CN201298578Y - 电池充电器和电动工具系统 - Google Patents

Abstract

控制模块，包括在电池充电器中，其适宜于为不同类型的多个电池组充电，或者包括在电动工具中，其适宜于使用至少电池组之一供电。该控制模块包括远程传感模块，其与电池组之一进行远程通信。该控制模块也包括电池组连接模块，其确定该电池组之一与该电池充电器和该电动工具中的至少一个的电通信。该控制模块也包括电池组识别(ID)模块，其基于远程传感模块信号确定电池组的第一类型。该控制模块也包括充电控制模块，其基于该第一类型确定该电池组的充电设置和放电设置中的至少一个。

Description

电池充电器和电动工具系统

相关申请的交叉引用

本申请权利要求要求申请于2007年6月14日的美国临时申请第60/943,919号的权益。通过引用将上述申请的公开内容在这里合并。

技术领域

本申请公开涉及电动工具(power tool)，特别是用于电动工具的电池组以及充电器。

背景技术

例如电动工具和膝上型计算机之类的无绳产品/装置，通常使用可充电电池。可充电电池的类型可以包括镍-镉、镍金属氢化物电池和/或锂离子电池的化学性质。由于无绳装置通常使用多个的电池单元，因此这些电池单元通常可以被打包为可以连接到无绳装置上的电池组。电池组可以在无绳装置中充电或者可替换地从无绳装置中取出，然后在电池充电器中充电。

根据电池的类型可以设置各种参数。例如，可以监控残余的电池电荷以及可以确定充电状态。通常根据电池的极性电压来执行充电状态的检测。不同类型的电池具有不同的充电极性电压特性曲线，充电极性电压与剩余电量以及不同的充电容量值相关。因此，用于确定何时停止向电池充电的、预定的和固定电压阈值可能对于一种类型电池的是最佳的，但对于另一种类型的电池却不是。

这里所提供的背景技术描述其目的是概括地呈现公开的背景。关于在本背景技术部分中描述的内容，当前指定的发明者的工作以及在提交时可能未作为现有技术的描述的方面既不是明确地也不是隐含地承认先前技术与本申请公开的内容相矛盾。

发明内容

一种电池充电器，适用于为不同类型的多个电池组充电，该电池充电器包括多个的端子。该电池充电器通过多个端子与电池组之一进行电通信。电池充电器的远程通信装置响应于电池组的远程检测而产生信号。电池充电器的控制模块包括接收来自远程通信装置的信号的远程传感模块。控制模块进一步包括基于通过多个端子与电池组通信来确定电池组与该电池充电器电通信的电池组连接模块。该控制模块进一步包括电池组识别(ID)模块，基于远程传感模块信号确定电池组的第一类型。该控制模块进一步包括充电控制模块，基于第一类型为电池组确定充电设置和放电设置中的至少一个。

在另一特征中，适宜于由不同类型的多个电池组之一供电的电动工具包括多个端子。该电动工具通过多个端子与电池组之一进行电通信。该电动工具的远程通信装置响应于电池组的远程检测而产生信号。电动工具的控制模块包括接收来自远程通信装置的信号的远程传感模块。控制模块进一步包括基于通过多个端子与电池组的通信来确定电池组与电动工具电通信的电池组连接模块。控制模块进一步包括基于远程传感模块信号确定电池组的第一类型的电池组识别(ID)模块。该控制模块进一步包括充电控制模块，基于该第一类型为电池组确定放电设置。

在另一特征中，远程通信装置包括以下装置中至少一种：磁感装置、射频(RF)接收器、RF收发器、光学装置、红外发射器/接收器以及接近开关，该光学装置例如为光发射装置或发光二极管、光敏器件或其它光学部件/感应设备。磁感装置包括霍尔效应传感器。该第一类型包括锂离子(Li-ion)电池单元。远程传感模块仅与该第一类型的电池组远程通信。故障警示模块确定电池充电器、电动工具以及电池组之一的至少一个中存在故障。故障确定基于指示电通信的电池组连接模块信号和指示该电池组为第一类型的电池组识别(ID)模块信号。该故障警示模块确定多个端子中的一个为不可操作或不存在中的至少一种状态。

在另一特征中，壳体包括第一侧壁和第二侧壁。该电池组之一耦接到第二端部。为了远程检测，远程通信装置放置在该壳体中距离该第二侧壁的最佳位置。一臂耦接到该壳体中的第一侧壁并且延伸向第二侧壁。将平台设置于该臂上，并且该远程通信装置设置在该平台上。

在下文所提供的详细描述中将清楚的显示本发明内容所适用的领域。应该理解的是，当描述该公开内容的最佳实施例时，所作的详细描述和特定实施例仅仅为了说明而不是为了限制本发明的范围。

附图说明

从以下详细描述以及相应的附图将更加充分的理解本发明，其中：

图1是根据本公开的电动工具的系统；

图2-3是根据本公开的电池组与充电器之间通信的示意图；

图4是根据本公开的充电控制模块的示意图；

图5示出了根据本公开的电池组与充电器通信；以及

图6是根据本公开用于霍尔效应传感器的平台的透视图。

具体实施方式

以下描述实际上仅仅为示例而不是为了限制本公开及其应用或者使用。为了清楚，在附图中使用相同的附图标记表示相同的元件。正如这里所使用的，短语A、B和C中的至少一个应该被解释为使用不唯一的逻辑或构成逻辑(A或B或C)的含义。应该理解的是，方法中的步骤可以以不同的顺序执行，而不改变本公开的原则。

正如这里所使用的，术语模块涉及特定用途集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共用的、专用的、或者组合)以及执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路、和/或提供所描述的功能的其它合适的元件。

现在参考图1，本公开可涉及以附图标记10概括指示电动工具系统的类型。该电动工具系统10包括，例如，一个或多个电动工具12，电池组/系统16以及电池组充电器18。该电池组16和该充电器18既可以远程通信又可以通过端子19-1，19-2，19-3通信。每一个电动工具12可能是任一类型的电动工具，包括不限于钻孔机、钻孔机/驱动器、冲击式钻机/驱动器、旋转式锤、螺丝起子、碰撞驱动器、圆锯、钻模锯、往复锯、带锯、切割工具、断流器、剪床、磨沙机、真空吸尘器、发光体、刳刨机(router)、无线电广播设备、粘合剂分配器、混凝土振动器、激光器、订书机、自动敲钉机、工作照明、发电机以及压缩机。

在所提供的特定实例中，电动工具系统10包括第一电动工具12a以及第二电动工具12b。例如，第一电动工具12a可以是与在美国专利第6,431,289号中描述的类似的钻孔机/驱动器，而第二电动工具12b可以是与在美国专利第6,996,909号中描述的同样的圆锯。该电池组16可选择性地耦接到该第一和第二电动工具12a和12b上以向其提供电功率。除了这里其他方面的描述，该电池组16可以与美国专利申请公开文本第2006/0096771号中所描述的类似的方式配置。该电池组16也能被选择地电连接到电池组充电器18来为电池组16充电。

现在参考图2-3，电池组16可以包括多个串联连接的电池单元20。正如针对无绳电动工具的环境的示例实施例，电池组16的额定电压范围可以为3.6v到36v。该电池组16可以理解为用于大功率电动工具操作的可移动电源。

电池组16可以包括锂离子(Li-ion)电池或者其他的基于锂的化学特性的电池，例如锂金属或锂化合物，或者其它化学物，例如，镍镉(NiCd)，镍金属氢化物(NiMH)以及铅酸。该电池组16与该电动工具12以及或充电器18通过各个端子通信。如根据其间传递的希望的信息，或由电池组16、充电器18或工具12监视的参数，可包括或多或少的端子，示例实施例不应该被限制为所阐述的端子结构。

该电池组16也可以以远程的方式被动地和/或主动地与充电器18和/或电动工具12通信。被动的通信可以包括与该电池组16相关的物体(object)的检测，例如磁体22。值得注意的是，磁体22可以被替换地表示为任一其它可以检测的物体并且不需要局限于磁体，因而在图2中指一般性的可检测物体。

充电器18(或者电动工具12)可以包括检测磁体22的霍尔效应传感器24。霍尔效应传感器24可以是响应于磁场强度的改变而改变输出电压的传感器。在最简单的形式中，霍尔效应传感器24操作为一个模拟传感器，直接返回电压值。霍尔效应传感器24可包括传感器组，用来提供信息，使得能够推断出磁体22的相对位置。值得注意的是，可替换地，霍尔效应传感器24可为检测磁体的任何特性/性质的任何传感装置。还值得注意的是，如图2所示，感应器24可被替换地表示为用于被动或主动检测的任意其它检测装置。检测装置包括接近开关，该接近开关检测电池组16中装置或物体的声纳、光电效应/光伏特效应(photovoltic)、电感性以及电容性特征。

有源通信也可以在电池组16和充电器18和/或电动工具12的每一个中包括射频(RF)通信装置26、28(例如收发器)，该通信装置使用，例如，IEEE标准802.11，802.11a，802.11b，802.11g，802.11h，802.11n，802.16，802.20和/或蓝牙中任意一个标准来通信，通过引用将它们的全部内容在这里全部合并。值得注意的是，RF装置26、28可以仅仅代表有源通信装置，其广泛涉及到如图2所示的装置，并且不限于RF装置。有源通信装置还可以包括光学通信装置，例如光发射/接收装置，其可为发光二极管(LEDs)以及光敏元件或者其它光学部件/光学传感设备。有源通信也可以包括红外发射器和接收器装置之间的通信。

现在参考图4，该充电器18可以包括控制模块29，该控制模块29接收来自霍尔效应传感器24和/或该RF装置28的信号。该控制模块29可以包括远程传感模块32，该远程传感模块32确定该电池组16与充电器18电通信或者至少基于该信号与充电器18密切相关。控制模块29也可以包括电池组连接模块34，用来确定电池组被连接。值得注意的是，前面提到的控制模块29及其相关装置可以被可替换地包括在电动工具12中，以便检测和识别电池组16。

该控制模块29也可以包括电池组识别(ID)模块36，其基于远程传感模块32信号确定连接到的电池组的类型。例如，具有锂离子单元的电池组可以包括磁体22或其它远程装置/物体，而其它类型的电池组可以不具有这样的磁体。换句话说，因为在电池组16中存在磁体，所以控制模块29可以确定电池组16是锂离子电池组。可替换地，电池组的一些类型或所有类型可以包括RF装置，并且电池组ID模块36可基于包括ID数据的远程传输的RF通信来确定附装了什么类型的电池组。

该控制模块29也可以包括充电控制模块38(其可以表示用于电动工具12的放电控制模块)，其基于电池组ID模块的信号来为电池组16确定合适的充电(或放电)设置。例如，因为如果充电和/或放电不正确则锂离子单元可能过热，所以锂离子单元可能需要与NiCd单元不同于的充电参数，。

该控制模块29还可以包括故障警示模块39，该障警示模块39确定充电器18、电池组16以及电动工具12中任一中存在故障。例如，故障警示模块39可以接收电池组ID模块信号，该信号指示被连接的锂离子电池组没有通过数据端子19-2从电池组16的控制模块40接收到确认数据。然后，故障警示模块39可以确定数据端子19-2故障或不存在，并且停止充电和/或放电操作。

用于故障警示的示例方法包括检查端子和/或通过端子接收数据；检测电池组中的磁体；确定至少一个端子没有被正确连接；产生错误/警示信号；以及停止充电操作。

该充电器18和/或电动工具12也可以包括电流控制模块42，该电流控制模块42基于控制模块信号来控制电流的充电和/或放电。电流控制模块42可以控制看门狗开关60，例如，当一个端子故障时，其可被切换为断开以阻止充电/放电操作。换句话说，该开关60可以箝制或者断开充电/放电电流。

再次参考图2-3，电池组16的控制模块40可以接收来自电流感应器44、温度传感器50、电压传感器56以及单元平衡模块57的信号。温度传感器50测量单元的温度。温度传感器50可以具体表示为负温度系数(NTC)或正温度系数(PTC)热敏电阻、温度感应集成电路或热电偶。控制模块40和/或在连接的充电器18和/或电动工具12中的智能设备可以接收温度传感器50的信号。

该电流感应器44可以实现为公知的电流传感器，例如分流电阻器、电流传感器等，其可以提供电池组16中代表感应电流的信号。电压传感器56可以配置为感应单独单元电压和/或感应多个单元20的整个组电压并且可以提供代表单独单元或一组电压的信号。

该电池组16也可以包括工具检测模块70，用来确定该工具12与电池组16进行通信。控制模块40可以将工具检测模块信号传输到充电器18的控制模块29。

现在参考图5-6，阐述示例电池组16与示例充电器18的通信。电池组16和充电器18都可以包括特定的壳体80、82，该壳体安置相应的电子和机械部分。磁体22可被设置在电池组16中、与电池组壳体80的侧壁90距离接近大约(d1)，该电池组壳体80的侧壁90在充电期间最接近该充电器18。霍尔效应传感器24可被设置在该充电器18中、与充电器壳体82的侧壁92距离接近大约(d2)，该充电器壳体82的侧壁92在充电时最接近电池组16。d1和d2可以被最优化和/或基于磁场强度预先设定，使得特殊的磁场强度引起控制模块29识别出磁体22的存在。

霍尔效应传感器24也可以被设置到平台100上，其通过臂104远离充电器18的底部102。该臂104从底部102延伸向充电器18的侧壁92，充电器18的侧壁92在充电时最接近电池组16。

当电池组16附装到工具12上时，充电器18可以为电池组16充电。工具12也可以包括一个或多个磁体。例如，使用电池组16的无线电广播设备可以包括扬声器磁体。该控制模块29可能能够区别基于磁体22的霍尔效应传感器信号为与基于在装置中、接近霍尔效应传感器24的其他磁体的信号相反。更进一步，在充电器18、电池组16和/或工具12中可使用挡板材料150，来保护磁体22和/或霍尔效应传感器24不受系统10中的其它磁体152影响。

现在本领域技术人员可从前面的描述中获得比本发明公开内容更广泛的提示并可以以各种形式来实施。因此，虽然本发明公开内容包括具体的实施例，但是由于在对附图、说明书和以下权利要求研究的基础上，其它修改对于本领域技术人员来说是明显的，因此本发明的真正范围应该不仅限于此。

Claims (37)

1、一种电池充电器，适用于为不同类型的多个电池组充电，其特征在于，该电池充电器包括：

多个端子，其中该电池充电器通过所述多个端子与电池组之一进行电通信；

远程通信装置，响应于所述电池组之一的远程检测而产生信号；以及

控制模块，包括远程传感模块，其接收来自所述远程通信装置的信号，

所述控制模块进一步包括电池组连接模块，其基于通过所述多个端子与所述电池组之一的通信，来确定所述电池组之一与电池充电器处于电通信，

所述控制模块进一步包括电池组识别(ID)模块，该电池组识别(ID)模块基于远程传感模块信号确定所述电池组之一的第一类型，以及

所述控制模块进一步包括充电控制模块，基于所述第一类型确定用于所述电池组之一的充电设置。

2、根据权利要求1所述的电池充电器，其中所述远程通信装置包括磁感装置、射频(RF)接收器、RF收发器、红外发射机和红外接收器、光学通信装置以及接近开关中的至少一个，其中该光学通信装置包括光发射装置、光接受装置以及光敏器件中的至少一个，该接近开关用于检测声纳、光电的、感应的和容性的特性中的至少一个。

3、根据权利要求2所述的电池充电器，其中所述磁感装置包括霍尔效应传感器。

4、根据权利要求2所述的电池充电器，其中所述第一类型包括锂离子(Li-ion)电池单元。

5、根据权利要求4所述的电池充电器，其中所述远程传感模块仅与所述第一类型的电池组远程通信。

6、根据权利要求1所述的电池充电器，进一步包括故障警示模块，其基于电池组连接模块信号和电池组ID模块信号来确定电池充电器和所述电池组之一中至少一个存在故障，其中该电池组连接模块信号指示电通信，而该电池组ID模块信号指示所述电池组之一属于所述第一类型。

7、根据权利要求6所述的电池充电器，其中所述故障警示模块确定所述多个端子之一为不可操作和不存在中的至少一个。

8、根据权利要求1所述的电池充电器，进一步包括壳体，该壳体包括第一侧壁和第二侧壁，其中所述电池组之一耦接到所述第二端部。

9、根据权利要求8所述的电池充电器，其中所述远程通信装置被设置在所述壳体中、距所述第二侧壁第一距离，该第一距离对于所述远程检测最佳。

10、根据权利要求9所述的电池充电器，进一步包括在所述壳体中耦接到所述第一侧壁并且延伸向所述第二侧壁的臂，以及安装在所述臂上的平台，其中所述远程通信装置安装在所述平台上。

11、一种电动工具系统，其特征在于，该电动工具系统包括：

第一电池组，具有第一端子并且包括磁体或第一射频(RF)发射器中的至少一个；以及

电池充电器，具有第二端子，该第二端子与所述第一端子进行通信，并且该电池充电器包括电池充电器远程通信装置，该电池充电器远程通信装置响应于所述磁体或所述第一RF发射器中的所述至少一种的远程检测而产生信号，

所述电池充电器进一步包括电池充电器控制模块，其接收来自所述远程通信装置的信号，基于通过所述第二端子与所述第一电池组的通信来确定所述第一电池组与所述电池充电器之间的电通信，基于所述远程检测确定所述第一电池组为所述第一类型，并且基于所述第一类型为所述第一电池组确定充电设置。

12、根据权利要求11所述的电动工具系统，其中所述第一电池组包括壳体，该壳体包括第一侧壁和第二侧壁，其中所述磁体和所述第一RF发射器中的所述至少一个被设置在距所述第一侧壁第一预定距离。

13、根据权利要求11所述的电动工具系统，其中所述电池充电器远程通信装置包括磁感装置、第二RF发射器、RF接收器或RF收发器中的至少一种。

14、根据权利要求13所述的电动工具系统，其中所述磁感装置包括霍尔效应传感器。

15、根据权利要求13所述的电动工具系统，其中所述第一类型包括基于锂的电池单元。

16、根据权利要求15所述的电动工具系统，其中所述电池充电器远程传感模块仅与所述第一类型的第一电池组进行远程通信。

17、根据权利要求12所述的电动工具系统，其中所述电池充电器控制模块还基于指示所述电通信的信号和指示所述第一电池组为所述第一类型的信号，来确定在所述电池充电器和所述第一电池组中的至少一个中存在故障。

18、根据权利要求17所述的电动工具系统，其中所述电池充电器控制模块确定所述第二端子之一为不可操作和不存在中的至少一个。

19、根据权利要求12所述的电动工具系统，其中所述电池充电器进一步包括壳体，该壳体包括第一侧壁和第二侧壁，其中所述第一电池组耦接到所述第二侧壁。

20、根据权利要求19所述的电动工具系统，其中所述电池充电器远程通信装置被放置在所述壳体中、对于所述远程检测距所述第二侧壁的最佳距离。

21、根据权利要求20所述的电动工具系统，进一步包括在所述壳体中耦接到所述第一侧壁并且延伸向所述第二侧壁的臂，以及安装在所述臂上的平台，其中所述电池充电器远程通信装置安装在所述平台上。

22、根据权利要求11所述的电动工具系统，进一步包括第二类型的第二电池组，其与所述充电器通信并且不包括远程通信元件。

23、根据权利要求22所述的电动工具系统，其中所述第二类型包括镍镉(NiCd)、镍金属氢化物(NiMH)和铅酸中至少一个。

24、根据权利要求11所述的电动工具系统，进一步包括电动工具，其包括第三端子，该第三端子与所述第一端子通信，并且进一步包括电动工具远程通信装置，该电动工具远程通信装置响应于所述磁体、所述第一RF发射器和所述光学通信装置中的所述至少一个的远程检测而产生信号，

所述电动工具进一步包括电动工具控制模块，其接收来自所述远程通信装置的信号，基于通过所述第三端子与所述第一电池组的通信来确定所述第一电池组与所述电动工具电通信，以及基于所述远程检测来确定所述第一电池组为所述第一类型。

25、一种电动工具系统，其特征在于，该电动工具系统包括：

第一电池部件，用于容纳第一类型的电池单元，该第一类型的电池单元包括磁体、用于发射的射频(RF)部件以及用于发射的光学部件中的中的至少一个，其中该光学部件包括用于通信的第一端子部件；以及

电池充电器部件，用来充电，包括用于与所述第一端子部件通信的第二端子部件，并且进一步包括远程通信部件，用来响应于所述磁体、所述RF部件和所述光学部件中的所述至少一种装置的远程检测而产生信号，

所述电池充电器部件进一步包括控制部件，用来接收来自所述远程通信装置的信号，基于通过所述第二端子部件与所述第一电池部件的通信确定所述第一电池部件与所述电池充电器部件电通信，基于所述远程检测确定所述第一电池部件是所述第一类型，并且基于所述第一类型确定所述第一电池部件的充电设置。

26、根据权利要求25所述的电动工具系统，其中所述第一电池部件包括壳体，该壳体包括第一侧壁和第二侧壁，其中所述磁体、所述RF部件以及所述光学部件中的所述至少一个被设置在距所述第一侧壁的第一预定距离。

27、根据权利要求26所述的电动工具系统，其中所述远程通信部件至少包括用于感应所述磁体的磁感部件、用于接收RF信号的RF接收器部件、用于通信的RF收发器部件以及用于通信的光学部件中的一种。

28、根据权利要求27所述的电动工具系统，其中所述磁感部件包括霍尔效应传感器。

29、根据权利要求27所述的电动工具系统，其中所述第一类型包括基于锂的电池单元。

30、根据权利要求25所述的电动工具系统，其中所述控制部件还基于指示电通信的信号和指示所述第一电池部件为所述第一类型的信号，来确定在所述电池充电器部件和所述第一电池部件中的至少一个中存在故障。

31、根据权利要求30所述的电动工具系统，其中所述控制部件确定所述第二端子部件之一为不可操作和不存在中的至少一个。

32、根据权利要求25所述的电动工具系统，进一步包括第二类型的第二电池部件，其与所述充电器设备通信并且不包括远程通信部件。

33、根据权利要求32所述的电动工具系统，其中所述第二类型包括镍镉(NiCd)、镍金属氢化物(NiMH)和铅酸中至少一个。

34、一种电动工具系统，其特征在于，该电动工具系统包括：

第一类型的电池组，在该电池组中具有嵌入的磁体；

第二类型的电池组，在该电池组中不具有嵌入的磁体；

电池充电器，可操作地耦接到该第一类型的电池组和该第二类型的电池组并且配置有磁感应器，当可操作地耦接到该第一类型的电池组并且可操作时，该磁感应器能操作以检测磁体的存在；

该电池充电器具有充电控制模块，基于耦接其上的电池组类型，执行不同的充电程序。

35、根据权利要求34所述的电动工具系统，其中该第一类型的电池组具有不同于第二类型的电池组的电池单元化学特性。

36、根据权利要求34所述的电动工具系统，其中该磁感应器被进一步定义为霍尔效应传感器。

37、根据权利要求34所述的电动工具系统，其中该充电控制模块在检测该第一类型的电池组时执行第一类型的充电程序，并且当该第一类型电池组没有被该充电控制模块检测时，执行第二类型的充电程序，其不同于该第一类型充电程序。

Images