CN101154820B - 适配器、电池组与适配器的组合、及具该组合的电动工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适配器、电池组与适配器的组合、及具有这种组合的电动工具，当具有14.4V输出电压并可以以滑动方式连接到电动工具的所述电池组被用作具有12V额定电压并可以以插入方式连接到一个电池组的电动工具时，以插入其间的适配器来使所述电动工具和电池组相互连接。所述适配器具有在预定频率的预定占空比下进行切换的FET。通过开关操作来使所述电池组和电动工具相互连接或断开连接，从而降低该电池组的输出电压。对来自该电池组的电压进行检测。当检测到的电压在预定值范围以外时，判定发生了过电流或过放电。随后，所述FET截止来停止该电动工具。

Description

适配器、电池组与适配器的组合、及具该组合的电动工具

本申请基于并要求2006年9月19日提交的在先日本专利申请2006-253250、2006年12月20日提交的在先日本专利申请2006-342797、和2007年2月8日提交的在先日本专利申请2007-029702的优先权；其所有内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及一种适配器，其用于把诸如蓄电池、尤其是锂电池(包括锂离子电池)之类的电池组适配到具有不同形状或不同驱动电压的其它驱动装置。本发明还涉及一种适配器与电池组的组合以及一种具有这种组合的工具。

背景技术

具有相对高容量的蓄电池如镍氢电池(Ni-MH)和镍镉(Ni-cd)电池已被用作驱动无绳电动工具的电源。另外，包括锂离子电池的锂电池已被实际用作高容量和轻重量的蓄电池。

锂电池的标称电池电压大约是实际使用中的镍氢电池或镍镉电池的电池电压的三倍。基本上，镍镉电池和镍氢电池具有1.2V的标称电压，锂电池具有3.6V的标称电压。锂电池的能量密度大约是镍镉电池的三倍，而且比镍镉电池小且轻。另外，由于锂电池放电效率良好，从而即使在温度相对低的环境中也能放电，因此可在宽的温度范围内获得稳定电压。

12伏电池组群(串联十个1.2伏的镍镉电池或串联十个1.2伏的镍氢电池)已经广泛用于多种无绳电动工具。然而，在仅由锂电池形成的电池组群的情况下，即使串联锂电池，但是因为锂电池的标称电池电压是3.6V，所以可获得的输出电压也就是3.6V的倍数。因此，难以实现可应用到具有12V额定电压的无绳电动工具。在这一点上，如JP-A-2005-160233所公开，建议了一种以锂电池和镍镉或镍氢电池的组合来形成12伏电池组的方法。

作为把电池组连接到无绳电动工具的方法，已经使用了例如以下方法：插入连接法，其中在无绳电动工具中形成一个中空的空间部分来把电池组上形成的插入部分插入到该空间部分中；或者滑动连接法，其中无绳电动工具上形成的滑槽与电池组上形成的滑轨相配合，从而无绳电动工具以滑动方式连接到电池组。

发明内容

在上述由锂电池与镍镉或镍氢电池的组合形成电池组群的情况下，如专利文献1所述，由于这些电池的充电控制方法、容量或自放电水平互不相同，因此为了解决各种问题，必须有许多复杂的充电控制或自放电控制。

由于无绳电动工具和电池组因连接方法不同而难以直接相互连接，因此不可能使用它们，从而必须准备适合于此类电动工具连接部分的另一电池组。同时，可使用适配器来使得其连接部分与电动工具不相配的电池组能够连接到该电动工具。在这种情况下，即使在电池组输出电压高于电动工具额定电压的情形也可以进行连接。因此，存在向电动工具供给了高于额定电压的电压的问题，这非常危险。

另外，在使用电动工具之时可能有过电流流过或发生过放电，或者在对电池组充电之时可能发生过充电。因此，为了安全使用需要预防措施。

因此，本发明的目的是提供一种适配器、一种电池组与适配器的组合、以及一种电动工具，该适配器可使得其连接部分与电动工具不相配的电池组能够机械连接到电动工具，把电池组的电压转换成与电动工具额定电压相对应的电压来输出已转换的电压，并防止出现过电流和过放电以确保安全使用。

另外，本发明的目的是提供一种连接到电池组的适配器、一种电池组与适配器的组合、以及一种电动工具，该适配器可输出已知锂电池组合难以实现的预定电压。

根据本发明，使电动工具可被连接到仅使用锂电池组合就能输出预定电压的电池组，而这对传统电池组合而言难以达到。因此，可提高电动工具的可用性。

根据本发明，其连接部分与电动工具不相配的电池组被机械连接到电动工具。因此，可以提供适合于电动工具的电压。

根据本发明，即使在电池组的电压改变时，也可以以高精度和稳定方式来提供恒定电压。

根据本发明，可以抑制电池组不必要的能量消耗，从而实现较低的能量消耗。

此外，根据本发明，可以防止出现电池组的过放电和过电流现象，从而保证了电池组的安全使用和更长寿命。

下面通过本说明书的描述和附图来对本发明的上述以及其它目的、特征和优点进行分类。

附图说明

在附图中：

图1是根据本发明第一实施例的适配器和电池组的透视图；

图2是从底部斜视的根据第一实施例的适配器的透视图；

图3是根据第一实施例的连有适配器的电池组的透视图；

图4是根据第一实施例的电动工具的透视图；

图5是说明根据第一实施例适配器直接连接到电动工具的状态的透视图；

图6是根据第一实施例连有适配器的电池组的平面图；

图7是根据第一实施例连有适配器的电池组的侧视图；

图8A、8B、8C和8D是沿图7中线A-A截取的横截面图；

图9是根据另一实施例的沿图7中线A-A截取的横截面图；

图10是说明根据第一实施例的适配器使用状态的电路图；

图11是说明根据第一实施例第一修改示例的适配器使用状态的电路图；

图12是说明根据第一实施例的第二修改示例的适配器的使用状态的电路图；

图13是说明根据第二修改示例的适配器的使用状态的流程图；

图14是说明根据本发明第二实施例的适配器的使用状态的电路图；

图15是说明根据本发明的第三实施例的适配器的使用状态的电路图；

图16是说明根据本发明第四实施例直接把电池组连接到电动工具的状态的电路图；

图17是说明根据本发明第五实施例连有适配器的电池组的充电状态的电路图；

图18是滑动型电池组和滑动型适配器的侧视图；

图19是插入型电池组和滑动型适配器的侧视图；

图20是插入型电池组和插入型适配器的侧视图；

图21是第一实施例的第二修改示例；

图22是示出施加到驱动装置的输出电压与电池组电压之间关系的曲线图。

具体实施方式

(第一实施例)

下文中将参照图1到图10详细描述本发明的第一实施例。

首先参照图1到图9，将描述针对电池组100通过连接到适配器1而被用作电动工具200的电源的情况的构造。

图1到图9是说明根据本发明第一实施例的适配器的构造和使用状态的示图。适配器1是把电动工具200机械地和电气地连接到电池组100的装置，电池组100输出与电动工具200的额定电压不同的电压来启用电动工具200。适配器1可以以滑动方式连接到电池组100并且可以以插入方式连接到电动工具200。适配器1把从电池组100输出的电压转换成电动工具200的额定电压，并把转换后的电压供给电动工具200，从而电动工具200可以被电池组100驱动。即使要连接到电动工具200的电池组是插入型的，如果电池组的额定电压高于电动工具200的额定电压，电动工具200和电池组也不能直接相互连接。

如图1到3所示，在第一实施例中，适配器1以滑动方式可拆卸地连到滑动型电池组100。如上所述，在其上连有插入型电池组(未示出)的状态下使用根据本实施例的电动工具200。向外开口的容纳空间(接合部分)形成为连接部分。虽然未示出，但在该容纳空间内部提供了具有多个端子的电连接部分。因此，为了把电池组100用作电动工具200的电源，适配器1整体连到电动工具200上，然后电池组100以滑动方式连到适配器1上。另一选择是，提前连接了适配器1的连有适配器的电池组100以插入方式连接到电动工具200。

下文中将描述适配器1的构造。适配器1整体由树脂形成，并具有大体为长方体的基座部分1A和椭圆柱的插入部分1B。基座部分1A的电池组侧连接表面(下文称为底面)打开，插入部分1B从与打开部分相对的表面的后部整体地突出。另外，在适配器1内部支持和容纳了一个电路板(未示出)。

插入部分1B插入到形成于电动工具200中的容纳空间(未示出)，连接到电路板的端子9暴露在电动工具侧(下文称为顶部)之上的插入部分1B的外周面上。在插入部分1B一侧之上提供了用作指令部分的开关5。

当把插入部分1B插入到形成于电动工具200中的容纳空间中时，端子9连接到电连接部分的端子。开关5用作被预设到适合于额定电压的位置的转换单元，以避免等于或高于额定电压的电压施加到电动工具200。下面将详细描述开关5。

作为用于保持对电动工具200的连接的工具侧锁定单元8，在基座部分1A的前表面上提供了操纵部分8A和垂直安置在操纵部分8A后端的锁爪部分8B。基座部分1A具有用于电池组100的电池组侧锁定单元109的容纳部分(未示出)。如图2所示，基座部分1A的底面打开，在前后方向上沿左右侧壁延伸的一对滑轨7在底面的左右侧平行地伸展。

这对左右滑轨7用作把电池组100以滑动方式连到适配器1之时的导轨，并用作防止连上的电池组100从适配器1分离的卡锁。

工具侧锁定单元8的操纵部分8A和电池组侧锁定单元109的容纳部分(未示出)被布置来使得它们用于偏压锁定单元的方向相互不一致。具体地说，工具侧锁定单元8的操纵部分8A沿基座部分1A的前表面安置，并且垂直安置的锁爪8B由弹簧(未示出)来向前偏压。电池组100的锁定单元109的容纳部分(未示出)在基座部分1A的左右方向上被偏压。

当与弹簧偏压力相反朝适配器1的后部的方向推压适配器1中安置的工具侧锁定单元8的操纵部分8A时，适配器1与电动工具200分离。因此，锁爪8B的接合部分和电动工具200上的接合滑槽(未示出)松开。

接着将详细描述电池组100的构造。在电池组100中，多个可充电电池比如锂离子电池容纳在树脂制成的大致为长方体的盒中。如图1所示，连接部分101安置在电池组100的适配器侧连接表面(下文称为顶面)上。电池组100沿着其左右侧壁分别具有两个电池组锁定单元109的操纵部分109A。

连接部分101具有端子插入部分103和一对左右肋条105。这对肋条105在前后方向上沿基座部分1A的左右侧壁平行地延伸，具有矩形横截面的接合滑槽107在前后方向上相互平行地形成于肋条105的下部。

在电池组侧锁定单元109中，锁爪(未示出)从左右接合滑槽107突出，并且当向电池组100内部推压操纵部分109A时锁爪从接合滑槽107回缩。当适配器1在适配器1的左右滑轨7从后侧与左右接合滑槽107相配合的状态下向前侧滑动时，适配器1的左右滑轨7与电池组100的左右接合滑槽107相接合，从而适配器1连接到电池组100。由于左右锁爪被偏压单元(未示出)的回复力向外突出来与适配器1的接合滑槽7A接合，因此适配器1可靠地连到电池组100上。适配器1如上所述连到电池组100，从而如图3所示装配好连有适配器的电池组150。

当以与弹簧偏压力相反的方向朝电池组100内部推压安置在电池组100上的电池组侧锁定单元109的左右操纵部分109A时，适配器1从电池组100分离。于是，锁爪与适配器1的接合滑槽7A的接合被松开，从而适配器1可从电池组100分离。

如图4所示，连有适配器的电池组150(其中适配器连到电池组100上)的插入部分1B以适配器朝上的方式从电动工具200的底部插入到形成于电动工具200上的容纳空间(未示出)，从而把连有适配器的电池组150连到电动工具200的底部。

电动工具200是电钻之类并具有T形的侧视图。电动工具200具有主体部分200A和从主体部分200A以大致垂直的方向延伸的把手部分200B。主体部分200A其中具有电动机(未示出)作为驱动源。在主体部分200A的前端可旋转地提供了作为平面切刀夹持部分的钻头卡盘200C，并且钻头卡盘可拆卸地装载平面切刀，比如钻嘴。

把手部分200B从主体部分200A以大致垂直的方向延伸，连有适配器的电池组150可拆卸地连到把手部分200B的末端部分(图4中的底部)。在把手部分200B连接到主体部分200A的上前部分中的连接部分具有触发开关202。

通过把插入型电池组(未示出)连到把手部分200B的底部来使用电动工具200。当滑动型电池组100用作电源时，通过使用适配器1来把电池组100连到电动工具200。

在此情况下，适配器1中提供的工具侧锁定单元8的锁爪8B与电动工具200侧上的接合滑槽(未示出)(工具侧锁定单元8的容纳部分)相接合，从而防止连有适配器的电池组150从电动工具200分离。另外，安置在适配器1的插入部分1B的外周面中的多个端子9连接到电动工具200的把手部分200B的容纳空间中提供的电连接部分(未示出)的多个端子，从而电力可从电池组100供给电动工具200。

适配器1或连有适配器的电池组150可通过工具侧锁定单元8来连到电动工具200的把手部分200B上或从其上分离，并且适配器1通过电池组侧锁定单元109来连到电池组100或从其上分离。

如图5所示，滑动型电池组100可直接连接到能直接连接滑动型电池组的电动工具300。电动工具300具有主体部分300A和从主体部分300A以大致垂直的方向延伸的把手部分300B。主体部分300A其中具有电动机(未示出)作为驱动源。在主体部分300A的前端提供了作为平面切刀夹持部分的钻头卡盘，并且作为平面切刀的钻嘴310可拆卸地连到钻头卡盘300C。

把手部分300B的电池组侧连接部分300D构成为滑动型，具有与电池组100的上述电池组侧连接部分相同的构造。以与电池组100和适配器1之间的相同连接方式来进行电池组100和电动工具300之间的连接。

随后将描述开关5的构造。如图6和7所示，安置在适配器1的插入部分1B的侧面中的开关5被设置在两个位置中的任一个，即位置5A或位置5B。当开关5在位置5A处时，没有经适配器1转换就输出例如14.4V；即电池电压按原样输出。同时，当开关5在位置5B时，经适配器1转换输出12V。开关5具有误插入防止功能，用来防止适配器1在开关5设置到位置5A(14.4V)时连接到额定电压为12V即额定电压低于14.4V的电动工具。

图8A到8D是沿图7中线A-A截取的横截面图。如图8A到8D所示，开关5连接到旋转部分81。旋转部分81是具有开口部分83的大致的扇形盘，并可以在对应于扇形中心的固定部分81A上以预定角度旋转。如图8A和8B所示，适配器1中电路板上的开关销钉15C插入到开口部分83，并且开关销钉15C随着旋转部分81的旋转在端子15A和端子15B之间旋转。一端被可旋转地支承的弹簧85与旋转部分81接触，弹簧85的另一端被可旋转地支承在插入部分1B中以将旋转部分81向预定位置(端子15A和端子15B的位置)进行偏压。

如图8B所示，当开关15在连接到端子15A的位置处并且开关5设置到位置5A时，14.4V经适配器1转换之后被输出(事实上，没有对输出电压执行转换，该输出电压等于电池电压14.4V)。如图8D所示，当开关15在连接到端子15B的位置处并且开关5设置到位置5B时，12V作为转换后的电压被输出。

如图9所示，开关还可具有其它形式。如图9所示的开关87是滑动型开关，可沿着插入部分1B中的滑轨89在位置87A和位置87B之间移动来设置电压，以对应于电动工具的额定电压。开关87通过机构(未示出)在端子87A和端子87B之间切换。因此，可以以图8A到8D中情况相同的方式来选择输出电压。

接着将描述根据第一实施例的适配器1的电气配置，连接到适配器1的电池组100和12V的电动工具200。图10是说明适配器1、连接到该适配器1的电池组100和12V的电动工具200的连接状态的电路图。

如图10所示，电池组100具有包括锂电池111到114的电池组群110，其中串联了四个3.6伏的单元电池，因此标称电压是14.4V。电动工具200是包括电动机201、开关202等的驱动装置。在本实施例中，电动工具200是具有12V额定电压的普通无绳电动工具。

在使用电动工具200时，适配器1如上所述连接到电池组100。适配器1降低输入电压，如电池组100的14.4V的电池电压，来把输入电压转换成对应于电动工具200的额定电压的12V电压。通过把适配器1连接到12V的电动工具200，可正常操作电动工具200。

在图10中，电池组100包括：由锂电池111到114形成的电池组群110，连接到电池组100的正极的正端和连接到电池组100的负极的负端，监视电池组群110的锂电池111到114的每个电压的保护IC120，检测电池组群110的温度的热敏电阻器130，防止温度在充电时刻异常上升的热保护器131，允许充电时刻可识别的单元电池的数量的识别电阻器132，以及存储使用状态和使用历史踪迹并监视该电池组100的充电状态以输出控制信号的电池组控制电路140。虽然在本实施例中，正端被分成了放电端(+端)和充电端(L+端)，但这些端子可以整体给出。电池组100具有用于检测流过电池组群110的电流的电流检测电阻器(未示出)。电流检测电阻器例如被连接到电池组群110的顶端单元电池111的正端和与电池组群110的正极相连的正端之间，并通过保护IC检测电流来检测两端之间的电势差。

保护IC 120监视构成电池组群110的单元电池111到114的每个电压，并在单元电池111到114的至少一个被过放电时向用于输出电池状态信号的LD端输出放电停止信号。此外，当上述电流检测电阻器检测到过电流流过电池组群110时，向LD端输出放电停止信号。当电池组100在充电时刻被过充电时，通过LE端向充电器输出充电停止信号来停止电池组100的充电。

电动工具200是12V驱动电压的电动工具，包括电动机201、串联到电动机201的开关202、和并联到电动机201的续流二极管203。

适配器1包括：与电池组100的正端电连接的正端，与电池组100的负端电连接的负端，与输出电池组100的电池状态信号的LD端电连接的LD端，和分别与电动工具200的正负端电连接的正负端(图1到3中的端子9)。此外，适配器1主要包括恒压电路10、电源电路20、开关电路30、电源保持电路(电源保持单元)40、开关控制电路2、和开关15。

恒压电路10包括三端稳压器10以及电容器12和13，并把通过电源电路20供给的电池组100的电池电压转换成开关控制电路2和电源保持电路40的电源电压，例如5V的电路电源电压。即使在电池电压波动时，也可通过恒压电路10供给比如5V的稳定电路电源电压。

电源电路20包括FET 21和22、电阻器23到25、齐纳二极管26、和电容器27。当通过接通电动工具200的开关202把电压施加到构成开关电路30的FET 31的漏极端时，电源电路20的FET 22导通，从而通过使FET 22导通来使FET21导通，因此把电池电压施加到恒压电路10。

开关电路30包括FET 31、电阻器32到34、齐纳二极管35、电容器36、和二极管37。电阻器34、电容器36和二极管37构成用来应对电动工具200的反电动势的缓冲电路。开关电路30连接到电池组100和电动工具200之间的电流通路，即电池组100和电动工具200的负端之间的电流通路。当基于开关控制电路2的开关频率和开关占空比的信号输入到开关电路30的FET 31的栅极端时，电池组100的14.4V电池电压被转换成对应于电动工具200的12V电压。当放电停止信号比如电池组群110的过放电信号和过电流信号从电池组100的保护IC 120通过LD端输入FET 31的栅极端时，使FET 31截止来切断电池组100和电动工具200之间的闭合电路。另外，开关电路30可连接到电池组100和电动工具200的正极端之间。

通过从恒压电路10供给比如5V的电路电源电压，开关控制电路2成为可操作的，从而控制开关电路30的FET 31的开关频率和开关占空比。根据开关控制电路2的输出，向开关电路30的FET 31的栅极端输出脉冲信号，以便把电压输入到适配器1，即电池组100的电池电压转换成可驱动电动工具200的预定电压。

开关15是用来切换输出电压的单元，其包括端子15A、端子15B和开关销钉15C。当开关销钉15C连接到端子15A时，电压转换处于关闭状态，恒压电路10的输出电压比如5V输入到开关电路30，从而使FET 31连续导通。当开关销钉15C连接到端子15B时，电压转换处于开启状态，并从开关控制电路2向开关电路30输入预定脉冲信号，从而以预定占空比使FET 31导通和截止。即，在本实施例中，当开关销钉15C连接到端子15A时向电动工具200输出14.4V的电压，并且当开关销钉15C连接到端子15B时由于电压转换而输出12V的电压。另外，当开关销钉15C连接到端子15A时状态对应于图8A和8B，当开关销钉15C连接到端子15B时状态对应于图8C和8D。

电源保持电路40包括计数器IC 41、晶体管42、和上拉电阻器43。当接通电动工具200的开关202时，通过电源电路20和恒压电路10向开关电路2和电源保持电路40供给电源电压比如5V，于是晶体管42导通。由于GND电平信号在晶体管42导通的时间内被输入电源电路20的FET 21的栅极端，因此FET 21保持导通。

当从电源电路20供电时，计数器IC 41进行计时，并在预定时间之后输出一个信号来使晶体管42截止。当晶体管42截止从而电源电路20断开时，开关控制电路2和电源保持电路40的电源供给被切断。即，在操作电动工具200之后，内电路比如适配器1的电源电路20仅操作预定的时间。在预定时间之后，晶体管42截止从而电源电路20断开。因此，为了接通电源电路20，需要再次接通电动工具200的开关202。

电容器3用来去除噪声，续流二极管4用来应对电动工具200的反电动势。

接着将描述电池组100以插入其间的适配器1来连接到电动工具200的状态。

首先，根据开关5的位置选择要转换的电压。在本实施例中，由于电池组100的14.4V输出电压被转换成电动工具200的12V额定电压，因此开关5设置到位置5B来把开关销钉15C连接到端子15B。在这种状态下，当电动工具200的开关202接通时，电压被施加到构成开关电路30的FET 31的漏极端。由于电压施加到电源电路20的FET 22的栅极端，因此FET 22导通从而FET 21也导通。因此电池电压施加到恒压电路10。

当电源电压(电池电压)供给恒压电路10时，恒压电路10把电源电压转换成电源电压比如5V；把转换后的电压供给开关控制电路2和电源保持电路40；并使晶体管42导通。当晶体管42导通时，GND电平信号输入到电源电路20的FET 21的栅极端。因此，FET 21在晶体管42导通的时间内保持导通。

当电源电压比如5V施加到开关控制电路2时，在通过把开关5设置到位置5B来把开关15连接到端子15B的情况下执行电压转换。因此，根据开关控制电路2的开关频率和开关占空比的信号通过开关15输入到开关电路30的FET 31的栅极端。由于本实施例中电动工具200的额定电压是12V，因此电压从电池组100的标称电压14.4V降到12V(有效电压)。因此，开关控制电路2在预定频率以12V/14.4V＝83％的占空比把脉冲信号输出到开关电路30的FET 31的栅极端，并切换FET 31。由于转换的脉冲信号以83％的占空比重复接通和断开，因此有效电压降低来把14.4V转换到12V；具有12V有效值的电压通过适配器1的正端和负端供给电动工具200；电动机201旋转；从而驱动电动工具200。

当通过把开关5设置到位置5A来把开关15连接到端子15A时，FET 31连续地导通(占空比：100％)。因此，电池组100的14.4V输出电压按原样输出到正端和负端之间。

当电动工具200的开关202断开时，电压不供给电动机201，从而停止电动机201。在适配器1中，由于电源电压比如5V从电池组100通过电源电路20和恒压电路10连续地供给电压保持电路40，因此晶体管42导通。由于计数器IC 41在电源电压从电源电路20供给之后进行计时，晶体管42保持导通直到经过预定时间为止。因此，驱动了电源电路20和恒压电路10。当经过预定时间后，电源保持电路40(计数器IC 41)向晶体管42输出用于使晶体管42截止的信号；通过使晶体管42截止来断开电源电路20；从而切断从电池组100到适配器1的电源供给。

(节能功能)

在本实施例中，提供了节能功能以便不会不必要地消耗上述电池组100的能量。即，计数器IC 41在电源电压从电源电路20供给时进行计时，然后在预定时间之后输出用于使晶体管42截止的信号。由于晶体管42截止并因而断开了电源电路20，因此切断了供给开关控制电路2和电源保持电路40的电源。因此，当断开电动工具200的开关202或断开电动工具200的连接时，适配器1中的电路操作被禁止，以抑制电池组100的功率消耗。即，在操作电动工具200之后，内电路比如适配器1的电源电路20仅操作预定时间。在预定时间之后，晶体管42截止并因而断开电源电路20，从而实现节能。

(过放电防止功能和过电流防止功能)

在本实施例中，电池组100的保护IC 120具有如上所述的过放电检测功能和过电流检测功能。另外，保护IC 120还具有在充电时间的过充电检测功能。电池组100的保护IC 120通过检测锂电池111到114的每个电池电压来监视电池组群110的过放电。当被检测电压的任一个低于预定值时，过放电信号通过LD端输出到适配器1。保护IC 120通过检测由电流检测电阻器(未示出)所检测到的电池组群110的电流来监视过电流。当检测到的电流高于预定值时，过电流信号通过LD端输出到适配器1。当过放电信号或过电流信号作为放电停止信号通过LD端输入到开关电路30的FET 31的栅极端时，FET31截止来断开电池组100和电动工具200之间的闭合电路，从而切断供给电动工具200的电源。

由于电池组100的过放电或过电流可以因为过放电防止功能和过电流防止功能而避免，因此可以避免异常操作，比如电池组100的异常发热和电动机202的堵转，并且可以避免电池组100损毁或寿命缩短。

如上所述，根据本实施例的电动工具200在直接连接电池组的情况下使用插入型电池组作为驱动源。因此，为了使用滑动型电池组100，如上所述，该电池组100通过插入型适配器1连接到电动工具200上。

如上所详述，根据第一实施例的电池组100、适配器1、和电动工具200，即使在插入型电动工具200与电池组100的连接类型不同或者电动工具200的驱动电压与电池组100的输出电压不同时，电动工具200也可通过插入其间的适配器1来由电池组100驱动。另外，由于提供了节能功能、过放电防止功能、和过电流防止功能，因此可以在安全有效的方式下使用电动工具200。

(第一实施例的第一修改示例)

下文将参照图11详细描述根据本发明的第一实施例的第一修改示例。对具有与第一实施例相同构造和操作的元件给予了相同标号，并省略其描述。

适配器160的构造看起来大致与适配器1相同。在该示例中，将描述适配器160、连接到该适配器160的电池组100和12V的电动工具200的电气配置。图11是说明适配器160、连接到该适配器160的电池组100和12V的电动工具200的连接状态的电路图。

适配器1和适配器160之间的差别是：在电池组100的正端和电动工具200的正端之间安置了电感器71，并且在电动工具200的正端和负端之间安置了电容器73。电感器71和电容器73被提供来使得送入电动工具200的脉冲形电压波形变得平滑。以与适配器1的情况相同的方式被转换的脉冲形电压波形被电感器71和电容器73平滑处理，作为大致12V的直流电压的经平滑处理的电压通过适配器160的正端和负端供给电动工具200，电动机201旋转，从而驱动电动工具。

如上所述，根据第一实施例的第一修改示例的适配器160、和连接到该适配器160的电池组100和电动工具200，除了第一实施例的优点外，还可以更稳定地供给电压，并且可以更精确地或以另外的方式来控制电动机201。例如，可以控制电动机201的相，或点亮荧光灯用于工作期间照明。

(第一实施例的第二修改示例)

下文将参照图12和图13详细描述根据本发明的第一实施例的第二修改示例。对具有与第一实施例或第一实施例的第一修改示例相同构造和操作的元件给予了相同标号，并省略其描述。

适配器500的构造看起来大致与适配器1和适配器160相同。适配器500是用来把电动工具200机械地和电气地连接到输出电压与电动工具200的额定电压不同的电池组100的装置。适配器500可以以滑动方式连接到电池组100并以插入方式连接到电动工具200。另外，适配器500把电池组100的输出电压转换成电动工具200的额定电压并供给转换后的电压，从而电动工具200可以被电池组100驱动。

在该示例中将描述适配器500、连接到该适配器500的电池组100和12V的电动工具200的电气配置。图12是说明适配器500、连接到该适配器500的电池组100和12V的电动工具200的连接状态的电路图。电池组100和电动工具200与第一实施例相同，因此省略了其描述。

适配器500降低输入电压，比如电池组100的14.4V电池电压，以把输入电压转换为与电动工具200的额定电压相对应的12V电压。

适配器500包括：与电池组100的正端电连接的正端，与电池组100的负端电连接的负端，与用来输出电池组100的电池状态信号的LD端电连接的LD端，分别与电动工具200的正端和负端电连接的正端和负端。另外，适配器500主要包括恒压电路10、电源电路20、开关电路30、电源检测电路540、微计算机502、开关505、和热敏电阻器506。适配器1和适配器500之间的差别是：提供微计算机502代替开关控制电路2；提供用于选择是否执行电压转换的开关505来代替开关15；由微计算机502执行电源保持电路40及其功能；另外还提供了用于检测电池组100的电压的电池电压检测电路540和用于检测FET 31的温度的热敏电阻器506。

当通过接通电动工具200的开关202来把电压施加到构成开关电路30的FET 31的漏极端时，电源电路20的FET 22导通，从而FET 21导通。因此，电源电路20把电池电压供给电池电压检测电路540和恒压电路10。

电池电压检测电路540包括串联于正端和地线之间的电阻器541和542以及连接到电阻器542用于防止噪声的电容器543。电池电压检测电路540通过电阻器541和电阻器542对电池组100进行分压，并把电阻器542的电压输出到微计算机502。

恒压电路10把通过电源电路20供给的电池组100的电池电压转换成微计算机502的电源电压，例如5V的电路电源电压。开关电路30连接在电池组100的负端和电动工具200的负端之间。当根据微计算机502的开关频率和开关占空比的信号被输入开关电路30的FET 31的栅极端时，电池组100的14.4V电池电压被转换成对应于电动工具200的12V电压。当放电停止信号从电池组100的保护IC120通过LD端输入FET 31的栅极端时，FET 31截止来切断电池组100和电动工具200之间的闭合电路。此外，开关电路30可以连接在电池组100和电动工具200的正端之间。

开关505连接到微计算机502并选择是否执行电压转换。当不执行电池组100的电压转换时，通过把开关5设置到位置5A(图6)来把开关505的开关销钉505C连接到恒压(比如5V)端子505A。当电池组100的电池电压转换成预定电压比如12V并把转换后的电压输出到电动工具200时，通过把开关5设置到位置5B来把开关505与连接地线的端子505B相连接。此时，微计算机502检测开关505的状态。

热敏电阻器506检测FET 31的温度，恒压电路10的输出电压比如5V被电阻器7和热敏电阻器506分压，并且所分电压值输出到微计算机502。

当电动工具200的开关202接通时，通过电源电路20、电池电压检测电路540、和恒压电路10供给电源电压(比如5V)来使微计算机502可操作。因此，GND电平信号输入到电源电路20的FET 21的栅极端，从而保持FET 21导通。微计算机502根据开关505的状态来控制开关电路30的FET 31的开关频率和开关占空比。即，当开关505连接到端子505A时，不执行电压转换。因此，占空比100％的信号输出到开关电路30的FET 31。当开关505连接到端子505B时，电池电压转换成可驱动电动工具200的预定电压(12V)。因此，脉冲信号(占空比：83％)输出到开关电路30的FET 31的栅极端。

微计算机502通过监视FET 31的温度根据所检测到的温度来控制开关占空比。当通过监视由电池电压检测电路540所检测到的电池电压来检测过电流或过放电时，微计算机502使FET 31的栅极信号截止来切断电池组100和电动工具200之间的闭合电路。此外，微计算机502在电源电路20供电时进行计时，接着在预定时间之后输出用于使FET 21截止的信号。当断开电源电路20时，供给微计算机502的电源被切断。

下文将参照图13中的流程图描述电池组100、适配器500和电动工具200的操作。作为电动工具200主体的触发器的开关202接通(步骤511)。当电动工具200的开关202接通时，电压施加到构成开关电路30的FET 31的漏极端。由于该电压施加到电源电路20的FET 22的栅极端，因此FET 22导通，从而FET 21由于FET 22的导通也导通。因此，电池电压供给恒压电路10。当的电源电压供给恒压电路10时，恒压电路10把电源电压转换成电路电源电压比如5V并把转换后的电压供给微计算机502(步骤512)。当预定电压从电源电压检测电路540输入到微计算机502时，微计算机502把GND(L)电平信号输入到电源电路20的FET 21的栅极端，从而保持FET21导通(步骤513)。

当输入比如5V的电源电压时，微计算机502判断电压切换开关505是否处于电压转换状态(接通状态)(步骤514)。当从开关505输入的电压为地电平(连接到端子505B)时，在本实施例中，微计算机502在预定频率以83％的占空比输出脉冲信号来切换FET 31，从而电池组100的输出电压(14.4V)转换成电动工具200的驱动电压(12V)(步骤515)。当从开关505输入的电压为例如5V时，微计算机502判定没有执行电压转换，并在预定频率以100％的占空比输出脉冲信号来切换FET 31(步骤516)。

由于FET 31的温度因FET 31的切换而上升从而FET 31可能损坏，因此由热敏电阻器506来检测FET 31的温度(步骤517)。当热敏电阻器506所检测到的FET 31的温度等于或低于120℃时，该处理转移到步骤520(步骤517：否)。当温度高于120℃时(步骤517：是)，开关占空比减小到30％以抑制FET 31的温度上升(步骤518)。当FET 31的温度等于或高于100℃时，重复步骤518(步骤519：否)。当FET 31的温度低于100℃时(步骤519：是)，该处理转移到步骤520。

在步骤520执行过电流检测。即，当电池电压检测电路540检测到电池电压低于11V的状态持续了1秒或1秒以上时(步骤520：是)，该处理转移到步骤524。否则，该处理转移到步骤521(步骤520：否)。

在步骤521执行过放电检测。即，当电池电压检测电路540检测到电池电压低于8V时(步骤521：是)，该处理转移到步骤524。否则，该处理转移到步骤522(步骤521：否)。

在步骤522执行节能功能。即，当电路电源电压开始供给适配器500的微计算机502(开关202接通一次)并随后过去10小时(步骤522：是)时，该处理转移到步骤524。否则，该处理转移到步骤523(步骤522：否)。

在步骤523判断是否从电池组100的LD端输入了LD信号。如上所述，电池组100具有过放电防止功能和过电流防止功能。当检测到过放电或过电流的任一个时，通过LD端输出过放电信号或过电流信号作为放电停止信号。当输入放电停止信号时(步骤523：是)，该处理转移到步骤524。否则，该处理返回步骤513(步骤523：否)。

在步骤524，FET 31的栅极信号被切断，FET 21的栅极信号变为H，微计算机502的电源被切断(步骤525)，随后该处理返回步骤511。

由于过电流检测(步骤520和步骤523)和过放电检测(步骤521和步骤523)是由电池电压检测电路540和保护电路IC 120两者执行的，因此LD端的接触没有必要。即使在放电停止信号没有从保护IC 120输入到适配器500时，也会因为电池电压检测电路540的检测而可靠地避免了过电流和过放电。

如上所述由适配器500转换的12V电压通过适配器500的正端和负端供给电动工具200，从而旋转电动机来驱动电动工具200。另外，能可靠地避免过放电和过电流。

当电动工具200的开关202断开时，不向电动机201供给电压，从而电动机201停止。在适配器500中，电路电源电压比如5V从电池组100通过电源电路20和恒压电路10连续地供给微计算机502。微计算机502在电源电压从电源电路20供给之后进行计时。因此，FET 21保持导通直到经过预定时间，从而驱动电源电路20和恒压电路10。在预定时间之后，微计算机502输出用于使FET 21截止的信号来切断电源电路20。因此，从电池组100供给适配器500的电源被切断。

(过电流防止功能和过放电防止功能)

在本实施例中，微计算机502具有如上所述的过电流检测功能和过放电检测功能。微计算机502通过检测由电池电压检测电路540所检测到的电池组100的电池电压来监视过电流和过放电。当检测到的电压低于预定值比如11V的状态持续了1秒或1秒以上时，微计算机502判定发生了过电流。当检测到的电压低于预定值比如8V时，微计算机502判定发生了过放电。当微计算机502判定发生过放电或过电流时，向开关电路30的FET 31的栅极端输入截止信号；电池组100和电动工具200之间的闭合电路断开；从而从电池组100供给电动工具200的电源被切断。随后，微计算机502把FET 21的栅极信号变成H，因此电源电路20被断开，从而从电池组100供给适配器500的电源被切断。因此，微计算机502的电源被切断。另外，电池组100的保护IC 120还检测如上所述的过电流和过放电。

由于可通过过放电防止功能和过电流防止功能来避免电池组100的过放电和过电流，因此可以防止异常操作，比如电池组100的异常发热和电动机202的堵转，并且可防止电池组100的损毁和寿命减短。

(节能功能)

在本实施例中，微计算机502具有节能功能以便上述电池组100的能量不会被不必要地消耗掉。即，微计算机502在电源电压从电源电路20供给时进行计时，随后在预定时间之后比如经过10个小时后输出用于使FET 21截止的信号(触发器202接通一次之后)。因此，电源电路20被切断从而供给微计算机502的电源被切断。

因此，当断开电动工具200的开关202或断开电动工具200的连接时，以及当电动工具200的开关202接通一次并经过预定时间时，限制适配器500中的电路操作来抑制电池组100的功耗。即，在操作电动工具200之后，内电路比如适配器500的电源电路20仅操作预定时间。预定时间之后，FET 31截止；FET 21截止；从而电源电路20断开，实现了节能。

取决于如何使用电动工具200，可能会误检测过电流。即，当在开关202被推下一半(转矩下降)持续预定时间的状态下使用电动工具时，发生正端电压(电池电压)变化，从而由电池组100的电流检测电阻所检测到的电流值变化。结果，保护IC 120误检测到过电流，放电停止信号通过LD端输出，然后FET 31截止。由于电池电压检测电路540还检测过电流，因此本发明可以被构造如下。即，即使从LD端输出了放电停止信号，当由电池电压检测电路540所检测到的电池电压等于或高于预定值时，从LD端输出的信号被忽略。于是，从微计算机502会输出保持FET 31导通的信号。

如上所详述，根据第一实施例的第二修改示例的电池组100、适配器500、和电动工具200，即使在插入型电动工具200与电池组100的连接类型不同或者电动工具200的驱动电压与电池组100的输出电压不同时，电动工具200也可通过插入其间的适配器500来由电池组100驱动。由于输出电压可由开关5来选择，因此可避免输入高于电动工具200的额定电压的电压。由于适配器500的微计算机502还具有如电池组100一样好的节能功能、过放电防止功能、和过电流防止功能，因此可在更安全和有效的方式下使用电动工具200。

上述第一实施例的第二修改示例可以按如图21所示进行操作。图21所示流程图与图13所示流程图大致相同，但它们的不同之处在于，当在步骤514判定电压切换开关505处于接通状态时(步骤514中的“是”)并不立即执行步骤515，而添加了步骤51X来判断电池电压是否大于12V。下文说明在相同操作之前和之后的添加步骤51X的操作。其它部分的操作与图13所示流程图的操作相同，并对它们给予了相同的步骤编号。

在输入了例如5V的电路电源电压时，微计算机502判断电压切换开关505是否处在执行电压转换的状态(接通状态)(步骤514)，并且在来自开关505的输入电压为例如5V时，微计算机502判断不应执行电压转换，输出具有预定频率和占空比为100％的脉冲信号，并令FET 31执行切换(步骤516)。这一点与图13的流程图所示的操作相同。然而，当来自开关505的输入是地电平时，电池电压检测装置540检测电池电压，微计算机502判断电池电压是否等于或大于预定值(步骤51X)。这一点与图13的流程图不同。在本实施例中，电池组100的输出电压14.4V转换成电动工具200的驱动电压12V，因此，期望判断由电池电压检测装置540检测到的电池电压是否等于或大于12V。当电池电压等于或大于12V时微计算机502输出具有预定频率和占空比为83％的脉冲信号，并令FET 31执行切换(步骤515)。即，如图22所示，如果电池电压为14.4V，则向电动工具200输出12V(有效值)，如果电池电压大于等于12V且小于等于14.4V，则把对应于电池电压的83％的电压输出到电动工具200。

另外，当电池电压低于12V时，前进到步骤516，并且微计算机502输出具有预定频率和占空比为100％的脉冲信号，并令FET 31执行切换。这是因为在电池组100的保护IC 120检测过电流时执行切换的状态下无法检测准确的电流值，因此，当电池电压低于12V时，微计算机502判定有过电流的可能性，以借助占空比为100％的状态下的保护IC 120来进行准确的过电流检测。

在上面的说明中，以在电池电压等于或大于12V时输出预定频率的83％占空比的方式来执行控制，但这并非限制性的。在电池电压等于或大于12V时，即使按照在总是借助微计算机502监视电池电压的同时使来自适配器500的输出电压有效值成为12V的方式来计算最佳占空比以控制FET 31，也是可以的。在这种情况下，可以保持来自适配器500的输出电压有效值在电池电压等于或大于12V时的区域内恒定，从而即使当电池电压减小时，也可以以稳定的电源来使用电动工具200，而不受电池电压减小的影响。

(第二实施例)

下面将参照图14详细描述本发明的第二实施例。图14是说明根据第二实施例的适配器600、连接到该适配器600的电池组100和电动工具700的连接状态的电路图。对具有与第一实施例或其修改示例相同构造和操作的元件给予了相同标号，并省略其描述。

根据第二实施例的适配器600的使用状态中的配置与第一实施例及其第一和第二修改示例的配置大致相同。适配器600是用于把电动工具700机械地和电气地连接到输出比电动工具700的额定电压低的电压的电池组100来使用电动工具700的装置。例如，适配器600以滑动方式连接到电池组100并且以插入方式连接到电动工具700。

首先，描述电池组100在适配器600插入电池组100和电动工具700之间的情况下用作电动工具700的电源时的内部配置。该电池组100与第一实施例中的电池组相同，因此省略其描述。电动工具700和电动工具200之间的差别在于电动工具200的电动机201改成电动机701，二极管203改成二极管703，开关202改成开关702，并且额定电压高于电池组100的输出电压(比如14.4V)。然而，基本配置和操作大致相同。

适配器600把输入电压转换成与电动工具700的额定电压相对应的电压，比如提高电池组100的14.4V的电池电压。为此，在根据第二实施例的适配器600中，在第一实施例中描述的开关5的位置B可以是表示比电池组100的输出电压高的电压值(比如18V)的位置。

适配器600包括：与电池组100的正端电连接的正端，与电池组100的负端电连接的负端，与输出电池组100电池状态信号的LD端电连接的LD端，分别与电动工具700的正负端电连接的正负端。此外，适配器600主要包括恒压电路10、电源电路20、开关电路30、电池电压检测电路540、微计算机602、开关505、热敏电阻器506、电感器608、二极管604、电容器609、和停止信号检测电路650。

适配器500和适配器600之间的差别在于：适配器600提供了升压电感器608、电容器609、用于防止电容器609放电的二极管604、以及用来如开关电路30所执行功能那样接通或断开电动工具700的开关702并且用来检测放电停止信号的停止信号电路650；微计算机502改成微计算机602；以及开关电路30布置在电感器608和负端之间。

停止信号检测电路650包括FET 651、电阻器652、电阻器653、和齐纳二极管654。当接通电动工具700的开关702因而从微计算机602供给栅极信号(FET 651的导通信号)时，停止信号检测电路650的FET 651把电池组的负端连接到电动工具700的负端。当根据微计算机602或电池组100的过电流防止功能、过放电防止功能、或节能功能来输入放电停止信号时，FET 651截止。因此，电池组100的负端和电动工具700的负端之间的连接断开，从而切断从电池组100供给的电能。

当电动工具700的开关702接通时，FET 22导通，因而FET 21导通，电源电路20把电池电压供给电池电压检测电路540和恒压电路10。

微计算机502和微计算机602之间的差别在于：根据过电流防止功能、过放电防止功能、或节能功能的放电停止信号不是输出到开关电路30，而是输出到停止信号检测电路650。除此之外，微计算机602执行与微计算机502大致相同的操作。

当电动工具700的开关702接通时，通过电源电路20、电池电压检测电路540、和恒压电路10来供给电路电源电压比如5V，因而微计算机602成为可操作的。因此，GND电平信号输入到电源电路20的FET 21的栅极端，并且FET 21保持导通。微计算机602根据开关505的状态来控制开关电路30的FET 31的开关频率和开关占空比，并根据所检测到的温度来监视FET 31的温度以控制开关占空比。即，当开关505连接到端子505A时，不执行电源转换以保持FET 31截止。当开关505连接到端子505B时，脉冲信号输出到开关电路30的FET 31的栅极端来被转换成可驱动电动工具700的预定电压。

微计算机602在电源电路20供电时进行计时，于是在预定时间之后输出用于使FET 21截止的信号。当断开电源电路20时，供给微计算机602的电源被切断。

如上所述，开关电路30连接在电感器608和负端之间。当把根据微计算机602的开关频率和开关占空比的信号输入开关电路30的FET 31的栅极端时，开关电路30接通或断开。

在FET 31导通的同时，电感器608在形成于电池组100的正端和负端之间的电流通路上蓄积能量。在FET31截止的同时，电感器608通过二极管604输出能量。

在FET 31导通的同时，二极管604防止电容器609放电。在FET31截止的同时，二极管604成为从电感器608到电动工具700和电容器609的电流通路。

在FET 31导通的同时，电容器609把蓄积的电能供给电动工具700。在FET 31截止的同时，除了电池组100的电源电压，还由电感器608中蓄积的电能对电容器充电。

即，电感器608通过使FET 31导通来蓄积电能，通过使FET 31截止来把电容器609的充电电压添加到电感器608的电能上的该电压(升高的电压)可以供给电动工具700。

下面将描述上面构造的电池组100、适配器600和电动工具700的操作。当电动工具700的开关702接通时，电压被施加到停止信号检测电路650的FET 651的漏极端。由于电压施加到电源电路20的FET 22的栅极端，因此FET 22导通从而FET 21也导通。因此，电池电压供给恒压电路10。当电源电压供给恒压电路10时，恒压电路10把电源电压转换成电路电源电压比如5V并把转换的电压供给微计算机602。当电源电压供给微计算机602时，微计算机602把栅极信号(导通信号)输出给FET 651；FET 651导通；于是形成了电池组100和电动工具700的闭合电路。微计算机602把GND(L)电平信号输入到电源电路20的FET 21的栅极端来保持FET 21导通。

当输入电路电源电压比如5V时，微计算机602判断电压切换开关505是否接通(端子505B：地电平)。当电压切换开关505接通时，微计算机602在预定频率以与升高电压的比率对应的占空比来输出脉冲信号，以使电池组100的输出电压上升并被转换成本实施例中电动工具700的驱动电压，从而切换FET 31。当电压切换开关505断开时(端子505A)，微计算机602判定不执行电压转换，以保持FET 31截止。

此时，由热敏电阻器506检测FET 31的温度。由电阻器7和热敏电阻器506对恒压电路10的输出(5V)分压，然后根据分压值来检测温度。当热敏电阻器506检测到的FET 31的温度高于120℃时，减小开关占空比来抑制FET 31的温度上升直到温度低于例如100℃。

在本实施例中，当FET 31导通时，形成了具有电感器608和插入到电池组100的正端和负端之间的FET 31的电流通路，从而在电感器608中蓄积了能量。当FET 31截止时，电感器608中蓄积的能量添加到电池组100的输出电压上，然后把添加了的电压供给电动工具700和电容器609。此时，电容器609充电。在FET 31导通的同时，电容器609中所充电能供给电动工具700。通过与FET 31导通和截止时间的总时间与其截止时间的比值成比例地升高电池组100的输出电压，来获得供给电动工具700的电压。

在本实施例中，提供了与第一实施例的第二修改示例中电池组100和适配器500相同的过电流防止功能、过放电防止功能、和节能功能。如上所述，当电池电压检测电路540检测到过电流或过放电时，微计算机602向停止信号检测电路650的FET 651输出放电停止信号。因此，停止了电能供给。另外，由于保护IC 120检测到过电流和过放电，因此FET 651被检测到的信号(放电停止信号)截止。停止信号检测电路650可以连接到电池组100的正端和电动工具700的正端之间。

由适配器600升高的电压通过适配器600的正端和负端供给电动工具700来旋转电动机701，从而驱动电动工具700。

当电动工具700的开关702断开时，不对电动机701供电，从而停止电动机701。在适配器600中，电路电源电压比如5V被从电池组100通过电源电路20连续地供给电源保持电路540以及供给恒压电路10。由于微计算机602在电源电压从电源电路20供给之后进行计时，因此晶体管21保持导通直到经过了预定时间。因此，电源电路20和恒压电路10被驱动。当经过了预定时间后，微计算机602输出用于使FET 21截止的信号；电源电路20断开；从而切断从电池组100到适配器600的电能。

如上所详述，根据第二实施例的电池组100、适配器600和电动工具700，即使在插入型电动工具700与电池组100的连接类型不同或者电动工具700的驱动电压与电池组100的输出电压不同时，也可由于适配器600插入其间升高了电池组100的输出电压而以有效方式驱动电动工具700。由于适配器600的微计算机602具有节能功能、过放电防止功能、和过电流防止功能，因此能以更安全和有效的方式来使用电动工具700。

(第三实施例)

下面将参照图15详细描述本发明的第三实施例。图15是说明根据第三实施例的适配器800、连接到该适配器800的电池组100和电动工具700的连接状态的电路图。对具有与第一实施例及其修改示例、或第二实施例相同构造和操作的元件给予了相同标号，并省略其描述。

根据第三实施例的适配器800的使用状态中的配置与第二实施例的修改示例的配置大致相同。适配器800是用于把电动工具700机械地和电气地连接到输出比电动工具700的额定电压低的电压的电池组100来使用电动工具700的装置。例如，适配器800以滑动方式连接到电池组100并且以插入方式连接到电动工具700。

首先，描述电池组100在适配器800插入电池组100和电动工具700之间的情况下用作电动工具700的电源时的内部配置。该电池组100和电动工具700与第二实施例中的电池组和电动工具相同，因此省略其描述。

适配器800升高输入电压，比如电池组100的14.4V的电池电压，并把升高的电压转换成与电动工具700的额定电压相对应的电压。适配器800包括：与电池组100的正端电连接的正端，与电池组100的负端电连接的负端，与用来输出电池组100的电池状态信号的LD端电连接的LD端，分别与电动工具700的正端和负端电连接的正端和负端。另外，适配器800主要包括恒压电路10、电源电路20、开关电路30、电池电压检测电路540、微计算机802、开关505、热敏电阻器506、变压器808、二极管604、电容器609、和停止信号检测电路650。

虽然适配器600和适配器800都具有升压功能，但适配器600和适配器800之间的差别是：提供微计算机802来代替微计算机602；提供变压器808来代替升压电感器608；并在变压器的次级侧提供二极管604和电容器609。

变压器808在初级侧具有电感器801并在次级侧具有电感器803。电感器801连接在电池组100侧的正端和开关电路30之间。电感器803通过二极管604连接在电动工具700侧的正端和负端之间。电容器609连接在电动工具700侧的正端和负端之间。当预定占空比和预定频率的脉冲信号输入开关电路30的FET 31时，可由变压器808根据脉冲信号的占空比以及电感器的绕组数量比来改变供给电动工具700的电压。因此，变压器808既可以升高电池电压，也可以降低电池电压。

二极管604对通过使FET 31导通和截止而产生的电感器803的交流电压进行整流，并与电容器609一起构成整流平滑电路。

用于防止电容器609放电的二极管604以及电容器609在通过使FET 31导通和截止而进行充放电的同时对输出电压进行平滑处理。

微计算机802和微计算机602之间的差别是通过接通和断开开关505来把信号输出到FET 31。在本实施例中，开关505接通时，根据电感器801和电感器803的绕组数量之比来调节预定频率的脉冲信号的占空比，由此输出期望电压值的输出电压。另外，当开关505断开时，根据电感器801和电感器803的绕组数量之比来调节预定频率的脉冲信号的占空比，由此输出与电池组100的电压相同的输出电压。

下面描述如上构造的电池组100、适配器800、和电动工具700的操作。当电动工具700的开关702接通时，电压施加到停止信号检测电路650的FET 651的漏极端；电压施加到电源电路20的FET 22的栅极端；FET 22导通；从而FET 21导通。因此，电池电压供给恒压电路10。当把电源电压供给恒压电路10时，恒压电路10把电源电压转换成电路电源电压比如5V来把转换的电压供给微计算机802。微计算机802把GND(L)电平信号输入到电源电路20的FET21的栅极端以保持FET 21导通。

当输入电路电源电压比如5V时，微计算机802判断电压切换开关505是否接通。当电压切换开关505接通时(执行电压转换)，微计算机802以预定占空比和预定频率把脉冲信号输出到FET 31来切换FET 31，以使电池组100的输出电压被转换为期望的电压来驱动电动工具700。切换FET 31所引起的电磁感应产生了电动势，因而在电动工具700的正端和负端之间输出期望的电压。当切换开关505断开时，微计算机802判断不执行电压转换，并以不同于在预定频率下执行电压转换的情况下的预定占空比的占空比来输出脉冲信号，从而切换FET 31。切换FET 31所引起的电磁感应产生了电动势，因而在电动工具700的正端和负端之间输出与电池组100的输出电压相同的电压。

此时，热敏电阻器506检测FET 31的温度。电阻器7和热敏电阻器506对恒压电路10的输出电压(5V)进行分压，并由分压值检测该温度。当热敏电阻器506检测到的FET 31的温度高于120℃时，通过减小开关占空比来防止FET 31的温度上升，直到温度降至例如100℃。

在本实施例中，脉冲信号在电压转换和没有电压转换两种情况下输出到FET 31。根据电感器801和电感器803的绕组比和脉冲信号的占空比来升高要供给电动工具700的电压。另外，电压还可以降低。

此外，本实施例具有第一到第三实施例中的过电流防止功能、过放电防止功能、和节能功能，以及电池组和适配器。如上所述，当电池电压检测电路540检测到过电流或过放电时，微计算机802把放电停止信号输出到停止信号检测电路650的FET 651，从而停止供电。同样，当电池组100的保护IC 120检测到过电流或过放电时，通过LD端输出放电停止信号来使FET 651截止。停止信号检测电路650可连接在电池组100的正端和电动工具700的正端之间。

如上所述由适配器800升高(降低)的电压通过适配器800的正端和负端供给电动工具700来旋转电动机701，从而驱动电动工具700。

当电动工具700的开关702断开时，不向电动机701供电，从而停止电动机701。在适配器800中，电路电源电压比如5V从电池组100通过电源电路20和恒压电路10连续地供给微计算机802。由于微计算机802在电路电源电压从电源电路20供给之后进行计时，因此FET 21保持导通直到经过预定时间。因此，驱动了电源电路20和恒压电路10。当经过了预定时间时，微计算机802输出用于使FET21截止的信号；通过使FET 21截止来断开电源电路20；从而切断电池组100对适配器800的供电。

如上所详述，根据第三实施例的电池组100、适配器800和电动工具700，即使在插入型电动工具700与电池组100的连接类型不同或者电动工具700的驱动电压与电池组100的输出电压不同时，也可由于适配器800插入其间升高了电池组100的输出电压而以有效方式驱动电动工具700。由于适配器800的微计算机802也具有节能功能、过放电防止功能、和过电流防止功能，因此能以更安全和有效的方式来使用电动工具700。

(第四实施例)

接下来将描述电池组100在其间不插入适配器时用作电动工具300的驱动源的情况。如上所述，图5是说明滑动型电池组100和可常规连接其上的电动工具300的使用状态的示图。如图5所示，在根据本实施例的电池组100中，可在把电池组100直接连接到可与滑动型电池组100常规连接的电动工具300的状态下向电动工具300供电。

图16是说明根据本发明第四实施例的电池组与可常规连接到该电池组100的电动工具300的连接状态的电路图。

如图16所示，电池组100由锂电池111到114形成，其标称电压是串联四个3.6伏的单元电池而获得的14.4V。电动工具300包括电动机301、开关302、以及在电池组100处于过放电和过电流之类异常状态下时停止电动工具300的操作(切断电动机301和电池组100之间的闭合电路)的FET 304。在本实施例中，电动工具300是14.4V的电气设备，并且在14.4V电池组100连接到14.4V的电动工具300时电动工具300是正常操作的。

在图16中的电池组100的配置和操作与根据第一实施例到第三实施例的电池组100相同。电动工具300具有电动机301、开关302、续流二极管303、FET 304、上拉电阻器305和齐纳二极管306。电动机301和开关302相互串联。FET 304的漏极端和源级端连接在开关302和负端之间。FET 305的栅极端连接到LD端。栅极端通过上拉电阻器305连接到正端，并通过齐纳二极管306连接到负端。FET 304由电池组100的电池电压来导通。即，当电池组100正常连接到电动工具300时，FET 304导通。

当预定电压从电池组100通过上拉电阻器305供给FET 304的栅极端时，FET 304也导通。因此，当开关302接通时，预定电压从电池组100供给电动机301，从而驱动电动工具300。当开关302断开时，在正端和负端之间的闭合电路被切断，从而停止驱动电动工具300。

电池组100的保护IC 120具有针对每个锂电池111到114的过放电检测功能和过电流检测功能。当检测到过放电或过电流状态时，通过电池组100和电动工具300的LD端输出放电停止信号；FET 304截止；从而切断对电动工具300的供电。

如上所述，电池组100直接连接到电动工具300来向电动工具300供电，从而可驱动电动工具300。另外，由于提供了过放电防止功能和过电流防止功能，因此可以在安全和有效方式下使用电动工具300。

(第五实施例)

接着将参照图17描述对连接到适配器550的电池组100充电的情况。如图17所示，适配器550具有可与充电器400电连接的充电端L+。在本实施例中，充电正端(L+)与可电连接到电动工具200的正端分开提供，并且与用于电动工具200的负端共用的负端可电连接到充电器400。充电正端与放电正端可相互共用。在这种情况下，可以减少端子数量。

电池组100的保护IC 120监视如上所述的电池组群110的单元电池111到114的每个电压。例如，当发生过充电时，比如尽管单元电池111到114充电到了预定电压仍继续充电时，保护IC 120把过充电信号通过适配器500的LE端和内部信号线输出到充电器400。如上所述，保护IC 120监视电池组群110的电流。当电流低于预定值时，保护IC判断电池组群110充电已满，并通过把充电已满信号通过适配器500的LE端和内部信号线输出到充电器400，从而停止充电。根据从识别电阻器132或单元电池的数量所得到的电池类型的电池类型信号通过适配器500的T端和内部信号线输出到充电器400。根据由热敏电阻器130检测到的电池温度的温度信号通过适配器500的LS端和内部信号线输出到充电器400。充电器400根据来自T端的电池类型信号和来自LS端的温度信号来控制充电电流和充电电压，以对电池组100充电。另外，还检测了电池组100的电池电压。

适配器550与第一实施例的第二修改示例中的适配器500大致相同。然而，作为参考图1到图3所描述的插入部分1B的端子9，本实施例的适配器550提供有七个端子，即充电端L+、正端、负端、LD端、LE端、T端、和LS端。在充电器400侧提供了五个端子，即充电端L+、负端、LE端、T端、和LS端。

充电器400包括充电端L+、负端、LE端、T端、LS端、向电池组100供电的电源电路401、和控制电源电路401的操作的控制电路402。电源电路401连接到充电端L+和负端，并通过适配器550向电池组100供电。控制电路402连接到LE端、T端、和LS端，这些端子通过适配器550连接到电池组100。控制电路402根据从LE端、T端和LS端输入的信号向电源电路401输出控制信号。

如上所述，当由充电器通过适配器550对电池组100充电时，适配器550在电池组100连接到适配器550的状态下连接到充电器400。充电器400的控制电路402根据通过适配器550从T端输入的电池类型信号来识别单元电池的数量(电池种类)，根据电池类型来确定充电电压和充电电流，然后向电源电路401输出预定的输出。电源电路401把来自充电端L+和负端的电能通过适配器550供给电池组100。在此情况下，由于充电电流流过用作FET 31的规避单元的二极管37，而不考虑微计算机502的操作，即不考虑使FET 31导通。因此，可以进行充电。即，不用驱动适配器550就可充电。该二极管37与FET 31并联连接。二极管37的阴极连接到电池组侧上的一个负端侧，其阳极连接到电池组100的一个负端侧。

在电池组100中，每个电池电压由保护IC 120来监视。当过充电检测信号通过适配器550从LE端输入时，或者当温度异常检测信号通过适配器550从LS端输入时，控制电路402把输出停止信号输出到电源电路401，从而停止供电。

电池组100的充电已满检测由充电器400的充电电流检测单元、电池电压检测单元、电池温度检测单元(均未示出)等等来执行。例如，在电池组100是由锂电池形成的情况下，在充电电流检测单元所检测到的充电电流等于或小于充电已满电流值的时刻，判定电池组100已经充满，从而停止充电。在电池组100是由镍镉电池或镍氢电池形成的情况下，在由电池电压检测单元所检测到的电池电压从峰值下降到预定值的时刻，以用来判定充电已满的已知-ΔV方法来判定电池组100已经充满。另外，可以通过由温度检测单元检测从LS端输入的电池温度来判定充电已满。

如上所述，电池组100可以在其连接到适配器550的状态下由充电器400充电。当滑动型电池组100由上述插入型充电器充电时，在适配器550电连接到电池组100的状态下，适配器550的端子电连接到充电器400的充电端，从而对电池组100充电。在这种情况下，在适配器550中除了提供过放电防止功能和过电流防止功能，还提供了用于防止过充电的保护单元。

如上所详述，由于提供了有效电压转换单元来把电池组的电池电压转换成电动工具必需的预定电压，因此通过仅使用锂电池组合就可以选择性地输出从传统组合中难以得到的预定电压。由于根据电动工具的开关操作来对恒压单元供电，因此可以减小电池组的功耗。因为提供了用于根据来自电池组的过放电或过电流的电池状态信号来切断电流供给通路的保护单元，所以可以避免电池组的损毁或寿命减短。

根据本发明的适配器、电池组和适配器的组合、以及包括这种组合的电动工具并不局限于上述实施例，并且可以在权利要求书描述的范围内进行各种修改和改进。例如，如图18所示，滑动型适配器1a可以连到滑动型电池组100a。如图19所示，滑动型适配器1b可以连到插入型电池组100b。如图20所示，插入型适配器1c可以连到插入型电池组100b。图18所示的滑动型电池组100a与图1、图3等中所示电池组100相同。适配器1a连到具有滑动型连接部分的电动工具。图19所示的插入型电池组100b具有与图1所示适配器1的椭圆柱形插入部分1B大致相同的形状的插入部分。最初，意在以将插入型电池组100b的插入部分插入到形成于电动工具200的把手部分200B中的中空部分的方式来使用插入型电池组100b。然而，图19示出这样的示例：其中，以将具有该形状的电池组100b插入到形成于滑动型适配器1b中的空间(点线所示部分)的方式来使用电池组100b，并且适配器1b连到具有滑动型连接部分的电动工具。图20所示的插入型电池组100b与图19所示的电池组相同。图20所示插入型适配器1c与图1、图3等所示的适配器1大致相同。然而，适配器1c与图1、图3所示适配器不同之处在于：形成了用于容纳电池组100b的插入部分的空间(点线所示部分)。以将适配器1c插入到其中形成了电池组插入部分的电动工具中的方式来使用连到电池组100b的适配器1c。

在本实施例中，电池组的电池电压描述为14.4V，电动工具200的额定电压描述为12V，从14.4V到1 2V的电压转换由开关5来选择，但电压转换可以自动选择。在此情况下，当适配器的输出电压设置成高于电动工具的额定电压时，可以提供与电压切换单元互连的连接防止单元，以防止适配器连接到电动工具。可通过改变开关占空比来把电池电压转换成9.6V、7.2V、18V或24V。电池组可以与适配器合并(电池组具有适配器其中的功能)，从而可由电池组转换电压。

Claims (31)

1.一种适配器和电池组的组合，

所述适配器包括：

第一端子；

第二端子，其可电连接到电动工具；和

有效电压转换单元，用于转换从电池组通过所述第一端子输入的电压的有效值，并把转换后的电压输出到所述第二端子，

所述电池组包括：

第三端子，其可与所述第一端子电连接；

异常检测单元，用于检测对适配器的供电异常；和

第一停止单元，用于在所述异常检测单元检测到异常时停止对所述适配器的供电，

其中，所述有效电压转换单元包括：

开关单元，其连接在所述第一端子和所述第二端子之间；和

开关控制单元，其用于通过改变所述开关单元的开关频率和开关占空比来控制所述开关单元的开关操作，

并且其中，所述适配器还包括：

恒压单元，用于向所述开关控制单元供给恒定电压；以及

电源单元，用于根据所述电动工具的接通操作来向所述恒压单元供给电池组的电压。

2.如权利要求1所述的适配器和电池组的组合，其中所述开关控制单元用于控制接通或断开所述开关单元的时间，

并且其中所述第一停止单元在所述异常检测单元检测到异常时断开所述开关单元。

3.如权利要求1所述的适配器和电池组的组合，所述适配器还包括：

电池电压检测单元，用于检测所述电池组的电压；和

第二停止单元，用于在所述电池电压检测单元所检测到的电压等于或小于一个预定值时停止对所述有效电压转换单元的供电。

4.如权利要求1所述的适配器和电池组的组合，所述有效电压转换单元还包括：

温度检测单元，用于检测所述开关单元的温度，

其中，所述开关控制单元用于在所述温度检测单元所检测到的温度等于或大于一个预定值时断开所述开关单元。

5.一种连接设备，其包括：

第一端子，其连接到供电源；

第二端子，其连接到电气设备；

转换单元，用于转换从所述供电源供给的电力，并将转换后的电力输出到第二端子；和

切断单元，用于在所述供电源异常时切断所述转换单元，

其中，所述转换单元包括：

开关单元，其连接在所述第一端子和所述第二端子之间；和

开关控制单元，用于通过改变所述开关单元的开关频率和开关占空比来控制所述开关单元的开关操作，

并且其中，所述连接设备还包括：

恒压单元，用于向所述开关控制单元供给恒定电压；以及

电源单元，用于根据所述电气设备的接通操作来向所述恒压单元供给供电源的电压。

6.如权利要求5所述的连接设备，所述供电源包括：

电池组群，其由一个或多个单元电池形成；和

异常检测单元，用于检测所述电池组群的异常，

其中所述切断单元根据来自所述异常检测单元的信号来进行切断。

7.如权利要求5所述的连接设备，还包括用来检测所述供电源的电压的电压检测单元，

其中，所述切断单元在所述电压检测单元检测到供电源异常时进行切断。

8.如权利要求5所述的连接设备，所述供电源包括：

电池组群，其由一个或多个单元电池形成；

异常检测单元，用于检测所述电池组群的异常；和

电压检测单元，用于检测所述供电源的电压，

其中，所述切断单元根据来自所述异常检测单元和所述电压检测单元的至少一个的信号来进行切断。

9.如权利要求5所述的连接设备，所述供电源包括：

电池组群，其由一个或多个单元电池形成；

异常检测单元，用于检测所述电池组群的异常；和

电压检测单元，用于检测所述供电源的电压，

其中所述切断单元根据来自所述电压检测单元的信号进行切断，而不考虑来自所述异常检测单元的信号。

10.一种适配器，其包括：

第一端子，其可电连接到电池组；

第二端子，其可电连接到电动工具；和

电压转换单元，用于把通过所述第一端子输入的电池组的电压转换成预定电压并从所述第二端子输出该转换了的电压，

其中，所述电压转换单元包括：

开关单元，其连接在所述第一端子和所述第二端子之间；和

开关控制单元，用于通过改变所述开关单元的开关频率和开关占空比来控制所述开关单元的开关操作，

并且其中，所述适配器还包括：

恒压单元，用于向所述开关控制单元供给恒定电压；以及

电源单元，用于根据所述电动工具的接通操作来向所述恒压单元供给电池组的电压。

11.如权利要求10所述的适配器，还包括：电源保持单元，恒定电压从所述恒压单元被供给到该电源保持单元，该电源保持单元用来保持来自所述电源单元的电源电压的供应。

12.如权利要求11所述的适配器，其中所述电源保持单元监视来自所述电源单元的电源电压的供应，并根据所述电动工具是否连接到所述第二端子来切断所述电源单元。

13.如权利要求12所述的适配器，其中所述电源保持单元对所述电源单元的供电时间计时，并在预定时间之后切断所述电源单元。

14.如权利要求10所述的适配器，其中所述适配器还包括：

第三端子，将表示所述电池组的状态的信号输入到该第三端子；

其中，所述开关单元根据输入到所述第三端子的信号来切断所述第一端子和所述第二端子之间的连接。

15.如权利要求14的适配器，其中当过放电信号或过电流信号被输入到所述第三端子时所述开关单元切断所述第一端子和所述第二端子之间的连接。

16.如权利要求10的适配器，其中所述适配器具有一对滑轨，能够与电池组的一对滑槽接合。

17.一种电池组和适配器的组合，

所述电池组包括：

电池组群，其由多个单元电池形成；和

第一端子，其可电连接到电动工具；

所述适配器包括：

第二端子，其可电连接到所述第一端子；

第三端子，其可电连接到所述电动工具；和

电压转换单元，用于把通过所述第二端子输入的电池组的电压转换成预定电压并从所述第三端子输出该转换了的电压，

其中，所述电压转换单元包括：

开关单元，其连接在所述第二端子和所述第三端子之间；和

开关控制单元，用于通过改变所述开关单元的开关频率和开关占空比来控制所述开关单元的开关操作，

并且其中，所述适配器还包括：

恒压单元，用于向所述开关控制单元供给恒定电压；以及

电源单元，用于根据所述电动工具的接通操作来向所述恒压单元供给电池组的电压。

18.如权利要求17所述的电池组和适配器的组合，所述适配器还包括电源保持单元，将恒定电压从所述恒压单元供给到该电源保持单元，该电源保持单元用来保持来自所述电源单元的电源电压的供应。

19.如权利要求18所述的电池组和适配器的组合，其中所述电源保持单元监视来自所述电源单元的电源电压的供应，并根据所述电动工具是否连接到所述第三端子来切断所述电源单元。

20.如权利要求19所述的电池组和适配器的组合，其中所述电源保持单元对所述电源单元的供电时间计时，并在预定时间之后切断所述电源单元。

21.如权利要求17所述的电池组和适配器的组合，所述电池组还包括：

第一保护单元，用于监视所述电池组群的状态；和

第四端子，从所述第一保护单元输入的信号通过该第四端子被输出，

所述适配器还包括：

第五端子，其电连接到所述第四端子；

其中，所述开关单元根据输入到所述第五端子的信号来切断所述第二端子和所述第三端子之间的连接。

22.如权利要求21所述的电池组和适配器的组合，其中所述第一保护单元监视所述电池组群中过放电或过电流的发生，并在从所述第四端子输出过放电信号或过电流信号时所述开关单元切断所述第二端子和所述第三端子之间的连接。

23.如权利要求17所述的电池组和适配器的组合，其中所述电池组还包括一对滑槽，并且

其中所述适配器具有一对滑轨，能够与电池组的一对滑槽接合。

24.一种电动工具，其包括：

电动机；

开关，其与所述电动机串联；

电池组，其用作所述电动机的驱动源；和

适配器，其包括

第一端子，其可电连接到所述电池组；

第二端子，其把从所述第一端子输入的电压输出到所述电动机；和

电压转换单元，用于把通过所述第一端子输入的电池组的电压转换成预定电压并从所述第二端子输出该转换了的电压，

其中，所述电压转换单元包括：

开关单元，其连接在所述第一端子和所述第二端子之间；和

开关控制单元，用于通过改变所述开关单元的开关频率和开关占空比来控制所述开关单元的开关操作，

并且其中，所述适配器还包括：

恒压单元，用于向所述开关控制单元供给恒定电压；以及

电源单元，用于根据所述电动工具的接通操作来向所述恒压单元供给电池组的电压。

25.如权利要求24所述的电动工具，还包括：电源保持单元，恒定电压从所述恒压单元被供给到该电源保持单元，该电源保持单元用来保持来自所述电源单元的电源电压的供应。

26.如权利要求25所述的电动工具，其中所述电源保持单元监视来自所述电源单元的电源电压的供应，并根据所述电动机是否连接到所述第二端子来切断所述电源单元。

27.如权利要求26所述的电动工具，其中所述电源保持单元对所述电源单元的供电时间计时，并在预定时间之后切断所述电源单元。

28.如权利要求24所述的电动工具，所述电池组包括：

电池组群，其由多个单元电池形成；

第一保护单元，用于监视所述电池组群的状态；和

第三端子，从所述第一保护单元输入的信号通过该第三端子被输出，

所述适配器还包括：

第四端子，其电连接到所述第三端子；

其中，所述开关单元根据输入到所述第四端子的信号来切断所述第一端子和所述第二端子之间的连接。

29.如权利要求28所述的电动工具，其中所述第一保护单元监视所述电池组群中过放电或过电流的发生，并在从所述第三端子输出过放电信号或过电流信号时所述开关单元切断所述第一端子和所述第二端子之间的连接。

30.如权利要求24所述的电动工具，其中所述电池组还包括一对滑槽，并且

其中所述适配器具有一对滑轨，能够与电池组的一对滑槽接合。

31.如权利要求24所述的电动工具，其中

所述适配器位于电动机和电池组之间；并且

其中所述电动工具还包括切断单元，用于在所述电池组异常时切断所述电动机和所述电池组之间的闭合电路。

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