CN101026298B - 电力工具 - Google Patents

Abstract

一种电力工具，包括：电动机；用于供应电力以驱动电动机的电池单元；用于传递电动机的驱动力的驱动力传递机构；用于接收输入数据的操作单元，该输入数据包括电动机的旋转数和开/关操作；用于基于来自操作单元的输入数据控制电动机的电动机控制单元；以及用于将电池单元的温度检测为温度值的温度传感器。如果在正常工作模式下工作时温度传感器检测到的温度值高于或等于第一异常温度值，则电动机控制单元确定电池单元处于异常状态，并将电动机的工作模式转换到受限工作模式，其中停止或抑制电动机的旋转。

Description

电力工具

技术领域

本发明涉及一种电力工具，该电力工具通过从电池单元供应的电力驱动其中的电动机转动。

背景技术

通常，已知的电力工具包括：电动机，用于供应电力以驱动电动机的电池单元，用于传递电动机的驱动力的驱动力传递机构，用于接收包括所输入的电动机的开/关操作和旋转数的输入数据的操作单元，以及用于基于来自操作单元的输入数据控制电动机的电动机控制单元。

作为上述电池单元，镍镉电池和镍氢电池被广泛使用。然而，近些年，重量轻而容量大的锂离子电池被广泛使用。与传统的镍镉和镍氢蓄电池相比，锂离子电池如果其温度变高的话寿命缩短更严重。另外，尤其当锂离子电池用于电力工具时，户外使用时的环境温度或者由于高电流引起的自加热都可能影响电池单元的温度。因此，需要监视电池单元的温度。

然而，通过监视电池状态来控制电动机的传统已知机构中，仅公开了一种当检测到电池单元的电压下降时停止对电动机供应电力的系统。

发明内容

因此，本发明的目标就是提供一种电力工具，能够通过监视电池单元的温度来控制电动机，从而防止由环境温度的影响或高电流引起的自加热的影响导致的电池寿命的缩短。

根据本发明的一个实施例，提供了一种电力工具，包括：电动机；用于供应电力以驱动电动机的电池单元；用于传递电动机的驱动力的驱动力传递机构；用于接收输入数据的操作单元，该输入数据包括电动机的旋转数和开/关操作；用于基于来自操作单元的输入数据控制电动机的电动机控制单元；以及用于将电池单元的温度检测为温度值的温度传感器，其中，如果在正常工作模式下工作时温度传感器检测到的温度值高于或等于第一异常温度值，则电动机控制单元确定电池单元处于异常状态，并将电动机的工作模式转换到受限工作模式，其中停止或抑制电动机的旋转。

通过这种配置，当例如户外环境的环境温度或高电流引起的自加热使得电池单元的温度升高时，自动停止或抑制电动机的旋转。这样，可以防止由于电池单元的进一步温度升高引起的电池寿命缩短。

优选地，当在正常工作模式下工作时温度传感器检测到的温度值低于第一异常温度值但高于或等于第二异常温度值，并且温度值的上升速率高于或等于特定速率的情况下，电动机控制单元也确定电池单元处于异常状态。

这样，即使温度传感器不能跟上快速的温度上升，也能确保在电池单元的温度变得过高从而损害电池寿命之前，将电动机的工作模式转换到受限工作模式。此外，该效果可以不使用诸如高密度传感器的昂贵器件来实现。

另外，优选地，只有当操作单元正被操作时，所述电动机控制单元才执行异常状态的确定。

这样，因为在操作者对操作单元进行操作时确定电池单元是否处于异常状态，所以通过停止或抑制电动机的旋转，保证了操作者能得知工作模式的转换。

另外，优选地，电动机控制单元将在受限工作模式下工作时电动机的最大旋转数设定为小于在正常工作模式下工作时电动机的最大旋转数。

通过这种配置，可以容易地防止电池单元的温度上升，并且能保证操作者得知从正常工作模式向受限工作模式的转换。

另外，优选地，如果在受限工作模式下工作时温度检测器检测到的温度值等于或小于恢复温度值，那么电动机控制单元确定将工作返回正常工作模式，并将电动机的工作模式转换到正常工作模式。

通过这种配置，不需要操作者的任何额外工作，如启动操作，就可以执行正常工作模式。

另外，优选地，只有当操作单元没有被操作时，电动机控制单元才进行将工作返回到正常工作模式的确定。

通过这种配置，通过防止在旋转期间电动机的旋转数ω快速增加的危险情况，能够保证安全。

另外，优选地，当确定将工作返回到正常工作模式后首先对操作单元进行操作时，电动机控制单元执行恢复工作模式，并在完成恢复工作模式后将电动机的工作模式转换到正常工作模式，其中，在恢复工作模式中，设定电动机的旋转数达到与操作单元的输入数据对应的数所需的时间段，使其长于在正常工作模式中所设定的时间段。

通过这种配置，当以恢复工作模式处理该首先操作时，操作者可以得知受限工作模式的结束，其中恢复工作模式期间电动机的旋转数ω逐渐增加。这样，可以提高安全性。

另外，优选地，电力工具还包括用于检测电动机的负载的负载检测器，其中，如果在受限工作模式下工作时负载检测器检测到的负载值超过特定基准值达特定时间段，那么电动机控制单元停止电动机。

在受限工作模式期间输出轴等很可能被锁住。然而，通过上述配置，通过设定电动机当被锁住时停止，可以防止电池单元或电动机的温度升高以及由此导致的故障。

另外，优选地，电力工具还包括供电维持单元，其用于维持或切断对电动机控制单元的供电，其中，如果操作单元没有被操作达特定时间段，则供电维持单元切断对电动机控制单元的供电，在受限工作模式下工作时设定的该特定时间段长于在正常工作模式下工作时设定的该特定时间段。

这样，供电维持单元可以切断放电路径，从而防止当长时间使用电力工具时电池寿命的损害。另外，因为切断对电动机控制单元的供电所需的特定时间段在受限工作模式期间被设定得较长，所以用于指示异常状态的显示器可以继续工作一段时间。

另外，优选地，设定传输故障温度值，使得当温度传感器和电动机控制单元之间连接的数据传输线中发生传输故障时，温度传感器检测到的温度值小于该传输故障温度值，其中，如果在正常工作模式下工作时温度检测器检测到的温度值等于或小于传输故障温度值，则电动机控制单元确定电池单元处于异常状态，并将电动机的工作模式转换到受限工作模式，而不管操作单元提供的输入数据。

如果由于数据传输线的接触故障导致电动机控制单元接收到低于实际温度的不正确的温度值，那么即使当电池单元的温度很高时，也可能检测不出异常状态，从而继续在正常工作模式下操作。然而，通过上述配置，当温度值不可靠时，将电动机的工作模式转换到受限工作模式。这样，可以保护电池单元免遭温度上升的损害。

另外，上述配置可以互相组合，并且不偏离本发明的范围。

根据本发明的实施例，通过监视电池单元的温度来控制电动机，可以防止由于环境温度的影响或高电流产生的自加热的影响导致的电池寿命的缩短。

附图说明

通过下面结合附图给出的实施例的描述，本发明的上述和其他目标和特征将变得很明显。其中：

图1是根据本发明第一实施例的电力工具的示意框图；

图2示出了图1所示电力工具的示意结构图；

图3的曲线图示出了当在图1所示电力工具的正常工作模式下工作时操作单元的操作量和电动机的旋转数之间的关系；

图4的时间图描述了根据图1所示电力工具的温度值，工作模式的转换；

图5示出了说明工作模式转换的流程图；

图6的曲线图示出了当在图1所示电力工具的受限工作模式下工作时操作单元的操作量和电动机的旋转数之间的关系；

图7的时间图描述了根据本发明第二实施例的电力工具的恢复工作模式；

图8A和8B示出了说明根据本发明第二实施例的电力工具的工作模式转换的流程图；

图9示出了根据本发明第三实施例的电力工具的示意框图；以及

图10A到10C示出了说明根据本发明第三实施例的电力工具的工作模式转换的流程图。

具体实施方式

下面结合附图描述本发明的各个实施例。图1和2示出了根据本发明第一实施例的电力工具的示意结构。该电力工具在其主体20中包括：电动机1；用于传递电动机1的旋转驱动力的驱动力传递机构2；以及用于控制对电动机1的供电的电动机控制单元4。

驱动力传递机构2例如是螺旋连接机构，该螺旋连接机构例如用具有转矩限制功能或冲击产生功能的减速器配置，其中冲击产生功能通过重复地将锤掷向砧座来产生旋转力。驱动力传递机构2将电动机1的旋转驱动力传递到位于主体20前端的输出轴15。

操作单元3例如是触发开关，将其突出地安装在主体20的前侧，使得可以自由地将其推入和推出。关于操作单元3的推动量的数据被输入到电动机控制单元4，电动机控制单元4根据该输入数据估计电动机1的旋转数和开/关操作。另外，配置为锂离子电池组的电池单元5可拆卸地连接到主体20的下端部分，经由电动机控制单元4向电动机1供应电力，从而驱动电动机1。主体20还配备有用于维持或切断向电动机控制单元4供电的供电维持单元6和用于示出电池单元5的状态的显示器7。

本实施例的电力工具的电池单元5中包括温度传感器8，用于检测电池单元5的内部温度。电池单元5与主体20连接时，温度传感器8检测到的温度值T经由数据传输线9输入到电动机控制单元4中。电动机控制单元4基于温度传感器8的检测结果转换电动机1的工作模式。

在正常工作的工作模式下(下面称为“正常工作模式”)，当操作单元3的操作量(即，推动量)超过特定量时，此刻电动机控制单元4开启对电动机1的供电。然后，电动机控制单元4控制对电动机1的供电，使得电动机1的旋转次数等于旋转数ω，该旋转数ω正比于开启对电动机1的供电后累积的操作量的增加。

另外，如图3所示，设定电动机1的最大旋转数ωmax，使得电动机1的旋转数ω在操作量达到最大量之前达到最大旋转数ωmax。一旦旋转数ω达到最大旋转数ωmax，则之后即使操作量进一步增加，也使旋转数ω保持为定值。当释放操作单元3并且操作量降到特定量以下时，关断对电动机1的供电。

图4和5描述了基于温度传感器8检测到的电池单元5的温度值T适当地转换电动机1的工作模式的工作控制。如图所示，通过使用预先设定用于检测电池温度的异常状态的第一和第二异常温度值T1和T2(T2＜T1)，电动机控制单元4确定电池单元5是否在正常工作模式期间由于环境温度或自加热的影响而处于异常温度状态。

然后，当确定电池单元5处于异常状态时，自动将正常工作模式转换到受限工作模式，受限工作模式期间电动机1的旋转数ω受限制。在受限工作模式期间，电动机控制单元4使用预先设定的恢复温度值T3(T3＜T2)，确定是否返回到正常工作模式。

下面更详细地说明电动机控制单元4进行的确定。如图5所示，在正常工作模式下，其间电动机控制单元4基于来自操作单元3的输入数据控制对电动机1的供电，如果温度传感器8检测到的温度数据值T等于或高于第一异常温度值T1(条件1)，或者如果温度值T低于第一异常温度值T1但等于或高于第二异常温度值T2，并且温度值T的上升速率ΔT/Δt等于或高于特定速率，其中第二异常温度值T2低于第一异常温度值T1(条件2)，则电动机控制单元4确定电池单元5处于异常状态。

在确定电池单元5处于异常状态之后执行的受限工作模式中，不管操作单元3提供的输入数据而暂时强制停止电动机1，并且开启用LED等配置的显示器7，用于指示异常状态。之后，在用于限制电动机1的旋转数ω的特定条件下控制对电动机1的供电。

在该特定条件下，对旋转数ω的增加与操作量的增加之比进行约束，在受限工作模式下工作时电动机1的最大旋转数ωmax′被设定为小于正常工作模式期间电动机1的最大旋转数ωmax。或者，只通过上述两种操作之一来实现受限工作模式(即，或者强制停止电动机1，或者在特定条件下执行供电控制)。

如果反复执行不适当的高负载工作，那么电池单元5的温度将快速上升。这种情况下，在温度传感器8检测到的温度值T和电池单元5中的实际温度之间将出现差异，这是因为温度传感器8不能跟上电池单元5中的快速温度上升。然而，通过应用条件1之外引入的条件2，在电池单元5中的温度由于温度快速上升而变得过高之前，可以将电动机1的工作模式转换到受限工作模式。另外，也可以仅使用条件1作为用于确定异常状态的条件。

另外，电动机控制单元4被配置成使得只有在对操作单元3进行操作时才进行异常状态确定。通过仅在操作者对操作单元3进行操作时执行异常状态确定，保证操作者可靠和安全地得知工作模式的转换，这是因为电动机1停止或受到条件约束。相反，如果在操作者没有对操作单元3进行操作时自动转换工作模式，那么操作者可能继续使用电力工具，并认为电力工具处于正常工作模式，而不知道工作模式已转换到受限工作模式，这是令人讨厌的。

在受限工作模式下，因为停止或抑制对电动机1的供电，所以温度传感器8检测到的温度值T如图4所示逐渐下降。如果受限工作模式期间检测到的温度值T降到预先设定的恢复温度值T3之下，则电动机控制单元4确定返回到正常工作模式，并将电动机1的工作模式转换回正常工作模式。这里，仅当操作单元3没有被操作时执行返回正常工作模式的确定，这是因为，否则，如果驱动电动机1旋转时旋转数ω快速增加，可能出现安全问题。

另外，在本实施例中，供电维持单元6(如图1所示)在正常条件下维持从电池单元5到电动机控制单元4的供电，但是如果操作单元3没有被操作达特定时间段，则切断对电动机控制单元4的供电。相应地，切断了电池单元5的放电路径，以防止电池寿命缩短。如果在切断供电之后对操作单元3进行操作，则供电维持单元6重新开始对电动机控制单元4的供电。

这里，切断对电动机控制单元4的供电所需的特定时间段在受限工作模式下比在正常工作模式下设定的更长。

如上所述，在电动机控制单元4的控制下，诸如LED的显示器7向操作者报告电池单元5的异常状态。然而，如果在电池单元5中的温度充分下降之前切断了对电动机控制单元4的供电，则显示器关闭。这可能导致一个问题，操作者可能继续使用电力工具，认为电力工具已经恢复到正常工作模式，即使事实上电力工具处于受限工作模式。因此，将受限工作模式下的特定时间段设定的足够长，以允许电池单元5的温度降低到足以返回到正常工作模式。

另外，虽然在图4和5中没有示出，但是优选地预先设定一个传输故障温度值T4(T4＜T3)，使得如果在电动机控制单元4和温度传感器8之间连接的数据传输线9中由于线破损或接触不良出现传输故障，由电动机控制单元4不正确检测到的温度值T低于传输故障温度值T4。在这种配置中，当在正常工作模式下工作时观察到温度值T小于传输故障温度值T4时，电动机控制单元4确定电池单元5处于异常状态，并将电动机1的工作模式转换到受限工作模式。

这种控制机制防止了电动机控制单元4由于传输故障而检测到低于实际温度的不正确的温度值T的情况下，电动机控制单元4不能够检测出电池单元5的温度很高而电动机1保持在正常工作模式下工作的异常状态。即，在本实施例中，当温度值T不可靠时，通过使用温度值T4检测出异常状态，并将工作模式转换到受限工作模式。这样，可以抑制电池温度的升高，从而保护电池单元5。此时，优选地，通过例如打开显示器7通知操作者，温度传感器8检测到的电池温度不正确。

下面结合图7和8说明根据本发明第二实施例的电力工具。第二实施例的电力工具除了其中另外使用了称为“恢复工作模式”的另一工作模式之外，与第一实施例的配置相同。因此，相同的部分分别用相同的参考标号表示，并忽略对其的描述，并且将集中详细说明不同的部分。

在根据本实施例的电动机控制单元4中，当已经确定将工作模式返回到正常工作模式之后操作单元3首先被操作(即，被推动)的时候，根据恢复工作模式来控制电动机1。从该首先操作之后紧接着的随后操作开始，根据正常工作模式控制电动机1。在恢复工作模式中，电动机1的旋转数ω达到与操作单元3的输入数据(即，操作量)对应的旋转数ωa所需的时间段被设定为长于在正常工作模式下的时间段。

没有恢复工作模式的情况下，当操作者开始使用电力工具但不知道工作模式正在转换到正常工作模式时，旋转数ω的危险的快速增加可能超出操作者的预料而发生。然而，在本实施例中，当已经确定返回正常工作模式之后操作单元3首先被操作时，将旋转数ω设定为慢慢地增加。这样，可以提高安全性。

另外，优选地，将恢复工作模式设定为在操作单元3被重复操作一定时间段的同时重复若干次。这是因为，如果在确定返回到正常工作模式之后操作单元3被首先操作时，很快并重复地打开和关闭操作单元3，那么操作者可能没有注意到工作模式正在转换到恢复工作模式。

下面将结合图9和10说明根据本发明第三实施例的电力工具。第三实施例的电力工具除了其中提供了负载检测器10以外与第一实施例的配置相同，该负载检测器10用于检测电动机1的负载，以基于负载检测器10的输出控制电动机1。因此，相同部分分别用相同参考标号表示，并忽略对其的描述，并集中详细说明不同的部分。

在本实施例中，如果在电动机1工作在受限工作模式下时负载检测器10检测到的负载值超过特定阈值，且这个状态持续特定时间段，那么电动机控制单元4确定出现异常，并停止电动机1。因为旋转数ω在受限工作模式期间受到约束，所以很可能在使用电力工具时输出轴15被锁住。然而，根据本实施例，即使在这种情况下也可以防止电池单元5和电动机1的温度升高，这是因为通过确定异常停止了电动机1。

例如，可以采用电动机电流检测器作为负载检测器10，使得基于电动机电流检测器检测出的电动机电流，电动机控制单元4检测出电动机1的负载。然而，负载检测器10的配置不限于此，它可以其他方式配置，例如，通过使用用于检测输出轴15的旋转的旋转传感器来配置。

虽然结合实施例描述和说明了本发明，本领域技术人员应该理解，在不脱离所附权利要求定义的本发明范围的情况下可以作出各种修改和变形。

Claims (8)

1.一种电力工具，包括：

电动机；

电池单元，用于供应电力以驱动电动机；

驱动力传递机构，用于传递所述电动机的驱动力；

操作单元，用于接收包括所述电动机的旋转数和开/关操作的输入数据；

电动机控制单元，用于基于来自所述操作单元的所述输入数据控制所述电动机；以及

温度传感器，用于将所述电池单元的温度检测为温度值，

其中，如果在正常工作模式下工作时所述温度传感器检测到的所述温度值高于或等于第一异常温度值，则所述电动机控制单元确定所述电池单元处于异常状态，并将所述电动机的工作模式转换到受限工作模式，在所述受限工作模式中抑制所述电动机的旋转，

其中，如果在所述受限工作模式下工作时所述温度传感器检测到的所述温度值等于或小于恢复温度值，那么所述电动机控制单元确定将工作返回到所述正常工作模式，并将所述电动机的工作模式转换到所述正常工作模式，

其中，当确定将工作返回到所述正常工作模式后首先对所述操作单元进行操作时，所述电动机控制单元执行恢复工作模式，并在完成所述恢复工作模式后将所述电动机的工作模式转换到所述正常工作模式，以及

其中，在所述恢复工作模式中，所述电动机的旋转数达到与所述操作单元的所述输入数据对应的数所需的时间段被设定为长于在所述正常工作模式中所设定的时间段。

2.如权利要求1所述的电力工具，其中，当在所述正常工作模式下工作时所述温度传感器检测到的所述温度值低于所述第一异常温度值但高于或等于第二异常温度值，并且所述温度值的上升速率高于或等于特定速率的情况下，所述电动机控制单元也确定所述电池单元处于异常状态。

3.如权利要求1或2所述的电力工具，其中，只有当所述操作单元正被操作时，所述电动机控制单元才执行所述异常状态的确定。

4.如权利要求1或2所述的电力工具，其中，所述电动机控制单元将在所述受限工作模式下工作时所述电动机的旋转数设定为大于零且小于在所述正常工作模式下工作时所述电动机的旋转数。

5.如权利要求1所述的电力工具，其中，只有当所述操作单元没有被操作时，所述电动机控制单元才进行将工作返回到所述正常工作模式的确定。

6.如权利要求1或2所述的电力工具，还包括：

负载检测器，用于检测所述电动机的负载，

其中，如果在所述受限工作模式下工作时所述负载检测器检测到的负载值超过特定基准值达特定时间段，那么所述电动机控制单元停止所述电动机。

7.如权利要求1或2所述的电力工具，还包括：

供电维持单元，用于维持或切断对所述电动机控制单元的供电，

其中，如果所述操作单元没有被操作达特定时间段，则所述供电维持单元切断对所述电动机控制单元的供电，在所述受限工作模式下工作时设定的所述特定时间段长于在所述正常工作模式下工作时设定的所述特定时间段。

8.如权利要求1或2所述的电力工具，其中，设定传输故障温度值，使得当所述温度传感器和所述电动机控制单元之间连接的数据传输线中发生传输故障时，所述温度传感器检测到的温度值小于所述传输故障温度值，以及

其中，如果在所述正常工作模式下工作时所述温度传感器检测到的温度值等于或小于所述传输故障温度值，则所述电动机控制单元确定所述电池单元处于所述异常状态，并且不管所述操作单元提供的所述输入数据，而将所述电动机的工作模式转换到所述受限工作模式。

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