專利名稱：電動(dòng)工具和其中使用的電池包的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池包,其中包含有可再充電或蓄電池(secondary battery)。本發(fā)明還涉及具有電池?fù)p壞抑制能力的電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)工具。
背景技術(shù)：
電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)工具通過電池包中包含的蓄電池驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。已知如果電池被過放電或者過電流在電池中流動(dòng)，則蓄電池會(huì)損壞。為了防止蓄電池由于這些原因損壞，日本專利公開號(hào)2009-95162提出了當(dāng)確定電池過放電或者過電流在電池中流動(dòng)時(shí)就停止對(duì)馬達(dá)供電
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題盡管事實(shí)上為了防止電池?fù)p壞檢測(cè)過放電和過電流，但是如果過放電或過電流的檢測(cè)不能正確執(zhí)行時(shí)不能實(shí)現(xiàn)該目的。例如，停止向馬達(dá)供電的定時(shí)延遲引起了電池過放電。在現(xiàn)有電動(dòng)工具中，盡管過放電或過電流的臨界點(diǎn)依賴于電池的屬性，但沒有考慮電池的屬性?，F(xiàn)有的電動(dòng)工具基于固定的臨界點(diǎn)停止向馬達(dá)供電，而不是基于依賴于屬性的臨界點(diǎn)停止向馬達(dá)供電。技術(shù)方案如前所述，本發(fā)明的目的在于提供一種電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)工具和其中使用的電池包，其中，不會(huì)實(shí)質(zhì)上發(fā)生由電池的過放電或馬達(dá)中流動(dòng)的過電流引起的電池包中包含的蓄電池的損壞。為了實(shí)現(xiàn)上述和其他目的，提供了一種電動(dòng)工具，包括連接部、馬達(dá)、屬性/狀態(tài)檢測(cè)和控制器。電池包可連接于所述連接部。電池包可包含蓄電池，蓄電池的特征在于電池屬性和電池狀態(tài)。從蓄電池對(duì)馬達(dá)提供電能。屬性/狀態(tài)檢測(cè)器用于檢測(cè)電池屬性和電池狀態(tài)?？刂破骰谟蓪傩?狀態(tài)檢測(cè)器檢測(cè)到的電池屬性和電池狀態(tài)來控制馬達(dá)中流動(dòng)的電流。在上述電動(dòng)工具中，還包括過放電檢測(cè)器，當(dāng)蓄電池上形成的電壓落到第一臨界值以下時(shí)，確定蓄電池是過放電的。第一臨界值能夠基于屬性/狀態(tài)檢測(cè)器檢測(cè)到的電池屬性和電池狀態(tài)變化。還包括過電流檢測(cè)器，當(dāng)來自蓄電池的電流已經(jīng)變得等于或超過第二臨界值時(shí)，過電流檢測(cè)器確定過電流在馬達(dá)中流動(dòng)并且停止對(duì)馬達(dá)供電。第二臨界值能夠基于屬性/狀態(tài)檢測(cè)器檢測(cè)到的電池屬性和電池狀態(tài)變化。還包括存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)與屬性/狀態(tài)檢測(cè)器檢測(cè)到的電池屬性和電池狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)電流。控制器控制馬達(dá)中流動(dòng)的電流與目標(biāo)電流相一致。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種電池包，用于具有馬達(dá)的電動(dòng)工具，所述電池包包括蓄電池、屬性/狀態(tài)檢測(cè)器和控制器。蓄電池用作馬達(dá)的電源。所述蓄電池的特征在于電池屬性和電池狀態(tài)。屬性/狀態(tài)檢測(cè)器檢測(cè)電池屬性和電池狀態(tài)?？刂破骰谟蓪傩?狀態(tài)檢測(cè)器檢測(cè)到的電池屬性和電池狀態(tài)來控制馬達(dá)中流動(dòng)的電流。在上述電池包中，還包括過放電檢測(cè)器，當(dāng)蓄電池上形成的電壓落到第一臨界值以下時(shí)，確定蓄電池是過放電的。第一臨界值能夠基于屬性/狀態(tài)檢測(cè)器檢測(cè)到的電池屬性和電池狀態(tài)變化。在如上所述的電池包中還包括過電流檢測(cè)器，當(dāng)來自蓄電池的電流已經(jīng)變得等于或超過第二臨界值時(shí)，過電流檢測(cè)器確定過電流在馬達(dá)中流動(dòng)并且停止對(duì)馬達(dá)供電。第二臨界值能夠基于屬性/狀態(tài)檢測(cè)器檢測(cè)到的電池屬性和電池狀態(tài)變化。在如上所述的電池包中還包括存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)與屬性/狀態(tài)檢測(cè)器檢測(cè)到的電池屬性和電池狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)電流?？刂破骺刂岂R達(dá)中流動(dòng)的電流與目標(biāo)電流相一致。
這里使用的術(shù)語(yǔ)“電池屬性”包括蓄電池的內(nèi)阻和蓄電池的額定電壓。這里使用的術(shù)語(yǔ)“電池狀態(tài)”包括蓄電池上的電壓和蓄電池的溫度。有益效果利用本發(fā)明中描述的控制，可以有效地抑制由于過放電和/或過電流引起的蓄電池的損壞。


本發(fā)明的特定特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他目的通過結(jié)合附圖描述的說明書的具體實(shí)施方式
變得清楚，其中圖I是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例附有電池包的電池驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器鉆機(jī)(電動(dòng)工具)的垂直截面圖；圖2是示出驅(qū)動(dòng)器鉆機(jī)和電池包的電氣布局的電路圖；以及圖3是示出電池溫度、電池電壓和在電動(dòng)工具的馬達(dá)中流動(dòng)的目標(biāo)和實(shí)際電流的變化的圖形表示。附圖標(biāo)記的說明I 驅(qū)動(dòng)器鉆機(jī)(電動(dòng)工具)2 電池包12 馬達(dá)14 FET (開關(guān)元件)17 工具側(cè)控制器22 蓄電池22a 電池芯23 電池屬性檢測(cè)電阻24 電熱調(diào)節(jié)器(電池溫度檢測(cè)元件)25 電流檢測(cè)電阻26 電池側(cè)控制器26a存儲(chǔ)器26b微型計(jì)算機(jī)
具體實(shí)施例方式下面參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖I示出了電池驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器鉆機(jī)I和附接于鉆機(jī)I的底端的電池包2。在該實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器鉆機(jī)被當(dāng)作電動(dòng)工具的例子。電動(dòng)工具包括驅(qū)動(dòng)器鉆機(jī)、電動(dòng)螺絲刀、沖擊式驅(qū)動(dòng)器、鉆機(jī)等。如圖2所示，驅(qū)動(dòng)器鉆機(jī)I具有一對(duì)工具側(cè)端子11，并且電池包2具有一對(duì)電池側(cè)端子21。當(dāng)電池包2被適配并附接于螺絲刀I時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)工具側(cè)和電池側(cè)端子11、12的連接。驅(qū)動(dòng)器鉆機(jī)I包括馬達(dá)12和機(jī)械部16。機(jī)械部16的輸入側(cè)連接至馬達(dá)12，并且輸出側(cè)連接至夾具15，鉆頭可拆卸地連接至夾具15。機(jī)械部16將馬達(dá)12的旋轉(zhuǎn)能量傳送到夾具15，使得通過在夾具上夾持的鉆頭將螺絲緊固到工件中。驅(qū)動(dòng)器鉆機(jī)I具有觸發(fā)器開關(guān)13。當(dāng)觸發(fā)器開關(guān)13位于完全突出的狀態(tài)時(shí)，即開關(guān)13為關(guān)(OFF)時(shí)，馬達(dá)12與電池包2電氣斷開連接，并且由此不驅(qū)動(dòng)螺絲刀I。當(dāng)操作者的手指向內(nèi)拉觸發(fā)器開關(guān)13時(shí)， SP，開關(guān)13為開(ON)時(shí)，馬達(dá)12電氣連接至電池包2，從而允許馬達(dá)12旋轉(zhuǎn)。圖2示出了電機(jī)的電氣布局。如圖所示，驅(qū)動(dòng)器鉆機(jī)I包括控制器17和用作開關(guān)元件的N型FET 14，其開關(guān)動(dòng)作由控制器17控制。FET 14具有二極管，該二極管的陽(yáng)極連接至FET 14的源極，并且陰極連接至FET 14的漏極，從而允許電流相對(duì)于放電電流流動(dòng)的方向反向流動(dòng)。如圖I和2所示，電池包2包括可再充電或蓄電池22，其由串行連接的多個(gè)電池芯22a組成。電池22可以是鎳鎘電池、鎳金屬氫化物電池或鋰離子電池。如圖2所示，電池包2包括電阻器23、25和27-28、電熱調(diào)節(jié)器24和控制器26。電阻器25連接在放電電流路徑中，并且與控制器26協(xié)作以檢測(cè)放電電流。電阻器27和23在電源Vcc和電池22的負(fù)端子之間串行連接。電阻器23上形成的電壓被施加到控制器26。電阻器23具有特定的電阻值，以指示在電池包2中包含的電池22的屬性。電池22的屬性包含電池包2的制造商以及電池的類型(鎳鎘電池、鎳金屬氫化物電池或鋰離子電池)。電阻器28和電熱調(diào)節(jié)器24在電源Vcc和電池22的負(fù)端子之間串行連接。電熱調(diào)節(jié)器24是電阻器類型，其電阻值隨著溫度顯著變化。電熱調(diào)節(jié)器24被布置為與電池2接觸或在其附近以檢測(cè)電池的溫度。由此，電熱調(diào)節(jié)器23用作電池溫度檢測(cè)元件。電熱調(diào)節(jié)器24上形成的電壓被施加到控制器26?？刂破?6包括存儲(chǔ)器26a和微型計(jì)算機(jī)26b。存儲(chǔ)器26a和微型計(jì)算機(jī)26b通過總線彼此相互連接。存儲(chǔ)器26a存儲(chǔ)關(guān)于電池屬性、適于電池屬性和電池狀態(tài)的目標(biāo)電流水平和用于確定過放電和過電流的臨界值的信息。制造商的標(biāo)識(shí)指示了電池22的內(nèi)阻。電池類型和制造商的標(biāo)識(shí)指示了電池22的額定電壓。用于電池狀態(tài)的參數(shù)包括電池電壓和電池溫度(或者電池22的內(nèi)阻)。電池側(cè)控制器26的輸出通過通信路徑A施加到工具側(cè)控制器17。施加到電池側(cè)控制器26的是來自電池屬性檢測(cè)電阻23的電池屬性信號(hào)、來自電熱調(diào)節(jié)器24的電池溫度信號(hào)和來自電流檢測(cè)電阻25的電流信號(hào)。此外，微型計(jì)算機(jī)26b檢測(cè)電池22上的電壓。參考存儲(chǔ)器26a，微型計(jì)算機(jī)26b設(shè)置適于電池屬性和電池狀態(tài)兩者的目標(biāo)電流水平，并且將由此設(shè)置的目標(biāo)電流水平通過通信路徑A發(fā)送給工具側(cè)控制器17。工具側(cè)控制器17實(shí)現(xiàn)PWM控制，使得目標(biāo)電流在馬達(dá)12中流動(dòng)。S卩，控制器17控制FET 14的開/關(guān)占空比，使得與目標(biāo)電流相對(duì)應(yīng)的電流在馬達(dá)12中流動(dòng)。通過這樣的控制，在考慮電池屬性和電池狀態(tài)時(shí)確定的負(fù)載電流在馬達(dá)12中流動(dòng)。電池屬性指的是電池行為，該電池行為依賴于例如電池22的內(nèi)阻、電池22的溫度、電池22的額定電壓。電池狀態(tài)指的是例如電池22上的電壓或者電池22的剩余容量、電池溫度等。下面將描述要存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器26a中的目標(biāo)電流的水平。關(guān)于電池屬性的參數(shù)，當(dāng)電流在電池22中流動(dòng)時(shí)由于電池22的內(nèi)阻使得電池22生成熱。從電池22生成的熱量增加得越多，電池22就越容易損壞。從電池22生成的熱量隨著電池22的內(nèi)阻和其中流動(dòng)的電流兩者而改變。不同的制造商生產(chǎn)具有不同內(nèi)阻的電池。由此，低水平的目標(biāo)電流存儲(chǔ)在用于具有大內(nèi)阻的電池的存儲(chǔ)器26a中，而高水平的目標(biāo)電流存儲(chǔ)在用于具有小內(nèi)阻的電池的存儲(chǔ)器26a中。電池22的額定電壓隨著電池的類型或種類改變。額定電壓越高，在電池22中可以流動(dòng)的電流越大。由此，高水平的目標(biāo)電流存儲(chǔ)在用于高額定電壓的電池的存儲(chǔ)器26a中，例如3. 6V額定電壓鋰離子電池，而低水平目標(biāo)電流存儲(chǔ)在用于低額定電壓的電池的存儲(chǔ)器26a，例如I. 2V額定電壓鎳鎘電池或者I. 2V額定電壓鎳金屬氫化物電池。關(guān)于電池狀態(tài)的參數(shù)，當(dāng)電池電壓為高時(shí)，從電池生成的熱由于內(nèi)阻而增加。由此，低水平目標(biāo)電流存儲(chǔ)在用于其電壓為高的電池的存儲(chǔ)器26a中，而高水平目標(biāo)電流存儲(chǔ)在用于其電壓為低的電池的存儲(chǔ)器26a中。通常，當(dāng)電池溫度降低時(shí)電池的內(nèi)阻增大，這導(dǎo)致當(dāng)高水平電流在電池中流動(dòng)時(shí)生成大量熱。當(dāng)電池的溫度增大時(shí)，從電池生成的熱量也增大。由此，高水平目標(biāo)電流存儲(chǔ)在用于溫度處于預(yù)定范圍內(nèi)的電池的存儲(chǔ)器26a中。然而，對(duì)于溫度處于預(yù)定范圍之外的電池，低水平目標(biāo)電流存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器26a中。微型計(jì)算機(jī)26訪問存儲(chǔ)器26a并且提取四個(gè)目標(biāo)電流，包括對(duì)應(yīng)于電池22的內(nèi)阻的目標(biāo)電流、對(duì)應(yīng)于電池22的額定電壓的目標(biāo)電流、對(duì)應(yīng)于電池電壓的目標(biāo)電流和對(duì)應(yīng)于電池溫度的目標(biāo)電流。微型計(jì)算機(jī)26b計(jì)算上述四個(gè)目標(biāo)電流的平均值。取平均值的目標(biāo)電流被用作實(shí)際目標(biāo)電流，其可以有效地防止電池22損壞并且在不具有實(shí)質(zhì)性損壞的情況下得到電池22的容量。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)工具，包括 連接部，包含蓄電池的電池包連接于所述連接部，所述蓄電池的特征在于電池屬性和電池狀態(tài)； 馬達(dá)，從蓄電池對(duì)所述馬達(dá)提供電能； 屬性/狀態(tài)檢測(cè)器，用于檢測(cè)電池屬性和電池狀態(tài)；以及 控制器，基于由屬性/狀態(tài)檢測(cè)器檢測(cè)到的電池屬性和電池狀態(tài)來控制所述馬達(dá)中流動(dòng)的電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)工具，還包括過放電檢測(cè)器，當(dāng)蓄電池上形成的電壓落到第一臨界值以下時(shí)，確定蓄電池是過放電的，其中第一臨界值能夠基于屬性/狀態(tài)檢測(cè)器檢測(cè)到的電池屬性和電池狀態(tài)變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電動(dòng)工具，還包括過電流檢測(cè)器，當(dāng)來自蓄電池的電流已經(jīng)變得等于或超過第二臨界值時(shí)，過電流檢測(cè)器確定過電流在馬達(dá)中流動(dòng)并且停止對(duì)馬達(dá)供電，其中第二臨界值能夠基于屬性/狀態(tài)檢測(cè)器檢測(cè)到的電池屬性和電池狀態(tài)變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電動(dòng)工具，還包括存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)與屬性/狀態(tài)檢測(cè)器檢測(cè)到的電池屬性和電池狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)電流，其中控制器控制馬達(dá)中流動(dòng)的電流與目標(biāo)電流相一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)工具，其中，電池屬性包括蓄電池的內(nèi)阻和蓄電池的額定電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)工具，其中，電池狀態(tài)包括蓄電池上的電壓和蓄電池的溫度。
7.一種電池包，用于具有馬達(dá)的電動(dòng)工具，所述電池包包括 蓄電池，用作馬達(dá)的電源，所述蓄電池的特征在于電池屬性和電池狀態(tài)； 屬性/狀態(tài)檢測(cè)器，用于檢測(cè)電池屬性和電池狀態(tài)；以及 控制器，基于由屬性/狀態(tài)檢測(cè)器檢測(cè)到的電池屬性和電池狀態(tài)來控制所述馬達(dá)中流動(dòng)的電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池包，還包括過放電檢測(cè)器，當(dāng)蓄電池上形成的電壓落到第一臨界值以下時(shí)，確定蓄電池是過放電的，其中第一臨界值能夠基于屬性/狀態(tài)檢測(cè)器檢測(cè)到的電池屬性和電池狀態(tài)變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的電池包，還包括過電流檢測(cè)器，當(dāng)來自蓄電池的電流已經(jīng)變得等于或超過第二臨界值時(shí)，過電流檢測(cè)器確定過電流在馬達(dá)中流動(dòng)并且停止對(duì)馬達(dá)供電，其中第二臨界值能夠基于屬性/狀態(tài)檢測(cè)器檢測(cè)到的電池屬性和電池狀態(tài)變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的電池包，還包括存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)與屬性/狀態(tài)檢測(cè)器檢測(cè)到的電池屬性和電池狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的目標(biāo)電流，其中控制器控制馬達(dá)中流動(dòng)的電流與目標(biāo)電流相一致。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池包，其中，電池屬性包括蓄電池的內(nèi)阻和蓄電池的額定電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池包，其中，電池狀態(tài)包括蓄電池上的電壓和蓄電池的溫度。
全文摘要
為了防止或抑制電動(dòng)工具中使用的蓄電池?fù)p壞，檢測(cè)例如電池的內(nèi)阻的電池屬性和例如電池上的形成的電壓的蓄電池的電池狀態(tài)?；跈z測(cè)到的電池屬性和電池狀態(tài)，控制在電動(dòng)工具的馬達(dá)中流動(dòng)的電流。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102712088SQ201180006280
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月2日
發(fā)明者溝口利夫, 渡部伸二 申請(qǐng)人:日立工機(jī)株式會(huì)社