CN101141075A - 用于电动工具的能源监视和控制系统 - Google Patents

Abstract

一种能源监视系统，评估能源的状态并响应地控制电动工具或其他装置。该能源可以是，例如，包括多个串联的单电池组的电动工具电池组。该能源监视系统可以被引入电动工具、螺丝刀、闪光灯、音频和/或视频播放器或任意其他装置。该能源监视系统对施加到该装置(例如，施加到装置中的电机)的电源进行智能控制。在一种实施方式中，该能源监视系统探测到该能源中的电压降到切断电平之下时，仍允许该装置继续运行，直到操作者完成当前装置操作(例如，斜切锯切割或歌曲的重放)。

Description

用于电动工具的能源监视和控制系统

技术领域

本发明涉及用于电动工具及其他装置的能源管理和装置控制。更具体地说，本发明涉及监视诸如多个串联的电池的能源和响应地控制提供给装置的电源。

背景技术

电动工具的形式、功能和应用是极其多种多样的。外加最近DIY五金店的流行的增长，电动工具被发现常常出现在作为专业承包商的日常消费者的手中。但是，不管该工具的形式或应用，操作者期望该电动工具可靠地操作以及不断地交付优质的产品。

更具体地，电池操作的工具对电池电压中的波动是高度敏感的。由此，在过去，提供了了监视电池电压的电路。在某些情况下，当电池电压下降过低时，电池自动地从负载断开。自动地断开电池会不合需要地中断该工具的操作。另一方面，工具的连续操作可能会使电池过放电并且潜在地损坏电池。

因此，需要一种改进的能源监视和控制系统。

发明内容

电动工具能源监视和控制系统包括主电源开关，通过该主电源开关，串联的电池B1和B2提供电源到电动工具的电机电压输入。开关状态控制输入连接到主电源开关，并且可以被用来保持主电源开关‘导通’，或释放主电源开关，以便它‘断开’。此外，该系统包括决定B1的第一电池电压V1和B2的第二电池电压V2的电压测量逻辑。

比较逻辑决定是否存在切断条件。更具体地，当V1、V2，或V1和V2都衰减到低于断开电池和停止电动工具操作的切断阈值时，可能存在所述切断条件。然而，开关控制逻辑使用该开关状态控制输入保持电源开关处于‘导通’状态一延长时间，而不管切断条件的判定。该延长时段可以对应于，例如，触发开关被按下的持续时间。换句话说，该能源监视和控制系统允许工具操作者完成当前工具操作(例如，斜切锯切割)，而不管衰减的电池电平。因此，该工具不会突然地中止，留下仅仅部分完成的当前工具操作。

根据本发明的第一方面，提供一种电动工具能源监视和控制系统，包括将串联的电压V1和V2连接到电动工具的电机电压输入的主电源开关，耦合到主电源开关的开关状态控制输入，用来决定V1和V2的电压测量逻辑，当V1、V2，或V1和V2都衰减低于将电压V1和V2从电动工具断开的切断阈值时，用来决定切断状态的比较逻辑，以及用来使用该开关状态控制输入保持主电源开关处于‘导通’状态一延长时间，而不管切断条件的判定的开关控制逻辑。

优选地，该延长时间是现有电动工具操作的完成时间。该系统优选还包括启动电动工具操作的触发开关，以及当该触发开关状态从‘导通’变为‘断开’时，该工具操作完成时间结束。在触发开关状态改变为‘断开’之后，该开关控制逻辑被用来使用该开关状态控制输入将主电源开关改变为‘断开’状态，以及进一步被用来防止用于电动工具V1和V2的重启的再连接，直到V1和V2提升到允许电动工具启动的操作阈值之上。该电压测量逻辑可以包括跨接在串联的V1和V2的第一分压器和跨接在V2的第二分压器。该切断阈值为额定能源电压的预定百分率，该切断电压用于从电动工具断开电压V1和V2。该操作阈值为额定能源电压的预定百分率，该操作电压用于允许电动工具启动。为了实现电压测量逻辑、比较逻辑和开关控制逻辑，可以使用控制器。

再一方面，本发明在于电动工具能源监视和控制的方法，该方法包括提供耦合到开关控制逻辑和主电源开关的开关状态控制输入，该主电源开关将串联的电压V1和V2连接到该电动工具电机的电压输入，测量V1，测量V2，当V1、V2，或V1和V2都衰减低于从该电动工具电压输入断开电压V1和V2的切断阈值时，决定切断条件，以及使用该开关状态控制输入保持主电源开关处于‘导通’状态一延长时间，而不管切断条件，然后释放主电源开关到‘断开’状态。

该保持可以包括保持该电源开关处于‘导通’状态，直到该触发开关被释放，以及保持主电源回动开关处于‘导通’状态。

该方法还可以包括当V1、V2，或V1和V2都衰减低于切断阈值时，点亮警告指示器。可以布置防止V1和V2的再连接，直到V1和V2提升到操作阈值之上。该方法还可以涉及决定V1、V2，或V1和V2什么时候衰减低于衰减阈值，以及响应地点亮警告指示器。

再一方面，本发明在于一种电动工具能源监视和控制系统，包括接收串联的电压V1和V2的能源输入，耦合到该能源输入的第一电压测量点，耦合到该能源输入的第二电压测量点，耦合到该能源输入并包括开关状态控制输入的主电源开关，以及耦合到第一和第二电压测量点和主电源开关的控制器，耦合到该控制器的存储器，该存储器包括用于断开串联的电压V1和V2以停止电动工具操作的切断阈值，用于连接串联的电压V1和V2以允许该电动工具启动的操作阈值，用于决定V1和V2被衰减的衰减阈值；以及能源监视程序，该程序可用来：测量串联的电压V1，测量串联的电压V2，决定V1和V2什么时候超出操作阈值，并使用开关状态控制输入响应地保持主电源开关处于‘导通’状态，决定V1、V2，或V1和V2都衰减低于衰减阈值，并且响应地点亮警告指示器，以及决定什么时候V1，V2，或V1和V2都衰减低于切断阈值，用于断开V1和V2，以停止操作，并且使用开关状态控制输入，响应地保持该主电源开关处于‘导通’状态一延长时间。

再一方面，本发明在于一种用于电动工具控制的方法，该方法包括识别用于电机激励的触发开关的激励，不管触发开关的激励，限制最大电机速度小于最终的电机速度，探测电动工具的状态转移，响应于该状态转移，将电机速度提高至最终电机速度。

该探测可以包括通过监视电动工具臂开关决定臂状态的变化。该限制最大电机速度可以包括产生脉冲宽度调制(PWM)控制信号，该控制信号限制最大电机速度大约为最终电机速度的50％。该探测可以包括通过监视电动工具臂开关，决定臂状态的第一变化；以及还包括决定该电动工具操作的完成，决定臂状态的第二变化，以及响应地限制电机最大电机速度小于最终电机速度。

附图说明

参考以下附图和描述，可以更好地理解本发明。图中的元件未必按比例，重点在于图示本发明的原理。而且，在该图中，不同视图中的相同附图标记始终指定相应的部分。

图1示出了能源监视和控制系统；

图2示出了用于能源监视和控制的部分流程图；

图3示出了用于能源监视和控制的部分流程图；

图4示出用于斜切锯的能源监视和控制的流程图；

图5示出了用于电动工具的能源监视和控制系统的部分详细示意图；

图6示出了用于电动工具的能源监视和控制系统的部分详细示意图；

图7示出了引入能源监视系统的便携式音乐播放器；

图8示出了引入能源监视系统的蜂窝电话。

具体实施方式

在图1中，电动工具能源监视和控制系统100包括能源输入102、主电源开关104以及连接到电机108的触发开关106。能源输入102连接到能源103。能源103的实施方式可以广泛地变化，以及可以是，例如，包括多个串联的单电池组的电动工具电池组。更具体地说，能源103可以是额定值为36V的电池组，该电池组包括串联连接的两个单电池组(或其他能源)，其中每个单电池组额定为18V。单电池组本身可以包括串联的多个能源(例如，15个串联的电池单元，每个额定为1.2V)。

下面论述串联的两个电池B1和B2(具有电压V1和V2)作为能源103的例子。但是，如上所述，能源103可以用单电池组、单个电池单元、燃料电池、电容器或其他能源来实现。

电池B1和B2通过主电源开关104和触发开关106提供电源给电机电压输入107。控制器110通过开关状态控制输入112连接到主电源开关104并且连接到触发开关106。控制器110通过指示器提供能源监视和控制反馈给操作者。在图1所示的例子中，指示器包括红色LED114(例如，切断指示器)、黄色LED116(例如，警告指示器)以及绿色LED118(例如，操作指示器)，然而可以采用任意其他类型或数目的指示器。该指示器可以用信号指示B1和B2的电池电压V1和V2是否超过或低于如下所述的某些阈值。

控制器110与存储器120连接。该存储器存储切断阈值122、操作阈值124以及衰减阈值126。此外，该存储器包括能源监视和控制程序128，下面将更详细地描述。

切断阈值122建立一电压(例如，分别相对于B1或B2)，低于该电压电池应该从负载断开(由此停止装置操作)，以及防止附加的电池放电。该切断阈值122可以是能源电压(例如，电池组电压)的百分率或比率。在一种实施方式中，该比率可以约为0.667。对于18V电池组，那么切断阈值122可以约为12V。操作阈值124建立一电压，超过该电压，在电动工具被允许启动之前，B1和B2应该被接连。操作阈值124也可以是能源电压的百分率或比率。在一种实施方式中，该比率可以约为0.945。对于18V电池组，那么操作阈值124可以约为17V。衰减阈值126建立一电压(分别相对于B1或B2)，低于该电压操作者应该被警告电池电压的衰减。衰减阈值126可以是能源电压的百分率或比率，如0.833。对于18V电池组，那么衰减阈值126可以约为15V。

阈值122、124和126可以根据电动工具和系统100的实施方式广泛地变化。阈值122，124和126可以根据上述比率或任意其他比率设置，可以分别被人工地选择，或可以是否基于或不基于额定的能源电压以许多其他方法决定。此外，通过控制器110可以限定和施加附加的阈值，以决定能源什么时候达到充电或放电的任意其他状态。例如，该阈值可以附加地或可选地包括设为对应于额定能源电压和/或实现该能源的额定串联电池电压的25％、50％、75％和100％的阈值。作为另一例子，对应于期望的剩余运行时间，可以设置一个或多个阈值，该阈值给出了能源的已知性能。在一种实施方式中，切断阈值122对应于剩余全部运行时间的25％时的电压，衰减阈值126对应于剩余全部运行时间的50％时的电压，以及操作阈值对应于剩余全部运行时间的75％时的电压。附加的、较少的或不同的阈值可以被设置。系统100也可以引入附加的指示器，以提供与附加阈值相关的能源状态的反馈给操作者。

控制器110被连接到通过跨接在电池B1和B2的串联连接的分压器130形成的第一电压测量点129。控制器110也连接到跨接在电池B2两端的分压器134形成的第二电压测量点132。在一种实施方式中，分压器130在控制器输入管脚上提供约(1/10)(V1+V2)的测量电压M1。类似地，分压器134在另一控制器输入管脚上提供约(1/10)V2的测量电压M2。控制器110可以包括模数转换器逻辑的形式的电压测量逻辑，例如，将模拟电压转变为数字表示。控制器可以根据以下公式决定V1和V2：

V2＝10*M2

V1＝10*(M1-M2)

在图1所示的例子中，能源输入102连接到包括两个串联的电池B1和B2的能源103。能源103通过主电源开关104和触发开关106连接到电机108。当操作者按压主电源开关104时，电源被施加到控制器110。控制器110保持主电源开关104处于闭合状态，同时控制器110执行电池电压的初始检查。为此，控制器110要求开关状态控制输入112激励螺线管，该螺线管保持主电源开关104处于‘导通’状态或将主电源开关释放为‘断开’状态。因此，主电源开关104可以是在控制器110和开关状态控制输入112的控制之下具有‘导通’/‘断开’状态的回动开关。

但是，主电源开关104和‘导通’/‘断开’状态控制可以用其他方法来实现。例如，分立的电子开关(例如，诸如场效应晶体管(FET)的晶体管、继电器或其他电子开关)可以与电机108成一线放置。控制器110可以通过开关状态控制输入(例如，连接到FET的栅极的控制输入)连接和控制电子开关。然后控制器110可以使用电子开关实行‘导通’/‘断开’状态控制。然后主电源开关104可以用不直接包括‘导通’/‘断开’状态控制输入的开关如微动开关替换，通过该微动开关电源被提供给控制器110，或通过该微动开关报警信号、中断信号或其他信号被提供给控制器110。

控制器110分别监视电池电压V1和V2，并决定是否保持主电源开关104处于闭合状态。此外，控制器110通过LED114、116和118提供关于电池的电平的状态和警告指示器给操作者。分立的触发开关106被连接到控制器110并提供操作者试图启动电机108的信号给控制器110。在一种实施方式中，触发开关状态传感电路被连接到触发开关106和控制器110。传感电路的例子如图6所示，下面将更详细地论述。传感电路提供信号给控制器110，该信号指示触发开关106是否被按压。由此控制器110可以决定电动工具当前是否执行操作，如切割一块木材。选择性地，控制系统100可以引入电流传感电路，该电流传感电路提供关于现有电机负载的反馈给控制器110。控制器110可以使用该电流传感电路作为附加的或不同的指示器，指示电机被操作以及电动工具当前执行操作。控制器110也可以基于其他输入进行控制决策。例如，在斜切锯的情况中，控制器110可以连接到臂开关138。如下将更详细地说明，臂开关138提供臂状态信号给控制器110，以便控制器110可以监视该臂是否向上或向下。

更具体地说，当主电源开关104被首先啮合时，电源被施加到控制器110。控制器110使用开关状态控制输入112保持主电源开关104处于啮合状态，以激励主电源开关104中的螺线管。接下来控制器110决定V1或V2是否小于操作阈值124(例如，大约17V)。倘若如此，那么控制器110点亮红色LED114，使黄色LED116闪烁，防止电机108启动，以及在预建立的延迟(例如，15秒)之后关闭主电源开关104。如果V1和V2都超过操作阈值124，那么控制器110将点亮绿色LED118，并且当操作者按下触发开关106时，允许电机108启动。控制器110响应于触发开关106，使用脉冲宽度调制(PWM)驱动器136和电机108，在电机108上进行PWM控制，以调整电机速度。例如，触发开关106可以是‘导通’/‘断开’状态开关或可变位移开关(例如，钻速或螺丝刀触发开关)。

一旦电机108启动，那么控制器110对电机108智能地进行控制。因此，即使电池电压V1或V2开始减弱，控制器110也允许电机继续运行一延长时间，例如，允许操作员在断开电池之前完成当前工具操作(例如，完成斜切锯切割)。例如，当V1或V2衰减低于衰减阈值126(例如，约15V)时，控制器110使黄色LED116闪烁，以指示电池电量在衰减。在此情况下，如果操作员释放触发开关106，负载将从电池移除，如果电池电压升到操作阈值之上110，那么控制器110将允许电机再启动。

如果在电机108运行的同时，V1或V2衰减低于切断阈值122(例如，约12V)，那么控制器110使黄色LED116闪烁，以用信号指示电池放电。在这个条件下，存在其中通常希望断开电池并切断电机操作108以防止附加电池放电的切断条件。然而，控制器110允许电机108继续运行一延长时间。该延长时间允许，例如，操作员在断开电机108之前，完成当前工具操作(例如，斜切锯切割)。但是，当操作员释放触发开关106时，控制器110停止电机108，点亮红色LED114，以用信号指示显著的电池放电，继续使黄色LED116闪烁，并且在延迟之后(例如，15秒)自动地切断主电源开关104。由此，电池从该装置自动地断开(例如，从电动工具电机108)。控制器110也可以防止电机再启动，直到电池电压V1和V2上升超过操作阈值124。

图2示出了可以被包括能源监视程序128的能源监视和控制系统100所采取的动作的流程图200。控制器110和能源监视程序128实现电压比较逻辑、开关控制逻辑(例如、控制主电源开关104)和工具启动和再启动逻辑。当操作员按下主电源开关104时，操作开始。由此电源被施加到控制器110，在初始化之后，控制器110决定电池B 1的电池电压V1(动作202)。控制器110还决定电池B2的电池电压V2(动作204)。然后控制器110决定V1、V2，或V1和V2是否低于操作阈值124(图2中的标记“T1”)(动作206)。

如果V1或V2，或两者都低于操作阈值124，那么控制器110使红色LED114发光并且使黄色LED116闪烁(动作208)。这些指示器持续预定的延迟D3(例如，15秒)。在该延迟到期之后，控制器110关断主电源开关104(动作210)。这样做时，控制器110可以不断定开关状态控制输入112脱离主电源开关104，并且由此中断从能源施加电源到电机108。

另一方面，当V1和V2都超过操作阈值124时，控制器110点亮绿色LED118(动作211)。绿色LED118表示电动工具操作就绪，以及电池被足够地充电(即，超过操作阈值124)。控制器110决定触发开关106是否已经被按下(动作212)。如果不是，那么控制器110继续检查电池电压V1和V2(动作202和204)一预定延迟D1(例如，6分钟)。但是在延迟D1到期之后，控制器110使用开关状态控制输入112切断主电源开关104(动作210)。

当V1和V2超过操作阈值124时并且当触发开关106被按下(动作212)时，控制器110响应于触发开关106，使用例如，脉宽调制控制启动电机108(动作214)。在电机操作过程中，控制器110周期性地测量电池电压V1和V2。由此，如果测量延迟已经被满足(动作216)，那么控制器110决定V1或V2是否低于衰减阈值126，衰减阈值126在图3中以“T2”标记(动作216)。如果不，那么控制器110继续点亮绿色LED118(动作218)，并决定触发开关106现在是否被断开(动作220)。如果触发开关106没有被断开，那么控制器110继续测量电池电压V1和V2。

如果V1或V2低于衰减阈值126，但是不低于切断阈值122，切断阈值122在图3中以“T3”标记(动作222)，那么控制器110继续点亮绿色LED118，但是使黄色LED116闪烁(动作224)。由此控制器110提供电池电压在开始衰减的警告。类似地，如果V1或V2已降到切断阈值122之下，那么控制器110点亮绿色LED118并使黄色LED116闪烁(动作226)。如果该触发开关106保持导通，那么控制器110继续监视电池电压。但是，如果触发开关106断开，那么控制器110停止电机108(动作230)。此外，控制器110点亮红色LED114并使黄色LED116闪烁，以指示电池电压的显著衰减(动作208)。红色LED114和黄色LED116继续被点亮，直到延迟D3(例如，15秒)被满足。在该延迟之后，控制器110自动地切断主电源开关104。结果，控制器110防止电动工具重启，直到电池电压已经恢复超过操作阈值124。但是同时，控制器110允许电动工具完成其当前操作。例如，触发开关106被按下，但是电动工具可以继续操作。在另一实施方式中，控制器110在自动地切断主电源开关104之前，可以允许电机108运行任意其他延长时段(例如，诸如1-10秒的预定时间)。除允许操作者完成该切断之外，控制器110也有助于避免源于工具操作的突然中断的不合需要的影响。例如，在斜切锯的情况中，一个有益的结果是，在电动工具在切割工件时，控制器110有助于消除工件(例如，一块木材)中切削刀片的卡住现象，如果电源被突然地除去可能发生该切削刀片的卡住现象。

再次参考图2，当控制器110决定触发开关106断开时(动作220)，控制器110停止电机108(动作232)。然后控制器110决定V1和V2是否超出操作阈值124(动作233)。倘若如此，那么控制器110点亮绿色LED(动作211)并继续如上所述的处理。否则，控制器110决定触发开关106是否已经被再次被按下(动作234)，倘若如此，那么启动电机108(动作214)。另一方面，当触发开关106没有被按下和预定的延迟D1(例如，6分钟)已经到期时，那么控制器110切断主电源开关104(动作210)。

在一种实施方式中，该能源监视和控制电路100被引入斜切锯。该斜切锯臂可以设置臂开关，当臂处于给定位置(例如，向上或向下)时，该臂开关处于给定状态(例如，闭合或断开)。由此该臂开关提供关于斜切锯状态的附加信息，控制器110可以使用该信息进行电机控制决策。此外，该触发开关106通过提供制动接触，可以进一步控制电机制动功能。该制动接触使电机绕组短路，以便在触发开关被释放之后，电机和由电机驱动的工具(例如，切削刀片)更快地减慢。

控制器110可以如下面的表1所示对斜切锯进行控制。图4示出了相应操作状态顺序和由控制器110直接响应的控制，其中斜切锯从臂向上静止状态启动，进行切割，并回到臂向上静止状态。斜切锯的臂包括提供臂状态信号给控制器110的臂开关138(表1中以SW3标记)。臂开关138被连接到控制器110，控制器110监视该臂状态。当臂向上时，例如，臂开关138可以被闭合，以及当臂向下时，臂开关138可以被打开。控制器110监视臂状态信号和臂开关138的历史记录，以确定操作状态和改变斜切锯的操作状态(例如，如表1所示)。例如，当斜切锯从其中臂开关138被闭合和触发开关被打开的状态转变为其中臂开关138被打开和触发开关被闭合的状态时，控制器110可以确定操作者已经开始按下触发开关，启动刀片准备进行切割。下面更详细地说明该操作状态和它们的转变：

表1
							臂位置	SW1(主)	SW2(触发)	SW3(臂)	电机控制	反应时间	操作状态
固定向上	闭合	打开	闭合	断开	无	1
							固定向上	闭合	闭合	闭合	运行0％-50％PWM	0.5秒	2
向下移动	闭合	闭合	打开	运行50％-100％PWM	0.5秒	3
							切割	闭合	闭合	打开	运行100％PWM	NA	4
向上移动	闭合	闭合	闭合	运行100％-50％PWM	0.5秒	5
							向上移动	闭合	打开	闭合	运行50％-0％PWM	0.5秒	6
向下	闭合	闭合	打开	运行0％-100％PWM	1.0秒	7

操作状态1：触发开关106被打开和控制器110不运行电机108。该斜切锯的臂位置处于固定向上位置，因此臂开关被闭合。

操作状态2：该斜切锯的臂位置处于固定向上位置，但是触发开关106被闭合。响应地，控制器110开始运行电机108。具体地，控制器110使用PWM驱动器136运行电机108在0.5秒的反应时期后从0％速度到50％速度。因为斜切锯的臂仍然向上，控制器110限制速度为50％。当臂向上和操作者未准备好进行切割时，通过限制速度节省了大量的电池功率。

操作状态3：该斜切锯的臂转移远离该向上位置(例如，臂向下移动以进行切割)。结果，臂开关被打开。控制器110响应地在0.5秒的反应时期后从50％至100％增加电机108的速度。由此，该刀片以全速接触材料。

操作状态4：该斜切锯的臂向下，并且刀片正在进行切割。控制器110全速运行刀片。

操作状态5：切割已完成。控制器110通过决定电机电流已下降，可以决定该切割被完成。例如，控制器110可以决定电机电流已下降到接近预定的空载电流。控制器110在0.5秒的反应时间后将电机速度从100％减小到50％。(例如，在假定切割之后该臂向上移动的条件下).

操作状态6：该切割已完成以及触发开关106被释放。由此，控制器110进一步在0.5秒的反应时间后将电机速度从50％减小到0％。

操作状态7：在该状态中，该臂被假定为处于向下位置。当触发开关被按下时，控制器110将在1.0秒的反应时间后在PWM控制下运行电机从0％至100％，以便该斜切锯可以进行切割。

图5和6示出了用于电动工具或其他装置的能源监视和控制系统500的详细示意图。控制器110包括在板存储器，该在板存储器存储能源监视程序和阈值，该程序和阈值进行电动工具的能源监视和控制。场效应晶体管(FET)被提供作为脉冲宽度调制驱动器136的一部分。选择性地，在FET的源极或漏极端中可以增加电流感测电阻器，并被连接到控制器110上的输入管脚(例如，A/D转换器的输入)。然后控制器110可以决定流过电机的电流，并使用该电流流量作为附加参数进行控制决策。

图6还示出了包括电阻器602和电阻器604的触发开关状态传感电路。当触发开关106被打开时，电阻器602将输入管脚RA2拉至地电压。当触发开关106被闭合和电机被操作时，电流流过电阻器602和604。结果，在电阻器602两端和在输入管脚RA2上存在取决于电流的电压。通过感测输入管脚RA2上的电压，控制器110决定触发开关106是否被按下，由此可以决定当前电动工具在操作中。

尽管上面的例子描述了一种斜切锯，但是应当注意，能源监视和控制系统100可应用于任意其他类型的电动工具，不管它是否是台式的电动工具。例如，系统100可以被引入钻孔机、锤磨机、研磨机、打磨机和刨机、路由器、加热枪、敲钉机、台式磨床、带锯、剪床、板料切锯机、抛光机和精轧机、激光器杠杆、操作台锯、圆形锯、往复锯、板锯、手刨床、层叠修边机或任意其他类型的电动工具。此外，该能源监视和控制系统几乎可以被引入任意装置，以提供智能控制，允许该装置在移走电源之前，完成当前操作。

图7示出了引入能源监视和控制系统的便携式音乐装置700的例子。具体地，便携式音乐装置700从被连接到控制器706和主电源开关704(例如，回动开关)的能源输入702接收电源。能源输入702可以，例如，将电池电源(例如，串联的电池B1和B2)连接到便携式音乐装置700中的电路。音频再生系统708连接到控制器706。音频重放系统708可以包括扬声器、放大器、均衡器或任意其他音频再生电路。

为了通过音频再生系统708支持音频播放，存储器120包括音频编解码器720。音频编解码器720可以是MP3解码器、WMV解码器或其他音频解码器。控制器706取回音频数据722(例如，MP3文件)并通过音频再生系统708再生该被编解码的音乐。操作者接口724提供按钮、开关(例如，触发开关)、触摸输入或其他接口机制，该其他接口机制用于操作者控制该装置的任意功能，包括启动、停止、暂停、录音或删除歌曲；以启动和停止音频录制，启动和停止FM收音机录音；设置或修改装置参数；以及采取其他行动。控制器706可以监视该操作者接口，以决定什么时候某些按钮被按压，指示操作被启动(例如，音频录制)。附加地，控制器706察觉到播放器700的操作状态。换句话说，控制器706知道什么时候进行装置操作，如播放歌曲、录制声音等等，以及即使电池电平应该衰减低于切断阈值122，也可以延迟从该装置断开电池，直到该操作被完成。

其间，能源监视程序128监视能源输入702中的电池。由此，控制器706基于切断阈值122决定切断条件。然而，在切断主电源开关704之前，控制器706可以允许便携式音乐装置完成当前操作。例如，控制器706可以允许通过音频再生系统708完成歌曲播放。另外，在打开主电源开关704之前，控制器706可以允许操作者完成编辑播放表、完成设置可选参数、完成录制声音消息(例如，在录制开关被按下时)或采取任意其他行动。控制器706可以如上所述控制指示器710，以警告操作者当前电池的状态。但是，710的指示器不必是LED。可代替的，例如，该指示器可以出现在音频播放器700包括的LCD屏幕或其他类型的显示器上。

关于音频播放器700，即使在电池电平已经降到切断阈值122之下，控制器706也允许音频播放器继续操作一延长时间。该延长时间可以对应于完成播放歌曲所需要的、允许操作者完成设置参数设置、允许音频播放器完成捕捉音频录制或允许音频播放器采取任意其他行动的时间量。另外，该延长时间可以被预设置为固定的持续时间如10秒、30秒或一分钟。

图8示出了引入能源监视和控制系统的蜂窝电话800的例子。蜂窝电话800从被连接到控制器806和主电源开关804(例如，回动开关)的能源输入802接收电源。音频再生系统808被连接到控制器806。音频再生系统808可以包括用于听电话交谈的扬声器、放大器或其他音频再生电路。此外，蜂窝电话800可以包括麦克风810、收发机812和照相机814。

为了编码和解码声音，存储器120包括声音编解码器816。存储器120也可以存储图像数据818如从照相机814获得的图像。能源监视程序128监视能源输入802中的电池。由此，控制器806基于切断阈值122决定切断条件。然而，在切断主电源开关804之前，控制器806可以允许完成蜂窝电话800的当前操作。例如，控制器806可以允许声音邮件完成播放。另外，在打开主电源开关804之前，控制器806可以允许操作者使用操作者接口820完成设置蜂窝电话首选项，如上载铃声音调或采取其他行动。控制器806可以如上所述控制指示器810，以警告操作者当前电池的状态。但是，810的指示器不必是LED。可代替地，例如，该指示器可以出现在蜂窝电话800包括的LCD屏幕或其他类型的显示器上。

一般来说，即使在能源不再满足切断阈值122之后，该能源监视和控制系统也允许蜂窝电话800继续操作一延长时间。该延长时间可以对应于完成播放歌曲、允许操作者完成设置参数设置、允许蜂窝电话800接收声音邮件、发送声音邮件、发送相片、接收相片、捕捉或播放视频、捕捉或播放声音或采取任意其他需要的时间量。为此，控制器806可以监视控制装置功能的操作者接口中的功能开关。另外，该延长时间可以是在电话800中设置的参数，如1秒至60秒之间的区间。

尽管上面的例子描述了便携式音乐装置700和无绳电话800，但是应当注意，能源监视和控制系统100可应用于任意其他类型的装置。例如，系统100可以被引入便携式博弈装置、个人数字助理、无线电邮件装置、时钟、收音机、闪光灯或其他计算机外围设备。由此，该能源监视和控制可以推迟从该装置移走电源，直到特定的装置操作被完成，同时提供能源衰减警告，以及可以防止装置再启动，直到能源被补充。例如，该系统可以等候时钟中的警报设置操作完成、闪光灯上的照明开关的释放、话音文件的录制、收音机上的歌曲完成或任意其他操作。在任意装置操作开关如音频录制开关被按下(例如，保持记录声音)的同时，该延长时间可以持续，直到操作开关被按压(例如，结束音频录制的开关或退出参数设置菜单)，该延长时间可以是预定时间，或可以用其他方法决定。当延长时间结束时，能源监视程序128可以使用开关状态控制输入112，脱离主电源开关，以及防止装置再启动，直到能源满足由操作阈值124建立的标准。

尽管已经描述了各种实施方式，但是所属领域的普通技术人员应当明白，很多实施例和实施方式是可能的。例如，可以不止两个串联的能源(例如，电池)，以及相对于上述阈值或附加的或不同的阈值，每个阈值可以被监视，以决定什么时候允许装置操作，什么时候警告操作者关于衰减电池电压，以及什么时候自动地从负载断开能源。尽管控制器110和能源监视程序128提供电压测量逻辑、比较逻辑和开关控制逻辑的一种实施方式，但是该逻辑可以用许多不同的方式实现。例如，分立的模数转换器可以提供电压测量逻辑，比较器可以提供比较逻辑，分立的模拟或数字电路(例如，用分立电路或在FPGA中实现的状态机)可以提供开关控制逻辑和工具重启逻辑。LED指示器可以用LCD或其他信息显示器代替或补充。能源监视程序128是单个程序或可以被分为分开程序。由此，除所附权利要求和它们的等效权利之外，本发明不允许被限制。

Claims (25)

1.一种电动工具能源监视和控制系统，该系统包括：

主电源开关，用来将串联的电压V1和V2连接到电动工具的电机电压输入；

耦合到该主电源开关的开关状态控制输入；

电压测量逻辑，用来决定V1和V2；

比较逻辑，当V1、V2，或V1和V2都衰减低于将电压V1和V2从电动工具断开的切断阈值时，所述比较逻辑用来决定切断条件；以及

开关控制逻辑，用来使用所述开关状态控制输入来保持主电源开关处于‘导通’状态一延长时间，而不管切断条件的判定。

2.根据权利要求1的电动工具能源监视和控制系统，其中：

所述延长时间是现有电动工具操作的完成时间。

3.根据权利要求2的电动工具能源监视和控制系统，该系统还包括：启动电动工具操作的触发开关，并且其中：

当所述触发开关状态从‘导通’变为‘断开’时，该工具操作完成时间结束。

4.根据权利要求3的电动工具能源监视和控制系统，其中在触发开关状态改变为‘断开’之后，该开关控制逻辑被用来使用所述开关状态控制输入来将主电源开关改变为‘断开’状态，以及进一步被用来防止用于电动工具重启的V1和V2的再连接，直到V1和V2提升到允许电动工具启动的操作阈值之上。

5.根据权利要求4的电动工具能源监视和控制系统，其中所述电压测量逻辑包括跨接在串联的V1和V2的第一分压器和跨接在V2的第二分压器。

6.根据权利要求1的电动工具能源监视和控制系统，其中所述切断阈值包括额定能源电压的预定百分率，用于从电动工具断开电压V1和V2。

7.根据权利要求4的电动工具能源监视和控制系统，其中所述操作阈值包括额定能源电压的预定百分率，用于允许电动工具启动。

8.权利要求1的电动工具能源监视和控制系统，该系统包括实现电压测量逻辑、比较逻辑和开关控制逻辑的控制器。

9.一种用于电动工具能源监视和控制的方法，该方法包括：

提供耦合到开关控制逻辑和主电源开关的开关状态控制输入，该主电源开关将串联的电压V1和V2连接到电动工具电机的电压输入；

测量V1；

测量V2；

当V1、V2，或V1和V2都衰减低于用于从电动工具电压输入来断开电压V1和V2的切断阈值时，决定切断条件；以及

使用该开关状态控制输入来保持主电源开关处于‘导通’状态一延长时间，而不管切断条件，然后释放主电源开关到‘断开’状态。

10.根据权利要求9的方法，其中所述保持包括：

保持该电源开关处于‘导通’状态，直到触发开关被释放。

11.根据权利要求9的方法，其中所述保持包括：

保持该主电源回动开关处于‘导通’状态。

12.根据权利要求9的方法，该方法还包括：

当V1、V2，或V1和V2都衰减低于切断阈值时，点亮警告指示器。

13.根据权利要求9的方法，该方法还包括：

防止V1和V2再连接，直到V1和V2提升到操作阈值之上。

14.根据权利要求9的方法，该方法还包括：

决定V1、V2，或V1和V2什么时候衰减低于衰减阈值，并响应地点亮警告指示器。

15.一种电动工具能源监视和控制系统，该系统包括：

能源输入，该能源输入接收串联的电压V1和V2；

耦合到该能源输入的第一电压测量点；

耦合到该能源输入的第二电压测量点；

主电源开关，该主电源开关被耦合到该能源输入并且该主电源开关包括开关状态控制输入；以及

耦合到该第一和第二电压测量点和主电源开关的控制器；

耦合到该控制器的存储器，该存储器包括：

用于断开串联的电压V1和V2以停止电动工具操作的切断阈值；

用于连接串联的电压V1和V2以允许电动工具启动的操作阈值；

用于决定V1和V2什么时候衰减的衰减阈值；以及

能源监视程序，该程序用来：

测量串联的电压V1；

测量串联的电压V2；

决定V1和V2什么时候超出操作阈值，并使用开关状态控制输入来响应地保持主电源开关处于‘导通’状态；

决定V1、V2，或V1和V2什么时候衰减低于该衰减阈值，并且响应地点亮警告指示器；以及

决定V1，V2，或V1和V2什么时候衰减低于切断阈值，该切断阈值用于断开V1和V2，以停止电动工具操作，并且使用该开关状态控制输入来响应地保持主电源开关处于‘导通’状态一延长时间。

16.根据权利要求15的电动工具能源监视和控制系统，其中在触发开关处于‘导通’状态时，所述延长时间持续。

17.根据权利要求16的电动工具能源监视和控制系统，其中所述能源监视程序还用来：

防止V1和V2的再连接，以防止工具重新启动，直到V1和V2提升到操作阈值之上。

18.根据权利要求15的电动工具能源监视和控制系统，其中所述切断阈值包括额定能源电压的预定百分率，用于决定什么时候断开电压V1和V2。

19.根据权利要求15的电动工具能源监视和控制系统，其中所述操作阈值包括额定能源电压的预定百分率，用于决定什么时候允许电动工具启动。

20.根据权利要求15的电动工具能源监视和控制系统，其中所述衰减阈值包括额定能源电压的预定百分率，用于决定什么时候点亮该警告指示器。

21.根据权利要求15的电动工具能源监视和控制系统，其中所述主电源开关是回动开关。

22.一种用于电动工具控制的方法，该方法包括：

识别用于电机激励的触发开关的激励；

不管触发开关的激励，限制最大电机速度小于最终电机速度；

探测该电动工具的状态转移；

响应于该状态转移，提高该电机速度至最终电机速度。

23.根据权利要求22的方法，其中所述探测包括：

通过监视电动工具臂开关，决定臂状态的变化。

24.根据权利要求22的方法，其中限制最大电机速度包括：

产生脉冲宽度调制控制信号，该控制信号限制最大电机速度至最终电机速度的大约50％。

25.根据权利要求22的方法，其中所述探测包括：

通过监视电动工具臂开关，决定臂状态的第一变化；以及还包括：

决定电动工具操作的完成；

决定臂状态的第二变化，以及响应地限制电机最大电机速度小于最终电机速度。

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