部設(shè)置，且基本平行于電池包和電動(dòng)工具的插接方向。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)工具和電池包的組合，其特征在于所述機(jī)殼包括機(jī)身 部分、由機(jī)身部分下部向下延伸出的手柄部分、以及由手柄部分下部延伸出并相對(duì)于手柄 部分基本垂直的基座部分。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電動(dòng)工具和電池包的組合，其特征在于所述第二電路板位 于在所述基座部分內(nèi)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電動(dòng)工具和電池包的組合，其特征在于所述第二電路板位 于在所述手柄部分內(nèi)并靠近所述基座部分設(shè)置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)工具和電池包的組合，其特征在于所述第二導(dǎo)電端子 插接于第二電路板上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)工具和電池包的組合，其特征在于所述第一電子控制 組件包括微處理器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電動(dòng)工具和電池包的組合，其特征在于所述第二電子控制組件包括金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電動(dòng)工具和電池包的組合，其特征在于所述電動(dòng)工具還包 括扳機(jī)開(kāi)關(guān)，設(shè)置在手柄內(nèi)并與電機(jī)電性連接，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速與扳機(jī)開(kāi)關(guān)的按壓程度成 比例。
15. —種電動(dòng)工具，其特征在于，包括 機(jī)身，沿縱長(zhǎng)方向延伸； 電機(jī)，設(shè)置在機(jī)身內(nèi)并具有旋轉(zhuǎn)速度； 輸出軸，輸出所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速；齒輪減速機(jī)構(gòu)，設(shè)置在電機(jī)和輸出軸之間并以一定的減速比將電機(jī)的轉(zhuǎn)速傳遞給輸出軸；手柄，自機(jī)身底部向下延伸而出；扳機(jī)開(kāi)關(guān)，設(shè)置在手柄內(nèi)并與電機(jī)電性連接，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)速與扳機(jī)開(kāi)關(guān)的按壓程度 成比例；底座，自手柄底部延伸出；電路板，設(shè)置在底座內(nèi)并與扳機(jī)開(kāi)關(guān)電性連接； 電子控制組件，設(shè)置在所述電路板上；端子組件，與所述電路板電性連接，其具有延伸凸露于底座外的若干導(dǎo)電端子。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電動(dòng)工具，其特征在于所述電路板基本垂直于手柄延伸設(shè)置。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電動(dòng)工具，其特征在于所述底座內(nèi)提供有基本垂直于手 柄設(shè)置的承接板，以用于承接所述電路板。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電動(dòng)工具，其特征在于所述底座和端子組件之一上提供 有導(dǎo)引件，所述底座和端子組件的另一個(gè)上形成有與所述導(dǎo)引件配合的導(dǎo)引槽。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的電動(dòng)工具，其特征在于所述導(dǎo)引槽基本垂直于手柄設(shè)置。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電動(dòng)工具，其特征在于所述底座和端子組件之一上形成 有具有特定構(gòu)形的凹陷區(qū)，所述底座和端子組件的另一個(gè)上形成有與所述凹陷區(qū)構(gòu)形相同 的凸出部。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的電動(dòng)工具，其特征在于所述特定構(gòu)形為階梯形。
22. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電動(dòng)工具，其特征在于所述電子控制組件包括金屬氧化 物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)工具和電池包的組合。其中電池包包括若干電池、與電池連接的電路板、和設(shè)置在電路板上的電子控制組件；電動(dòng)工具也包括電路板和設(shè)置在電路板上的電子控制組件。電池包和電動(dòng)工具內(nèi)的電子控制組件可分別用來(lái)監(jiān)測(cè)電池包狀態(tài)以及對(duì)電池包實(shí)行保護(hù)控制，通過(guò)這種設(shè)計(jì)，可以使得電池包和電動(dòng)工具整體的設(shè)計(jì)要求被大大簡(jiǎn)化，設(shè)計(jì)成本也相應(yīng)地降低。
文檔編號(hào)H01M2/34GK101758488SQ20081019451
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2008年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者徐剛 申請(qǐng)人:蘇州寶時(shí)得電動(dòng)工具有限公司