CN116565982A - 电动工具及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种电动工具，包含一第一电池连接接口、一第二电池连接接口、一马达模块、一第一开关元件、一第二开关元件与一控制装置，其中第一开关元件连接于马达模块与第一电池连接接口之间，第二开关元件连接于马达模块与第二电池连接接口之间。控制装置连接第一与第二开关元件。控制方法包含：控制装置判断第一电池连接接口与第二电池接接口均有一电池，并且于输入至第一电池连接接口与输入至第二电池连接接口的电压差小于一预定电压时，控制第一开关元件与第二开关元件导通，让两个电池共同供电给马达模块。借此，可以避免高电压的电池过度充电给低电压电池。

Description

电动工具及其控制方法

技术领域

本发明与电动工具有关；特别是指一种关于双电池供电的电动工具。

背景技术

双电池供电的电动工具是将双电池并联后，由两个电池B共同供电给马达M，以作为马达M运转的电力。图1所示的是现有的双电池供电的电动工具包括两个电池B、两个二极管D与一马达M，所述两个电池B呈并联设置，而各所述二极管D连接于各所述电池B与所述马达M之间。各所述电池B的电力经由各所述二极管D输出至马达M。借由各所述二极管D逆向截止的特性，虽可以有效防止两颗电池B的电压相差过多时，电压较高的电池对电压较低的电池过度充电的问题。另外，电池B需克服二极管D的顺向偏压才能让二极管D导通，如此，将会造成电池B电力的损耗。又，马达M长时间处于动作的过程并输出大功率时，容易造成二极管D过热而毁损等情况发生。

除此之外，在马达M停止运转时所产生的反电动势将会因二极管D逆向截止之故，使得反电动势无法回充到电池B，而形成热能，也可能会造成马达M过热。

是以，现有的双电池供电的电动工具的设计仍未臻完善，尚有待改进之处。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电动工具，可减少电池电力的损耗，且避免两个电池电压差过大，而导致高电压的电池对低电压的电池过度充电的问题。

本发明的另一目的在于提供一种电动工具，可以提供反电动势放电的路径。

缘以达成上述目的，本发明提供的一种电动工具，包含一第一电池连接接口、一第二电池连接接口、与一马达模块；其特征在于，所述电动工具包含：一第一开关元件具有一第一端、一第二端与一第一控制端，所述第一端电性连接所述第一电池连接接口，所述第二端电性连接所述马达模块，所述第一控制端可受控制而使所述第一端与所述第二端之间导通或截止；一第二开关元件具有一第三端、一第四端与一第二控制端，所述第三端电性连接所述第二电池连接接口，所述第四端电性连接所述马达模块，所述第二控制端可受控制而使所述第三端与所述第四端之间导通或截止；一控制装置，电性连接所述第一电池连接接口、所述第二电池连接接口、所述第一开关元件的第一控制端与所述第二开关元件的第二控制端；所述控制装置判断所述第一电池连接接口与所述第二电池连接接口两者均连接有一电池时，所述控制装置侦测输入至所述第一电池连接接口的一第一电压与输入至所述第二电池连接接口的一第二电压，并且在所述第一电压与所述第二电压之间的一电压差小于一预定电压差时，所述控制装置输出一第一控制讯号至所述第一控制端，以及输出一第二控制讯号至所述第二控制端，令所述第一端与第二端之间导通，以及所述第三端与所述第四端之间导通，使所述第一电池连接接口与所述第二电池连接接口所连接的电池的电力共同供给所述马达模块。

此外，本发明还提供一种电动工具的控制方法，包含下列步骤：

所述控制装置判断所述第一电池连接接口与所述第二电池连接接口两者均连接有一电池时进行以下步骤：

A1.所述控制装置侦测输入至所述第一电池连接接口的一第一电压与输入至所述第二电池连接接口的一第二电压；

A2.所述控制装置判断所述第一电压与所述第二电压之间的一电压差为小于一预定电压差时，输出一第一控制讯号至所述第一控制端，以及输出一第二控制讯号至所述第二控制端，令所述第一端与第二端之间导通，以及所述第三端与所述第四端之间导通，使所述第一电池连接接口与所述第二电池连接接口所连接的电池的电力共同供给所述马达模块。

本发明的效果在于，借由开关元件的导通可以减少电池电力的损耗，并且在连接两个电池时，两个电池的电压差小于预定电压差时，才让第一开关元件与第二开关元件导通，有效避免电压差过高造成高电压的电池对低电压的电池过度充电的问题。马达模块产生的反电动势也可经由第一开关元件与第二开关元件传导至电池，以提供反电动势放电的路径。

附图说明

图1为现有的电动工具的电路图。

图2为本发明第一优选实施例的电动工具的电路图。

图3为本发明第一优选实施例电动工具的控制方法的流程图。

图4为本发明第二优选实施例电动工具的控制方法的流程图。

图5为本发明第三优选实施例的电动工具的电路图。

图6为本发明第三优选实施例电动工具的控制方法的流程图。

图7为本发明第四优选实施例的电动工具的电路图。

图8为本发明第四优选实施例的电动工具的控制方法的流程图。

具体实施方式

为能更清楚地说明本发明，兹举优选实施例并配合附图详细说明如后。请参图2所示，为本发明第一优选实施例的电动工具1，所述电动工具1包含一第一电池连接接口102、一第二电池连接接口202、一第一开关元件S1、一第二开关元件S2、一马达模块30与一控制装置40。

所述第一电池连接接口102与所述第一开关元件S1设置于一第一电路板104且与所述第一电路板104构成一第一电源开关模块10，其中，所述第一电池连接接口102可选择地连接一电池B。所述第一开关元件S1具有一第一端、一第二端与一第一控制端，所述第一端电性连接所述第一电池连接接口102，所述第二端电性连接所述马达模块30，所述第一控制端可受一第一控制讯号控制，而使所述第一端与所述第二端之间导通，或于未接收所述第一控制讯号的情况下所述第一端与所述第二端之间截止。

所述第二电池连接接口202与所述第二开关元件S2设置于一第二电路板204且与所述第二电路板204构成一第二电源开关模块20，其中，所述第二电池连接接口202可选择地连接一电池B。所述第二开关元件S2具有一第三端、一第四端与一第二控制端，所述第三端电性连接所述第二电池连接接口202，所述第四端电性连接所述马达模块30，所述第二控制端可受一第二控制讯号控制，而使所述第三端与所述第四端之间导通，或于未接收所述第二控制讯号的情况下所述第三端与所述第四端之间截止。

本实施例中，所述第一开关元件S1与所述第二开关元件S2为电子式开关，于本实施例中以MOSFET为例，但不以此为限，也可为BJT。其中，所述第一开关元件S1与所述第二开关元件S2的第一端与第三端为汲极，第二端与第四端为源极，第一控制端与第二控制端为闸极。在其他实施例中开关元件也可为机械式开关，例如为继电器。第一电源开关模块10与第二电源开关模块20则可形成模块化的设计，便于电动工具1的组装。

所述马达模块30至少包含有一马达，所述马达连接一传动机构(图中未示)。当马达转动时，可带动传动机构转动，进而驱动外部的工件。本实施例中，所述马达为直流无刷马达，马达模块30还包含一驱动电路板(图中未示)，用以驱动马达转动。

所述控制装置40电性连接所述第一电池连接接口102、所述第二电池连接接口202、所述第一开关元件S1的第一控制端与所述第二开关元件S2的第二控制端。所述控制装置用40以侦测所述第一电池连接接口102与所述第二电池连接接口202是否连接有电池B，以及输出第一控制讯号与第二控制讯号至所述第一开关元件S1与第二开关元件S2。此外，于本实施例中，所述控制装置40还连接一启动开关42，以及电性连接所述马达模块30。在所述控制装置40输出第一控制讯号或第二控制讯号至所述第一开关元件S1或第二开关元件S2后，即供电给马达模块30，当用户按压所述启动开关42时，所述控制装置40控制所述马达模块30带动传动机构。本实施例中，所述控制装置40包括一微控制器(Micro ControllerUnit，MCU)，由所述两个电池B输入至第一电池连接接口102的一第一电压V1与输入至第二电池连接接口202一第二电压V2可分别通过一分压电路降压后输入给微控制器，微控制器执行一控制程序以进行本实施例的控制方法。

借由上述的架构，即可进行本实施例的控制方法，所述方法包含如图3所示的下列步骤，其中：

首先，所述控制装置40判断装设于电动工具1的电池B的数量为单电池或双电池。本实施例中，所述控制装置40是借由侦测第一电池连接接口102与第二电池连接接口202是否有电压输入而判断是否有连接电池B，换言之，所述控制装置40侦测所述第一电池连接接口102具有所述第一电压V1时，则判断所述第一电池连接接口102连接有电池B；所述控制装置40侦测所述第二电池连接接口202具有所述第二电压V2时，则判断所述第二电池连接接口202连接有电池B。

当所述控制装置40判断所述第一电池连接接口102与所述第二电池连接接口202两者均连接有电池B时，则执行双电池模式。当控制装置40判断所述第一电池连接接口102与所述第二电池连接接口202只有一个连接有电池B时，则执行单电池模式。

〔双电池模式〕

所述控制装置40进一步侦测第一电压V1与第二电压V2且判断第一电压V1与第二电压V2之间的电压差是否小于或等于一预定电压差，若所述电压差小于或等于所述预定电压差时，所述控制装置40控制输出所述第一控制讯号至第一开关元件S1的第一控制端，以及输出所述第二控制讯号至第二开关元件S2的第二控制端，让两个开关元件均导通，也即所述第一开关元件S1的第一端与第二端之间导通，以及所述第二开关元件S2的第三端与第四端之间导通。故所述第一电池连接接口102与所述第二电池连接接口202所连接的电池B呈并联供电，两个电池B的电力共同供电给所述马达模块30。而后，当使用者按压所述启动开关42时，所述控制装置40控制所述马达模块30带动传动机构。

预定电压差即为可容许两个电池B供电的电压差，借此，可避免两个电池B同时送电时，因电压差过大而使高电压的电池B过度充电给低电压电池B的问题。本实施例中，所述控制装置40在持续侦测第一电压V1与第二电压V2的过程中，可动态地调整所述预定电压差，预定电压差为所述第一电压V1与所述第二电压V2之中较高电压者乘一预定倍率，所述预定倍率为0.1～0.3倍，本实施例中为0.25倍。换言之，在所述第一电压V1高于所述第二电压V2的情况下，所述预定电压差可设定为所述第一电压V1乘预定倍率，所述预定倍率为0.1～0.3倍，本实施例中为0.25倍；反之，在所述第二电压V2高于所述第一电压V1的情况下，所述预定电压差可设定为所述第二电压V2乘所述预定倍率。举例而言，第一电压为20V且高于第二电压，则所述预定电压差可设定20V乘0.25倍，即5V。

〔单电池模式〕

以只有所述第一电池连接接口102连接有电池B为例，所述控制装置40控制所述第一开关元件S1的第一控制端，输出所述第一控制讯号且不输出第二控制讯号，使所述第一端与所述第二端之间导通，故只有所述第一电池连接接口102所连接的电池B，可单独供电给所述马达模块30。反之，只有所述第二电池连接接口202连接有电池B时，则控制装置40只控制第二开关元件S2导通，不再赘述。而后，当使用者按压所述启动开关42时，所述控制装置40控制所述马达模块30带动传动机构。

由于开关元件导通电阻小，因此，电池B电力的损耗较小，且在大电流通过开关元件时，所产生的热能也相较于二极管D甚小。更值得一提的是，开关元件具有双向导通的功能，故马达模块30所产生的反电动势可以经由第一开关元件S1或第二开关元件S2对电池充电，防止反电动势无法释能而导致马达M坏损。

图4所示为本发明第二优选实施例的控制方法，其是以第一实施例为基础，在双电池模式下，在电压差大于预定电压差时，由高电压的电池B供电，而后，在高电压的电池B的电压下降至电压差小于或等于预定电压差时，再由两个电池B供电。

更详而言，若所述电压差大于所述预定电压差时，且为所述第一电压V1大于所述第二电压V2，则所述控制装置40输出所述第一控制讯号至所述第一控制端，且不输出所述第二控制讯号至所述第二控制端，以维持第一开关元件S1导通。若所述电压差大于所述预定电压差时，且为所述第二电压V2大于所述第一电压V1，则所述控制装置40输出所述第二控制讯号至所述第二控制端，且不输出第一控制讯号至所述第一控制端，以维持第二开关元件S2导通；故所述控制装置40可控制启动高电压电池B，使所述高电压电池B供电给马达模块30。

在启动高电压电池B的情况下，使用者压下所述启动开关42，使所述马达模块30持续动作而消耗所述电池B的电力，随着电力消耗，使得原本电压差大于所述预定电压差状态，而改变至小于或等于所述预定电压差；此时，控制装置40同时输出第一控制讯号与第二控制讯号，使得所述第一开关元件S1及所述第二开关元件S2均为导通，故所述第一电池连接接口102与所述第二电池连接接口202所连接的电池B，可共同供电给所述马达模块30。

图5所示为本发明第三优选实施例的电动工具3，其是以第一实施例的结构为基础，还包含一警示元件44，电性连接所述控制装置40，所述警示元件44可例如为LED和/或蜂鸣器，但不以此限。本实施例的控制方法如图6所示，以第一实施例为基础，于双电池模式下，所述控制装置40判断所述电压差大于所述预定电压差时，所述控制装置40不输出所述第一控制讯号与所述第二控制讯号，故使所述第一开关元件S1与所述第二开关元件S2截止，同时借由所述控制装置40控制所述警示元件44发出警示，以提示使用者两个电池B的电压差过大，让使用者可先拆下一个电池B。

如图7所示为本发明第四优选实施例的电动工具4，其是以第三实施例的结构为基础，还包含一电流侦测元件32，与所述马达模块30以及所述控制装置40电性连接。所述电流侦测元件32侦测输入至所述马达模块30的一电流。图8为本实施例的控制方法，其是接续于第三实施例的控制方法，于所述第一开关元件S1与所述第二开关元件S2均为导通或是其中之一为导通，供电给所述马达模块30后，所述控制装置40通过所述电流侦测元件32侦测输入至所述马达模块30的电流。

当所述控制装置40判断所述电流未高于一预定电流时，且同时在所述启动开关42被压下的状态下，控制装置40命令所述马达模块30开始动作，在动作的过程中，所述控制装置40通过所述电流侦测元件32会持续对输入所述马达模块30的电流监测，若是所述电流高于所述预定电流时，所述控制装置40则不输出第一控制讯号与第二控制讯号，使所述第一开关元件S1与所述第二开关元件S2截止，并且使所述警示元件44发出警示，以避免电池B和/或马达模块30损坏。所述控制装置40判断所述启动开关42未被按压，所述控制装置40控制所述马达模块30处于停止运转状态。

本实施例的电流侦测元件32及控制方法同样可应用在第一与第二实施例中。

据上所述，本发明的电动工具，借由控制装置侦测第一电池连接接口与第二电池连接接口的电压，可得知各自电池当下电量，更进一步对电压差判断是否小于预定电压，而输出第一控制讯号与第二控制讯号，使第一开关元件与第二开关元件导通，达到共同供电给马达模块的目的。

以上所述仅为本发明优选可行实施例而已，举凡应用本发明说明书及申请专利范围所为的等效变化，理应包含在本发明的专利范围内。

附图标记说明

[现有]

B：电池

D：二极管

M：马达

[本发明]

1,3,4：电动工具

10：第一电源开关模块

102：第一电池连接接口

104：第一电路板

20：第二电源开关模块

202：第二电池连接接口

204：第二电路板

30：马达模块

32：电流侦测元件

40：控制装置

42：启动开关

44：警示元件

B：电池

S1：第一开关元件

S2：第二开关元件

V1：第一电压

V2：第二电压。

Claims (20)

1.一种电动工具，包含一第一电池连接接口、一第二电池连接接口、与一马达模块；其特征在于，所述电动工具包含：

一第一开关元件具有一第一端、一第二端与一第一控制端，所述第一端电性连接所述第一电池连接接口，所述第二端电性连接所述马达模块，所述第一控制端可受控制而使所述第一端与所述第二端之间导通或截止；

一第二开关元件具有一第三端、一第四端与一第二控制端，所述第三端电性连接所述第二电池连接接口，所述第四端电性连接所述马达模块，所述第二控制端可受控制而使所述第三端与所述第四端之间导通或截止；

一控制装置，电性连接所述第一电池连接接口、所述第二电池连接接口、所述第一开关元件的第一控制端与所述第二开关元件的第二控制端；所述控制装置判断所述第一电池连接接口与所述第二电池连接接口两者均连接有一电池时，所述控制装置侦测输入至所述第一电池连接接口的一第一电压与输入至所述第二电池连接接口的一第二电压，并且在所述第一电压与所述第二电压之间的一电压差小于一预定电压差时，所述控制装置输出一第一控制讯号至所述第一控制端，以及输出一第二控制讯号至所述第二控制端，令所述第一端与第二端之间导通，以及所述第三端与所述第四端之间导通，使所述第一电池连接接口与所述第二电池连接接口所连接的电池的电力共同供给所述马达模块。

2.如权利要求1所述的电动工具，其中，所述控制装置判断所述第一电池连接接口与所述第二电池连接接口之中仅有所述第一电池连接接口连接有所述电池时，所述控制装置输出所述第一控制讯号至所述第一控制端，令所述第一端与第二端之间导通，使所述第一电池连接接口所连接的电池的电力单独供给所述马达模块。

3.如权利要求1所述的电动工具，其中，所述控制装置在所述第一电压大于所述第二电压且两者之间的电压差大于所述预定电压差时，所述控制装置输出所述第一控制讯号至所述第一控制端，且不输出第二控制讯号至所述第二控制端；所述控制装置在所述第二电压大于所述第一电压且两者之间的电压差大于所述预定电压差时，所述控制装置输出所述第二控制讯号至所述第二控制端，且不输出第一控制讯号至所述第一控制端。

4.如权利要求3所述的电动工具，其中，所述控制装置在所述第一电压与所述第二电压之间的电压差由大于所述预定电压差改变至小于所述预定电压差时，所述控制装置输出所述第一控制讯号至所述第一控制端，以及输出所述第二控制讯号至所述第二控制端。

5.如权利要求1所述的电动工具，其中，所述控制装置在所述第一电压与所述第二电压之间的电压差大于所述预定电压差时，所述控制装置不输出所述第一控制讯号与所述第二控制讯号，使所述第一开关元件与所述第二开关元件截止。

6.如权利要求1所述的电动工具，其中，包含一警示元件，电性连接所述控制装置；其中所述控制装置在所述第一电压与所述第二电压之间的电压差大于所述预定电压差时，控制所述警示元件发出警示。

7.如权利要求1所述的电动工具，其中，包含一电流侦测元件，电性连接所述马达模块与所述控制装置，所述电流侦测元件侦测输入至所述马达模块的电流，所述控制装置在所述电流侦测元件所侦测的电流高于一预定电流时，所述控制装置不输出所述第一控制讯号与所述第二控制讯号，使所述第一开关元件与所述第二开关元件截止。

8.如权利要求7所述的电动工具，其中，所述控制装置在所述电流侦测元件所侦测的电流高于所述预定电流时，控制所述警示元件发出警示。

9.如权利要求1所述的电动工具，其中，所述控制装置侦测所述第一电池连接接口具有所述第一电压时，判断所述第一电池连接接口连接有所述电池；所述控制装置侦测所述第二电池连接接口具有所述第二电压时，判断所述第二电池连接接口连接有所述电池。

10.如权利要求1所述的电动工具，其中，包含一第一电路板与一第二电路板，其中所述第一电池连接接口与所述第一开关元件设置于所述第一电路板上，所述第二电池连接接口与所述第二开关元件设置所述第二电路板上。

11.如权利要求1所述的电动工具，其中，所述预定电压差为所述第一电压与所述第二电压之中较高者乘一预定倍率，所述预定倍率为0.1～0.3倍。

12.一种电动工具的控制方法，其中，所述电动工具包含包含一第一电池连接接口、一第二电池连接接口、一第一开关元件、一第二开关元件、一马达模块与一控制装置，其中所述第一开关元件具有一第一端、一第二端与一第一控制端，所述第一端电性连接所述第一电池连接接口，所述第二端电性连接所述马达模块，所述第二开关元件具有一第三端、一第四端与一第二控制端，所述第三端电性连接所述第二电池连接接口，所述第四端电性连接所述马达模块，所述控制装置电性连接所述第一电池连接接口、所述第二电池连接接口、所述第一开关元件的第一控制端与所述第二开关元件的第二控制端；所述控制方法包含下列步骤：

所述控制装置判断所述第一电池连接接口与所述第二电池连接接口两者均连接有一电池时进行以下步骤：

A1.所述控制装置侦测输入至所述第一电池连接接口的一第一电压与输入至所述第二电池连接接口的一第二电压；

A2.所述控制装置判断所述第一电压与所述第二电压之间的一电压差为小于一预定电压差时，输出一第一控制讯号至所述第一控制端，以及输出一第二控制讯号至所述第二控制端，令所述第一端与第二端之间导通，以及所述第三端与所述第四端之间导通，使所述第一电池连接接口与所述第二电池连接接口所连接的电池的电力共同供给所述马达模块。

13.如权利要求12的电动工具的控制方法，其中，还包含下列步骤：

所述控制装置判断所述第一电池连接接口与所述第二电池连接接口之中仅有所述第一电池连接接口连接有所述电池时，所述控制装置输出所述第一控制讯号至所述第一控制端，令所述第一端与第二端之间导通，使所述第一电池连接接口所连接的电池的电力单独供给所述马达模块。

14.如权利要求12的电动工具的控制方法，其中，在步骤A2中包含：

所述控制装置判断所述第一电压大于所述第二电压且两者之间的电压差大于所述预定电压差时，所述控制装置输出所述第一控制讯号至所述第一控制端，且不输出第二控制讯号至所述第二控制端；以及

所述控制装置判断所述第二电压大于所述第一电压且两者之间的电压差大于所述预定电压差时，所述控制装置输出所述第二控制讯号至所述第二控制端，且不输出第一控制讯号至所述第一控制端。

15.如权利要求12的电动工具的控制方法，其中，在步骤A2中还包含，所述控制装置判断所述第一电压与所述第二电压之间的电压差由大于所述预定电压差改变至小于所述预定电压差时，所述控制装置输出所述第一控制讯号至所述第一控制端，以及输出所述第二控制讯号至所述第二控制端。

16.如权利要求12的电动工具的控制方法，其中，在步骤A2中包含：

所述控制装置判断所述第一电压与所述第二电压之间的电压差大于所述预定电压差时，所述控制装置不输出所述第一控制讯号与所述第二控制讯号，使所述第一开关元件与所述第二开关元件截止。

17.如权利要求12的电动工具的控制方法，其中，所述电动工具还包含一警示元件，电性连接所述控制装置；其中所述控制装置在所述第一电压与所述第二电压之间的电压差大于所述预定电压差时，控制所述警示元件发出警示。

18.如权利要求12的电动工具的控制方法，其中，所述电动工具还包含一电流侦测元件电性连接所述马达模块与所述控制装置，所述电流侦测元件侦测输入至所述马达模块的电流；所述控制方法还包含：

所述控制装置在所述电流侦测元件所侦测的电流高于一预定电流时，所述控制装置不输出所述第一控制讯号与所述第二控制讯号，使所述第一开关元件与所述第二开关元件截止。

19.如权利要求18的电动工具的控制方法，其中，所述控制方法还包含：所述控制装置在所述电流侦测元件所侦测的电流高于所述预定电流时，发出一警示讯号。

20.如权利要求19的电动工具的控制方法，其中，所述预定电压差为所述第一电压与所述第二电压之中较高者乘一预定倍率，所述预定倍率为0.1～0.3倍。