電池控制和保護(hù)元件校驗方法
【專利摘要】一種用于電源放電或校驗保護(hù)元件、以確保在不同的溫度下工具正確運行的方法、系統(tǒng)和裝置。該電源利用握手信號與一開關(guān)通信，以根據(jù)電源的溫度建立電力分配計劃。該電源可以取決于電源溫度而以正常起始速率或較慢的起始速率來進(jìn)行放電。還可使用握手信號來校驗保護(hù)元件，其中的保護(hù)元件利用指示該保護(hù)元件正在正確運作的各握手信號來響應(yīng)喚醒信號。
【專利說明】電池控制和保護(hù)元件校驗方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明基本涉及從電源控制電力分配，以及校驗用于電源的保護(hù)元件。本發(fā)明尤其涉及利用基于電源溫度的握手，來選擇性地放電或校驗例如電池的電源中的保護(hù)元件。

【背景技術(shù)】
[0002]無繩工具一般通過鋰離子(Li離子)或其它類型的電池來驅(qū)動，這些電池在觸發(fā)器被按下時將電力提供至馬達(dá)。例如，電鉆的用戶可按下觸發(fā)器，基于觸發(fā)器所被啟動的程度而將電力供應(yīng)至鉆機(jī)馬達(dá)。無繩工具在不需要施加大量人力的情況下成為與工件互動的多功能方式。
[0003]然而，無繩工具的多功能受到所使用的工具的溫度的限制。一般的工具在所有類型的天氣和溫度下使用，無繩工具也無例外。例如，冷的溫度可通過產(chǎn)生高浪涌電流以及電壓降來限制該無繩工具的有效性，這種高浪涌電流和電壓降會由于工具電源的保護(hù)元件而引起工具的關(guān)閉。
[0004]上述保護(hù)元件是保護(hù)電源和工具免受由于高浪涌電流和電壓降而造成的電氣損壞的重要方面。然而，這些保護(hù)元件會出故障，會引起工具的損壞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明公開了一種用于根據(jù)電源溫度而以一速率選擇性地從電源放電的方法、系統(tǒng)和裝置，所述電源例如為電池。該電源和開關(guān)適于利用握手信號來相互通信，以確定合適的電力分配方法。例如，根據(jù)握手信號的輸出，可基于電源的感測溫度，以普通起始速率或較慢的起始速率來釋放電力。
[0006]可基于握手信號來校驗電源中的保護(hù)元件，以確保在從電源放電前該保護(hù)元件正在正確地運行，以保護(hù)電源。
[0007]例如，本發(fā)明公開了一種用于控制電源輸出的方法，所述電源例如為電池，該方法包括確定電源的溫度，基于電源的溫度來選擇握手信號以發(fā)送到開關(guān)，將握手信號發(fā)送到開關(guān)，根據(jù)握手信號的輸出來建立電源分配計劃，以及根據(jù)所述電源分配計劃使來自電源的電力進(jìn)行分配。
[0008]還公開了一種校驗執(zhí)行功能的元件的方法，該方法包括將喚醒信號發(fā)送到元件，接收指示該元件執(zhí)行功能的握手信號，并在接收到該握手信號時使電力從電源分配到負(fù)載。
[0009]此外，本發(fā)明公開了一種校驗充電器的方法，該充電器適于對具有電源參數(shù)的電源進(jìn)行充電，所述方法包括將喚醒信號發(fā)送到電源，從電源處接收握手信號，該握手信號指示電源參數(shù)足以讓電源通過充電器來充電，以及對該電源進(jìn)行充電。
[0010]還公開了一種用于控制電力分配的設(shè)備，該設(shè)備包括電源；開關(guān)，所述開關(guān)與電源連接，并適于從電源處傳輸和抑制電流；負(fù)載，所述負(fù)載與所述電源連接，并適于接收電力；電力分配系統(tǒng)，所述電力分配系統(tǒng)包括溫度傳感裝置，其適于感應(yīng)電源的溫度，以及與所述溫度傳感裝置連接的晶體管，該晶體管適于基于握手信號來控制從電源到馬達(dá)的電力傳輸，該握手信號從指示溫度的電源分配系統(tǒng)處進(jìn)行傳輸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]為了促進(jìn)對本發(fā)明的理解，通過結(jié)合附圖和以下的說明，本發(fā)明所要保護(hù)的主題，結(jié)構(gòu)和運作，及其許多的優(yōu)點將會變得更加清楚。
[0012]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的一個工具的側(cè)視圖，以及根據(jù)本發(fā)明一個實施例的充電器的簡要圖。
[0013]圖2為根據(jù)本發(fā)明的電池控制系統(tǒng)的實施例的簡要圖。
[0014]圖3A和3B為根據(jù)本發(fā)明實施例的傳輸信號的簡要圖，該傳輸信號可產(chǎn)生電源控制方法。
[0015]圖4為根據(jù)本發(fā)明電源充電方法的傳輸信號的簡要圖。
[0016]圖5為傳輸信號的簡要圖，該傳輸信號為根據(jù)本發(fā)明實施例的保護(hù)元件的校驗系統(tǒng)。
[0017]圖6為根據(jù)本發(fā)明實施例的電力分配過程的流程圖。
[0018]圖7為根據(jù)本發(fā)明實施例的用于校驗保護(hù)元件的過程的流程圖。
[0019]圖8為根據(jù)本發(fā)明實施例的用于校驗充電過程的過程流程圖。
[0020]在此所討論的包括意見的注釋，材料，尺寸和偏差都只是一種建議，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可在本發(fā)明的范圍內(nèi)對這些建議進(jìn)行修改。

【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明具有不同形式的實施例，如附圖所示。在此所討論的實施例應(yīng)當(dāng)理解為:本發(fā)明的公開視為本發(fā)明原則的示例，而并非將本發(fā)明的范圍限制于所列舉的實施例。
[0022]本發(fā)明涉及一種用于從電源處控制，或校驗例如為電池的電源的保護(hù)元件的方法，系統(tǒng)和裝置，以確保在不同的溫度下電源的合理運行。該電源可例如通過握手信號，來與開關(guān)通信，以根據(jù)電源的溫度或其它狀態(tài)來確定電力分配的合理計劃。電源可以正常的起始速率或更慢的起始速率來放電，該速率取決于電源的溫度和/或狀態(tài)。該握手信號還可用于校驗適于保護(hù)該電源免受損害的保護(hù)元件，此時的保護(hù)元件通過對應(yīng)的指示該保護(hù)元件正在合理運行的握手信號來回應(yīng)于喚醒信號。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明的實施例包括工具100，所述工具100包括觸發(fā)器105，所述觸發(fā)器適于促進(jìn)電力從電源I1處傳輸至例如工具馬達(dá)的負(fù)載115。例如燈的指示器120可與電源110連接，以在電源110進(jìn)行充電或電源110放電至負(fù)載115，或在電源110的其它狀態(tài)時適于亮起。充電器125可用于當(dāng)電源110需要充電時對該電源110進(jìn)行充電。
[0024]如圖所示，工具100可為電鉆。然而，任何的電力工具可利用本發(fā)明的系統(tǒng)來選擇性地控制電力的傳輸。例如，工具100可為電力或氣動錘，動力鋸，膠槍，割草機(jī)，吹雪或吹葉機(jī)或其它可通過電源操作的工具。
[0025]所述觸發(fā)器105適于被用戶來啟動，以實現(xiàn)傳輸?shù)截?fù)載115的有效電量。例如，用戶可將力施加到觸發(fā)器105，以從電源110處應(yīng)用可變的電量到負(fù)載115處。用戶越多地接合或按壓該觸發(fā)器105，輸送到負(fù)載115的電力越多。本發(fā)明并非限于可按壓的觸發(fā)器105，然而，還可包括按鈕，電力控制輪，滾珠設(shè)計，或其它可使得用戶從電源處控制到負(fù)載的電力的界面。
[0026]電源110可為任何類型的存儲或創(chuàng)造電力的裝置，包括電池，交流發(fā)電機(jī)，電容元件，超級電容器，燃料電池，發(fā)電機(jī)，或其它電源。僅作為討論，電源110可描述為電池。
[0027]負(fù)載115可為任何的裝置或電力部件，其適于從電源110處利用電力。例如，負(fù)載115可為馬達(dá)，加熱裝置，電阻器，或其它裝置。僅作為討論，負(fù)載115可描述為馬達(dá)。
[0028]指示燈120適于在電源110進(jìn)行充電時向用戶指示放電電力或電源的其它狀態(tài)。例如，該指示燈120可為發(fā)光二極管(LED)，其在電源110進(jìn)行充電時以綠色的光照明，并在電源110放電時以紅色的光照明?？商娲?，該指示燈120可僅以一種顏色來照明。同樣，在不偏離本發(fā)明精神和領(lǐng)域的情況下可使用其它形式的指示器，例如，觸覺或聽覺響應(yīng)。
[0029]充電器125可為任何裝置，其對電源110提供電力。僅作為討論，該充電器125可為電池充電器。
[0030]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的電力分配系統(tǒng)200。如圖所示，該電力分配系統(tǒng)200包括電源110，開關(guān)130以及負(fù)載115。該電源110可包括溫度傳感裝置135，其適于感應(yīng)電源110的溫度，晶體管140，其適于控制從電源110到開關(guān)130或負(fù)載115的電量，以及上述的指示燈120。該電源110還可包括易失性存儲器，例如:帶電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM) 145，其可包含促進(jìn)電力從電源110傳輸?shù)介_關(guān)130和/或負(fù)載115的數(shù)據(jù)或計算機(jī)編程指令。該電源110可包括保護(hù)元件142，其可進(jìn)行電源110的保護(hù)功能，例如，當(dāng)電壓降或電流浪涌達(dá)到預(yù)設(shè)水平時將電源關(guān)閉。
[0031]晶體管140控制從電源110處發(fā)出的不同的信號至開關(guān)130，以促進(jìn)信號的傳輸，例如當(dāng)電源I1在正常操作參數(shù)之外時的邏輯高電平(例如，斷路)，或當(dāng)電源110在正常操作參數(shù)之內(nèi)時為邏輯低電平(例如:接地電位)。作為討論，晶體管140為金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)，盡管在不偏離本發(fā)明的精神和領(lǐng)域下可利用其它任何類型的晶體管140。該晶體管140可在傳輸邏輯低信號時實現(xiàn)電力的完全，無阻礙傳輸，并可在傳輸邏輯高信號時阻礙或完全抑制電力的傳輸。由電源110通過晶體管140傳輸?shù)男盘柕娜魏纹渌兓稍诓黄x本發(fā)明的精神和領(lǐng)域的情況下進(jìn)行實施。
[0032]溫度傳感裝置135為可確定電源110的溫度的任何裝置或電路，并使得溫度可與開關(guān)130和/或負(fù)載115通信。例如，溫度傳感裝置135可為適于感應(yīng)由于溫度波動引起的電流參數(shù)變化造成的電源溫度。
[0033]電源110通過一個或多個終端連接150來可操作地與開關(guān)130連接。開關(guān)130反過來可操作地通過一個或多個電源輸出連接155與負(fù)載155連接。每個這些連接150，155可包括正端和負(fù)端，以及幾個額外的端連接，其促進(jìn)了從電源110到負(fù)載115的電流。例如，如圖3A-5所示，該連接150，155可包括讀取EEPR0M145的端連接，將電力提供至負(fù)載115或指示燈120，將開關(guān)130關(guān)閉以保護(hù)電源110，并引發(fā)電源110和開關(guān)130和/或負(fù)載115之間的喚醒或握手信號。在不偏離本發(fā)明的精神和領(lǐng)域的情況下，在該電源110，開關(guān)130和負(fù)載115之間可包括其它的端接觸。
[0034]圖3A和3B展示了用于負(fù)載115的不同示例起始速率(如圖3A和3B的馬達(dá)所示)，該起始速率基于在開關(guān)130和/或負(fù)載115處的從電源110接收到的信號來確定的。例如，圖3A和3B展示了 N2信號160，控制(CTL)信號165，馬達(dá)信號170，以及指示燈信號175，其與從電源110到開關(guān)130，或來自開關(guān)130的信息進(jìn)行通信。還可提供開關(guān)信號180以在控制信號165要求該開關(guān)信號的時促使所述開關(guān)130進(jìn)入保護(hù)模式。圖3A展示了當(dāng)電源110的溫度達(dá)到或高于一定溫度，例如0° C時的負(fù)載115的開起始速率，圖3B展示了當(dāng)電源I1的溫度低于一定溫度，例如0° C時的負(fù)載115的起始速率。
[0035]如圖3A和3B所示，根據(jù)由電源110傳輸?shù)奈帐中盘枺纠到y(tǒng)200以第一起始速率或第二起始速率上來啟動負(fù)載115。例如，圖3A展示了由控制信號165引發(fā)的握手信號，該信號開始高，隨后進(jìn)入低，隨后高，隨后再低。信號的高-低部分的間隔指示了電源110是否在特定參數(shù)或高于特定參數(shù)下進(jìn)行運作，在這種情況下的特定參數(shù)為0° C的溫度標(biāo)記。如圖3A所示，來自控制信號165的握手信號以高頻來引發(fā)，例如25 Hz，相對于當(dāng)電源110低于0° C時的握手信號，此時的信號以12.5 Hz來引發(fā)。圖3B中的握手信號因此命令負(fù)載115進(jìn)入“平穩(wěn)啟動”，此時該負(fù)載115的起始速率慢于正常的起始速率，如圖3A所示。當(dāng)然，上述過程僅為示例，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可使用用于基于溫度傳感的選擇性控制電池輸出的任何其它方法。
[0036]利用上述方法，當(dāng)如果以正常的較高速率來起始、溫度將會影響負(fù)載運作時，可通過以更低的速率來啟動負(fù)載115來使負(fù)載更高效和有效地進(jìn)行運作。該負(fù)載115可因此根據(jù)由控制信號傳輸?shù)奈帐中盘?，來選擇性地從電源110處汲取電力。因此，工具100可更有效地操作，且操作在工具100本不會以高水平操作的溫度下。
[0037]圖4為電源110和充電器125之間的詳細(xì)的握手信號的示意圖。如圖所示，圖4中的信號包括EEPROM讀取信號185，充電信號190和燃油計信號195，除了上述的關(guān)于圖3A和3B中的信號，圖4中的系統(tǒng)可驗證電源110和充電器125之間的不同接觸，并驗證電源110的不同參數(shù)，以命令充電器125對電源110進(jìn)行充電。
[0038]如圖所示，從充電器125而來的喚醒信號160以上述關(guān)于圖3A和3B所述的類似方式來從電源I1處請求喚醒信號。作為響應(yīng)，該電源110將握手信號提供至充電器125。一旦充電器125接收到來自電源110的握手響應(yīng)時，該充電器125可隨后對電源110提供充電或其它的補充方式，來對電源110進(jìn)行充電。接隨后的高控制信號160將命令充電器125來結(jié)束充電過程。
[0039]上述過程通過確定電源110的參數(shù)是否足以啟動充電過程來校驗充電器125和電源I1之間的連接。例如，充電器125不會引發(fā)充電操作，直到該充電器125接收到來自電源110的必要的低，高，低的握手信號。該握手信號可同樣在頻率上變化，與上述圖3A和3B所述的系統(tǒng)類似，來獲得用于電源110的不同啟動充電速率。電源110可隨后以足夠的操作參數(shù)下進(jìn)行充電，或當(dāng)這種參數(shù)不存在時，用戶可被通知，使得電源110不會損壞。
[0040]圖5展示了一種信號系統(tǒng)，其中的握手信號可用于校驗用于附加負(fù)載處的電源110的保護(hù)元件142，該附加負(fù)載例如為LED工作燈。如圖所示，該電源110的EEPROM通過EEPROM讀取信號185來讀取，來引發(fā)過程。該工作燈可隨后通過指示燈信號175來瞬時啟動，在后續(xù)階段中，可通過N2信號160來將喚醒信號發(fā)送到電源110。作為響應(yīng)，握手信號可從電源110處發(fā)送到開關(guān)130和/或負(fù)載115以確保電源110的保護(hù)元件142合理地運行。如果控制信號165返回到較高水平，該保護(hù)元件142可隨后執(zhí)行它們的預(yù)期功能，并關(guān)閉電源放電功能，以此保護(hù)電源110。
[0041]上述過程使得保護(hù)元件142在從電源110處放電的過程中得到校驗。校驗后，用戶可僅在保護(hù)元件142合理運行時繼續(xù)地從電源110處提取電力，但不可在保護(hù)元件142出現(xiàn)故障時繼續(xù)地從電源110處提取電力。使用這種獨特的握手通信方法，用戶更少可能會在操作配件工具的正常過程中損壞到電源110。
[0042]圖6-8展示了根據(jù)本發(fā)明實施例的不同的方法。如圖6所示，過程600開始并進(jìn)入步驟S605，其中的電源110的溫度通過溫度傳感裝置135來確定。
[0043]取決于溫度，握手信號在電源處進(jìn)行選擇S610，并隨后傳輸?shù)介_關(guān)S615，以將電源I1的溫度與開關(guān)130和/或負(fù)載115進(jìn)行通信。隨后確定電力分配計劃S620，其中根據(jù)傳輸?shù)奈帐中盘枺娏σ缘谝凰俾?，或以低于該第一速率的第二速率來從電?10處進(jìn)行分配。當(dāng)然，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可實施多種握手信號以及對應(yīng)的電力分配計劃。一旦確定了電力分配計劃S620，電力根據(jù)電力分配計劃在S625處傳輸?shù)截?fù)載。
[0044]圖7展示了根據(jù)本發(fā)明實施例的用于校驗電源110保護(hù)元件142的過程700。如圖所示，在S705處，喚醒信號傳輸?shù)诫娫?10處，基于該傳輸?shù)膯拘研盘?，在S710處接收到該握手信號。一旦開關(guān)130和/或負(fù)載115接收到握手信號，晶體管140可在S715處使得電流從電源110流向負(fù)載115。
[0045]圖8展示了根據(jù)本發(fā)明實施例的用于對電源110充電的過程800。如圖所示，喚醒信號傳輸?shù)诫娫碨805，在S810處，從電源110處接收到握手信號，該握手信號指示電源110在適合充電的參數(shù)下運作。例如，在S810處，電源110可傳輸指示電源110的溫度高于預(yù)設(shè)溫度的握手信號，使得電源110的充電是安全和有效的。一旦握手信號傳輸?shù)匠潆娖?，在S815處電源進(jìn)行充電。
[0046]上述的說明以及附圖的內(nèi)容通過示例而并非限制的方式來提供。當(dāng)展示并討論特定實施例時，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚在不偏離發(fā)明人廣泛范圍的情況下可進(jìn)行改變和修改。保護(hù)的實際范圍在基于【背景技術(shù)】的合理方面下應(yīng)在以下的權(quán)利要求書中進(jìn)行限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制電源輸出的方法，包括: 確定電源的溫度； 選擇要發(fā)送到開關(guān)的握手信號，其中所述握手信號是基于所述溫度而選擇的； 將所選擇的握手信號傳輸?shù)介_關(guān)； 根據(jù)所選擇的握手信號，選擇電力分配計劃；以及 引起與所選擇的電力分配計劃相一致的來自電源的電量的分配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電力分配計劃包括第一起始速率和第二起始速率，其中，與所述第二起始速率相比，所述第一起始速率以較低的速率分配電量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述溫度低于第一預(yù)設(shè)量時，選擇所述第一起始速率，而當(dāng)所述溫度約高于第二預(yù)設(shè)量時，選擇第二起始速率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，引起電力分配的步驟還包括，使晶體管至少部分地抑制電量，從而以第一起始速率來分配電力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述晶體管為金屬氧化物場效應(yīng)晶體管(108^1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定電源溫度的步驟是通過溫度傳感電路來實現(xiàn)的。
7.一種對執(zhí)行一功能的元件進(jìn)行校驗的方法，該方法包括: 將喚醒信號傳輸至元件； 接收握手信號，該握手信號表示所述元件正在執(zhí)行該功能；以及 在收到握手信號后，引起從電源到負(fù)載的電量的分配。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在所述接收握手信號的步驟以及所述傳輸喚醒信號的步驟之前，還包括讀取帶電可擦可編程只讀存儲器(現(xiàn)?801)。
9.一種校驗充電器的方法，該充電器適于對具有電源參數(shù)的電源進(jìn)行充電，所述方法包括: 將喚醒信號傳輸至所述電源； 從所述電源處接收握手信號，所述握手信號指示電源參數(shù)是充足的、從而電源可通過充電器來充電；以及 使所述電源利用充電器充電。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述電源參數(shù)為電源的溫度。
11.一種用于控制電力分配的設(shè)備，包括: 電源； 開關(guān)，該開關(guān)可操作地連接至所述電源，并適于傳輸和控制來自電源的電量； 負(fù)載，該負(fù)載可操作地連接至所述電源，并適于接收電量；以及 電力分配系統(tǒng)，其包括: 溫度傳感裝置，其適于感測所述電源的溫度；以及 晶體管，該晶體管可操作地連接至所述溫度傳感裝置，并適于允許所述電量的傳輸，以及基于一握手信號來控制從所述電源到所述開關(guān)的電流的量，所述握手信號傳自指示溫度的所述電力分配系統(tǒng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述負(fù)載為馬達(dá)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，其還包括具有計算機(jī)編程的現(xiàn)？如1，該22？尺01適于控制存儲在其內(nèi)的電源。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述溫度傳感裝置為適于獲得所述電源的溫度的電路。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，其還包括指示燈，所述指示燈適于在電源處于放電模式或充電模式時選擇性地亮起。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，其還包括保護(hù)元件，所述保護(hù)元件適于抑制來自電源的電量的傳輸。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述晶體管為皿)31?丁。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述晶體管適于允許以第一起始速率或第二起始速率的電量傳輸，其中，與所述第二起始速率相比，所述第一起始速率允許電量以較低的速率傳輸。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述溫度低于第一預(yù)設(shè)量時，開始所述第一起始速率，而當(dāng)所述溫度高于第二預(yù)設(shè)量時，開始所述第二起始速率。
【文檔編號】H02J7/00GK104508939SQ201380040442
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月2日
【發(fā)明者】安妮兒·P.·高德, 托馬斯·P.·貝克, 唐納德·赫雷斯 申請人:施耐寶公司