CN101395780B - 电池充电器 - Google Patents

Abstract

一种电池充电器(50)，其包括容纳部件，用以容纳电池组(C10，C20)和多个电池组件(100A，100B)，多个电池组件分别具有充电端子以对电池组进行充电；第一端子板，其形成在容纳部件的表面中，以与第一电池组件的充电端子接触，第二端子板，其与第二电池组件接触；开关元件(511)，其用以中断来自交流电源的电压；用以对被开关元件中断的电压进行整流和平滑的单元(513)；以及将已平滑的直流电压分别施加到第一和第二端子板的单元。

Description

电池充电器

技术领域

本发明涉及采用堆叠式电池装配技术(Stackable CellAssembly Technology，下文缩写为SCAT)对电池装置进行充电的电池充电器。

背景技术

最初，参照图1A-1D，对本发明的发明者提出的SCAT概念进行描述。

无绳电动工具20(诸如电驱动装置，电钻和冲击工具)具有用以产生旋转动力的电动机，并被设计为通过减速机构来降低电动机的旋转速度，然后，将旋转动力传送到末端工具。

在图1A中，参考标号20表示无绳电动工具。无绳电动工具包括主体部件20A和手柄部件20B。工具头30附接到主体部件20A的末端。手柄部件20B的一端连接至主体部件20A，电池装置10附接到另一末端部件。

在这些无绳电动工具中，额定电压(伏特，下文缩写为V)、电流容量(安培小时，下文缩写为Ah)全部由制造商确定。基于传送到工具的旋转动力的级别和驱动电动机产生旋转动力所必需的电压，确定额定电压。而且，基于电动机的负载电流量和连续使用工具的时间规格，确定电流容量(Ah)。例如，其上具有3Ah电池装置的电动工具具有可以在一个小时内将3A的电流持续供电给电动机的特性。

制造商为所有工具中的每一种确定上述的额定电压和电流容量。使用者不能任意地改变或变换这些值。

与其相比，在SCAT中，提出了一种新概念的电动工具，其中，由制造商确定电动工具的额定电压(V)，而使用者可以任意地选择电流容量(Ah)。

从一个无绳电动工具可以满足使用者的各种需要的角度来讲，这种新概念是理想的。当在诸如天花板之类的狭小空间中使用电动工具时，与希望电流容量很大相比而言，使用者更希望电动工具尽可能地轻。然而，电池组(即，电池装置)占了普通无绳电动工具重量的一半。因为只有适用于电动工具的额定电压和电流容量的电池组可以附接到电动工具，所以在任何工作状况下都不能改变电动工具的重量。

另一方面，当长时间持续执行同一操作时，希望可以在不需要频繁地对电池组进行充电的情况下使用电动工具。然而，由于通常的电动工具中的电流容量是预先确定的，所以不能根据工作方式来采用具有不同值的电流容量的电池组。

由于现在市面上有很多种类的无绳电动工具，当然可以根据工作方式来使用具有不同规格的工具。不过，使用者不希望准备很多电动工具或者把这些工具都带到工作地点。

SCAT满足了使用者的这些不同种类的需要。举个例子，采用电动工具的额度电压为18V，电流容量为3Ah的情况，对通常电池装置和采用SCAT技术的电池装置之间的差异进行描述。

图1B示出了通常电池装置的结构，该通常电池装置采用具有1.2V标称电压的NiCd电池作为电池。串联C1-C15这15个电池并将连接的电池装入电池组容器10A中来形成这个电池装置。

另一方面，如图1C所示，当采用锂电池作为电池时，由于锂电池的标称电压为3.6V，电流容量为大约1.5Ah，串联C11-C15这5个电池，并以类似的方式串联C21-25这五个电池，串联的电池组与另一个串联的电池组并联，以在电池组容器20A中容纳总共10个电池，从而形成电池装置。

与其进行比较，如图1D所示，当采用SCAT技术时，制造商制备了电池组件，其中容纳了用以产生无绳电动工具的额定电压所必需数量的电池。例如，当用锂电池形成电池组件时，串联5个具有3.6V标称电压的电池C11-C15，在容器中容纳这5个串联的电池，形成电池组件100A。类似地，串联电池C21-C25并在组件容器中容纳串联的电池，形成电池组件100B。当堆叠这些电池组件100A、100B、…、100N时，可以将这些电池组件设计为分别并联。

当使用者采用一个电池组件时，使用者可以将该电池组件用作1.5Ah的电池装置。当使用者采用两个电池组件时，使用者可以将它们用作3Ah的电池装置。也就是说，使用者可以选择决定无绳电动工具的电流容量(Ah)值。

为了采用SCAT技术来形成电池组件，理想地采用具有大的标称电压和小的电流容量的锂电池作为电池。从而，可以减小电池组件的重量，而且，使用者可以逐渐地选择电流容量。

在本文中，锂电池指的是钒/锂电池、锰锂电池等，并表示任何把锂/铝合金用作阴极并采用有机电解质的电池。另外，锂离子电池通常指的是采用钴化锂作为阳极，采用石墨作为阴极以及有机电解质作为电解质的电池。在本说明书中，为了方便起见，包括锂电池和锂离子电池的有机电解质蓄电池通常只是指锂电池。

已经提出或者开发了一种电池装置来作为类似于SCAT技术的相关技术，形成这种电池装置以在诸如相机或个人计算机之类的便携式电子装置中可以并联多个可充电的电池。例如，专利文献1公开了一种用于相机的电池组，其中，除了主电池以外，还可以安装期望数量的辅助电池。然而，由于在无绳电动工具的情况下存在与0A装置或便携式电子装置中不同的技术问题，当采用SCAT技术开发电动工具的电池装置时，需要解决这些技术问题。

最初，参照图2A和图2B对通常无绳电动工具的一个例子进行描述。

图2A示出了通常无绳电动工具的外形图，图2B示出了该电动工具的电路原理图。诸如电驱动装置、电钻、电动扳手等等之类的电动工具20包括主体部件20A和连接至主体部件20A的手柄部件20B。电池装置10连接至手柄部件20B的末端部件。

在主体部件20A的外壳中，容纳了直流电动机201和减速机构部件202，直流电动机201用以产生旋转动力，减速机构部件202用以降低直流电动机201的旋转速度。在减速机构部件202的一端附接了诸如钻头、驱动装置等等之类的末端工具30。在冲击工具的情况下，在减速机构部件202和末端工具20之间提供了诸如锤子之类的打击机构部件(图中未示出)。而且，在靠近主体部件20A和手柄部件20B的连接部件的地方提供了触发装置203。

如图2B所示，在电池装置10的两个端子之间，串联了触发开关203A、电动机201和诸如FET之类的开关元件205。将脉冲信号施加到开关元件205的栅极，脉冲信号的脉冲宽度由控制电路204所调制。而且，将可变电阻203B连接至控制电路204，关联与触发开关203A的操作来改变可变电路203B的电阻。改变阻值，以便可以改变控制电路204的输出脉冲的脉冲宽度。

现在，当图2A所示的触发装置203被按下时，图2B所示的开关203A闭合，使得可以只在导通开关元件205期间从电池装置10将驱动电压施加到电动机201来旋转电动机201。通过减速机构202将旋转动力传送到末端工具30。

当触发装置203被更深地按下时，改变了可变电阻203B的电阻值。从而，增大了从控制电路204施加到开关元件205的栅极的脉冲的脉冲宽度。于是，延长了开关元件205被导通的时间，增大了施加到电动机201的驱动电压的平均值。从而，可以根据按下触发装置203的量来控制电动机201的旋转速度，可以控制传送到末端工具30的旋转动力的大小。切换连接在电动机201两端之间的开关206，使得可以将电动机201的旋转方向切换至正常方向和相反方向。

【专利文献1】JP-A-2001-229891

发明内容

根据本发明的发明者的研究，当在上述的无绳电动工具中采用了使用SCAT技术的电池装置时，可能会出现下述技术问题：

(1)过流的对策

将无绳电动工具20的电池装置10用作电源，对电动机201提供驱动电压。采用电动机201来产生传送到末端工具30的旋转动力。作为末端工具30的是钻头或驱动装置。由于末端工具用来对要加工的材料进行加工，施加在末端工具30上的负载的级别会产生大的变化，而这种大的变化不会出现在相机或个人计算机中。当施加在末端工具30上的负载的变化较大时，电动机201的负载电流的变化自然比较大。于是，存在过流也被施加在电池装置10上的风险。

假定电池装置10的端子电压是V，电动机201的反电动势是E，电动机201的电枢电阻是Ra，提供给电动机201的电枢绕组的电流Ia可以被表示为Ia＝(V-E)/Ra。于是，例如，当末端工具30与要被加工的材料接合，以致电动机201的旋转速度接近零时，反电动势E也瞬时接近0，Ia突然增大到大约几十安培。

当产生18V或24V大电压的电池组件彼此并联时，如果在电池组件之间存在充电量的不平衡，就会有提供过流的风险。例如，当具有5个完全充满的电池的电池组件并联到具有充电量为0的5个电池的电池组件时，存在将大约几十安培的电流提供到闭合电路的可能性，这个闭合电路具有这两个电池组件。

然而，例如，当具有1.5Ah电流容量的锂电池被用作电池时，如果即使在很短的时间内提供了(例如)大约30A高的大电流，也可能使电池损毁。

而且，类似地，当具有完全充满的电池的电池组件与具有充电量为0的电池的电池组件并联，而且这些电池组件连接至电动工具时，电动机的负载电流的变化的负担就被施加在一个电池组件上，以至于可能毁坏这个电池组件自身。

如上所述，在电动工具的采用了SCAT技术的电池装置中，由于存在过流因为各种原因而被提供给电池装置的可能性，因此需要考虑其对策。尤其是，当采用锂电池时，电池的电流容量(Ah)比NiCd电池的电流容量低。从而，考虑过流的对策是非常重要的。

(2)选择适用于电动工具特征的组件

无绳电动工具包括诸如电动驱动装置或电钻、电动圆锯、冲击驱动装置等等之类的多种电动工具，但是，取决于工具种类，存在负载的大范围变化。例如，在电钻中，当末端工具与要被加工的材料接合时，电动机的负载电流变为平时的6倍或7倍大。另一方面，在冲击驱动装置的情况下，由于负载变化相对较小，电动机的负载电流的变化也相对较小。如上所述，负载变化的程度取决于工具的种类而极度不同，这种现象不会出现在诸如相机或OA装置之类的便携式电子装置中。

在通常电动工具的电池装置中，制造商通过考虑负载变化中的这种差异来确定电池组的额定电压和电容流量。

然而，在采用SCAT技术的电池装置中，由于使用者可以选择电流容量的值，可以采用不适用于电动工具的负载电流变化程度的电池组件。因此，指导使用者，使之可以选择适当的满足电动工具的种类或特征的电池组件，这是非常重要的。这种技术问题是电动工具特有的问题，不会出现在诸如相机或OA装置之类的其他的电子装置中。

(3)对增大的充电时间的对策

在诸如相机或个人计算机之类的电子装置中，即使当电池并联时，如果对电池充电，通常也是对其单独充电的。然而，当电池充电器对电动工具中使用的电池装置10进行充电时，每个电池组均一直被充电。于是，例如，当其中容纳了具有标称电压为1.2V的15个NiCd电池的电池组被充电时，这15个电池同时被充电。

与此进行比较，在通过SCAT技术所形成的电池装置中，容纳在电池组件中的电池的数量小于通常的电池装置中的电池的数量。于是，在对每个电池组件执行充电操作时，不希望充电时间比通常的电池装置的充电时间长。

另一方面，可以在同时对规定数量的电池组件进行充电。然而，由于采用了使用SCAT技术的电池装置的使用者可以任意地选择要使用的电池组件的数量，当只有规定数量的电池组件可以一直被充电时，这对于使用者来讲是很不方便的。也就是说，当电池组件被充电时，希望可以同时对任意数量的电池组件进行充电。

本发明的目的是提供一种电池充电器，其解决上述问题中的问题(3)。特别地，本发明的目的是提供一种电池充电器，其可以同时对包括任意数量的采用SCAT技术形成的电池组件的电池装置进行充电。

为了实现上述目的，根据本发明的一个特征，电池充电器包括：容纳部件，用以容纳电池组以及第一和第二电池组件，该电池组具有多个电池，第一和第二电池组件分别具有充电端子以对电池组进行充电的；第一端子板，其形成在容纳部件的表面上以与第一电池组件的充电端子形成接触，以及第二端子板，其与第二电池组件接触；开关元件，用以中断来自交流电源的电压；对开关元件所中断的电压进行整流和平滑的单元；以及将平滑后的直流电压分别施加到第一和第二端子板的单元。

根据本发明的另一个特征，电池充电器还包括第一信号端子，用以从第一和第二电池组件输入对应于电池组件温度的电信号；以及控制单元，用以根据施加到第一信号端子的信号来控制开关元件的中断操作。

根据本发明的又一个特征，电池充电器还包括：第二信号端子，用以从第一和第二电池组件输入信号，该信号显示电池组件的电池电压变成了一个不低于规定值的值；以及控制单元，用以响应于施加到第二信号输入端子的信号来控制开关元件的中断操作。

本发明的另一个特征在于第一和第二端子板形成在容纳部件的表面上，形成容纳部件以容纳不小于2的任意数量的电池组件。

从下述解释中可以更清楚地理解本发明的其他特征。

根据本发明，可以通过任意数量的电池组件形成电池装置，当电池装置被充电时，可以将任意数量的电池组件作为一个单元进行充电。由于附接到电动工具的电池组件的数量不必等于被电池充电器充电的电池组件的数量，可以在短时间内对很多电池组件进行充电，还可以根据单个电池组件的充电量分别对这些电池组件进行单独充电。

附图说明

图1A-1D是用以解释本发明概念的解释性视图。

图2A是通常无绳电动工具的外形图。

图2B是通常无绳电动工具的电路的解释性视图。

图3是示出了被本发明的电池充电器充电的电池装置的一个实施例的电路框图。

图4A是形成被本发明的电池充电器充电的电池装置的电池组件的一个实施例的截面图。

图4B是形成被本发明的电池充电器充电的电池装置的电池组件的侧视图；

图4C是形成被根据本发明的电池充电器充电的电池装置的电池组件的连接部件的截面图；

图4D是形成被根据本发明的电池充电器充电的电池装置的电池组件的俯视图；

图4E是其中堆叠了被本发明的电池充电器充电的电池组件的电池装置的示意图；

图5A是当无绳电动工具连接至电池装置时所得到的电路框图；

图5B是当一个电池组件被连接时无绳电动工具的截面图；

图5C是当两个电池组件被连接时无绳电动工具的截面图；

图6A是示出根据本发明的电池充电器的一个实施例的截面图；

图6B是根据本发明的电池充电器的电路框图；

图6C是示出了根据本发明的电池充电器的控制流程的流程图。

具体实施方式

在描述根据本发明的电池充电器之前，下文将对电池装置和采用该电池装置的电动工具进行描述。

(1)电池装置的结构

(1.1)电路结构

下文将对电池装置进行描述，该电池装置是用被本发明的电池充电器充电的电池组件所形成的。图3示出了其中电池组件100A和100B彼此并联的电路框图。由于电池组件100A的电路与电池组件100B的电路相同，因此只对电池组件100A进行描述。

在这个实施例中，电池组件100A包括五个串联的锂电池C11-C15。这些电池C11-C15通常指的是电池组C10。

电池组C10的阳极端子连接至放电阳极端子DC，而电池组C10的阴极端子通过开关元件101连接至共用阴极端子CO。在这个实施例中，开关元件101包括FET102和连接在其源极与漏极之间的二极管103。

参考标号104表示的是过流检测电路，该过流检测电路被连接到开关FET102的源极和漏极之间的部分，以输出与提供在源极和漏极之间的电流量成正比的信号。过流检测电路104的输出信号通过二极管109被施加到开关FET102的栅极，并被导向过流信号检测端子OC。端子OC的信号被施加到无绳电动工具的控制电路204(图2B)或者根据需要被施加到电池充电器50的微计算机530(图6B)。

另一方面，将锂电池C11-C15连接到保护电路105和106，以保护这些电池。例如，采用IC(Mitsumi Electric Co.，Ltd公司生产的MM1414或MM3090)作为保护电路。保护电路最多具有四个输入端子。当低于规定电平的电压被输入任何一个输入端子时，产生一个输出信号。保护电路105和106的输出信号分别通过二极管110和111被导向过压检测端子LE。而且，端子LE的信号被施加到下述电池充电器50的微计算机530(图6B)。而且，保护电路105和106的输出信号分别通过二极管107和108被施加到开关FET102的栅极。用于检测电池组C10温度的热敏电阻113被连接至开关元件101的源极或漏极。温度检测信号被导向信号端子LS，并被施加到下述电池充电器50的微计算机530(图6B)。

而且，电阻114表示电池组C10的电池数量，并根据电池的数量而具有不同的电阻值。对应于电阻114的电阻值的电信号被导向电池数量信号检测端子ST，并被施加到下述电池充电器50的微计算机530(图6B)。在电池组C10的阳极端子和充电端子CH之间连接了恒温控制器112。当电池组件100A的温度等于或高于规定温度时，恒温控制器112启动，来停止充电操作。

当如图3所示的那样彼此并联如上所述地构建的电池组件100A和电池组件100B时，如果电池组C10和电池组C20之间的电压差像电池组C10完全充满而另一个电池组C20的充电量为0的情况下那样大，在导通FET102期间，过流有可能被施加到了包括电池组C10和C20以及开关元件101A和101B的闭合电路上。而且，当端子DC和CO之间的电压被施加到图2B所示的电动机201时，如果电动机201的负载较大，恐怕过流有可能被施加到电池组件100A和100B上。

然而，在被本发明的电池充电器充电的电池装置中，当过流被提供给电池组C10时，增大了开关元件101的源极和漏极之间的电压。当该电压不小于规定值时，过流检测电路104产生输出信号。输出信号通过二极管109被施加到开关FET102的栅极来中断FET102。结果，防止了过流被提供给电池组C10而损坏电池组。

而且，当电池组C10的任何一个电池被充电至规定值或更高的值时，从保护电路105或106产生也用来中断FET102的输出信号。于是，还可以防止电池C11-C15的过充。

(1.2)电池组件的结构

现在，下文将参照图4A至图4E对被本发明的电池充电器充电的电池组件的结构进行描述。如图4A所示，电池容纳容器包括上底板301、下底板302以及两个侧板303和304。五个锂电池C11-C15被布置在容器中。电池C11-C15分别被端子板305串联。电池C11的阳极连接至端子306，电池C15的阴极连接至端子307。电路板308被布置在上底板301和电池组C11-C15之间的空间中，并被支撑构件309支撑。在电路板308的上表面固定了如图3所示的电路元件101-111。

另一方面，充电端子板310被布置得邻近侧板303。如图4B所示，在端子板310上提供了阳极和阴极充电端子CH和CO以及信号检测端子LS、ST、LE和OC。在图4A中的侧板303的一部分上提供了开口部件303A，通过开口部件303A可以将电压施加到端子CH和CO上。

在图4A中的右侧板304中提供了用以接合电池组件100A和其他电池组件100B(图中未示出)的第一接合构件320A，以便可以上下移动。第一接合构件320A具有在图中向下延伸的延伸部件327A。延伸部件327A被插入孔部件328A中。在孔部件328A中提供了弹簧(图中未示出)，以将第一接合构件230A向上推，并与下文所述的另一个电池组件的第二接合构件322A接合。

在图4A中示出了一个第一接合构件320A，不过，在板材的内侧表面提供了另一个接合构件。如图4B所示，提供了两个第一接合构件320A和320B。如图4C所示，第一接合构件320A和320B附接至支撑构件323。在支撑构件323上垂直地提供了两个金属板324A和324B。

在另一个电池组件100B中，两个接合构件322A和322B附接至支撑构件326，在接合构件322A和322B中提供了金属板325A和325B。当第二接合构件322A和322B如图4C所示那样与第一接合构件320A和320B接合时，另一个金属板324A和324B被插入金属板325A和325B中，使得两个配件100A和100B连接在一起。

如图4A所示，电池C11的阳极端子306通过电路板308上的连线连接至金属板324A和325A，电池C15的阴极端子307连接至金属板324B和325B(图4C)。类似地，电池组件100B的电池C21的阳极端子(图中未示出)连接至金属板325A和324A，电池C25的阴极端子(图中未示出)连接至金属板325B和324B。分别地，当电池组件100A的金属板324A连接至电池组件100B的金属板325A，电池组件100A的金属板324B连接至电池组件100B的金属板325B时，两个电池组件100A和100B并联在一起。

如上所述，被弹簧向上推的第一接合构件320A和320B被提供了作为放电端子的端子板324A和324B，以便力连续作用，将金属板324A和324B压向金属板325A和325B侧，作为另一个电池组件的放电端子。从而，即使当无绳电动工具振动时，也可以以稳定的方式保持金属板324A和325A以及324B和325B之间的接触。

图4D示出了电池组件100A的俯视图。具有连接到电池C11的阳极端子的放电阳极端子324A的第一接合构件和连接至电池C15的阴极端子的放电阴极端子324B被布置在电池组件容器的上表面。同样具有放电阳极端子325A和放电阴极端子325B的第二接合构件被布置在与上表面相对的下表面上。

另一方面，由于在与容器的上下表面隔离的侧面上提供了电池组C10的充电端子，在电池组件100A和100B堆叠在一起并且并联的情况下也可以对电池组件100A和100B进行充电。

图4E示出了其中堆叠了两个电池组件100A和100B的电池装置10。在电池组件100A和100B中每一个的上表面的末端提供了包括突出部件331和凹槽部件333的滑动导轨。在下表面的末端提供了包括突出部件330和凹槽部件334的滑动导轨。电池组件100B的下滑动导轨与电池组件100A的上导轨接合，以形成包括两个电池组件100A和100B的电池装置10。

(2)电动工具的结构

现在参照图5A，将对采用上述电池装置的无绳电动工具进行描述。

如上所述，在采用SCAT的无绳电动工具中，使用者可以选择无绳电动工具的电流容量(Ah)。然而，当未采用具有(或高于)规定值的电流容量的电池装置时，根据工具的种类，可能会损坏电池装置。例如，在电动工具为电钻的情况下，当如图2B所示的末端工具30与被加工的材料接合时，特别大的电流可能被提供给电动机201。当电池装置10的电流容量(Ah)较小时，可能会对电池造成严重的损坏。因此，在电动工具中，提供了控制电路来控制工具在电流容量比工具所需的电流容量小的电池装置10附接至电动工具时不工作。

在图5A所示的实施例中图示了一个示例，其中，具有三个电池组件100A、100B和100C的电池装置10附接至电动工具主体20。电动机250和开关FET252串联连接在电池装置10的放电正极端子DC和阴极端子CO之间。而且，正极端子DC通过触发开关251和电阻262连接至开关FET252的栅极和晶体管253的集电极。FET252的源极和晶体管253的发射极连在一起并接地。而且，晶体管253的基极连接至控制电路261的输出端子。

参考标号254指的是恒压电源，并包括整流器256以及电容器255和257。恒压电源254的输出电压V0被提供给控制电路261。

另一方面，电阻114A、114B和114C分别连接至电池组件100A、100B和100C，以辨别如图3所示的电池的数量。电阻114根据形成电池组件100的电池的数量而具有不同的电阻值。于是，当检测出电阻值时，可以辨别出形成电池组件100的电池的数量。在这个实施例中，假定当电池的数量是5时，电阻114A、114B和114C的值是R1。

电池组件100C的检测端子ST1连接至电池组件100B的检测端子ST2。电池组件100B的检测端子ST1和ST2分别连接至电池组件100A的检测端子ST2和ST3。

于是，电池数量辨别电阻114A、114B和114C被分别连接至电池组件100A的检测端子ST1、ST2和ST3。电池组件100A的检测端子ST1、ST2和ST3分别通过上拉电阻258、259和260连接至控制电路261的供电电压端子D，并连接至输入端子A、B和C。假定上拉电阻258、259和260的阻值分别都是R2，恒压电源254的输出电压是V0，电池数量辨别电阻114的阻值是R1，电压R1/(R1+R2)V0被分别施加到端子A、B和C。而且，当电池组件没有被连接在一起时，电压V0被施加到端子A、B和C。

例如，假定R1为100ohm，R2为10ohm，V0为5V，当电池组件100连接在一起时，接近于0的电压被施加到输入端子(A，B，C)。当电池组件100没有连接在一起时，接近于5V的电压被施加到输入端子(A，B，C)。于是，当介于5V和0V之间的中间值的阈值对施加到端子A，B和C的电压进行二进制转换时，可以获得作为二进制信号的连接的电池组件数量。例如，假定高电平为1(高)，低电平为0(低)，当端子(A，B，C)显示(0，1，1)时，控制电路261可以识别出连接了一个电池组件。当端子(A，B，C)显示(0，0，1)时，控制电路261可以识别出连接了两个电池组件。当端子(A，B，C)显示(0，0，0)时，控制电路261可以识别出连接了三个电池组件。预先形成控制电路261，以便根据端子(A，B，C)将输出信号输出到输出端子E。例如，当端子(A，B，C)显示(0，0，0)和(0，0，1)时，预先将E设置为0(低)。当端子(A，B，C)显示(0，1，1)和(1，1，1)时，预先将E设置为1(高)。

现在，将对图5A所示的电路的操作进行描述。当使用者接通触发开关251时，电池装置10的正电压通过开关251和电阻262被施加到开关FET252的栅极。从而，导通FET252。

另一方面，控制电路261根据输入到输入端子A、B和C的信号电平来检测连接的电池组件100的数量。随后，当没有连接工具20所必需数量的电池组件100时，从输出端子E输出信号1。根据这个信号导通晶体管253。结果，开关FET252的栅极和源极之间的部分被短路来关断FET252。也就是说，当连接了小于预先设置到控制电路261中的数量的电池组件时，控制工具20不工作。

图5B示出了电工工具20的截面图。电动机250和减速机构202等被容纳在在主体部件20A中。电池装置10附接到手柄部件20B的一端。而且，图5C示出了两个电池组件100A和100B作为电池装置100附接在其中的例子。

(3)电池充电器的结构

现在，参照图6A和图6B对根据本发明的电池充电器的结构进行描述。电池充电器50包括主体500和电池容纳部件501。形成电池容纳部件501来容纳多个电池组件100。在这个实施例中，示出了可以容纳两个电池组件100A和100B的示例，不过，可以设计容纳任意数量的不少于两个的电池组件。

端子板503A和503B被放置在电池容纳部件501的底面502上。在端子板503A和503B中分别提供了分别与4B所示的充电阳极端子CH、充电阴极端子C0以及信号端子LS、ST、LE和OC接触的端子。在电池组件的侧面上提供了充电端子CH和CO。允许充电端子与在容纳部件501的底面502上形成的端子板503A和503B接触，使得可以紧凑地制造电池充电器50。

图6B示出了电池充电器50的电路。商业可获得的交流电源60的电压被整流和平滑电路510转换为直流，然后通过开关元件511被提供给变压器512。控制开关元件511的导通时间，以便控制出现在变压器512的次级绕组中的电压的平均电压。

变压器512的次级绕组中的电压也被整流和平滑电路513转换为直流，然后，被施加到电池组件100A和100B的充电阳极端子CH和阴极端子CO，以对这些电池组件100A和100B中的电池组C10和C20进行充电。

通过连接至变压器512的次级侧的充电电流检测电路514来检测对应于电池组件100A的充电电流和电池组件100B的充电电流之和的充电电流量，并将该充电电流量施加到微计算机530。

另一方面，通过电池电压检测电路515来检测电池组件100A和100B的电池组C10和C20的端子电压，并将端子电压施加到微计算机530。

另外，将示出了电池组件100A和100B的电池组C10和C20的温度的信号从端子LS施加到电池温度检测电路519，将其输出信号施加到微计算机530。而且，当在信号端子LE中出现过压检测信号时，该信号被施加到微计算机530，并同时被提供给充电停止电路520。当过压检测信号被输入充电停止电路520时，充电停止电路520将输出信号发送到开关控制电路531来关断开关元件511。

由辅助功率电路525产生的恒定供电电压Vcc被施加到微计算机530。根据输入的检测信号的不同种类，微计算机530将用以指示设置电压和设置电流的信号发送到电流/电压设置电路518。恒定电流控制电路516对设置电路518设置的电流和来自充电电流检测电路514的充电电流进行比较，来控制导通和关断开关元件511，以便使得充电电流等于设置的电流。类似地，恒定电压控制电路517对设置电路518设置的电压和来自电池电压检测电路515的电池电压进行比较，来控制导通和关断开关元件511，以便使得电池电压等于设置的电压。

而且，微计算机530将信号发送到显示电路526来显示充电操作，或者将信号发送到风扇电动机驱动电路521来驱动风扇电动机522。而且，微计算机将信号发送到蜂鸣器驱动电路523以使必要的蜂鸣器524发声。

现在，参照图6C对上述电池充电器的控制流程进行描述。

首先，在步骤S101中，判定电池组件100A和100B是否已经置于电池充电器50中。当电池组件100被置于电池充电器50中时，在步骤S102中，检测连接到电池充电器50的电池组件的数量。有很多种用于检测电池组件数量的方法。例如，当从两个LS端子将信号输入检测电路519时，认为电池组件的数量为2，当从一个LS端子将信号输入检测电路519时，认为电池组件的数量为1。

在步骤S103中，根据连接的电池组件100的数量设置充电电流Icrg。例如，当连接的电池组件的数量为1时，充电电流被设置为I1，当数量为2时，充电电流被设置为I2。通常，选择两倍于I1的值作为I2。另外，在步骤S104中，设置充电操作结束时的充电结束电流。当对NiCd电池或镍氢电池进行充电时，通常检测电池电压或电池温度来确定完成充电操作的时间测定。然而，当对锂电池进行充电时，检测充电电流来确定完成充电操作的时间测定。

在步骤S105中，设置充电电压。例如，当电池组件100的电压为18V时，将充电电压设置为诸如V1之类的值，当电池组件100的电压为14.4V时，将充电电压设置为诸如V2之类的值。

然后，在步骤S106中，开始充电操作，并最初进行恒流控制(步骤S107)。也就是说，控制提供给电池组件100的电流Iout，以使之具有恒定的电流值Icrg。在步骤S108，判定电池组件100的充电电压Vout是否达到了预置的充电电压Vcrg。当判定的结果显示为是时，将恒流控制变为恒压控制。即，当对锂电池进行充电时，最初进行恒流控制，在电池被充电到规定的电压时，进行恒压控制。在恒流控制变为恒压控制之后，逐渐减低电池组件100的充电电流Iout，来判断充电电流是否达到了预置的充电结束电流Ist(步骤S110)。当判定的结果显示为是时，完成充电操作。

如上文所述，在本发明的电池充电器中，根据待连接的电池组件的数量，设置不同的充电电流和充电结束电流。

在本发明的上述实施例中，在不改变本发明的基本思想的范围内可以很容易地做出各种修改，这些修改也包括在本发明中。例如，在图3中，设计过流检测电路104来检测开关FET102的源极和漏极之间的电压。然而，可以将固定的电阻串联到电池组C10来检测固定电阻两端的电压。而且，需要对每个电池组提供开关FET，不过，可以在电池容器外提供开关FET。

Claims (8)

1.一种电池充电器，其包括：

容纳部件，其用以容纳包括电池组的组件以及第一和第二电池组件，该电池组具有多个电池，第一和第二电池组件采用堆叠式电池装配技术形成并分别具有用于对电池组进行充电的充电端子，第一和第二电池组件的每一个都包括用以将一个电池组件与另一个电池组件接合的第一接合构件，所述容纳部件能够在第一和第二电池组件彼此堆叠在一起的情况下进行容纳；

第一端子板，其形成在容纳部件的表面上，以与第一电池组件的充电端子接触，以及第二端子板，其与第二电池组件接触；

开关元件，其用以中断来自交流电源的电压；

用以对被开关元件中断的电压进行整流和平滑的单元；以及

将已平滑的直流电压分别施加到第一和第二端子板的单元。

2.根据权利要求1所述的电池充电器，其还包括：

第一信号端子，其用来从第一和第二电池组件输入对应于电池组件温度的电信号；以及

控制单元，其根据施加到第一信号端子的信号来控制开关元件的中断操作。

3.根据权利要求1所述的电池充电器，其还包括：

第二信号端子，其用来从第一和第二电池组件输入显示电池组件的电池电压的信号；以及

控制单元，其响应于施加到第二信号输入端子的信号，控制开关元件的中断操作。

4.根据权利要求1所述的电池充电器，其中，第一和第二端子板形成在所述容纳部件的下表面上。

5.根据权利要求1所述的电池充电器，其中，形成所述容纳部件，以容纳不小于2的任意数量的电池组件。

6.一种用于电池充电器的控制方法，所述电池充电器包括：容纳部件，其用于容纳一个或多个采用堆叠式电池装配技术形成的电池组件，所述电池组件具有多个电池；一个或多个端子板，所述端子板与一个或多个电池组件的充电端子接触；用于通过开关元件从交流电源施加电压的单元；以及用于控制开关元件中断操作的控制器，其中所述电池组件的每一个都包括用以将一个电池组件与另一个电池组件接合的第一接合构件，所述容纳部件能够在所述电池组件彼此堆叠在一起的情况下进行容纳，所述控制方法包括：

检测电池组件的数量；

设置对应于检测到的电池组件数量的充电电流；以及

控制开关元件的中断操作，以将所设置的充电电流提供给电池组件。

7.根据权利要求6所述的用于电池充电器的控制方法，其还包括：

设置对应于电池数量的充电电压；

用设置的充电电流对电池组件进行充电，来判定电池组件的端子电压是否达到了设置的充电电压；以及

控制开关元件，以便在端子电压达到充电电压后，将恒定电压施加到电池组件。

8.根据权利要求7所述的用于电池充电器的控制方法，其还包括：

设置对应于电池组件数量的充电结束电流；

对提供给电池组件的电流量与设置的充电结束电流量进行比较；以及

控制开关元件，以便在提供给电池组件的电流达到充电结束电流时停止充电操作。

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