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專利名稱：電動(dòng)設(shè)備的電池能源保護(hù)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池電源裝置，它具有保護(hù)可再充電電池不產(chǎn)生過(guò)度放電電流或不處于過(guò)度放電狀態(tài)的功能，并且涉及使用這種電池電源裝置的一種電動(dòng)設(shè)備。
背景技術(shù)：
當(dāng)可再充電電池被允許進(jìn)入一種過(guò)度放電的狀態(tài)或以過(guò)度放電電流來(lái)使用時(shí)，電池的特性會(huì)退化，其壽命也會(huì)顯著縮短。所以，提供了一種放電預(yù)防電路和/或過(guò)量電流預(yù)防電路，這些電路與可再充電電池綜合起來(lái)構(gòu)成一個(gè)電池電源裝置(例如電池組或類似物)。前面所述的過(guò)度放電預(yù)防電路提供控制，通過(guò)這種控制，當(dāng)檢測(cè)到等于或低于放電暫停電壓(在此電壓時(shí)必須停止放電)的電壓時(shí)，可暫停放電。前面所述的過(guò)量電流預(yù)防電路根據(jù)電壓來(lái)檢測(cè)流過(guò)放電電路的過(guò)量電流，它提供控制，由此如果檢測(cè)對(duì)應(yīng)于過(guò)量電流的電壓，則暫停放電。
但是，在當(dāng)連接到該電池電源裝置的設(shè)備在接通電源時(shí)產(chǎn)生一個(gè)起動(dòng)沖量電流的情況下，可再充電電池的電壓因該起動(dòng)沖量電流而減小。如果該電壓落至等于或低于前述的放電暫停電壓的值，則過(guò)度放電預(yù)防電路將關(guān)閉放電電路，該設(shè)備將進(jìn)入非工作狀態(tài)。這種情況也同樣應(yīng)用于過(guò)量電流預(yù)防電路，其中如果起動(dòng)沖量電流被檢測(cè)為是一個(gè)過(guò)量電流，則將停止放電。
日本專利公開號(hào)(Hei)9-266014揭示了阻止過(guò)度放電預(yù)防電路因發(fā)生起動(dòng)沖量電流而產(chǎn)生故障的電池組的構(gòu)造。在此構(gòu)造中，在電池電壓檢測(cè)電路的輸入端安置了一個(gè)時(shí)間常數(shù)電路，以便由起動(dòng)沖量電流導(dǎo)致的短時(shí)期的電壓減小不會(huì)被檢測(cè)到。而且，該專利還揭示了通過(guò)在前述的檢測(cè)電路的輸出端設(shè)置一個(gè)定時(shí)器功能，在電壓短時(shí)期減小的過(guò)程中，停止檢測(cè)輸出。
另外，日本專利公開號(hào)(Hei)6-303728揭示了阻止過(guò)量電流預(yù)防電路因發(fā)生起動(dòng)沖量電流而產(chǎn)生故障的一種構(gòu)造。在此構(gòu)造中，在控制電路(當(dāng)檢測(cè)過(guò)量電流時(shí)，它暫停放電電路)的輸入端上有一個(gè)電容器，所以，由于用于檢測(cè)過(guò)量電流的電壓直到電容器已經(jīng)完成充電時(shí)才在控制電路中產(chǎn)生，因此，將不檢測(cè)任何短時(shí)期的起動(dòng)沖量電流。
如果電池電源裝置應(yīng)用于產(chǎn)生明顯負(fù)載波動(dòng)的設(shè)備(例如，電功率工具或類似物)，則可再充電電池將使用于苛刻的工作條件下。起動(dòng)沖量電流因經(jīng)常的開/關(guān)切換操作而反復(fù)產(chǎn)生，還必須保護(hù)可再充電電池不處于過(guò)度負(fù)載的條件、高溫條件(由馬達(dá)聯(lián)鎖操作導(dǎo)致)或類似的條件中。只通過(guò)利用一個(gè)防止因起動(dòng)沖量電流而發(fā)生故障的控制電路(根據(jù)上述的先前技術(shù)構(gòu)造)，是不能令人滿意地處理好這些情況的。在使用一種堿性可再充電電池(例如，鎳金屬氫化物電池)的情況下，由于電池的輸出電壓低(標(biāo)稱的電壓1.2V)，因此，電池電源通過(guò)串聯(lián)連接多節(jié)電池而構(gòu)成。但是，如果多節(jié)電池之間有電池容量方面的變化，那么，當(dāng)容量最小的電池已完全放電時(shí)，它將反過(guò)來(lái)開始由其他電池充電，從而引起電池的損壞和電池特性的退化。
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供一種電池電源裝置，由此通過(guò)一個(gè)控制結(jié)構(gòu)(阻止電池在預(yù)定的不適宜條件下被使用)，可防止電池壽命減短。
發(fā)明揭示為了實(shí)現(xiàn)前述的目的，本發(fā)明根據(jù)其第一方面，提供了一種電池電源裝置，它包括一個(gè)可再充電電池，其中構(gòu)成一個(gè)放電電路；和放電控制裝置，用于控制所述可再充電電池的放電，其中，所述放電控制裝置測(cè)量電壓，并按規(guī)定的時(shí)間間隔放出所述可再充電電池的電流規(guī)定的次數(shù)，檢測(cè)一個(gè)電池電壓值和每個(gè)單元(包括根據(jù)測(cè)量操作的所述單元的平均運(yùn)行數(shù)的所述規(guī)定數(shù)目的測(cè)量操作)的放電電流值，檢測(cè)所述可再充電電池的電池溫度，以及，切斷所述可再充電電池的放電電路，條件是，如果所述電池電壓值、放電電流值和電池溫度是以下描述的狀態(tài)(1)、(2)、(3)中的任何一種狀態(tài)(1)如果所述電池電壓值小于或等于一個(gè)預(yù)定的底限電壓值的狀態(tài)，被連續(xù)檢測(cè)到，并達(dá)到規(guī)定數(shù)目或更多的測(cè)量操作次數(shù)；
(2)如果所述放電電流值等于或大于一個(gè)預(yù)定的過(guò)量電流值的狀態(tài)，被連續(xù)檢測(cè)到，并達(dá)到規(guī)定數(shù)目或更多的測(cè)量操作次數(shù)；(3)如果所述電池溫度等于或大于一個(gè)預(yù)定的溫度。
根據(jù)本發(fā)明的上述第一個(gè)方面，由于電池電壓和放電電流按規(guī)定的時(shí)間間隔來(lái)測(cè)量并通過(guò)每個(gè)規(guī)定數(shù)目的測(cè)量操作的平均運(yùn)行數(shù)來(lái)檢測(cè)，因此，可以用一種合適的方式來(lái)檢測(cè)電壓和電流，即使當(dāng)可再充電電池的使用狀態(tài)是負(fù)載波動(dòng)嚴(yán)重、電壓和電流變化重大(如同一種電功率工具中的情況)時(shí)，也是如此。如果被檢測(cè)的電池電壓值等于或低于一個(gè)預(yù)定的底限電壓值的狀態(tài)為規(guī)定數(shù)目或更多的測(cè)量操作被連續(xù)檢測(cè)，則可以識(shí)別可再充電電池的過(guò)度放電狀態(tài)，因此，可以切斷放電電路，從而在這些情況下停止電池放電。這樣，可以保護(hù)可再充電電池不因過(guò)度放電而發(fā)生退化。此外，如果被檢測(cè)的放電電流值等于或大于一個(gè)預(yù)定的過(guò)量電流值的狀態(tài)為規(guī)定數(shù)目或更多的測(cè)量操作被連續(xù)檢測(cè)，則判定該放電電流正超過(guò)可再充電電池的額定電流，從而導(dǎo)致可再充電電池的退化，因此，在這些情況下，可通過(guò)切斷放電電路來(lái)停止放電。另外，如果電池溫度等于或大于一個(gè)預(yù)定的溫度值，那么，可能會(huì)引起電池特性的退化并導(dǎo)致電池的退化或損壞，從而在這些情況下，可通過(guò)切斷放電電路來(lái)停止放電。
本發(fā)明的電池電源裝置中的可再充電電池由串聯(lián)連接的多節(jié)電池構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，除了可再充電電池的電壓和放電電流外，放電控制裝置還測(cè)量每節(jié)電池或每組多節(jié)電池的各自的單元電壓，并分別檢測(cè)單元電壓值、電池電壓值和每個(gè)單元(包括根據(jù)測(cè)量操作的單元的平均運(yùn)行數(shù)的一個(gè)規(guī)定數(shù)目的測(cè)量操作)的放電電流值。如果電池電壓值、放電電流值和電池溫度是以上描述的狀態(tài)(1)、(2)、(3)中的任何一種狀態(tài)，或者，如果最小值與僅次于各個(gè)單元電壓值的最小值的一個(gè)值之間的差等于或大于一個(gè)預(yù)定的容許值的狀態(tài)為規(guī)定數(shù)目或更多的測(cè)量操作被連續(xù)檢測(cè)，則切斷可再充電電池的放電電路。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，如果最小值與僅次于各個(gè)單元電壓值的最小值的一個(gè)值之間的差等于或大于一個(gè)預(yù)定的容許值的狀態(tài)為規(guī)定數(shù)目或更多的測(cè)量操作被檢測(cè)，那么，這指出，電池中的一節(jié)電池的電容因可再充電電池的放電而下降，從而可通過(guò)切斷放電電路來(lái)停止放電。
本發(fā)明上述的電池電源可有利地運(yùn)用于將電池電源裝置用作驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的一個(gè)驅(qū)動(dòng)電源的一種電動(dòng)設(shè)備。放電控制裝置從接通電動(dòng)設(shè)備時(shí)開始測(cè)量可再充電電池的放電電流，如果檢測(cè)上述狀態(tài)(1)～(3)中的任何狀態(tài)，則切斷放電電路。
換句話說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)方面，由于電池電源裝置中的可再充電電池由串聯(lián)連接的多節(jié)電池構(gòu)成，因此，除了可再充電電池的電壓和放電電流外，放電控制裝置還能夠測(cè)量每節(jié)電池或每組多節(jié)電池的各自的單元電壓，并分別檢測(cè)單元電壓值、電池電壓值和每個(gè)單元(包括根據(jù)測(cè)量操作的單元的平均運(yùn)行數(shù)的一個(gè)規(guī)定數(shù)目的測(cè)量操作)的放電電流值。如果電池電壓值、放電電流值和電池溫度是以上描述的狀態(tài)(1)、(2)、(3)中的任何一種狀態(tài)，或者，如果最小值與僅次于各個(gè)單元電壓值的最小值的一個(gè)值之間的差等于或大于一個(gè)預(yù)定的容許值的狀態(tài)為規(guī)定數(shù)目或更多的測(cè)量操作被連續(xù)檢測(cè)，則切斷可再充電電池的放電電路。
在上述本發(fā)明的第一至第四個(gè)方面中的任何一個(gè)方面中，底限電壓值可以得自根據(jù)放電電流值和電池溫度來(lái)指定的一個(gè)電壓值。所以，可以通過(guò)檢測(cè)放電電流值和電池溫度，根據(jù)對(duì)應(yīng)的電壓值來(lái)確定一個(gè)底限電壓值。
尤其是，通過(guò)將根據(jù)放電電流值為每個(gè)電池指定的一個(gè)電壓值乘以串聯(lián)連接的電池的數(shù)目，可以設(shè)置底限電壓值。由于以前獲得一個(gè)對(duì)應(yīng)于電池放電電流值的電壓值，所以，可以通過(guò)將這個(gè)電壓值乘以串聯(lián)連接的電池的適當(dāng)數(shù)目，來(lái)確定可再充電電池或一組電池的底限電壓。
更可取的是，電池電源裝置應(yīng)該采用一種構(gòu)造，其中，當(dāng)電池電壓值或單元電壓值低于底限電壓值時(shí)，放電電路的切斷狀態(tài)被鎖定，并且，一個(gè)推薦再充電的再充電建議被顯示。在過(guò)度放電的狀態(tài)中，不能進(jìn)行進(jìn)一步的放電，但有必要進(jìn)行再充電，結(jié)果，停止放電并通過(guò)顯示的方法來(lái)推薦再充電。
電池電源裝置可以進(jìn)一步包括控制條件設(shè)置裝置，用于按所希望的來(lái)改變切斷放電電路的控制操作的設(shè)置值。由于控制操作的設(shè)置值能夠根據(jù)設(shè)備的類型和所用的可再充電電池的類型來(lái)按所希望的進(jìn)行改變，因此，可以增加電池電源裝置的一般兼容性。
電動(dòng)設(shè)備可以進(jìn)一步包括復(fù)位裝置，以便放電電路的切斷狀態(tài)可以由電功率工具的“關(guān)”操作或復(fù)位裝置的復(fù)位操作來(lái)取消。放電電路因暫時(shí)的不規(guī)則狀態(tài)而發(fā)生的切斷可以由這種“關(guān)”操作或復(fù)位操作來(lái)取消。但是，如果放電電路已經(jīng)因過(guò)度放電而被切斷或有類似的情況，那么，在取消之后，放電電路將再次被切斷。
更可取的是，可再充電電池應(yīng)該包括鎳金屬氫化物電池和鎳鎘電池中的一種電池。這些類型的電池是可再充電電池，能量密度高，適于用作電功率工具的驅(qū)動(dòng)來(lái)源或類似物；通過(guò)實(shí)行放電控制，可以防止其退化并實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)的操作使用壽命。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是一幅方框圖，展示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的使用電池電源裝置的一種電功率工具的構(gòu)造；圖2是一幅流程圖，展示了由根據(jù)第一實(shí)施例的電池電源裝置執(zhí)行的控制操作； 以及，圖3是一幅方框圖，展示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電池電源裝置的構(gòu)造。
本發(fā)明的最佳實(shí)施模式下面參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，以便更好地理解本發(fā)明。這里描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一個(gè)具體例子，并不限制本發(fā)明的技術(shù)范圍。
本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例描述根據(jù)應(yīng)用于一種電功率工具的一種電池電源裝置的一個(gè)具體的例子，其中，電池經(jīng)歷最嚴(yán)峻的工作條件；在電動(dòng)設(shè)備中，通過(guò)將電池用作電源來(lái)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。特別是，涉及本發(fā)明的電功率工具是有許多應(yīng)用(例如鉆孔、推進(jìn)螺絲等)的一種電動(dòng)鉆孔機(jī)，其工作條件并不一定要保持不變。
在圖1中，電功率工具10是如此構(gòu)成的，即DC馬達(dá)11通過(guò)來(lái)自電池電源裝置A的電能供應(yīng)而被驅(qū)動(dòng)和引發(fā)旋轉(zhuǎn)，馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的開/關(guān)切換受觸發(fā)開關(guān)12的影響，旋轉(zhuǎn)速度通過(guò)一速度控制電路13得到控制。將電動(dòng)功率供應(yīng)給電功率工具10的電池電源裝置A包括一個(gè)可再充電電池2和用于控制可再充電電池2放電的一個(gè)放電控制設(shè)備(放電控制裝置)1。該電池電源裝置A被安裝在電功率工具10中，以實(shí)現(xiàn)電功率工具10的無(wú)繩操作，放電控制設(shè)備1提供控制，以保護(hù)可再充電電池2不產(chǎn)生過(guò)度放電、過(guò)度放電電流和各種不規(guī)則的條件(例如，高溫條件或類似條件)。
可再充電電池2由10節(jié)電池2a構(gòu)成，這些電池由標(biāo)稱電壓為1.2V的鎳金屬氫化物電池制成，以電池組的形式串聯(lián)安放，和用于檢測(cè)電池溫度的熱敏電阻器9一起放置在一個(gè)組箱(pack case)內(nèi)。此外，還提供了一個(gè)中間電壓檢測(cè)終端，用于檢測(cè)串聯(lián)連接的10節(jié)電池2a之間的一個(gè)中間點(diǎn)的中間電壓。
放電控制設(shè)備1由一個(gè)控制電路(控制裝置)5和一個(gè)功率MOSFET 4構(gòu)成，它通過(guò)來(lái)自一個(gè)穩(wěn)定的電源6的電能供應(yīng)來(lái)進(jìn)行操作。控制電路5由一個(gè)裝備有AD轉(zhuǎn)換器的微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成，可對(duì)各種輸入數(shù)據(jù)(例如，可再充電電池2的電壓E1、中間電壓E2、電池溫度T和可再充電電池放電電流I)實(shí)行AD轉(zhuǎn)換。當(dāng)檢測(cè)以前確定的放電暫停條件時(shí)，控制電路5通過(guò)將功率MOSFET4切換成“關(guān)”來(lái)切斷可再充電電池2的放電電路。這里參照?qǐng)D2所示的流程圖來(lái)描述由放電控制設(shè)備1執(zhí)行的放電控制程序。圖2所示的數(shù)字S1、S2、…是步驟數(shù)字，指出了處理的順序，它們將文本描述中所采用的數(shù)字相匹配。
當(dāng)電功率工具10的觸發(fā)開關(guān)12處于“關(guān)”的狀態(tài)時(shí)，放電控制設(shè)備1表現(xiàn)為限制其能量消耗的節(jié)能模式，從而當(dāng)電功率工具10處于非工作狀態(tài)時(shí)，可再充電電池2的老化得到限制(S1)。在此節(jié)能模式中，控制電路5沒有將門電壓提供給功率MOSFET4，因此，功率MOSFET4表現(xiàn)為“關(guān)”的狀態(tài)，可再充電電池2的放電電路表現(xiàn)為斷開的狀態(tài)。根據(jù)這種狀態(tài)，如果電功率工具10的觸發(fā)開關(guān)12轉(zhuǎn)為“開”(S2)，那么，由于功率MOSFET 4處于“關(guān)”的狀態(tài)，因此，可再充電電池2的正電極電壓作為監(jiān)測(cè)電壓S經(jīng)由馬達(dá)11被輸入到控制電路5。一旦輸入這個(gè)監(jiān)測(cè)電壓S，控制電路5從節(jié)能模式升到控制操作模式(S3)并將功率MOSFET 4切換到“開”的狀態(tài)(S4)，由此，從可再充電電池2到馬達(dá)11組成一個(gè)放電電路，電功率工具10假設(shè)通過(guò)馬達(dá)11的旋轉(zhuǎn)處于工作狀態(tài)。
進(jìn)入控制操作模式的同時(shí)，控制電路5開始監(jiān)測(cè)可再充電電池2的電池電壓E1、中間電壓E2、電池溫度T和放電電流I的變化(S5)。根據(jù)與可再充電電池2的放電電路串聯(lián)放置的一個(gè)分路電阻器8中所產(chǎn)生的電壓變化來(lái)檢測(cè)放電電流I；根據(jù)由響應(yīng)于溫度的熱敏電阻器9的電阻值的變化引起的電壓變化來(lái)檢測(cè)電池溫度T。另外，放電電流I、電池電壓E1和中間電壓E2分別按規(guī)定的時(shí)間間隔(例如，100毫秒)來(lái)檢測(cè)，它們的值是通過(guò)對(duì)每個(gè)規(guī)定數(shù)目的值(例如，每8次測(cè)量操作)進(jìn)行平均處理而導(dǎo)出。
通過(guò)檢測(cè)電池溫度T，可以確定可再充電電池2的溫度是否已達(dá)到超過(guò)容許的工作溫度(例如，80℃)的高溫切斷條件。如果已達(dá)到高溫切斷條件(S6)，則功率MOSFET 4切換到“關(guān)”并暫停放電(S14)。電池溫度T已超過(guò)容許的工作溫度的狀態(tài)表示存在過(guò)度放電、過(guò)度放電電流、過(guò)度環(huán)境溫度或類似的情況，因此，控制電路5通過(guò)將功率MOSFET 4切換到“關(guān)”來(lái)暫停可再充電電池的操作。由于電池的電特性隨電池溫度而變化，特別是在高溫下趨于下降，所以，通過(guò)以這樣的方式控制電池，即使其在超過(guò)預(yù)定容許工作溫度的條件下不被使用，可以防止可再充電電池2的壽命縮短。
如表格1所示，控制電路5內(nèi)的ROM存儲(chǔ)了一張底限電壓表格，該表格記錄了對(duì)應(yīng)于電池溫度和放電電流的電池2a電壓。當(dāng)檢測(cè)電池電壓E1和中間電壓E2時(shí)，將這些被檢測(cè)的值與表格1所示的對(duì)應(yīng)于被檢測(cè)電池溫度T的底限電壓作比較。由于電池電壓E1是串聯(lián)連接的10節(jié)電池2a的電壓值，因此，通過(guò)將底限電壓表格中的對(duì)應(yīng)數(shù)字乘以一個(gè)因數(shù)10，可提供底限電壓U。這個(gè)底限電壓U是以前被規(guī)定為可再充電電池2的放電暫停電壓的一個(gè)電壓值。如前所述，由于超過(guò)此電壓的任何放電容易使可再充電電池2退化，因此，將導(dǎo)出的底限電壓U與被檢測(cè)的電池電壓E1和中間電壓E2作比較，如以下公式(1)和(2)所示(E1-E2)×2＜U ……(1)E2×2＜U … … ……(2)如果按規(guī)定的時(shí)間(例如，2秒)或更多的時(shí)間連續(xù)檢測(cè)公式(1)或(2)所指出的任何一種狀態(tài)，則可再充電電池2的電池容量處于接近放電極限條件的狀態(tài)，并判定底限條件(其中，電池容量已減少到放電極限)已在串聯(lián)連接的電池2a內(nèi)出現(xiàn)(S7)，于是，功率MOSFET 4被切換到“關(guān)”(S19)。
(表1)

鎳金屬氫化物電池具有某些特定的放電特性其中，終端電壓隨時(shí)間的推移而有變化，當(dāng)鄰近放電終止時(shí)的終端電壓將趨于急劇下降。終端電壓開始下降的這個(gè)電壓被設(shè)置為放電暫停電壓。當(dāng)檢測(cè)這個(gè)放電暫停電壓時(shí)，一般終止放電。但是，如果將放電暫停電壓的值設(shè)置得很低，則會(huì)縮短鎳金屬氫化物電池的壽命。所以，這里前述的底限電壓被設(shè)置為用于暫停電池放電的最佳終端電壓。
此外，在多節(jié)電池2a被串聯(lián)連接的情況下，由于電池特性的變化，將發(fā)生放電后剩余容量的不均衡，已完成放電的任何電池2a反過(guò)來(lái)由其他的電池2a來(lái)充電，呈現(xiàn)相反的極性，從而使電池的性能大大退化。所以，除了通過(guò)檢測(cè)可再充電電池2的任何一端的終端電壓E1外，同時(shí)檢測(cè)位于串聯(lián)連接的電池內(nèi)的一個(gè)中間位置的中間電壓E2，并且，通過(guò)將作為整個(gè)可再充電電池2被檢測(cè)的終端電壓E1和在其中間位置被檢測(cè)的中間電壓E2與底限電壓U作比較(如以上公式(1)所示)，可以檢測(cè)某個(gè)特定一節(jié)電池2a的電池容量減少的情況，從而能夠防止因電池特性變化造成過(guò)度放電而使電池2a發(fā)生退化。在此實(shí)施例中，在一個(gè)中間位置檢測(cè)中間電壓E2，但是，電池可以被分成數(shù)個(gè)組，以提供多個(gè)這樣的中間電壓。因此，對(duì)電池2a的放電狀態(tài)的檢測(cè)可以更加精確。另一方面，這使控制電路5和控制判斷值設(shè)置電路的電路構(gòu)造變得更加復(fù)雜，并導(dǎo)致成本增加。在10節(jié)電池被串聯(lián)連接的情況下，只對(duì)單個(gè)點(diǎn)的中間電壓E2進(jìn)行檢測(cè)將足以防止因電池特性變化而發(fā)生的過(guò)度放電。
此外，如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)連續(xù)檢測(cè)放電電流值I超過(guò)一指定電流值的狀態(tài)，那么，就取其作為一個(gè)過(guò)度放電電流(S8)，從而控制功率MOSFET 4到“關(guān)”(S22)。在以上描述的步驟S4中，當(dāng)功率MOSFET 4被切換到“開”的狀態(tài)時(shí)，起動(dòng)沖量電流流到馬達(dá)11，但是，除非在規(guī)定時(shí)間(例如，1秒)或更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)連續(xù)檢測(cè)到等于或超過(guò)一規(guī)定值的放電電流，否則，當(dāng)在規(guī)定的時(shí)間間隔檢測(cè)電池電壓E1時(shí)，這就作為一個(gè)起動(dòng)沖量電流來(lái)處理。換言之，由于起動(dòng)沖量電流是不到一秒的短期現(xiàn)象，因此，在只在規(guī)定時(shí)期或更短的時(shí)期內(nèi)檢測(cè)到它的情況下，不將其判定為代表一個(gè)過(guò)度放電電流。但是，如果在比規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)的時(shí)間(例如，2秒)內(nèi)連續(xù)檢測(cè)到等于或超過(guò)規(guī)定值的放電電流(S8)，則判定它是由短路、馬達(dá)鎖定或類似的情況導(dǎo)致的一個(gè)過(guò)度放電電流，從而將功率MOSFET 4控制到“關(guān)”的狀態(tài)并暫停放電(S22)。
由于在使用電鉆的情況下，在操作過(guò)程中，其旋轉(zhuǎn)經(jīng)常會(huì)被鎖定，但是，如果每當(dāng)在這種情況中產(chǎn)生一個(gè)過(guò)度鎖定電流時(shí)就暫停電池放電，則電鉆的使用會(huì)變得十分不便。然而，如果過(guò)度放電電流(例如，鎖定電流)流動(dòng)一段較長(zhǎng)的時(shí)間，則會(huì)加速可再充電電池2的老化。所以，通過(guò)將功率MOSFET4設(shè)置為“關(guān)”，從而當(dāng)在規(guī)定的時(shí)間或更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)連續(xù)檢測(cè)到過(guò)度放電電流時(shí)，停止電池放電(如上所述)，可以抑制可再充電電池2的老化，而不會(huì)令使用電鉆不方便。
在不執(zhí)行根據(jù)上述步驟S6-S8的放電暫停處理的正常操作中，功率MOSFET 4保持“開”的狀態(tài)；如果關(guān)閉觸發(fā)開關(guān)12(S9)，則監(jiān)測(cè)放電電流(S10)；如果觸發(fā)開關(guān)12所保持的“開”的狀態(tài)達(dá)到30秒或更長(zhǎng)的時(shí)間(S12)，則控制功率MOSFET4到“關(guān)”(S13)，并呈現(xiàn)初始狀態(tài)一節(jié)能模式(S1)。但是，如果根據(jù)對(duì)放電電流的監(jiān)測(cè)，檢測(cè)到觸發(fā)開關(guān)12已被打“開”(S11)，則程序更換到步驟S5，其中，執(zhí)行用于檢測(cè)電池放電狀態(tài)中的不規(guī)則性的操作。
此外，如果因產(chǎn)生高溫切斷狀態(tài)(S14)而在步驟S6的處理操作中已將功率MOSFET 4控制到“關(guān)”，那么，這個(gè)“關(guān)”的狀態(tài)被鎖定(S15)，設(shè)備沒有被切回初始的節(jié)能模式(S1)，從而呈現(xiàn)一種工作狀態(tài)，除非電池溫度T落至容許的工作溫度(S16)，或由復(fù)位開關(guān)7的操作來(lái)清除放電停止控制操作(S17)，或觸發(fā)開關(guān)12轉(zhuǎn)為“關(guān)”的狀態(tài)(S18)。
另外，如果因發(fā)生底限條件(S19)而在步驟S7的處理操作中已控制功率MOSFET 4到“關(guān)”的狀態(tài)，則這個(gè)“關(guān)”的狀態(tài)被鎖定(S20)，并執(zhí)行一個(gè)再充電忠告顯示，建議使可再充電電池2的重新充電(S21)。已產(chǎn)生底限條件的狀態(tài)表示可再充電電池2的容量已減少至放電暫停狀態(tài)。由于各個(gè)電池2a的容量所處的狀態(tài)不一致，因此，即使操作復(fù)位開關(guān)7和觸發(fā)開關(guān)12，也不能使用電功率工具10。在顯示前述的再充電建議時(shí)，用戶就迅速為可再充電電池2充電。完成充電后，設(shè)備表現(xiàn)為步驟S1中的節(jié)能模式，從而進(jìn)入一種正常的工作狀態(tài)。
如果因?qū)^(guò)量電流的檢測(cè)而在步驟S8的處理操作中已將功率MOSFET 4控制到“關(guān)”(S22)，則設(shè)備會(huì)回到初始狀態(tài)的節(jié)能模式(S1)，從而通過(guò)操作復(fù)位開關(guān)7以清除放電停止控制操作(S23)，或者通過(guò)將觸發(fā)開關(guān)12切換到“關(guān)”(S24)，來(lái)呈現(xiàn)一種工作狀態(tài)。
根據(jù)上述第一實(shí)施例的電池電源裝置A構(gòu)成被裝入電功率工具10的一個(gè)裝置，但是，電池電源裝置也可以這樣構(gòu)成，即執(zhí)行放電暫停操作的條件可以根據(jù)應(yīng)用它的設(shè)備的類型而改變。圖3展示了涉及第二實(shí)施例的電池電源裝置B的構(gòu)造，其中，提供了一個(gè)控制條件設(shè)置開關(guān)15。與第一實(shí)施例的構(gòu)造相同的元件以類似的方式被標(biāo)注，這里省略其描述。
在圖3中，由電池電源裝置B中的控制電路5執(zhí)行的放電暫停操作的條件可以根據(jù)連接到正、負(fù)輸出終端20、21的設(shè)備的類型，以及所用的可再充電電池2的類型而改變。控制條件設(shè)置開關(guān)(控制條件設(shè)置裝置)15中提供了各種條件，涉及用于當(dāng)可再充電電池2達(dá)到高溫時(shí)切斷放電的高溫切斷條件、用于當(dāng)檢測(cè)到過(guò)度放電電流時(shí)切斷放電的過(guò)量電流切斷條件、當(dāng)可再充電電池2的電壓已下降或各個(gè)電池2a的電容的平衡已傾斜時(shí)的底限條件，從而可以根據(jù)連接的設(shè)備的類型和所用的可再充電電池2的類型來(lái)設(shè)置最佳放電暫停條件。
由電池電源裝置B執(zhí)行的放電控制操作類似于第一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)造，因此，這里省略其描述。
以上描述的構(gòu)造涉及將鎳金屬氫化物電池用作可再充電電池2的一個(gè)例子，但是，也可以實(shí)現(xiàn)將鎳鎘電池用作可再充電電池2的一種類似的構(gòu)造。
工業(yè)應(yīng)用性根據(jù)如上所述的本發(fā)明，能夠可靠地防止由于過(guò)度放電電流或過(guò)度放電狀態(tài)導(dǎo)致的可再充電電池的退化。而且，由于電池電源裝置是通過(guò)一個(gè)時(shí)間檢測(cè)功能來(lái)控制的，因此，當(dāng)啟動(dòng)使用電池電源裝置的電動(dòng)設(shè)備時(shí)，由起動(dòng)沖量電流引起瞬間的過(guò)度放電電流，或者，由設(shè)備間歇的操作引起瞬間的過(guò)度放電電流時(shí)，不切斷放電電路。所以，不會(huì)妨礙馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)。相應(yīng)地，本發(fā)明的電池電源裝置可以有利地應(yīng)用于產(chǎn)生明顯負(fù)載波動(dòng)的電動(dòng)設(shè)備中，由此，該電池電源裝置中的可再充電電池暴露于苛刻的工作條件下。
權(quán)利要求
1. 一種電池電源裝置，其特征在于包括一個(gè)可再充電電池，其中構(gòu)成一個(gè)放電電路；和放電控制裝置，用于控制所述可再充電電池的放電，其中，所述放電控制裝置以規(guī)定的時(shí)間間隔以規(guī)定的次數(shù)測(cè)量所述可再充電電池的電壓和放電電流，從對(duì)由所述預(yù)定次數(shù)測(cè)量操作組成的每個(gè)單元進(jìn)行平均，檢測(cè)每個(gè)單元的電池電壓值和放電電流值，檢測(cè)所述可再充電電池的電池溫度，以及如果所述電池電壓值、放電電流值和電池溫度處于下面描述的狀態(tài)(1)、(2)、(3)中的任何一種狀態(tài)，則切斷所述可再充電電池的放電電路，這些狀態(tài)是(1)如果所述電池電壓值小于或等于一預(yù)定底限電壓值的狀態(tài)被連續(xù)檢測(cè)到，達(dá)到規(guī)定數(shù)目或更多的測(cè)量操作次數(shù)；(2)如果所述放電電流值等于或大于一預(yù)定的過(guò)量電流值的狀態(tài)被連續(xù)檢測(cè)到，達(dá)到規(guī)定數(shù)目或更多的測(cè)量操作次數(shù)；(3)如果所述電池溫度等于或大于一預(yù)定的溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電池電源裝置，其中，底限電壓值是根據(jù)放電電流值和電池溫度規(guī)定的電壓值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電池電源裝置，其中，當(dāng)電池電壓值或單元電壓值落至底限電壓值以下時(shí)，放電電路的切斷狀態(tài)被鎖定，并執(zhí)行推薦再充電的一項(xiàng)再充電建議顯示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的電池電源裝置，其特征在于還包括控制條件設(shè)置裝置，用于改變切斷放電電路的控制操作的設(shè)置值。
5.一種電池電源裝置，其特征在于包括一個(gè)可再充電電池，其中構(gòu)成一個(gè)放電電路，所述可再充電電池由串聯(lián)連接的多節(jié)電池構(gòu)成；和放電控制裝置，用于控制所述可再充電電池的放電，其中，所述放電控制裝置以規(guī)定的時(shí)間間隔以規(guī)定的次數(shù)測(cè)量每節(jié)電池和每組多節(jié)電池中每一節(jié)電池的單元電壓，以及所述可再充電電池的電壓和放電電流，從對(duì)由所述預(yù)定次數(shù)測(cè)量操作組成的每個(gè)單元進(jìn)行平均，檢測(cè)每個(gè)單元的單元電壓值、電池電壓值和放電電流值，檢測(cè)所述可再充電電池的電池溫度，以及，如果所述單元電壓值、電池電壓值、放電電流值和電池溫度處于下面描述的狀態(tài)(1)、(2)、(3)、(4)中的任何一種狀態(tài)，則切斷所述可再充電電池的放電電路，這些狀態(tài)是(1)如果各個(gè)單元電壓值的最小值與次最小值的之間的差等于或大于一個(gè)預(yù)定的容許值的狀態(tài)被連續(xù)檢測(cè)到，并達(dá)到規(guī)定數(shù)目或更多的測(cè)量操作次數(shù)；(2)如果所述電池電壓值小于或等于一個(gè)預(yù)定的底限電壓值的狀態(tài)被連續(xù)檢測(cè)到，并達(dá)到規(guī)定數(shù)目或更多的測(cè)量操作次數(shù)；(3)如果所述放電電流值等于或大于一個(gè)預(yù)定的過(guò)量電流值的狀態(tài)被連續(xù)檢測(cè)到，并達(dá)到規(guī)定數(shù)目或更多的測(cè)量操作次數(shù)；(4)如果所述電池溫度等于或大于一個(gè)預(yù)定的溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的電池電源裝置，其中，底限電壓值是根據(jù)放電電流值和電池溫度來(lái)指定的電壓值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的電池電源裝置，其中，所述底限電壓值是根據(jù)放電電流值通過(guò)將每節(jié)電池指定的電壓值乘以構(gòu)成可再充電電池的串聯(lián)連接的電池?cái)?shù)目而獲得的電壓值。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的電池電源裝置，其中，當(dāng)電池電壓值或單元電壓值落至底限電壓值以下時(shí)，放電電路的切斷狀態(tài)被鎖定，并執(zhí)行推薦再充電的再充電建議顯示。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的電池電源裝置，其特征在于還包括控制條件設(shè)置裝置，用于改變切斷放電電路的控制操作的設(shè)置值。
10.一種利用電池電源裝置作為驅(qū)動(dòng)電源來(lái)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)設(shè)備，其特征在于所述電池電源裝置包括一個(gè)可再充電電池，其中構(gòu)成一個(gè)放電電路；和放電控制裝置，用于控制所述可再充電電池的放電，其中，當(dāng)所述電動(dòng)設(shè)備被操作至“開“的狀態(tài)時(shí)，所述放電控制裝置以規(guī)定的時(shí)間間隔以規(guī)定的次數(shù)測(cè)量所述可再充電電池的電壓和放電電流，從對(duì)由所述預(yù)定次數(shù)測(cè)量操作組成的每個(gè)單元進(jìn)行平均，檢測(cè)每個(gè)單元的電池電壓值和放電電流值，檢測(cè)可再充電電池的電池溫度，以及，如果所述電池電壓值、放電電流值和電池溫度處于下面描述的狀態(tài)(1)、(2)、(3)中的任何一種狀態(tài)，則切斷可再充電電池的放電電路，這些狀態(tài)是(1)如果所述電池電壓值小于或等于一個(gè)預(yù)定的底限電壓值的狀態(tài)被連續(xù)檢測(cè)，達(dá)到規(guī)定數(shù)目或更多的測(cè)量操作；(2)如果所述放電電流值等于或大于一個(gè)預(yù)定的過(guò)量電流值的狀態(tài)被連續(xù)檢測(cè)，達(dá)到規(guī)定數(shù)目或更多的測(cè)量操作；(3)如果所述電池溫度等于或大于一個(gè)預(yù)定的溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的使用電池電源裝置的電動(dòng)設(shè)備，其中，底限電壓值是根據(jù)放電電流值和電池溫度來(lái)規(guī)定的電壓值。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的使用電池電源裝置的電動(dòng)設(shè)備，其特征在于還包括復(fù)位裝置，其中，通過(guò)電動(dòng)設(shè)備的“關(guān)”的操作或所述復(fù)位裝置的復(fù)位操作，可以取消放電電路的切斷操作。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的使用電池電源裝置的電動(dòng)設(shè)備，其中，當(dāng)電池電壓值或單元電壓值落至底限電壓值以下時(shí)，放電電路的切斷狀態(tài)被鎖定，并執(zhí)行推薦再充電的再充電建議顯示。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的使用電池電源裝置的電動(dòng)設(shè)備，其特征在于還包括控制條件設(shè)置裝置，用于改變切斷放電電路的控制操作的設(shè)置值。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的使用電池電源裝置的電動(dòng)設(shè)備，其中，可再充電電池包括鎳金屬氫化物電池和鎳鎘電池中的一種電池。
16.一種利用電池電源裝置作為驅(qū)動(dòng)電源來(lái)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)設(shè)備，其特征在于，所述電池電源裝置包括一個(gè)可再充電電池，其中構(gòu)成一個(gè)放電電路，所述可再充電電池由串聯(lián)連接的多節(jié)電池構(gòu)成；和放電控制裝置，用于控制所述可再充電電池的放電，其中，當(dāng)所述電動(dòng)設(shè)備被操作至“開”的狀態(tài)時(shí)，所述放電控制裝置以規(guī)定的時(shí)間間隔以規(guī)定的次數(shù)測(cè)量每節(jié)電池和每組多節(jié)電池中的一節(jié)電池的單元電壓，以及所述可再充電電池的電壓和放電電流，從對(duì)由所述預(yù)定次數(shù)測(cè)量操作組成的每個(gè)單元進(jìn)行平均，檢測(cè)每個(gè)單元的單元電壓值、電池電壓值和放電電流值，檢測(cè)可再充電電池的電池溫度，以及，如果所述單元電壓值、電池電壓值、放電電流值和電池溫度處于下面描述的狀態(tài)(1)、(2)、(3)、(4)中的任何一種狀態(tài)，則切斷所述可再充電電池的放電電路，這些狀態(tài)是(1)如果各個(gè)單元電壓值的最小值與次最小值之間的差等于或大于一個(gè)預(yù)定的容許值的狀態(tài)被連續(xù)檢測(cè)到，并達(dá)到規(guī)定數(shù)目或更多的測(cè)量操作次數(shù)；(2)如果所述電池電壓值小于或等于一個(gè)預(yù)定的底限電壓值的狀態(tài)被連續(xù)檢測(cè)到，并達(dá)到規(guī)定數(shù)目或更多的測(cè)量操作次數(shù)；(3)如果所述放電電流值等于或大于一個(gè)預(yù)定的過(guò)量電流值的狀態(tài)被連續(xù)檢測(cè)到，并達(dá)到規(guī)定數(shù)目或更多的測(cè)量操作次數(shù)；(4)如果所述電池溫度等于或大于一個(gè)預(yù)定的溫度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的使用電池電源裝置的電動(dòng)設(shè)備，其中，底限電壓值是根據(jù)放電電流值和電池溫度來(lái)規(guī)定的電壓值。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的使用電池電源裝置的電動(dòng)設(shè)備，其中，底限電壓值是根據(jù)放電電流值通過(guò)將每節(jié)電池指定的電壓值乘以構(gòu)成可再充電電池的串聯(lián)連接的電池?cái)?shù)目而獲得的。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的使用電池電源裝置的電動(dòng)設(shè)備，其特征在于還包括復(fù)位裝置，其中，通過(guò)電動(dòng)設(shè)備的“關(guān)”的操作或所述復(fù)位裝置的復(fù)位操作，可以取消放電電路的切斷操作。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的使用電池電源裝置的電動(dòng)設(shè)備，其中，當(dāng)電池電壓值或單元電壓值落至底限電壓值以下時(shí)，放電電路的切斷狀態(tài)被鎖定，并執(zhí)行推薦再充電的再充電建議顯示。
21.根據(jù)權(quán)利要求16的使用電池電源裝置的電動(dòng)設(shè)備，其特征在于還包括控制條件設(shè)置裝置，用于改變切斷放電電路的控制操作的設(shè)置值。根據(jù)權(quán)利要求16的使用電池電源裝置的電動(dòng)設(shè)備，其中，可再充電電池包括鎳金屬氫化物電池和鎳鎘電池中的一種電池。
全文摘要
控制電路(5)按規(guī)定的時(shí)間間隔測(cè)量一個(gè)可再充電電池(2)(包括多節(jié)串聯(lián)連接的電池(2a))的電池電壓(E
文檔編號(hào)G01R31/36GK1338054SQ00803023
公開日2002年2月27日 申請(qǐng)日期2000年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月21日
發(fā)明者橫尾定顯, 田中健治, 浦弘典, 河西力 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社