電動(dòng)工具的制作方法
【專利摘要】一種電動(dòng)工具(1)，其包括：可再充電電池(21)：馬達(dá)(11)；檢測(cè)器(15,16,17,23,24,25)，用于檢測(cè)影響可再充電電池(21)的電壓下降的參數(shù)，并輸出與所檢測(cè)到的參數(shù)相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)；控制器(13)，用于接收所述檢測(cè)信號(hào)，并根據(jù)檢測(cè)信號(hào)來生成控制信號(hào)；以及電力切換單元(31)，其根據(jù)來自控制器(13)的控制信號(hào)進(jìn)行工作，以在可再充電電池(21)向馬達(dá)(11)供給電力的情形和可再充電電池(21)停止向馬達(dá)(11)供給電力的情形之間進(jìn)行切換。在電動(dòng)工具啟用的情況下，控制器(13)使用脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)即PWM控制信號(hào)來控制電力切換單元(31)?？刂破?13)根據(jù)檢測(cè)器(15,16,17,23,24,25)的檢測(cè)信號(hào)來改變PWM控制信號(hào)的占空比。
【專利說明】
電動(dòng)工具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用可再充電電池進(jìn)行動(dòng)作的電動(dòng)工具。
【背景技術(shù)】
[0002]在利用馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電力使刀頭進(jìn)行動(dòng)作的電動(dòng)工具中，在馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)可能產(chǎn)生大的浪涌電流。為了減少該大的浪涌電流，已提出了逐漸增加施加至馬達(dá)的電壓的軟啟動(dòng)控制。較小的負(fù)載使浪涌電流增加。日本特開2011-240441描述了包括負(fù)載檢測(cè)單元的電動(dòng)工具，其中該負(fù)載檢測(cè)單元基于所檢測(cè)到的負(fù)載量來改變施加至馬達(dá)的電壓的增加速率。例如，在檢測(cè)到小的負(fù)載的情況下，馬達(dá)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)在短時(shí)間段內(nèi)從零值加速至高速。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]在可再充電電池中，在可再充電電池的輸出電壓過度下降的情況下，發(fā)生過放電。這是縮短可再充電電池的壽命的因素。本發(fā)明的發(fā)明人已意識(shí)到日本特開2011-240441中所描述的軟啟動(dòng)控制沒有考慮到可再充電電池的過放電。因而，本發(fā)明人的目標(biāo)是防止或抑制馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)在可再充電電池中發(fā)生過放電。
[0004]本發(fā)明的一個(gè)方面是一種電動(dòng)工具，包括:可再充電電池；馬達(dá)；檢測(cè)器，其被配置為檢測(cè)影響所述可再充電電池的電壓下降的參數(shù)，并且輸出與所檢測(cè)到的參數(shù)相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)；控制器，其被配置為接收所述檢測(cè)信號(hào)，并且根據(jù)所述檢測(cè)信號(hào)來生成控制信號(hào)；以及電力切換單元，其根據(jù)來自所述控制器的所述控制信號(hào)進(jìn)行工作，以在所述可再充電電池向所述馬達(dá)供給電力的情形和所述可再充電電池停止向所述馬達(dá)供給電力的情形之間進(jìn)行切換，其中，所述控制器被配置為進(jìn)行以下操作:在所述電動(dòng)工具啟用的情況下，使用脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)即PWM控制信號(hào)來控制所述電力切換單元，以及根據(jù)所述檢測(cè)器的所述檢測(cè)信號(hào)來改變PWM控制信號(hào)的占空比。
[0005]通過以下結(jié)合附圖所進(jìn)行的通過示例方式例示本發(fā)明的原理的說明，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]通過以下結(jié)合附圖對(duì)當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的說明，能夠最佳地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0007]圖1是第一實(shí)施例的電動(dòng)工具的框圖；
[0008]圖2是示出第一實(shí)施例的電動(dòng)工具的啟用的時(shí)序圖；
[0009]圖3是示出第二實(shí)施例的電動(dòng)工具的啟用的時(shí)序圖；以及
[0010]圖4是示出第四實(shí)施例的電動(dòng)工具的啟用的時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]現(xiàn)在將參考圖1來說明電動(dòng)工具I的電氣電路。
[0012]電動(dòng)工具I例如是鉆頭驅(qū)動(dòng)器。電動(dòng)工具I包括電動(dòng)工具主體10和電池組20。優(yōu)選地，電動(dòng)工具主體10和電池組20被構(gòu)造成相對(duì)于彼此能夠安裝和拆卸。電動(dòng)工具I將轉(zhuǎn)矩經(jīng)由安裝至電動(dòng)工具主體10的刀頭(圖中未示出)傳遞至任務(wù)對(duì)象組件。該任務(wù)對(duì)象組件例如是螺釘或螺栓。
[0013]電動(dòng)工具主體10包括馬達(dá)11、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器30、啟用開關(guān)12、控制器13、電源電路14、電壓檢測(cè)器15、溫度檢測(cè)器16和電流檢測(cè)器17。電動(dòng)工具主體10包括正極端子41、負(fù)極端子42和信號(hào)端子43。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器30包括電力切換單元31。
[0014]啟用開關(guān)12包括兩個(gè)端子。對(duì)啟用開關(guān)12進(jìn)行接通和斷開的切換。在啟用開關(guān)12切換為接通的情況下，啟用開關(guān)12的兩個(gè)端子閉合。在啟用開關(guān)12切換為斷開的情況下，啟用開關(guān)12的兩個(gè)端子開放。
[0015]電池組20可以包括可再充電電池21、電池電壓檢測(cè)器22、電池溫度檢測(cè)器23和電池電流檢測(cè)器24。例如，可再充電電池21可以包括串聯(lián)連接的多個(gè)單元?？稍俪潆婋姵?1可以是鋰離子電池。電池組20包括正極端子51、負(fù)極端子52和信號(hào)端子53。在電池組20安裝至電動(dòng)工具主體10的情況下，電動(dòng)工具主體10的端子41、42和43分別電連接至電池組20的端子51、52和53。
[0016]馬達(dá)11的正極端子經(jīng)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器30、啟用開關(guān)12和電流檢測(cè)器17連接至電動(dòng)工具主體10的正極端子41。馬達(dá)11的負(fù)極端子連接至電動(dòng)工具主體10的負(fù)極端子42?？刂破?3的正極端子經(jīng)由電源電路14、啟用開關(guān)12和電流檢測(cè)器17連接至電動(dòng)工具主體10的正極端子41?？刂破?3的負(fù)極端子連接至電動(dòng)工具主體10的負(fù)極端子42。控制器13向馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器30提供控制信號(hào)Cs。
[0017]電流檢測(cè)器17檢測(cè)電動(dòng)工具主體10的內(nèi)部電流并且向控制器13提供基于所檢測(cè)到的電流量的檢測(cè)信號(hào)110。該內(nèi)部電流例如可以是從電動(dòng)工具主體10的正極端子41經(jīng)由啟用開關(guān)12流向電動(dòng)工具主體10的負(fù)極端子42的電流。例如，電流檢測(cè)器17可以位于電動(dòng)工具主體10的正極端子41和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器30之間。
[0018]電壓檢測(cè)器15連接在電動(dòng)工具主體10的正極端子41和負(fù)極端子42之間。電壓檢測(cè)器15檢測(cè)電動(dòng)工具主體10的正極端子41和負(fù)極端子42之間的電壓、即可再充電電池21所提供的電壓。然后，電壓檢測(cè)器15向控制器13提供基于所檢測(cè)到的電壓的檢測(cè)信號(hào) V10。
[0019]溫度檢測(cè)器16檢測(cè)電動(dòng)工具I的溫度并且向控制器13提供基于所檢測(cè)到的溫度的檢測(cè)信號(hào)T10。例如，溫度檢測(cè)器16可以位于馬達(dá)11的附近以檢測(cè)馬達(dá)11附近的溫度。
[0020]可再充電電池21的正電極經(jīng)由電池電流檢測(cè)器24連接至電池組20的正極端子51?？稍俪潆婋姵?1的負(fù)電極連接至電池組20的負(fù)極端子52。
[0021 ] 電池電流檢測(cè)器24檢測(cè)從可再充電電池21輸出的電流(還稱為電池電流)，并且經(jīng)由例如信號(hào)端子53和43向控制器13提供基于所檢測(cè)到的電流量的檢測(cè)信號(hào)120。在例示示例中，電池電流檢測(cè)器24檢測(cè)電池組20的正極端子51和可再充電電池21之間的電流。
[0022]電池電壓檢測(cè)器22連接在可再充電電池21的正電極和可再充電電池21的負(fù)電極之間。利用可再充電電池21所生成的電壓來驅(qū)動(dòng)電池電壓檢測(cè)器22。電池電壓檢測(cè)器22檢測(cè)構(gòu)成可再充電電池21的各單元的電壓和作為這些單元的總電壓的可再充電電池21的電壓，并且經(jīng)由信號(hào)端子53和43向控制器13提供基于所檢測(cè)到的電壓的檢測(cè)信號(hào)V20。
[0023]電池溫度檢測(cè)器23檢測(cè)電池組20的內(nèi)部溫度并且經(jīng)由例如信號(hào)端子53和43向控制器13提供檢測(cè)信號(hào)T20。
[0024]現(xiàn)在將說明圖1所示的電動(dòng)工具I的操作。
[0025]電池組20經(jīng)由端子41和51以及端子42和52向電動(dòng)工具主體10提供來自可再充電電池21的電力。在用戶將啟用開關(guān)12切換為接通的情況下，啟用電動(dòng)工具I。
[0026]在啟用開關(guān)12切換為接通的情況下，向控制器13提供來自電源電路14的電力并且控制器13開始工作?？梢詫⒃趩⒂瞄_關(guān)12切換為接通的情況下從電源電路14供給至控制器13的電力或信號(hào)稱為馬達(dá)啟動(dòng)請(qǐng)求。
[0027]馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器30根據(jù)來自控制器13的控制信號(hào)Cs來向馬達(dá)11提供電力。馬達(dá)11在供給有來自馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器30的電力的情況下開始產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0028]在馬達(dá)11啟動(dòng)的情況下浪涌電流流向馬達(dá)11并且轉(zhuǎn)動(dòng)速度從零開始增加?？稍俪潆婋姵?1包括內(nèi)部阻抗?？稍俪潆婋姵?1的電壓可以根據(jù)在馬達(dá)11的啟用期間所產(chǎn)生的浪涌電流的量而下降。
[0029]電力切換單元31例如可以包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)。FET可以處于第一狀態(tài)(例如，接通狀態(tài))或第二狀態(tài)(例如，斷開狀態(tài))。FET根據(jù)來自控制器13的控制信號(hào)Cs來在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間切換。在FET處于第一狀態(tài)的情況下，電力切換單元31向馬達(dá)11供給來自可再充電電池21的電力。在FET處于第二狀態(tài)的情況下，電力切換單元31停止向馬達(dá)11供給電力。
[0030]控制器13存儲(chǔ)用以防止或抑制可再充電電池21的過放電的過放電基準(zhǔn)電壓。基于過放電基準(zhǔn)電壓和從電池電壓檢測(cè)器22所接收到的檢測(cè)信號(hào)V20，在可再充電電池21的電壓小于過放電基準(zhǔn)電壓的情況下，控制器13將電力切換單元31設(shè)置為第二狀態(tài)。這樣停止了向著馬達(dá)11的電力供給，而這停止了產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，停止了可再充電電池21的進(jìn)一步放電。
[0031]在盡管馬達(dá)11停止了產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)、但用戶期望繼續(xù)使用電動(dòng)工具I的情況下，用戶首先將啟用開關(guān)12切換為斷開、然后再次將啟用開關(guān)12切換為接通。通過進(jìn)行這些操作，電動(dòng)工具I重復(fù)上述的啟用操作。
[0032]在電動(dòng)工具I中，可以通過降低在馬達(dá)11啟動(dòng)時(shí)流向馬達(dá)11的浪涌電流來減少由于可再充電電池21的內(nèi)部阻抗所引起的電壓下降。這樣防止或抑制了可再充電電池21的電壓減少為過放電基準(zhǔn)電壓以下。
[0033]控制器13的控制信號(hào)Cs包括脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制信號(hào)，其中該P(yáng)WM控制信號(hào)使電力切換單元31的FET在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間切換。該P(yáng)WM控制信號(hào)包括占空t匕，其中該占空比是在FET處于第一狀態(tài)的情況下的時(shí)間段相對(duì)于脈沖信號(hào)的高電平和低電平之間的一個(gè)周期的比率。從可再充電電池21供給至馬達(dá)11的電力量基于PWM控制信號(hào)的占空比而改變。
[0034]基于影響可再充電電池21的電壓下降的參數(shù)，控制器13改變?cè)趩⒂秒妱?dòng)工具I時(shí)要提供至電力切換單元31的PWM控制信號(hào)的占空比，以改變供給至馬達(dá)11的電力?？刂破?3采用由電池溫度檢測(cè)器23的檢測(cè)信號(hào)T20表示的電池溫度作為影響可再充電電池21的電壓下降的參數(shù)。
[0035]可再充電電池21的內(nèi)部阻抗具有溫度依賴性。例如，可再充電電池21的內(nèi)部阻抗隨著可再充電電池21的溫度的上升而增加。與電池組20的溫度相對(duì)應(yīng)的電池溫度檢測(cè)器23的檢測(cè)信號(hào)T20可以反映可再充電電池21的內(nèi)部阻抗的量。
[0036]控制器13改變與范圍是正常溫度、高溫或低溫的電池組20的溫度相對(duì)應(yīng)的PWM控制信號(hào)的占空比。電池組20的正常溫度的范圍例如為5?35°C。高溫的范圍例如大于350C。低溫的范圍例如小于5°C。
[0037]現(xiàn)在將參考圖2來說明電動(dòng)工具I的啟用。在圖2中，采用實(shí)線的波形表示在電池組20的溫度正常的情況下的操作，采用雙點(diǎn)劃線的波形表示在溫度高的情況下的操作，并且采用單點(diǎn)劃線的波形表示在溫度低的情況下的操作。
[0038]根據(jù)在時(shí)刻t0啟用電動(dòng)工具I時(shí)電池組20的溫度，控制器13針對(duì)時(shí)刻t0?tlO的啟動(dòng)時(shí)間段設(shè)置PWM控制信號(hào)的占空比。例如，在電池組20的溫度正常的情況下，控制器13將PWM控制信號(hào)的占空比設(shè)置為50%。在電池組20的溫度低的情況下，控制器13將PWM控制信號(hào)的占空比設(shè)置為大于50%的值。在電池組20的溫度高的情況下，控制器13將PWM控制信號(hào)的占空比設(shè)置為小于50%的值。也就是說，控制器13根據(jù)溫度以抑制可再充電電池21的電壓下降的波動(dòng)的方式設(shè)置PffM控制信號(hào)的占空比。時(shí)刻t0可以是用戶將啟用開關(guān)12切換為接通的時(shí)刻?？梢詫r(shí)刻t0稱為馬達(dá)啟動(dòng)請(qǐng)求時(shí)刻?？梢詫?dòng)時(shí)間段(t0?tlO)稱為直到PWM控制信號(hào)的占空比達(dá)到100%為止的馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)間段。在馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)間段(t0?tlO)中，可以將從馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器30供給至馬達(dá)11的電力稱為馬達(dá)啟動(dòng)電力。
[0039]啟動(dòng)時(shí)間段在時(shí)刻tlO結(jié)束。在時(shí)刻tlO，控制器13將PWM控制信號(hào)的占空比設(shè)置為100%并且將電力切換單元31的FET設(shè)置為第一狀態(tài)。
[0040]在馬達(dá)11的轉(zhuǎn)動(dòng)速度逐漸增加的啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)，浪涌電流與該轉(zhuǎn)動(dòng)速度相對(duì)應(yīng)地流動(dòng)。如圖2所示,流向馬達(dá)11的馬達(dá)電流Im從啟動(dòng)時(shí)間段的開始時(shí)刻t0起沿著上升曲線增加。馬達(dá)11與該轉(zhuǎn)動(dòng)速度相對(duì)應(yīng)地產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。馬達(dá)11的電動(dòng)勢(shì)用于使浪涌電流減少。因而，馬達(dá)電流Im從時(shí)刻t0起沿著上升曲線增加，然后減少。馬達(dá)電流Im隨著轉(zhuǎn)動(dòng)速度的增加而減少。
[0041]通過如圖2所示設(shè)置針對(duì)啟動(dòng)時(shí)間段的PWM控制信號(hào)的占空比，在可再充電電池21的內(nèi)部阻抗小且溫度低的情況下，馬達(dá)電流Im相對(duì)較大，并且在可再充電電池21的內(nèi)部阻抗大且溫度高的情況下，馬達(dá)電流Im相對(duì)較小。
[0042]通過將PWM控制信號(hào)的占空比設(shè)置為100%，馬達(dá)電流Im增加，并且馬達(dá)11的轉(zhuǎn)動(dòng)速度增加。在馬達(dá)11的轉(zhuǎn)動(dòng)速度增加的情況下，浪涌電流再次流動(dòng)。如圖2所示，馬達(dá)11的轉(zhuǎn)動(dòng)速度緊挨在時(shí)刻tlO之后增加。然而，增加速率相對(duì)較小。因此，緊挨時(shí)刻tlO之后流向馬達(dá)10的浪涌電流小于緊挨時(shí)刻to之后流向馬達(dá)10的浪涌電流。
[0043]針對(duì)啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)的PWM控制信號(hào)的占空比的控制降低了可再充電電池21的電壓下降的溫度依賴性。結(jié)果，啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)可再充電電池21的電壓與溫度無關(guān)地保持相同。也就是說，即使在內(nèi)部阻抗隨著電池組20的溫度的變化而改變的情況下，由于內(nèi)部阻抗所引起的電壓下降的量也保持相同。
[0044]在啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)，電壓下降的溫度依賴性降低并且浪涌電流減少。這樣抑制了可再充電電池21的過度電壓下降。
[0045]電動(dòng)工具I具有以下所述的優(yōu)點(diǎn)。
[0046](I)電動(dòng)工具I包括控制器13和電力切換單元31。在啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)，控制器13對(duì)電力切換單元31進(jìn)行PWM控制?？刂破?3基于從電池溫度檢測(cè)器23所接收到的檢測(cè)信號(hào)T20來改變PWM控制信號(hào)的占空比。供給至馬達(dá)11的電力量與可再充電電池21的內(nèi)部阻抗的量相對(duì)應(yīng)地改變。這樣防止或抑制了在電動(dòng)工具I的啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)發(fā)生可再充電電池21的過度電壓下降。例如，即使在電池組20的溫度改變的情況下，在電動(dòng)工具I啟用時(shí)也可以防止或抑制可再充電電池21的過放電。
[0047](2)控制器13基于從電池溫度檢測(cè)器23所接收到的檢測(cè)信號(hào)T20來改變PWM控制信號(hào)的占空比。這樣防止或抑制了可再充電電池21的電壓下降為過放電基準(zhǔn)電壓以下。例如，緊挨在電動(dòng)工具I的啟動(dòng)之后，馬達(dá)11的轉(zhuǎn)動(dòng)的強(qiáng)制暫停受到限制。這樣限制了由于馬達(dá)11的強(qiáng)制操作暫停所引起的中斷并且提高了工作效率。
[0048](3)在電池組20的溫度低于正常溫度的情況下，控制器13將針對(duì)啟動(dòng)時(shí)間段的PWM控制信號(hào)的占空比設(shè)置為較大的值。因而，在電池組20處于低溫的情況下，馬達(dá)11的轉(zhuǎn)動(dòng)速度增加。這樣提高了電池組20的溫度低的情況下的工作效率。
[0049]現(xiàn)在將說明第二實(shí)施例的電動(dòng)工具I。代替電池溫度檢測(cè)器23的檢測(cè)信號(hào)T20，第二實(shí)施例的控制器13基于電壓檢測(cè)器15的檢測(cè)信號(hào)VlO來改變啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)PWM控制信號(hào)的占空比。
[0050]包括流向電動(dòng)工具主體10的馬達(dá)電流Im的電流與在電動(dòng)工具主體10的端子41和端子42之間所施加的電壓相對(duì)應(yīng)地改變。電壓的增加使流向電動(dòng)工具主體10的電流增加。
[0051]控制器13采用由電壓檢測(cè)器15的檢測(cè)信號(hào)VlO表示的電壓作為影響可再充電電池21的電壓下降的參數(shù)。
[0052]可再充電電池21所供給的電流量與利用電壓檢測(cè)器15所檢測(cè)到的端子41和端子42之間的電壓相對(duì)應(yīng)。因而，電壓檢測(cè)器15的檢測(cè)信號(hào)VlO可以反映可再充電電池21的內(nèi)部阻抗和/或電壓下降量。
[0053]控制器13與可再充電電池21的電壓是標(biāo)準(zhǔn)電壓范圍、高電壓范圍還是低電壓范圍相對(duì)應(yīng)地改變PWM控制信號(hào)的占空比。例如，標(biāo)準(zhǔn)電壓范圍是標(biāo)準(zhǔn)電壓的±10%的范圍。高電壓范圍是比標(biāo)準(zhǔn)電壓范圍大的范圍。低電壓范圍是比標(biāo)準(zhǔn)電壓范圍小的范圍。
[0054]在圖3中，采用實(shí)線的波形表示在可再充電電池21的電壓為標(biāo)準(zhǔn)的情況下的操作，采用雙點(diǎn)劃線的波形表示在可再充電電池21的電壓高的情況下的操作，并且采用單點(diǎn)劃線的波形表示在可再充電電池21的電壓低的情況下的操作。
[0055]在電動(dòng)工具I在時(shí)刻t0啟用的情況下，控制器13基于從電壓檢測(cè)器15所接收到的檢測(cè)信號(hào)VlO來確定可再充電電池21的電壓。然后，控制器13基于從電壓檢測(cè)器15所接收到的檢測(cè)信號(hào)VlO來設(shè)置針對(duì)啟動(dòng)時(shí)間段的PWM控制信號(hào)的占空比。例如，在可再充電電池21具有標(biāo)準(zhǔn)電壓的情況下，控制器13將PWM控制信號(hào)的占空比設(shè)置為50%。在可再充電電池21的電壓高的情況下，控制器13將P麗控制信號(hào)的占空比設(shè)置為比50%小的值。在可再充電電池21的電壓低的情況下，控制器13將PWM控制信號(hào)的占空比設(shè)置為比50%大的值。也就是說，控制器13對(duì)PWM控制信號(hào)的占空比進(jìn)行設(shè)置，以限制由于時(shí)刻t0之前的電壓所引起的啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)的可再充電電池21的電壓的變化。
[0056]通過如圖3所示設(shè)置針對(duì)啟動(dòng)時(shí)間段的PWM控制信號(hào)的占空比，在可再充電電池21的電壓相對(duì)較低的情況下，馬達(dá)電流Im大，并且在可再充電電池21的電壓相對(duì)較高的情況下，馬達(dá)電流Im小。
[0057]例如，即使在時(shí)刻t0啟用開關(guān)12切換為接通之前、可再充電電池21的電壓不同的情況下，通過基于可再充電電池21的電壓控制PWM控制信號(hào)的占空比，可再充電電池21的電壓也逐漸收斂為相同電壓。也就是說，即使在時(shí)刻t0之前、可再充電電池21的電壓不同的情況下，啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)可再充電電池21的電壓也保持相同。
[0058]這里，基于啟用之前可再充電電池21的電壓來控制占空比，并且再浪涌電流小。這樣限制了可再充電電池21的過度電壓下降。
[0059]電動(dòng)工具I具有第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)(I)?(3)。
[0060]現(xiàn)在將說明第三實(shí)施例的電動(dòng)工具I。代替電池溫度檢測(cè)器23的檢測(cè)信號(hào)T20，第三實(shí)施例的控制器13基于電池電流檢測(cè)器24的檢測(cè)信號(hào)120來改變啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)PWM控制信號(hào)的占空比。
[0061]在啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)，馬達(dá)電流Im隨著馬達(dá)I的屬性等的變化而改變。馬達(dá)電流Im的變化改變了可再充電電池21的電壓下降量。
[0062]控制器13采用由電池電流檢測(cè)器24的檢測(cè)信號(hào)120表示的電池電流作為影響可再充電電池21的電壓下降的參數(shù)。
[0063]可再充電電池21向電動(dòng)工具主體10供給包括馬達(dá)電流Im的電流。因此，與流向電動(dòng)工具主體10的電流量相對(duì)應(yīng)的電池電流檢測(cè)器24的檢測(cè)信號(hào)120可以反映可再充電電池21的內(nèi)部阻抗和/或電壓下降量。
[0064]控制器13根據(jù)流向電動(dòng)工具主體10的電流是在標(biāo)準(zhǔn)范圍、大范圍還是小范圍內(nèi)來改變PWM控制信號(hào)的占空比。例如，標(biāo)準(zhǔn)電流范圍是電動(dòng)工具主體10的標(biāo)準(zhǔn)電流的±10%。大電流范圍大于標(biāo)準(zhǔn)電流范圍。小電流范圍小于標(biāo)準(zhǔn)電流范圍。
[0065]在電動(dòng)工具I啟用的情況下，控制器13基于從電池電流檢測(cè)器24所接收到的檢測(cè)信號(hào)120來確定流向電動(dòng)工具主體10的電流的增加速率。然后，控制器13基于電流增加速率來確定流向電動(dòng)工具主體10的電流量。在啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)，控制器13基于使用電池電流檢測(cè)器24的檢測(cè)信號(hào)120所確定的流向電動(dòng)工具主體10的電流量來改變PWM控制信號(hào)的占空比。
[0066]例如，在流向電動(dòng)工具主體10的電流量為標(biāo)準(zhǔn)的情況下，控制器13將PWM控制信號(hào)的占空比設(shè)置為50%。在流向電動(dòng)工具主體10的電流量大的情況下，控制器13將PWM控制信號(hào)的占空比設(shè)置為小于50%的值。在流向電動(dòng)工具主體10的電流量小的情況下，控制器13將PWM控制信號(hào)的占空比設(shè)置為大于50%的值。也就是說，控制器13對(duì)PWM控制信號(hào)的占空比進(jìn)行設(shè)置，以限制根據(jù)流向電動(dòng)工具主體10的電流量而發(fā)生的可再充電電池21的電壓下降的變化。
[0067]在啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)，基于流向電動(dòng)工具主體10的電流量來控制PWM控制信號(hào)的占空t匕。結(jié)果，與啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)流向電動(dòng)工具主體10的電流的增加速率無關(guān)地，可再充電電池21的電壓保持相同。
[0068]這里，基于啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)流向電動(dòng)工具主體10的電流來控制占空比，并且再浪涌電流減少。這樣限制了可再充電電池21的過度電壓下降。
[0069]電動(dòng)工具I具有第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)⑴?(3)。
[0070]第四實(shí)施例的電動(dòng)工具I與第一實(shí)施例的電動(dòng)工具I的不同之處在于以下方面。第一實(shí)施例的控制器13基于從電池溫度檢測(cè)器23所接收到的檢測(cè)信號(hào)T20來設(shè)置針對(duì)啟動(dòng)時(shí)間段的PWM控制信號(hào)的占空比。作為對(duì)比，第四實(shí)施例的控制器13連續(xù)地或線性地增加啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)的PWM控制信號(hào)的占空比，并且基于電池溫度檢測(cè)器23的檢測(cè)信號(hào)T20來改變?cè)撜伎毡鹊脑黾铀俾省?br>
[0071]圖4示出在電池組20的溫度改變的情況下、使啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)的PWM控制信號(hào)的占空比連續(xù)增加的操作的示例。在圖4中，采用實(shí)線的波形表示在電池組20的溫度正常的情況下所進(jìn)行的操作，采用雙點(diǎn)劃線的波形表示在電池組20的溫度高的情況下的操作，并且采用單點(diǎn)劃線的波形表示在電池組20的溫度低的情況下的操作。
[0072]控制器13根據(jù)從作為電動(dòng)工具I啟用的時(shí)刻的時(shí)刻t0起所經(jīng)過的時(shí)間來使PWM控制信號(hào)的占空比在O %?100%的范圍內(nèi)連續(xù)增加。在電動(dòng)工具I中，馬達(dá)11的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的急劇增加受到啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)PWM控制信號(hào)的占空比的連續(xù)增加所限制。這樣限制了向著馬達(dá)11的大的浪涌電流的流動(dòng)。
[0073]控制器13在作為電動(dòng)工具I啟用的時(shí)刻的時(shí)刻t0處確定電池組20的溫度，并且根據(jù)在時(shí)刻to所檢測(cè)到的電池組20的溫度來設(shè)置PWM控制信號(hào)的占空比的增加速率。例如，與正常溫度的情況相比，在低溫下，控制器13將PWM控制信號(hào)的占空比的增加速率設(shè)置為較大的值。例如，與正常溫度的情況相比，在高溫下，控制器13針對(duì)PWM控制信號(hào)的占空比的增加速率設(shè)置較小的值。也就是說，控制器13對(duì)PWM控制信號(hào)的占空比的增加速率進(jìn)行設(shè)置，以限制由于溫度所引起的可再充電電池21的電壓下降的變化。
[0074]啟動(dòng)時(shí)間段的長(zhǎng)度根據(jù)PWM控制信號(hào)的占空比的增加速率而改變。在例示示例中，在PWM控制信號(hào)的占空比達(dá)到100%的情況下，啟動(dòng)時(shí)間段結(jié)束。在電池組20的溫度低的情況下，PWM控制信號(hào)的占空比在時(shí)刻t01達(dá)到100%。因此，控制器13縮短了啟動(dòng)時(shí)間段(t0?t01)。在電池組20的溫度高的情況下，PWM控制信號(hào)的占空比在時(shí)刻til達(dá)到100%。因此，控制器13延長(zhǎng)了啟動(dòng)時(shí)間段(t0?til)。
[0075]在啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)，通過基于可再充電電池21的內(nèi)部阻抗設(shè)置PWM控制信號(hào)的占空比的增加速率，即使在電池組20的溫度改變的情況下，最大馬達(dá)電流Im也保持相同。
[0076]在啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)，可再充電電池21的電壓下降的溫度依賴性降低。這樣即使在電池組20的溫度改變的情況下，也使電壓下降量穩(wěn)定。
[0077]這里，浪涌電流減少并且啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)的電壓下降的溫度依賴性降低。這樣限制了可再充電電池21的過度電壓下降。
[0078]除第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)⑴?(3)以外，第四實(shí)施例的電動(dòng)工具I還具有以下優(yōu)點(diǎn)。
[0079](4)在啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)，控制器13連續(xù)增加PWM控制信號(hào)的占空比，并且基于表示影響可再充電電池21的電壓下降的操作參數(shù)的檢測(cè)信號(hào)來確定增加速率。因而，在電動(dòng)工具I中，在啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)，與PWM控制信號(hào)的占空比沒有連續(xù)增加的情況相比，可以減少馬達(dá)11的浪涌電流。這樣進(jìn)一步有效地限制了啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)可再充電電池21的過度電壓下降，并且限制了在啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)發(fā)生可再充電電池21的過放電。
[0080]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)顯而易見，可以在沒有背離本發(fā)明的精神或范圍的情況下以多種其它特定形式來體現(xiàn)本發(fā)明。特別地，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以按以下形式來體現(xiàn)。
[0081]在變形例中，控制器13可以基于從溫度檢測(cè)器16所接收到的檢測(cè)信號(hào)TlO來改變用于啟動(dòng)馬達(dá)11的PWM控制信號(hào)的占空比。
[0082]在變形例中，控制器13可以基于從電池電壓檢測(cè)器22所接收到的檢測(cè)信號(hào)V20來改變用于啟動(dòng)馬達(dá)11的PWM控制信號(hào)的占空比。
[0083]在變形例中，控制器13可以基于從電流檢測(cè)器17所接收到的檢測(cè)信號(hào)IlO來改變用于啟動(dòng)馬達(dá)11的PWM控制信號(hào)的占空比。
[0084]在變形例中，控制器13可以基于由電池溫度檢測(cè)器23、電壓檢測(cè)器15、電池電流檢測(cè)器24、溫度檢測(cè)器16、電池電壓檢測(cè)器22和電流檢測(cè)器17中的至少兩個(gè)所提供的檢測(cè)信號(hào)的組合來改變用于啟動(dòng)馬達(dá)11的PWM控制信號(hào)的占空比。
[0085]在變形例中，控制器13可以基于電池溫度檢測(cè)器23所檢測(cè)到的電池組20的溫度來計(jì)算可再充電電池21的內(nèi)部阻抗，并且基于所計(jì)算出的內(nèi)部阻抗來設(shè)置PWM控制信號(hào)的占空比。
[0086]在變形例中，控制器13可以基于電壓檢測(cè)器15所檢測(cè)到的可再充電電池21的電壓來設(shè)置PWM控制信號(hào)的占空比。
[0087]在變形例中，控制器13可以基于可再充電電池21所提供的并由電池電流檢測(cè)器24所檢測(cè)到的電流來設(shè)置PWM控制信號(hào)的占空比。
[0088]在變形例中，控制器13可以基于溫度檢測(cè)器16所檢測(cè)到的馬達(dá)附近的溫度來設(shè)置PWM控制信號(hào)的占空比。
[0089]在變形例中，控制器13可以基于電池電壓檢測(cè)器22所檢測(cè)到的可再充電電池21的電壓量來設(shè)置PWM控制信號(hào)的占空比。
[0090]在變形例中，控制器13可以基于流向電動(dòng)工具主體10的并由電流檢測(cè)器17所檢測(cè)到的電流量來設(shè)置PWM控制信號(hào)的占空比。
[0091]本公開內(nèi)容還包含以下所述的各種示例。
[0092][條款I(lǐng)]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種電動(dòng)工具，包括:可再充電電池；馬達(dá)；馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器，其連接至馬達(dá)；檢測(cè)器，用于檢測(cè)影響可再充電電池的電壓下降的參數(shù)；以及控制器，其連接至檢測(cè)器和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器以對(duì)馬達(dá)進(jìn)行控制?？刂破鞅慌渲脼楦鶕?jù)所檢測(cè)到的參數(shù)來生成脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制信號(hào)，其中該P(yáng)WM控制信號(hào)的占空比小于100%?？刂破鞅慌渲脼樵隈R達(dá)啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)向馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器提供占空比小于100 %的PWM控制信號(hào)以啟動(dòng)馬達(dá)?？刂破鞅慌渲脼樵隈R達(dá)啟動(dòng)時(shí)間段結(jié)束的情況下，向馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器提供占空比為100%的PWM控制信號(hào)。
[0093][條款2]在根據(jù)條款I(lǐng)所述的電動(dòng)工具中，優(yōu)選地，控制器被配置為接收馬達(dá)啟動(dòng)請(qǐng)求，并且控制器被配置為響應(yīng)于該馬達(dá)啟動(dòng)請(qǐng)求來生成占空比與馬達(dá)啟動(dòng)請(qǐng)求時(shí)所檢測(cè)到的參數(shù)相對(duì)應(yīng)的PWM控制信號(hào)。
[0094][條款3]在根據(jù)條款2所述的電動(dòng)工具中，優(yōu)選地，在馬達(dá)啟動(dòng)請(qǐng)求時(shí)所檢測(cè)到的參數(shù)表示相對(duì)較大的電壓下降的情況下，控制器生成占空比相對(duì)較大的PWM控制信號(hào)，并且在馬達(dá)啟動(dòng)請(qǐng)求時(shí)所檢測(cè)到的參數(shù)的值表示相對(duì)較小的電壓下降的情況下，控制器生成占空比相對(duì)較小的PWM控制信號(hào)。
[0095][條款4]在根據(jù)條款I(lǐng)所述的電動(dòng)工具中，優(yōu)選地，控制器被配置為接收馬達(dá)啟動(dòng)請(qǐng)求，并且根據(jù)該馬達(dá)啟動(dòng)請(qǐng)求時(shí)所檢測(cè)到的參數(shù)來設(shè)置PWM控制信號(hào)的占空比的增加速率。
[0096][條款5]在根據(jù)條款4所述的電動(dòng)工具中，優(yōu)選地，控制器被配置為根據(jù)PWM控制信號(hào)的占空比的增加速率來改變馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)間段的長(zhǎng)度。
[0097][條款6]在根據(jù)條款I(lǐng)至5中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)工具中，優(yōu)選地，馬達(dá)配置在電動(dòng)工具主體中，并且可再充電電池配置在能夠安裝至電動(dòng)工具主體的電池組中，并且優(yōu)選地，檢測(cè)器是從包括以下的組中所選擇的至少一個(gè)檢測(cè)器:配置在電動(dòng)工具主體中的溫度檢測(cè)器、配置在電池組中的溫度檢測(cè)器、配置在電動(dòng)工具主體中的電壓檢測(cè)器、配置在電池組中的電壓檢測(cè)器、配置在電動(dòng)工具主體中的電流檢測(cè)器和配置在電池組中的電流檢測(cè)器。
[0098]以上說明意圖是例示性而非限制性的。例如，可以彼此組合地使用上述示例(或者其一個(gè)或多個(gè)方面)。諸如本領(lǐng)域技術(shù)人員在瀏覽以上說明時(shí)等，可以使用其它實(shí)施例。此外，在以上說明中，可以將各種特征組合到一起以簡(jiǎn)化本公開內(nèi)容。這不應(yīng)被解釋為意指沒有要求保護(hù)的公開特征對(duì)于任何權(quán)利要求而言是必不可少的。相反，發(fā)明性主題可能在于比特定公開實(shí)施例的所有特征少。因而，在各項(xiàng)權(quán)利要求獨(dú)自作為單獨(dú)實(shí)施例的情況下，這些權(quán)利要求在此并入本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)參考所附權(quán)利要求書以及這些權(quán)利要求所授權(quán)的等同物的整個(gè)范圍內(nèi)來確定本發(fā)明的范圍。
[0099]相關(guān)串請(qǐng)的交叉引用
[0100]本申請(qǐng)基于并要求2013年9月25日提交的在先日本專利申請(qǐng)2013-198995的優(yōu)先權(quán)，在此通過引用包含其全部?jī)?nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)工具，包括: 可再充電電池； 馬達(dá)； 檢測(cè)器，其被配置為檢測(cè)影響所述可再充電電池的電壓下降的參數(shù)，并且輸出與所檢測(cè)到的參數(shù)相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)； 控制器，其被配置為接收所述檢測(cè)信號(hào)，并且根據(jù)所述檢測(cè)信號(hào)來生成控制信號(hào)；以及電力切換單元，其根據(jù)來自所述控制器的所述控制信號(hào)進(jìn)行工作，以在所述可再充電電池向所述馬達(dá)供給電力的情形和所述可再充電電池停止向所述馬達(dá)供給電力的情形之間進(jìn)行切換， 其中，所述控制器被配置為進(jìn)行以下操作: 在所述電動(dòng)工具啟用的情況下，使用脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)即PWM控制信號(hào)來控制所述電力切換單元，以及 根據(jù)所述檢測(cè)器的所述檢測(cè)信號(hào)來改變PWM控制信號(hào)的占空比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)工具，其中，所述檢測(cè)器被配置為檢測(cè)從包括所述電動(dòng)工具的溫度、所述電動(dòng)工具的電壓和所述電動(dòng)工具的電流的組中所選擇的至少一個(gè)參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)工具，其中， 所述控制器在馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)向所述電力切換單元提供占空比小于100 %的PWM控制信號(hào)，以啟動(dòng)所述馬達(dá)，以及 在所述馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)間段結(jié)束的情況下，所述控制器向所述電力切換單元提供占空比為100%的PWM控制信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)工具，其中，所述控制器被配置為進(jìn)行以下操作: 接收馬達(dá)啟動(dòng)請(qǐng)求，以及 響應(yīng)于所述馬達(dá)啟動(dòng)請(qǐng)求來生成具有與所述馬達(dá)啟動(dòng)請(qǐng)求時(shí)所檢測(cè)到的參數(shù)相對(duì)應(yīng)的占空比的PWM控制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)工具，其中， 在所述馬達(dá)啟動(dòng)請(qǐng)求時(shí)所檢測(cè)到的參數(shù)表示相對(duì)較大的電壓下降的情況下，所述控制器生成占空比相對(duì)較大的PWM控制信號(hào)，以及 在所述馬達(dá)啟動(dòng)請(qǐng)求時(shí)所檢測(cè)到的參數(shù)的值表示相對(duì)較小的電壓下降的情況下，所述控制器生成占空比相對(duì)較小的PWM控制信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)工具，其中，所述控制器被配置為接收馬達(dá)啟動(dòng)請(qǐng)求，并且根據(jù)所述馬達(dá)啟動(dòng)請(qǐng)求時(shí)所檢測(cè)到的參數(shù)來設(shè)置PWM控制信號(hào)的占空比的增加速率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動(dòng)工具，其中，所述控制器被配置為根據(jù)PWM控制信號(hào)的占空比的增加速率來改變所述馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)間段的長(zhǎng)度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)工具，其中， 所述馬達(dá)配置在電動(dòng)工具主體中， 所述可再充電電池配置在能夠安裝至所述電動(dòng)工具主體的電池組中，以及所述檢測(cè)器是從包括以下檢測(cè)器的組中所選擇的至少一個(gè)檢測(cè)器:配置在所述電動(dòng)工具主體中的溫度檢測(cè)器、配置在所述電池組中的溫度檢測(cè)器、配置在所述電動(dòng)工具主體中的電壓檢測(cè)器、配置在所述電池組中的電壓檢測(cè)器、配置在所述電動(dòng)工具主體中的電流檢 測(cè)器和配置在所述電池組中的電流檢測(cè)器。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK104467546SQ201410486510
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】鶴田直規(guī), 岡田昌彰, 池田昌樹 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社