专利名称：电动工具和电池包的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及电动工具和电池包，能够防止过电流在蓄电池(secondary battery)中流动。
背景技术：
传统地，锂离子蓄电池被广泛地用作驱动无绳电动工具(下面称为“电动工具”)的蓄电池，该电动工具需要大量电能。然而，如果过电流在蓄电池中流动，则锂离子蓄电池的、电池寿命变得特别短。针对这一影响，提出了如下电池包其基于在电动工具的蓄电池中流动的电流检测过电流的发生，并且当检测到过电流的发生时禁止向电动工具提供电能(参见例如公开的日本专利申请公开号2006-281404)。
发明内容
技术问题本发明的目的在于提供一种电动工具和电池包，其能够防止过电流在蓄电池中流动而不用检测电流。技术方案为了实现上述和其他目的，本发明提供了一种电动工具，可连接至包括蓄电池的电池包。该电动工具包括马达，由从蓄电池提供的电能驱动；和禁止单元，基于蓄电池的电压的下降量禁止向马达提供电能。通过该配置，可以在不检测电流的情况下防止过电流在蓄电池中流动。优选地，当下降量超过第一阈值时，禁止单元禁止向马达提供电能。优选地，第一阈值依赖于蓄电池的温度和蓄电池的容量中的至少一个。通过该配置，可以更恰当地防止过电流在蓄电池中流动。优选地，电动工具还包括触发器开关，手动地闭合触发器开关以向马达提供电能。一旦禁止向马达提供电能，则禁止单元持续禁止向马达提供电能直到打开触发器开关。通过该配置，可以防止在短的时间周期内重复地允许和禁止对马达提供电能。优选地，电动工具还包括触发器开关，手动地闭合触发器开关以向马达提供电能。禁止单元在自从触发器开关已经被闭合的每个预定周期时检测下降量，所述预定周期被设置为使得禁止单元没有检测到由于起始电流发生的下降量的值。通过该配置，可以防止在马达的开始时间禁止对马达提供电能。优选地，通过断开在蓄电池和马达之间的电流路径上布置的开关单元，禁止单元禁止向马达提供电能。通过该配置，可以可靠地切断对马达提供电能。优选地，蓄电池是锂离子蓄电池。通过该配置，对于锂离子蓄电池，可以更有效地防止过电流。优选地，当下降量超过第一阈值和当蓄电池的容量降低到过放电的第二阈值之下的至少一个的时候，禁止单元禁止向马达提供电能。通过该配置，可以更有效地抑制蓄电池的电池寿命的减少。本发明的另一个方面提供了一种电池包，可连接至包括马达的电动工具。该电池包包括蓄电池，向马达提供电能以驱动马达；和禁止单元，基于蓄电池的电压的下降量禁止向马达提供电能。 通过该配置，可以在不检测电流的情况下防止过电流在蓄电池中流动。优选地，当下降量超过第一阈值时，禁止单元禁止向马达提供电能。优选地，第一阈值依赖于蓄电池的温度和蓄电池的容量中的至少一个。通过该配置，可以更恰当地防止过电流在蓄电池中流动。优选地，电动工具还包括触发器开关，手动地闭合触发器开关以向马达提供电能。一旦禁止向马达提供电能，禁止单元持续禁止向马达提供电能直到打开触发器开关。通过该配置，可以防止在短的时间周期内重复地允许和禁止对马达提供电能。优选地，电动工具还包括触发器开关，手动地闭合触发器开关以向马达提供电能。禁止单元在自从触发器开关已经被闭合的每个预定周期时检测下降量，所述预定周期被设置为使得禁止单元没有检测到由于起始电流发生的下降量的值。通过该配置，可以防止在马达的开始时间禁止对马达提供电能。优选地，通过断开在蓄电池和马达之间的电流路径上布置的开关单元，禁止单元禁止向马达提供电能。通过该配置，可以可靠地切断对马达提供电能。优选地，蓄电池是锂离子蓄电池。通过该配置，对于锂离子蓄电池，可以更有效地防止过电流。优选地，当下降量超过第一阈值和当蓄电池的容量降低到过放电的第二阈值之下的至少一个的时候，禁止单元禁止向马达提供电能。通过该配置，可以更有效地抑制蓄电池的电池寿命的减少。有益效果根据本发明的电动工具和电池包，可以防止过电流在蓄电池中流动而不用检测电流，由此抑制蓄电池寿命的减少。
图I是根据本发明的第一实施例的电动工具和电池包的总体概况；图2是根据第一实施例的电动工具和电池包的示意性电路图；图3是说明根据第一实施例的禁止供电确定的流程图；图4是说明当执行根据第一实施例的禁止供电确定时每个电池芯中的电压和电流的变化的视图；图5是示出在根据第一实施例的禁止供电单元中存储的表的例子的视图；图6 (a)是示出当触发器开关在电池包连接至电动工具的闭合状态时触发器开关打开和闭合的定时的时间图；图6 (b)是示出与图6 Ca)相一致的图2的节点A、B和C处的电压VA、VB和VC中的变化的时间图6 (c)是示出与图6 Ca)相一致的每个电池芯中流过的电流的时间图；图7 Ca)是示出触发器开关打开和闭合的定时的时间图；图7 (b)是示出与图7 (a)相一致的当在触发器开关闭合的状态下电池包连接至电动工具时，图2的节点A和B处电压VA和VB中的变化的时间图；图8是说明根据本发明的第二实施例的禁止供电确定的流程图；图9是说明当执行根据第二实施例的禁止供电确定时在每个电池芯中的电压和电流的变化的视图；图10是说明根据第一实施例的变形在禁止供电确定时电压和电流的变化的视图；和图11是说明根据第一实施例的变形的禁止供电确定的流程图。 附图标记的说明I电动工具2 马达31触发器开关41主电流开关电路41OFET42主电流关闭维持电路5电池包51 电池533禁止供电部
具体实施例方式下面参考附图1-7描述根据本发明的第一实施例的电动工具I和电池包5。图I是根据第一实施例的电动工具I和电池包5的概况图。图2是根据第一实施例的电动工具I和电池包5的示意性电路图。如图2所示，电动工具I和电池包5通过正端子54、负端子55和禁止信号输出端子56可拆卸地彼此连接。注意当电池包5被充电时，电池包5通过正端子54、负端子55和过充电输出端子57连接至充电器(未显示)。首先将描述电动工具I的电气配置。电动工具I (例如驱动器钻机)包括马达2、开关单元3和控制器4，如图2所示。马达2通过开关单元3和控制器4连接至正端子54和负端子55之间。开关单元3包括触发器开关31和前向反转开关32。触发器开关31连接至马达2和正端子54之间。触发器开关31根据用户的操作而打开/闭合。前向反转开关32用于改变马达2的旋转方向。当电池包5 (例如完全充电的电池包5)连接至电动工具1，电压被施加到正端子54和负端子55之间。当触发器开关31闭合时，通过控制器4在电池包5和马达2之间形成闭合电路，由此电压可以施加至马达2。由此，马达2被驱动以操作连接至马达2的钻头(未显示)。当从电池包5的禁止信号输出端子56接收到指示禁止供电的信号时，控制器4切断闭合电路以停止驱动马达2。下面将描述控制器4的具体配置。
下面将描述电池包5的配置。如图2所示，电池包5包括蓄电池51、电热调节器52、电池保护IC 53和剩余容量检测单元59。电池保护IC 53可以是微计算机。电池51配置有四个电池芯510 (蓄电池)，各个电池芯510在正端子54和负端子55之间串行连接。在本实施例中，每个电池芯510是具有3. 6V的额定电压的锂离子蓄电池。由于电池51具有串行连接的3. 6V的四个电池芯510，因此电池51具有14. 4V的电池电压。电热调节器52被布置为与电池51邻近，从而输出指示电池51的温度(电池温度T)的信号。作为变形，并行连接的两个电池51可以在正端子54和负端子55之间连接，从而获得较大的容量。可选地，作为电池51，可以连接比四个电池芯510更多或更少的电池芯。电池保护IC 53包括电压检测部530、过充电检测部531、过放电检测部532、禁止供电部533和开关58。在电池保护IC 53是微计算机的情况下，微计算机的CPU用作电压检测部530、过充电检测部531、过放电检测部532和禁止供电部533。电压检测部530检测各个电池芯510的电压并且将检测到的电压输出给过充电检测部531、过放电检测部532和禁止供电部533。如果电池芯510的电压中的任一个电压在 电池芯510充电期间超过预定值(过充电阈值)，则过充电检测部531确定发生了过电压，并且通过过充电输出端子57输出指示充电结束的信号给充电器。如果电池芯510的电压中的任一个电压降至规定值(在图4中的过放电阈值Vth)以下，则过放电检测部532确定发生了过放电，并且输出闭合信号来闭合开关58 (使得开关58为0N)。禁止供电部533基于电压检测部530检测的每个电池芯510的电压来计算每个采样时间T2 (稍后描述)的每个电池芯510的电压降数量AV。禁止供电部533基于计算的电压降数量AV来确定是否禁止对马达2的供电。更具体地，禁止供电部533存储表533a(见图5)，该表示出了与电热调节器52检测的电池温度T和剩余电池容量C (稍后描述)相对应的参考电压(阈值α )。禁止供电部533通过比较电压降数量AV和与电池温度T和剩余电池容量C相对应的参考电压(阈值α )来确定是否禁止供电。如果禁止供电部533确定不应该将电能供应给马达2，则禁止供电部533输出闭合信号来闭合开关58 (使得开关58为0Ν)。下面将详细描述禁止供电的确定。表533a不能被存储在禁止供电部533，而应该存储在存储单元(未显示)，例如存储器中。此外，参考电压(阈值α )可以对应于电池温度T和剩余电池容量C中的至少一个。当响应于来自过放电检测部532或禁止供电部533的闭合信号而闭合开关58时，禁止信号输出端子56连接至地线。由此，用于禁止供电的OV (Lo信号)通过禁止信号输出端子56被输出给控制器4 (稍后描述)的FET 410的栅极。如图I所示,剩余容量检测单元59包括剩余容量确认按钮59a和剩余容量显示部59b。剩余容量显示部59b通过点亮LED在用户按下剩余容量确认按钮59a的时候显示电池51的剩余容量。这本实施例中，当剩余电池容量是大的时候，点亮三个LED，当剩余电池容量是中等的时候，点亮两个LED，并且当剩余电池容量是小的时候，点亮一个LED。当按压剩余容量确认按钮59a时，剩余容量检测单元59存储电池51的剩余容量(剩余电池容量C)，并且当禁止供电部533执行禁止供电确定时向禁止供电部533输出指示剩余电池容量C的信号。剩余电池容量C可以替代地存储在存储单元(未显示)，例如存储器中。下面将参考图3和4具体描述根据第一实施例进行禁止供电确定的处理。图3是说明禁止供电确定的流程图。图4是说明当执行禁止供电确定时每个电池芯510中电压和电流的变化的视图。当用户按下(闭合)触发器开关31时，开始图3的流程图。当闭合触发器开关31时，在SlOl中，禁止供电部533将原来的电池电压Vin-I设置为OV作为初始设置。当经过预定采样时间Tl时(S102:是)，在S103中，禁止供电部533从电压检测部530获得每个电池芯510的当前电池电压Vin (tl)。如图4所示，当闭合触发器开关31时，大的起始电流瞬态地流入每个电池芯510中，这引起了每个电池芯510的巨大的电压降(在图4中的区域B)。在本实施例中，采样时间Tl被设置为使得下降了巨大的电压降之后经过采样时间Tl以便忽略该巨大的电压降的值。随后，在S104中，禁止供电部533确定当前电池电压Vin (tl)是否小于原来的电池电压Vin-I，S卩，当前的电池电压Vin (tl)是否已经从原来的电池电压Vin-I被减小。当当前的电池电压Vin (tl)大于或等于原来的电池电压Vin-I时，这意味着电
池电压没有减小(S104:否)，假设钻头对于工件不工作(即，未加载(空闲)状态)。由此，在S105中，禁止供电部533将原来的电池电压Vin-I复位到当前的电池电压Vin (tl)，并且返回S102。注意，因为原来的电池电压Vin-I在SlOl被设置为0V，禁止供电部533总是在第一次执行S104时在S104中做出否(NO)的确定。当当前的电池电压Vin (tl)小于原来的电池电压Vin-I时，这意味着电池电压已经被减小(S104:是)，假设钻头对于该工件工作(B卩，加载的状态)(在图4中的区域C)。由此，禁止供电部533随后确定是否正在发生过负载(过电流)。当自从在S104中确定为“是(YES)”后已经经过预定采样时间T2时(S106:是)，在S107中，禁止供电部533从电压检测部530获得每个电池芯510的当前电池电压Vin(t2)，从电热调节器52获得电池温度Tin，并且从剩余容量检测单元59获得剩余电池容量C。采样时间T2被设置为比采样时间Tl更短的值，从而准确地检测电池电压。在S108中，禁止供电部533从表533a获得与获得的电池温度Tin和获得的剩余电池容量C相对应的参考电压(阈值α (Τ))。在S109中，禁止供电部533确定在采样时间Τ2过程中电压降的数量M (原来的电池电压Vin-I和当前的电池电压Vin (t2)之间的电势差)是否大于阈值a (T)0当电压降的数量AV小于或等于阈值a (T)时(S109:否)，禁止供电部533确定钻头对于工件工作(加载状态)，但是没有发生过负载(过电流)(在图4中的区域C)。在Slll中，禁止供电部533将原来的电池电压Vin-I复位到当前的电池电压Vin (t2)，并且返回到S106。另一方面，当电压降数量AV大于阈值a (T)时(S109 :是)，假设正在发生过负载(过电流)(在图4中的区域D)。由此，在SllO中，禁止供电部533输出闭合信号以闭合开关58。作为响应，OV (Lo信号)通过禁止信号输出端子56被输出给FET 410的栅极。作为结果，FET 410变为关(0FF)，停止对马达2供电。如上所述，本实施例的电动工具I和电池包5能够通过检测每个电池芯510的电压降数量Λ V，从而防止过电流在每个电池芯510中流动，而无需检测在每个电池芯510中流动的电流。由此，可以抑制每个电池芯510的使用寿命的减少。这里，假设电动工具I被体现为用于将螺丝紧固到工件上的驱动器钻机。将参考图4作为本实施例的示例例子来描述这个例子中每个电池芯510的电池电压和每个电池芯510中流动的电流之间的关系。当没有闭合触发器开关31时，电池电压不减小并且电流不流动(在图4中的区域A)。在触发器开关31闭合的时刻(马达2—开始就闭合触发器开关31)，大的电流在闭合电路流动(图4中的时间tO)，这引起电池电压显著下降。在当前实施例中，因为采样时间Tl是使得下降了巨大的电压降之后经过采样时间Tl的值，这防止马达2在起始时间停止旋转(在图4中的区域B)。以这种方式，在区域B中，执行图3的流程图中从SlOl到S105的处理。当电动工具I (驱动器工具)开始紧固螺丝时，产生负载。只要在恒定的负载下继续紧固，则由于负载，在每个电池芯510中流动的电流逐渐增加并且电池电压逐渐降低(在图4中的区域C)。禁止供电部533继续比较当前(最新)的电池电压和原来的(最后一次检测的)电池电压(在图4中的区域C)。以这种方式，在区域C中，执行图3的流程图中从S106到S109和Slll的处理。当完成螺丝的紧固时(在图4中的时间ta)，负载显著增大(在图4中的区域D)。结果，电流快速地增大同时电池电压显著降低。如果在采样时间T2的过程中电压降数量AV 大于与时间tb的电池温度Tin和剩余电池容量C对应的阈值a (T),则立即终止放电(在图4中的时间tb)。以这种方式，在区域D中，执行图3的流程图中SllO的处理。当打开触发器开关31时，图3的流程图也在这个时候结束。此外，电压检测部530总是监测电池电压(每个电池芯510的电压)。如果检测到电池芯510中的任一个的电池电压变得小于规定的过放电阈值Vth，则假设当前正在发生过放电。由此，过放电检测部532输出闭合信号以在图3的流程图过程中的任意时刻闭合开关58，从而停止放电。该配置有助于抑制由于过放电引起的每个电池芯510的使用寿命的减少。基于电池51作为整体的电压而不是每个电池芯510的电压,或者基于每个电池芯510的电压和电池51的电压二者来进行关于禁止供电和过放电的确定。图5是示出禁止供电部533中存储的表533a的例子的视图。在本实施例中，基于未加载(空闲)状态下原来的电池电压Vin-I和当前的电池电压Vin (t2)之间的电压降数量ΛV来做出禁止供电的决定。然而，通常在恒定电池温度下，剩余电池容量C越大，电压降数量AV越小。由此，根据本实施例的表533a，用于“大的”剩余电池容量C的数量的阈值α被设置为比“中间”和“小的”剩余电池容量C的数量较小的值，如图5所示。此外，通常温度越低，电池芯的内阻越大，由此电压降数量AV也越大。由此，在本实施例的表533a中，阈值α被设置使得电池温度Tin越低，阈值α越大的值。根据本实施例，从四种阈值α I到α 4中选择阈值α。然而，替代地还可以从增加的种类数的阈值中选择阈值α，用于实现禁止供电的更加准确地执行。可选地，可以排他地基于电池温度Tin来设置阈值α，因为电压降数量AV比剩余电池容量C更倾向于依赖于电池温度Tin。下面参考图2描述根据第一实施例的电动工具I的控制器4的具体配置。如图2所示，控制器4包括主电流开关电路41、主电流切断维持电路42和显示部43。主电流开关电路41包括场效应晶体管(FET) 410、电阻器411和电容器412。FET410具有连接至马达2的漏极，连接至禁止信号输出端子56的栅极和连接至负端子55的源极。电阻器411连接至正端子54和FET 410的栅极之间。电容器412连接在FET 410的栅极和源极之间。FET 410的栅极、电阻器411和电容器412的节点被称为“节点A”。
当电池包5连接至电动工具I时，电池51的电池电压通过电阻器411施加到节点A (FET 410的栅极)。由此，当通常将电能从电池包5提供至马达2时，FET 410变成开(ON)0另一方面，当OV (Lo信号)经过禁止信号输出端子56被输入到FET 410的栅极时，FET 410变成关(0FF)，切断对马达2的供电。即使当开关58打开(OFF)的时候，主电流切断保持电路42用于保持FET 410变为关(OFF)。主电流切断保持电路42包括FET 420、电阻器421、422和电容器423。FET 420具有连接至FET 410的栅极和禁止信号输出端子56的漏极，以及连接至负端子55的源极。FET 420的栅极通过电阻器421连接至FET 410的漏极，并且还通过并行连接的电阻器422或电容器423连接至负端子55。FET 420的栅极、电阻器422和电容器423的节点被称为“节点B”。通过电阻器421连接FET 410的漏极和FET 420的栅极的 节点被称为“节点C”。当在节点B处生成电压时，FET 420变为开(0N)。当FET 420变为开(ON)时，连接至FET 420的漏极的节点A被连接至负端子55 (地线)。结果，连接至节点A的FET 410的栅极也连接至负端子55，由此FET 410变为关(OFF)。显示部43包括电阻器430和显示设备431 (在本实施例中的LED)，电阻器430和显示设备431在FET 410的漏极和源极之间并行连接。当FET 410变为开(ON)时，即使触发器开关31闭合，在FET 410的漏极和源极之间也不产生电势差。由此，连接至FET 410的漏极和源极之间的显示部43没有被照明。另一方面，当FET 410在触发器31闭合的状态下变成关(0FF)，在FET 410的漏极和源极之间产生电势差，这使得电流通过电阻器430在显示设备431中流动，从而照明显示设备431。通过显示设备431的照明，用户可以识别由于过放电或过电流造成电动工具I不能工作。此外，显示部43还用作剩余容量检测单元59的剩余容量显示部59b(图I)。如果是这种情况，则显示部43可以选择性地照明并且使得LED发光(flush)从而通知用户剩余电池容量C和过放电或过电流的发生。下面将描述具有上述配置的电动工具I和电池包5的操作。首先，参考图2和图
6(a)到6 (C)，将描述在电池包5连接至电动工具I的情况下当触发器开关31闭合时电动工具I和电池包5的操作。图6 Ca)是示出触发器开关31闭合和打开的定时的时序图。图6 (b)是示出与图6 Ca)相一致的图2的节点A、B和C处电压VA、AB和VC中的每一个的变化的时序图。图6 (c)是示出与图6 (a)相一致的每个电池芯510中流动的电流的时序图。在图6 (a)、6 (b)和6 (C)中，时间t0是在触发器开关31闭合的状态下通常从电池包5向马达2供电时的任意时间。如图6 (c)所示，电流I在时间t0具有值II，但是电流I随后逐渐增大以在时间tla达到12的过电流值。电池包5的禁止供电部533确定当电压降数量Λ V超过阈值α时(在图6 (C)中的时间tl处)应该禁止供电，并且输出闭合信号以闭合开关58。当开关58闭合时，OV (Lo信号)通过禁止信号输出端子56被输入到FET 410的栅极。结果，如图6 (b)所示，电压VA (在节点A处的电压)开始下降(在图6 (b)中在时间tla)。当电压VA下降到FET 410的开电压Vl时(在图6 (b)中的时间tlb)，FED 410变为关(OFF)。由此停止对马达2的供电。注意开电压Vl对于FET 410和FET 420是共同的。当FET 410变为关(OFF)时，电压VC (在节点C处的电压)开始增大。在相同的时候，电压VB (在节点B处的电压)也开始增大。当电压VB超过FET 420的开电压Vl时(在图6 (b)中的t2)，FET 420变为开(ON)。结果，节点A，即FET 410的栅极连接至负端子55。这里假设电动工具I不具有主电流切断保持电路42。当自从FET 410变为关(OFF)开始经过了预定时间周期时，解决了过电流状态。当过电流状态被解决时，FET 410变为开(ON)以重新开始供电。然而，一旦再次开始供电，将产生另一个过电流状态，这导致FET 410再次变为关(OFF)。相反地，在具有主电流切断维持电路42的根据本实施例的电动工具I中，FET 420在FET 410变为关(OFF)的时候变为开(0N)。因为FET 420的漏极连接至FET 410的栅极，因此即使开关58打开，只要触发器开关31闭合，则OV将被持续地施加到FET 410的栅极。由此，即使在解决了过电流之后FET410也可以保持为变为关(OFF)。结果，继续停止对马达2的供电。 当触发器开关31打开时(在图6 (a)和6 (b)中的时间t3)，电压VB开始减小。由于电压VB开始减小稍后的电容器和电阻器的时间常数，因此电压VC也开始减小。注意当电压VB开始减小时的定时和当电压VC开始减小的定时之差非常小。由此，这些定时可以被看作实质上是相同的。当电压VB减小到开电压Vl之下时(在图6 (b)中的时间t4)，FET 420变为关(OFF)0 一旦FET 420变为关(0FF)，电池电压就通过电阻器411施加到FET 410的栅极，这引起了电压VA的增大。当电压VA超过开电压Vl时(在图6 (b)中的时间t8)，FET 410变为开(0N)。当触发器开关31在这种状态下闭合时，实现对马达2的供电。在过放电的情况下，执行与过电流中操作相同的操作。如上所述，根据本实施例的电动工具1，当在触发器开关31闭合的状态下FET 410断开对马达2的供电时，只要触发器开关31是闭合的，主电流切断维持电路42就维持禁止向马达2供电的状态。该配置可以防止供电的允许和禁止在短的时间周期内交替重复。在过放电的情况下，主电流切断维持电路42与在过电流的情况下类似的方式工作。下面参考图2、7 Ca)和7 (b)来描述当在触发器开关31闭合的状态下电池包5连接至电动工具I时电动工具I和电池包5的操作。图7 (a)是示出在触发器开关31闭合和打开的定时的时序图。图7 (b)是示出与图7 Ca)相一致的图2的节点A和B的电压VA和VB中的每一个的变化的时序图。在图7 (a)和7 (b)中，时间to是在触发器开关31闭合的状态下将电池包5连接至电动工具I的时间。当电池包5在时间t0连接至电动工具I时，电压VA开始增大，如图
7(b)所示。此外，电压VB也开始增加，如图7 (b)所示，这是因为FET 410变为关(OFF)。在本实施例中，用于由电阻器411和电容器412配置的电路的时间常数和用于由电阻器421和电容器423配置的电路的时间常数被设置为使得电压VB增加得比电压VA更快的值。更具体地，在本实施例中，电阻器411、电容器412、电阻器421和电容器423被分别设置为1ΜΩ、lyF、lkQ和lyF。当电压VB超过开电压Vl时(在图7 (b)中的时间t5)，FET 420变为开(0N)，这使得电压VA变为0V。由此，OV (Lo信号)被输入到FET 410的栅极以防止FET 410变为开(ON)。FET 410的关(OFF)状态被维持直到触发器开关31打开。当触发器开关31打开时(在图7 Ca)中的时间t6)，电容器423的电荷通过电阻422放电。由此，电池电压不应用于节点B(FET 420的栅极)，这使得电压VB减小。当电压VB减小到开电压Vl之下时(在图7 (b)中的时间t7)，FET 420变为关(OFF)。当FET 420变为关(OFF)时，电压VA开始增大。通过该配置，即使电池包5在触发器开关31闭合的状态下连接至电动工具1，也可防止对马达2的供电。由此，防止电池包5 —连接至电动工具1，电动工具I就开始操作。根据本实施例的电动工具I和电池包5,基于每个电池芯510的电压降的数量来确定是否禁止供电。由此，在不用检测电流的情况下可防止过电流在电池51中流动，由此抑制了电池51的寿命的减少。此外，根据电池51的电池温度T和剩余电池容量C来确定阈值α。由此，可以更适当地防止过电流在电池51中流动。此外，即使在触发器开关31闭合的状态下由FET 410切断对马达2的供电，也可以通过主电流切断维持电路42来维持对马达2禁止供电。由此，可以防止在短的时间周期 内重复对供电的允许和禁止。此外，由于锂离子电池被用作电池芯510，因此可以实现更有效的防止过电流。此外，因为在检测到过电流的时候立即停止马达2 (放电)，因此可以抑制蓄电池的电池寿命的减小。此外，在本实施例中，在启动马达2的时候(即，当触发器开关31闭合的时候)巨大的电压降没有被确定为过电流。由此，防止在开始操作电动工具I之后立即停止马达2，这实现了可使用性的增强。下面将参考图8和9描述根据本发明的第二实施例的做出禁止供电规定确定的处理。在下面的描述中，使用与第一实施例相同的附图标记表示与第一实施例中类似的部分和部件，从而避免重复的描述。在第一实施例中，当当前的电池电压Vin (tl)小于原来的电池电压Vin-I时(图3的S104:是)，禁止供电部533确定正发生加载的状态。然而，微小的噪声通常引起电池电压下降。在这种情况下，第一实施例的禁止供电部533也确定正在发生加载的状态。由此，在第二实施例中，当原来的电池电压Vin和当前的电池电压Vin-I之间的电势差大于阈值Va时，禁止供电部533确定正在发生加载的状态。此外，在第一实施例中，当采样时间T2过程中的电压降的数量AV(在原来的电池电压Vin-I和当前的电池电压Vin (t2)之间的电势差)大于阈值a (T)时(图3的S109 :是)，禁止供电部533确定正在发生过载(过电流)。然而，电压降数量AV可以根据负载的逐渐增大而逐渐增大。在这种情况下，即使正在发生过载(过电流)，第一实施例的禁止供电部533也不能确定正在发生过载(过电流)。由此，在第二实施例中，当电压持续下降时，禁止供电部533确定正在发生加载的状态。图8是说明根据第二实施例的禁止供电确定的流程图。图9是说明当执行根据第二实施例的禁止供电确定时在每个电池芯510中的电压和电流的变化的视图。在第一实施例中，与采样时间Tl不同的时间被用作采样时间Τ2 (tl>t2)。然而，在第二实施例中，使用单个采样时间T。更具体地，采样时间T被设置为如下值由于启动马达2的时候(S卩，当触发器开关31闭合时)的巨大电压降造成降低的电池电压恢复到阈值α以上之后经过采样时间Τ。在图8的流程图中，从S201到S203的处理与图3的流程图中从SlOl到S103的
处理相同。
在S204’中，禁止供电部533确定当前的电池电压Vin (t)是否小于原来的电池电压Vin-1，即当前的电池电压Vin (t)是否已经从原来的电池电压Vin-I减小。当当前的电池电压Vin (t)大于或等于原来的电池电压Vin-I时，这意味着当前的电池电压Vin(t)没有从原来的电池电压Vin-I减小(S204’ 否)，在S205中，禁止供电部533将原来的电池电压Vin-I复位到当前的电池电压Vin (t)，并且返回到S201。因为原来的电池电压Vin-I在S201被设置为OV (在图9中的时间t0)，因此当第一次执行S204’时，禁止供电部533总是在S204’中做出否的确定(在图9中的时间tl)。由此，当第一次执行S204’时，在S205中，当时间t0之后经过了采样时间T时，禁止供电部 533将原来的电池电压Vin-I复位到在时间tl检测的当前的电池电压Vin (tl)。当第二次执行S204’时，当时间tl之后经过了采样时间T时，在时间t2检测的当前的电池电压Vin (t2)变得大于在时间tl检测的电池电压Vin (tl)(即原来的电池电压Vin-1)，如图9中的区域B所示。因为当前的电池电压Vin (t2)不小于原来的电池电压Vin-I (S204’ 否)，因此在S205中，禁止供电部533再次将原来的电池电压Vin-I复位为在时间t2检测的当前的电池电压Vin (t2)。以这种方式，在第二实施例中，禁止供电部533直到由于启动马达2的时候的巨大电压降造成降低的电池电压完全恢复，才在S204’中做出是的确定(图9中的区域B)。另一方面，当当前的电池电压Vin (t)变得小于原来的电池电压Vin-I时(在图9中的时间t3) (S204’ 是)，假设正在发生加载的状态。由此，禁止供电部533确定在下面的步骤中是否正发生过载(过电流)。然而，微小的噪声通常会引起电池电压的下降。由此，在第二实施例中，在S204中，禁止供电部533确定原来的电池电压Vin和当前的电池电压Vin-I之间的电势差是否大于阈值Va (绝对值)。阈值Va被设置为可以忽略由于微小的噪声引起的电池电压的变化的值。由此，即使电池电压由于微小的噪声而变化，禁止供电部533在S204中也不做出是的确定。此外，在加载状态下以慢的步调减小电池电压。在这种情况下，原来的电池电压Vin-I和当前的电池电压Vin (t)之间的电势差不超过阈值Va。由此，重复步骤204和205直到图9中的时间tn。另一方面，当电池电压Vin-I (在图9中的时间tn)和电池电压Vin (t)(在图9中的时间tn+1)之间的电势差大于阈值Va时(S204 :是),假设施加了大的负载。由此,禁止供电部533执行处理来确定是否已经发生了过载(过电流)状态。这个确定是在图9的区域D中做出的。在图9的例子中，在时间t+1，电池电压Vin-I和电池电压Vin (t)之间的电压降数量AV (电势差)变得大于阈值Va。由此，在时间tn+1时，做出在S204中的是的确定。在S206中，禁止供电部533从电热调节器52获得电池温度Tin，并且在S207获得与所获得的电池温度Tin相对应的阈值a (T)0在S208中，禁止供电部533确定电池电压Vin-I和Vin (t)之间的电压降的数量A V是否大于阈值a (T)0当电池电压Vin-I和Vin (t)之间的电压降数量AV大于阈值a (T)时(S208 :是)，假设发生了巨大的电压降。由此，禁止供电部533确定发生了过载(过电流)状态，在S218中输出用于闭合开关58的信号，并且结束从电池芯510放电。
另一方面，当电池电压Vin-I和Vin (t)之间的电压降数量A V小于或等于阈值a (T)时(S208 :否)，在经过了下一个采样时间T之后(S209 :是)，在S210中，禁止供电部533从电压检测部530获得每个电池芯510的最新的电池电压Vin (t) (S卩，在图9中时间tn+2的电池电压Vtn+2 )，并且在S211中，确定最新的电池电压Vin( t)(即电池电压Vtn+2 )和电池电压Vin-I (即，在时间tn的电池电压Vtn)之间的电压降数量AVl是否大于阈值a (T)0当电压降数量AVl大于阈值a (T)时(S211 :是)，尽管电池电压Vin-I和电池电压Vin (t)之间的电压降数量AV没有超过阈值a (T) (S208 :否)，禁止供电部533也确定已经发生了过载状态并且在S218中输出用于闭合开关58的信号，从而结束放电。
另一方面，当电压降数量AVl小于或等于阈值a (T)时(S211 :否)，还没有发生过载状态，但是依然有电池电压逐渐降低(电流可以增大)以引起过电流的可能性。在S212’中，禁止供电部533存储电池电压Vin (tn+1) (S卩，在时间tn+2时的电池电压Vtn+2)作为电池电压Vin (tl)。随后在经过了另一个采样时间T之后(S212 :是)，在S213中，禁止供电部533从电压检测部530获得最新的电池电压Vin (t) (S卩，在时间tn+3的电池电压Vtn+3)。在S214中，禁止供电部533确定获得的电池电压Vin (t)是否小于上次检测的电池电压Vin (t)(即在时间tn+2的电池电压Vtn+2)，S卩，最新的电池电压Vin (t)(电池电压Vtn+3)是否已经从原来的电池电压Vin (t)(电池电压Vtn+2)减小。当最新的电池电压Vin (t)(电池电压Vtn+3)大于或等于原来的电池电压Vin(t)(电池电压Vtn+2)时(S214 :否)，这意味着不再发生电压降，在S215中，禁止供电部533使用最新的电池电压Vin (t)(电池电压Vtn+3)来更新电池电压Vin-I的值，并且返回到S202。然而，还有一种可能性，即电池电压仅临时地停止下降，并且还可以再次开始下降。由此，作为替代，禁止供电部533可以在S204中的否的确定之后比较下一个采样的电池电压和原来的电池电压，并且如果存在电压降，则可以继续检测过电流的发生。当电池电压Vin (t)(电池电压Vtn+3)小于电池电压Vin (t)(电池电压Vn+2)时(S214 :是)，这意味着电池电压继续下降，禁止供电部533然后在S216中确定当电池电压开始下降时在时间tn的电池电压Vtn (在S205中存储的电池电压Vin-I)和在时间tn+3时最新的电池电压Vin (t )(电池电压Vtn+3)之间的电势差A V2是否大于阈值a (T)0当电势差AV2大于阈值a (T)时(S216 :是)，禁止供电部533确定正在发生过载状态，并且在S218中输出用于闭合开关58的信号,从而结束过放电。另一方面，当电势差AV2等于或小于阈值a (T)时(S216:否)，在S217中，禁止供电部533使用最新的电池电压Vin (t)的值来更新原来的电池电压Vin (t)的值，S卩，在时间tn+2上次检测的电池电压Vn+2被在时间tn+3的最新的电池电压Vtn+3替代，并且返回到S212。只要电池电压保持下降(只要在S214中确定为是)，就重复从S212到S217的处理直到图9中的时间tn+x。在时间tn+x,当发生电压降时在时间tn的电池电压Vtn (对应于Vin — I)和在时间tn+x时电池电压Vtn+x之间的电势差A V2变得大于阈值a (T)0禁止供电部533由此在S216中确定为是并且结束放电。在第二实施例中，在S217中仅基于电池温度T设置阈值a (T)。然而，如第一实施例，阈值a (T)可以根据电池温度T和剩余电池容量C两者来设置。此外，由于电池温度T和剩余电池容量C在放电过程中改变，因此可以基于电池温度T和剩余电池容量C从S212到S217的处理过程中适当地设置阈值a (T)0该配置使能过电流能够被更精确地检测，这进一步导致更可靠地抑制在蓄电池中的降低。根据第二实施例的上述配置，可以做出禁止供电的确定而不管由微小噪声或负载引起的小的电压降的影响。另外，甚至在根据负载逐渐增大而逐渐增大电压降(电流)数量的情况下，仍可以可靠地做出禁止供电确定。根据本发明的电动工具I和电池包5不局限于上述实施例，本领域普通技术人员可理解到可以进行各种改变和变形而不偏离本发明的范围。例如，在上述实施例中，电池包5中提供有禁止供电部533和开关58，而在电动工具I中提供有FET 410。然而，在电池包5和电动工具I中可以以任意组合方式提供禁止供电部533、开关58和FET 410。此外，只要响应于从禁止供电部533的输出信号可以切断对马达2的供电，开关58和FET 410就可以与第一和第二实施例中的配置不同。此外，在前述实施例中，基于每个电池芯510的电压降数量来做出禁止供电确定， 而不检测流过电池芯510 (马达2)的电流。然而，也可以检测电流。在后一种情况下，基于电池芯510的电压降数量确定是否禁止供电，并且基于检测的电流确定是否已经发生了过电流。通过该配置，可以更可靠地防止过电流。此外，在上述实施例中，过电流被确定为当电压降数量AV超过阈值a时立即发生，并且由此断开FET 410。然而，如图10和11所示，当电压降数量AV继续超过阈值a预定的时间周期Tth时才断开FET 410。参考图10，采样时间T被设置为常数，并且电压降数量AV已经超过了阈值a预定时间周期Tth。然后在时间tc结束放电(断开FET 410)。除了采样时间T是常数，禁止供电部533确定在S109中是的确定之后是否经过了预定时间周期Tth，并且禁止供电部533检查是否设置旗标之外，图11的流程图与图3的流程图是相同的。更具体地，参考图11，在S109中确定为是之后，禁止供电部533在S112’中设置旗标并且在S112中确定过电流状态是否持续超过预定时间周期Tth。当过电流持续超过预定时间周期Tth时(S112 :是)，结束放电。另一方面，当过电流持续少于预定时间周期Tth时(S112 :否)，禁止供电部533返回S102并且在S104’确定是否已经设置了旗标。当已经设置了旗标时(S104’ 是)，禁止供电部533重复S109的确定。假定在打开触发器开关31的时候初始巨大电压降(过电流)的周期非常短(很小)，则预定时间周期Tth可以被设置为比初始电压降的周期更长(例如，是初始巨大电压降超过阈值a的持续周期的两倍长)。在这种情况下，假设采样时间T是很小的，则禁止供电部533可以在触发器开关31变为开(ON)的时候在S104中确定为是，并且也可以在S109中确定为是。然而，在启动马达2的时候发生的巨大电压降仅持续短的时间周期，S卩，小于预定时间周期Tth。由此，禁止供电部533在SI 12中确定为否，并且在启动马达2的时候不停止放电。时间周期Tth可以基于电池温度T和剩余电池容量C可选地被适当设置。此外，在第一实施例中，在启动马达2的时候的采样时间Tl和已经启动马达曾经使用的采样时间T2被设置为彼此不同。然而，该采样时间的差异也可以应用到第二实施例。可选地，恒定的采样时间可以应用到第一实施例。换句话说，采样时间可以被设置为使得可以忽略(容忍)初始电压降，在启动马达2的时候不断开FET 410，并且明确地检测电池电压的降低。
此外在上述实施例中，当用户按压剩余容量确认按钮59a时，剩余容量检测单元59检测并存储电池51的剩余电池容量C。然而，替代地，当触发器开关31断开时，或者当电池包5从电动工具I卸下时，剩余容量检测单元59可以检测并存储电池51的剩余电池容量C。可选地，剩余容量检测单元59可以检测并存储每个电池芯510的剩余电池容量C。另外可选地，仅当按下剩余容量确认按钮59a时，基于剩余电池容量C和电池温度T设置阈值a。除非按下了剩余容量确认按钮59a，否则阈值a仅基于电池温度T设置，或者阈值a可以被设置为固定值而不管电池温度T和剩余电池容量C。当仅使用电池温度T来确定阈值a时，阈值a应该被设置为随着电池容量T越低，阈值a越大。此外，尽管禁止供电部533在上述实施例中根据电池温度Tin和剩余电池容量C获得阈值a (T)，电池温度Tin和剩余电池容量C中的任一个可以被用于获得阈值a (T)0此外，在上述实施例中锂离子电池被用于电池芯510，但是电池芯510不局限于锂 离子电池。
权利要求
1.一种电动工具,其可连接至包括蓄电池的电池包,所述电动工具包括 马达，由从蓄电池提供的电能驱动；和 禁止単元，基于蓄电池的电压的下降量禁止向马达提供电能。
2.根据权利要求I所述的电动工具，其中，当下降量超过第一阈值时，禁止単元禁止向马达提供电能。
3.根据权利要求I所述的电动工具，其中，第一阈值依赖于蓄电池的温度和蓄电池的容量中的至少ー个。
4.根据权利要求I所述的电动工具，还包括触发器开关，手动地闭合触发器开关以向马达提供电能， 其中，一旦禁止向马达提供电能，则禁止単元持续禁止向马达提供电能直到打开触发器开关。
5.根据权利要求I所述的电动工具，还包括触发器开关，手动地闭合触发器开关以向马达提供电能， 其中，禁止単元在自从触发器开关已经被闭合的每个预定周期时检测下降量，所述预定周期被设置为使得禁止単元没有检测到由于起始电流发生的下降量的值。
6.根据权利要求I所述的电动工具，其中，通过断开在蓄电池和马达之间的电流路径上布置的开关单元，禁止単元禁止向马达提供电能。
7.根据权利要求I所述的电动工具，其中，蓄电池是锂离子蓄电池。
8.根据权利要求2所述的电动工具，其中，当下降量超过第一阈值和当蓄电池的容量降低到过放电的第二阈值之下的至少ー个的时候，禁止单元禁止向马达提供电能。
9.一种电池包，可连接至包括马达的电动工具，所述电池包包括 蓄电池，用于向马达提供电能以驱动马达；和 禁止単元，基于蓄电池的电压的下降量禁止向马达提供电能。
10.根据权利要求9所述的电池包，其中，当下降量超过第一阈值时，禁止単元禁止向马达提供电能。
11.根据权利要求9所述的电池包，其中，第一阈值依赖于蓄电池的温度和蓄电池的容量中的至少ー个。
12.根据权利要求9所述的电池包，还包括触发器开关，手动地闭合触发器开关以向马达提供电能， 其中，一旦禁止向马达提供电能，则禁止単元持续禁止向马达提供电能直到打开触发器开关。
13.根据权利要求9所述的电池包，还包括触发器开关，手动地闭合触发器开关以向马达提供电能， 其中，禁止単元在自从触发器开关已经被闭合的每个预定周期时检测下降量，所述预定周期被设置为使得禁止単元没有检测到由于起始电流发生的下降量的值。
14.根据权利要求9所述的电池包，其中，通过断开在蓄电池和马达之间的电流路径上布置的开关单元，禁止単元禁止向马达提供电能。
15.根据权利要求9所述的电池包，其中，蓄电池是锂离子蓄电池。
16.根据权利要求10所述的电池包，其中，当下降量超过第一阈值和当蓄电池的容量降低到过放电的第二阈值之下的至少ー个的 时候，禁止单元禁止向马达提供电能。
全文摘要
电动工具可连接至包括蓄电池的电池包。电动工具包括马达和禁止单元。使用从蓄电池提供的电能驱动马达。禁止单元基于蓄电池的电压的下降量来禁止向马达提供电能。
文档编号H01M10/48GK102712087SQ201180006042
公开日2012年10月3日 申请日期2011年1月21日 优先权日2010年1月22日
发明者中山荣二, 岛敏洋, 船桥一彦, 高野信宏 申请人:日立工机株式会社