CN102859822A - 用于电动工具的电池的发热量估算单元和用于电动工具的设备 - Google Patents

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Abstract

一种所公开的发热量估算单元用于电动工具的电池并且估算作为电动工具的电源的电池的发热量。发热量估算单元包括计算装置并且设置在用于电动工具的设备中。计算装置在从电池放电期间或者在对电池充电期间周期性地从电流检测装置读取所检测到的电流并且根据读取的所检测到的电流值来增加或减去发热量等效值，该电流检测装置从流出电池的放电电流和流入电池的充电电流中检测对应于该时间点的电流。计算装置将所增加/减去的发热量等效值作为表示电池的发热量的估算值而输出。

Description

用于电动工具的电池的发热量估算单元和用于电动工具的设备
相关申请的交叉引用
本国际申请要求2010年4月21日向日本专利局提交的日本专利申请No.2010-098323的优先权，且日本专利申请No.2010-098323的全部公开通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及一种估算用作电动工具的电源的电池的发热量的发热量估算单元，以及其中包括该发热量估算单元的用于电动工具的设备。
背景技术
用作电子装置的电源的传统电池具有如下问题：当充电或者放电期间的温度偏离给定的温度范围时，电池会劣化。
因此，通常已经提出了：作为判断电池将发热从而使电池性质劣化的结果，检测来自电池的放电电流或者去往电池的充电电流并且在所检测的电流超过预定阈值时停止充电或者放电（例如，参见专利文献1）。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP06225451A
发明内容
本发明要解决的问题
然而，电池温度不仅根据放电电流或者充电电流而改变，而且根据这些电流值和电流流动的时间段而改变。
因此，在上述的传统技术中的一些情况下，尽管处于电池的发热量小并且电池能够毫无困难地进行充电或者放电的状态，但是当所检测的电流值已经达到阈值时，仍停止充电或者放电。
此外，在上述的传统技术中的一些情况下，尽管处于电池的充电时间段或者放电时间段太长以致电池已经加热到高温的状态，但是由于所检测的电流值还未达到阈值，所以没有停止对电池充电或者从电池放电，由此使电池劣化。
特别是在电动工具的情况下，强电流流过驱动电源比如电动机，电流值和载流时间段取决于电动工具的使用状态而显著地变化。因此，上述传统技术的问题在于：不能充分地保护电池。
为了抑制该问题，还可以使用温度传感器比如热敏电阻来检测电池温度，并且当所检测的温度已经达到预定的过热判定温度时停止或者限制对电池充电或者从电池放电。
然而，使用温度传感器能够检测的是电池的表面温度，而不能检测影响电池寿命的内部温度。因此，通过使用温度传感器的这样的过热保护不能充分地保护电池。
鉴于这样的问题，提出了本发明，本发明的一个目的是提供一种用于电动工具的设备，在该设备中，估算用于电动工具的电池的发热量并且从达到限制温度后能够抑制发热量（换言之，内部温度），其中，限制温度是容许温度范围的上限。
解决该问题的手段
用于实现这样的目的的本发明涉及一种估算作为电动工具的电源的电池的发热量的发热量估算单元。
在本发明的第一方面的发热量估算单元中，计算装置在从电池放电期间或者在对电池充电期间周期性地从电流检测装置读取所检测到的电流，并且根据读取的所述检测到的电流的值来增加或减去发热量等效值。在该点上，该计算装置周期性地从电流检测装置读取所检测到的电流，该电流检测装置从流出所述电池的放电电流和流入所述电池的充电电流中检测对应于该时间点的电流。然后，该计算装置将所增加/减去的发热量等效值作为表示电池的发热量的估算值而输出。
电池的发热量根据电池的充电/放电时间段和充电/放电期间流动的电流而改变。具体地，充电/放电电流越大并且充电/放电时间段越长，发热量越大。因此，在本发明中，周期性地检测流过电池的电流，并且根据所检测的电流值通过增加/减去发热量等效值来估算电池的发热量。
因此，根据本发明的发热量估算单元，可以从对该电池充电期间或者从该电池放电期间流动的电流准确地估算电池的发热量（换言之，内部温度）。因此，当使用该估算值来控制电池的充电/放电时，可以在不会不必要地停止或者限制充电/放电的情况下抑制电池由于过热而劣化。
这里，在本发明中，基于从电流检测装置获得的所检测的电流值来增加/减去发热量等效值。为此，优选地在发热量估算单元中设置增减值设置装置。
在本发明的第二方面的发热量估算单元中，当所检测到的电流值小于预定阈值时,该增减值设置装置设置包括零在内的负增减值，使得所检测到的电流的值越小，绝对值越大。相反，当所检测到的电流值大于或者等于预定阈值时，该增减值设置装置设置正增减值，使得所检测到的电流的值越大，增减值越大。然后，该计算装置通过将该增减值设置装置所设置的负增减值或者正增减值加到发热量等效值来更新该发热量等效值。
根据发热量估算单元，该发热量等效值（估算值）要根据在电池的充电/放电期间流过的电流周期性地更新，以使得电流的值越大，发热量等效值越大，以及电流的值越小，发热量等效值越小。因此，能够根据发热量等效值来准确地估算电池的发热量。
同时，电池的发热量不仅由流过电池的电流的量改变而且也由电池的表面温度（从而，环境温度）而改变。具体地，当电池的表面温度为低时，发热量小。因此，可以如下配置该增减值设置装置。
在本发明的第三方面的发热量估算单元中，该增减值设置装置基于从电流检测装置获得的所检测到的电流的值和来自检测电池的温度（具体地，表面温度或者环境温度）的温度检测装置的所检测到的温度来设置该增减值，使得所检测到的电流的值越大并且所检测到的温度越高，该增减值越大。
根据发热量估算单元，即使当电池的温度取决于电动工具的使用状态而显著地改变时，也能够根据温度来增加/减去该发热量等效值。因此，能够更准确地估算电池的发热量。
本发明的第四方面是一种用于电动工具的设备，其中包括上述发热量估算单元、判定装置和保护装置。
在第四方面的用于电动工具的设备中，判定装置判定由发热量估算单元获得的表示电池的发热量的估算值是否已经超过预先设置的用于过热判定的设置值。如果该判定装置判断该估算值已经超过该设置值，则该保护装置进行停止处理和限制处理中的任何一个来保护该电池。停止处理是停止从电池放电和向电池充电中的对应于该时间点的动作的处理。限制处理是限制从电池放电和向电池充电中的对应于该时间点的动作的处理。
根据该用于电动工具的设备，当电池的发热量在充电期间或者放电期间超过用于过热判定的设置值时，能够抑制电池由于出现过热而引起的劣化或者损坏。
这里，当限制从电池放电和向电池充电中的任何一个时，优选地，保护装置校正用于电池的充电控制或者用于电池的放电控制的控制阈值。
作为电池的放电控制，例如，已知进行下列限制：
●将放电电流限制为等于或者小于预定阈值的放电电流限制
●抑制电池电压降低到等于或者小于预定阈值的过度放电限制
●抑制电池温度（使用热敏电阻等检测的表面温度）超过预定阈值的电池温度限制
另一方面，作为电池的充电控制，例如，已知进行下列限制：
●将充电电流限制为等于或者小于预定阈值的充电电流限制
●当电池电压已经达到用于满充电判定的阈值时停止充电的过度充电限制
●抑制电池温度超过预定阈值的电池温度限制
在第五方面的用于电动工具的设备中，保护装置通过校正用于这些充电/放电控制的阈值来限制在电池的充电/放电期间流过的电流，由此抑制电池的温度的升高（过热）。
因此，根据第五方面的用于电动工具的设备，当电池的发热量已经超过用于过热判定的设置值时，能够容易和可靠地限制电池的充电/放电。
除上述充电/放电的限制之外，保护装置还可以被配置为执行停止充电/放电的控制。具体地，保护装置可以被配置为：当电池的发热量已经超过第一设置值时限制充电/放电，以及当电池的发热量已经超过大于第一设置值的第二设置值时，停止充电/放电。这种结构可以更可靠地保护电池。
此外，保护装置可以被配置为：如果判定装置判断在从电池放电或者向电池充电期间发热量的估算值已经超过设置值，则保护装置校正在下次向电池充电或者下次从电池放电期间所使用的控制阈值，从而限制下次充电和下次放电中的任何一个。
上述用于电动工具的设备可以是包含有电池的电池组、电池组可拆卸地附接到其上的电动工具主体和电池组可拆卸地附接到其上的电池充电器中的任何一个。
此外，如上所述的计算装置、增减值设置装置、判定装置和保护装置的功能可以由计算机使用程序实现。具体地，可以在计算机可读记录介质中记录用于允许计算机实现如上所述的计算装置、增减值设置装置、判定装置和保护装置的功能中的至少一个的程序，以及向用户提供这种记录介质。
作为计算机可读记录介质，例如，可以列出磁盘比如硬盘、光盘比如CD-ROM和DVD以及半导体存储器比如USB存储器。
附图说明
图1是示出了电池组附接到本实施例的电动工具主体的状态的侧视图；
图2是示出了电池组从本实施例的电动工具主体分离开的状态的侧视图；
图3A是示出了该实施例的电池组的外观的透视图，图3B是示出了电池充电器的外观的透视图；
图4是示出了设置在该实施例的电动工具主体和电池组中的电子电路的电路图；
图5是示出了设置在该实施例的电池组和电池充电器中的电子电路的电路图；
图6是示出了由电池组中的MCU执行的放电禁止判定处理的流程图；
图7是用于说明图6中的放电禁止判定处理的操作的说明图；
图8是示出了本实施例的过电流计数器的计数值的变化和放电停止操作的说明图；
图9是示出了根据传统技术的放电停止操作的说明图。
附图标记的说明
10-主体（电动工具主体）、14-电动机外壳、16-齿轮箱、18-钻头卡、20-把手、22-触发开关、SW1-主开关、24-电池组附接部、32A-正极端子、32B-负极端子、34A-信号端子、36-控制电源电路、38-输入/输出电路、L1A-正极电源线、L1B-负极电源线、M1-驱动电动机、Q1-晶体管（N沟道MOSFET）、40-电池组、42-连接器部、44-电源端子部、44A-正极端子、44B-负极端子、46-连接端子部、46A～46C-信号端子、50-电池、52A-正极端子、52B-负极端子、60-电池控制电路、62-电流测量电路、64-电压测量电路、66-温度测量电路、68-开关操作检测电路、70-MCU、70A-ROM、72-电池充电器检测电路、L2A-正极电源线、L2B-负极电源线、Q4-晶体管（N沟道MOSFET）、80-电池充电器、82-电池组附接部、84-电源端子部、84A-正极端子、84B-负极端子、86-连接端子部、86B、86C-信号端子、88-指示部、92-整流电路、94-充电开关电源电路、96-MCU、98-控制开关电源电路。
具体实施方式
以下参照附图描述本发明的实施例。
（电动工具的总体配置）
如图1所示，根据本实施例的电动工具包括被配置作为所谓的电钻的电动工具主体（以下也简称为“主体”）10和可拆卸地附接到主体10以向主体10提供直流（DC）电源的电池组40。
主体10包括电动机外壳14、位于电动机外壳14前方的齿轮箱16、位于齿轮箱16前方的钻头卡18以及位于电动机外壳14下方的把手20。
电动机外壳14容纳产生旋转地驱动钻头卡18的驱动力的驱动电动机M1（参见图4）。
齿轮箱16容纳将驱动电动机M1的驱动力传动给钻头卡18的齿轮机构（未示出）。
钻头卡18包括用于在钻头卡18的前端上可拆卸地附接刀头（未示出）的附接机构（未示出）。
把手20成形为使得电动工具的用户能够单手握住把手20。在把手20的上前方，设置有供电动工具的用户来驱动或者停止驱动电动机M1的触发开关22。
此外，在把手20的下端，设置有电池组附接部24以将电池组40可拆卸地附接到主体10。
更具体地，如图2所示，电池组附接部24被配置为使得当电动工具的用户向前滑动电池组40时，电池组40能够从电池组附接部24分离。
如图3A所示，用于连接到主体10的电池组附接部24或者图3B示出的电池充电器80的连接器部42形成在电池组40的上部区域中。连接器部42包括电源端子部44和用于连接到电池和电池组40内部的控制电路的连接端子部46。
当电池组40通过连接器部42附接到主体10的电池组附接部24时，电池组40通过电源端子部44和连接端子部46电连接到主体10的内部电路，从而能够向主体10提供直流（DC）功率（参见图4）。
如图3B所示，在电池充电器80的上部区域上形成有电池组附接部82和包括用于指示电池充电器80正在对电池组40充电等状态的多个指示灯的指示部88。
电池充电器80的电池组附接部82被配置为使得可以通过将电池组40的连接器部42的端部与电池组附接部82配合然后朝着附接方向滑动电池组40来附接电池组40，其中，连接器部41面向下方。
在电池组附接部82上设置有电源端子部84和连接端子部86，当电池组40附接到电池充电器80时，电源端子部84和连接端子部86分别电连接到电池组40的电源端子部44和连接端子部46。当这些端子部的每一个连接到它的配对部时，可以从电池充电器80向电池组40充电（参见图5）。
主体10的电池组附接部24被配置为能够与电池组40的连接器部42和电池充电器80配合。
（电动工具主体10的电路配置）
图4是示出了用于控制驱动电动机M1的电路的电路图。当电池组40附接到主体10时，该电路由电池组40和主体10形成。
如图4所示，主体10包括用于连接到电池组40的电源端子部44的正极端子32A和负极端子32B以及用于连接到连接端子部46的信号端子34A。
正极端子32A通过主开关SW1和正极电源线L1A连接到驱动电动机M1的一端，同时负极端子32B通过用于控制向驱动电动机M1提供电流的晶体管Q1和负极电源线L1B连接到驱动电动机M1的另一端。
在本实施例中，当晶体管Q1由来自电池组40的输入信号导通同时主开关SW1处于接通（ON）状态时，构造为电刷直流电动机的驱动电动机M1被激励和旋转。
二极管（所谓的续流二极管）D1连接到驱动电动机M1以便当晶体管Q1关断时将在负极电源线L1B中产生的高电压返回给正极电源线L1A。
主开关SW1能够与上述触发开关22协同地在接通（ON）和断开（OFF）状态之间切换。具体地，当按下触发开关22时主开关SW1接通，而当松开触发开关22时主开关SW1断开。
这里使用的晶体管Q1是N沟道MOSFET。
主体10还包括产生用于驱动内部电路的电源电压的控制电源电路36和从电池组40输入信号/向电池组40输出信号的输入/输出电路38。
控制电源电路36包括齐纳二极管ZD1和电容器C1。齐纳二极管ZD1的阴极通过电阻器R1连接到正极电源线L1A，而齐纳二极管ZD1的阳极接地到主体10的地。
电容器C1由电解电容器构成。电容器C1的正极侧与齐纳二极管ZD1的阴极一起通过电阻器R1连接到正极电源线L1A，同时电容器C1的负极侧接地到主体10的地。
负极端子32B连接到主体10的地。当电池组40附接到主体10时，主体10的地通过负极端子32B连接到电池组40的负极电源线L2B（从而连接到电池50的负极端子52B）。
此外，当主开关SW1处于接通（ON）状态时，正极电源线L1A通过正极端子32A连接到电池组40的正极电源线L2A（从而连接到电池50的正极端子52A）。
因此，在控制电源电路36中，当主开关SW1处于接通状态时，电池电压（例如，36V直流）通过电阻器R1从正极电源线L1A施加到齐纳二极管ZD1的阳极，并且通过齐纳二极管ZD1将电池电压降低到预定的恒定电压（例如，5V直流）。
然后，用降低的DC电压对电容器C1充电，并且将电容器C1的两个端子之间的电压作为电源电压Vcc提供给主体10的各个内部电路以激励这些内部电路。
输入/输出电路38包括晶体管Q2和电阻器R2、R3、R4和R5。
晶体管Q2由NPN双极性晶体管构成。晶体管Q2的基极通过电阻器R3连接到信号端子34A同时通过电阻器R4接地。
电源电压Vcc通过电阻器R2施加到信号端子34A，并且电源电压Vcc还通过电阻器R5施加到晶体管Q2的集电极。晶体管Q2的集电极还连接到晶体管Q1的栅极，并且晶体管Q2的发射极接地。
设置电阻器R2、R3和R4的电阻值，以使得当在主开关SW1接通后电源电压Vcc已经达到预定电压时，晶体管Q2导通并且信号端子34A的电势变为在电源电压Vcc的附近的高电平。
当晶体管Q2处于接通状态时，晶体管Q1的栅极通过晶体管Q2接地，从而使晶体管Q1进入关断状态以中断到驱动电动机M1的电流通路。
当信号端子34A通过电池组40的内部电路(稍后将描述的晶体管Q4）接地时，使晶体管Q2进入关断状态。在该状态中，电源电压Vcc通过电阻器R5施加到晶体管Q1的栅极，从而使晶体管Q1进入导通状态以形成到驱动电动机M1的电流通路。
虽然在本实施例中晶体管Q2的集电极直接连接到晶体管Q1的栅极，但是晶体管Q2的集电极可以通过用于开关晶体管Q1的驱动电路连接到晶体管Q1的栅极。
（电池组40的电路配置）
电池组40包括设置在电源端子部44中的正极端子44A和负极端子44B、设置在连接端子部46中的三个信号端子46A、46B和46C、电池50和电池控制电路60。
电池50的正极端子52A通过正极电源线L2A连接到正极端子44A，同时电池50的负极端子52B通过负极电源线L2B连接到负极端子44B。
当电池组40附接到主体10时，正极端子44A连接到主体10的正极端子32A，负极端子44B连接到主体10的负极端子32B，以及信号端子46A连接到主体10的信号端子34A。
信号端子46B和46C被设计为：当电池组40附接到电池充电器80时，信号端子46B和46C连接到电池充电器80的连接端子部86，并且当电池组40附接到主体10时，信号端子46B和46C处于开放状态。
电池50由串联连接在正极端子52A和负极端子52B之间的多个（例如，10个）电池单元构成，并且产生用于驱动该驱动电动机M1的驱动电压（例如，36V直流）。
每个电池单元例如由单独产生3.6V直流的锂离子可再充电电池构成。因此，电池50能够实现高的输出功率，并且能够输出的放电电流例如是10A或更大。
电池控制电路60包括电流测量电路62、电压测量电路64、温度测量电路66、开关操作检测电路68、电池充电器检测电路72、主控制单元（MCU）70和晶体管Q4。
这里的电流测量电路62被设计成检测流过正极电源线L2A或者负极电源线L2B的电流，并且将具有对应于所检测到的电流的电压值的电流检测信号输出到MCU 70。
电压测量电路64依次测量构成电池50的各个电池单元的电压，并且将具有对应于测量到的电压的电压值的电压检测信号输出到MCU 70。
包括布置在电池50周围的热敏电阻的温度测量电路66经由热敏电阻测量电池温度，并且将具有对应于所测量到的温度的电压值的温度检测信号输出到MCU 70。
被设计为检测主体10的触发开关22被操作的开关操作检测电路68包括晶体管Q3、电阻器R6、R7和R8。
晶体管Q3由NPN双极性晶体管构成。晶体管Q3的基极通过电阻器R6连接到信号端子46A同时通过电阻器R7接地到电池组40的地。此外，晶体管Q3的发射极接地到地。
电池组40的地连接到负极电源线L2B。因此，当电池组40附接到主体10时，电池组40的地和主体10的地具有相同的电势，并且这些地的每一个具有与电池50的负电极相同的电势。
晶体管Q3的集电极连接到MCU 70，并且还通过电阻器R8从设置在电池组40中的控制电源电路（未示出）连接到电源电压Vdd（例如，5V直流）的输出通路。
控制电源电路被设计成：从电池50接收电源，产生恒定的电源电压Vdd，并且向电池组40中的各个电子电路供电。控制电源电路由例如开关电源电路等构成。
晶体管Q4由N沟道MOSFET构成。晶体管Q4的漏极连接到信号端子46A，并且晶体管Q3的基极通过电阻器R6连接到信号端子46A。此外，晶体管Q4的源极接地到地，并且晶体管Q4的栅极连接到MCU 70。
因此，晶体管Q4由来自MCU 70的输出信号（后面将要描述的放电控制信号）导通/关断。当晶体管Q4处于关断状态时，信号端子46A处于开放状态。
因此，当电池组40附接到主体10并且操作触发开关22（主开关SW1：接通）时，如果晶体管Q4处于关断状态，对应于电池组40中的电源电压Vcc的高电平信号从主体10的信号端子34A输入到电池组40的信号端子46A。然后，开关操作检测电路68中的晶体管Q3进入导通状态，并且从开关操作检测电路68输入到MCU 70的输入信号变为低电平。
即使当电池组40附接到主体10时，如果没有操作触发开关22（主开关SW1：断开），则主体10的信号端子34A是低电平（地电势）。然后，开关操作检测电路68中的晶体管Q3进入关断状态，并且从开关操作检测电路68输入到MCU 70的信号变为高电平。
电池充电器检测电路72被设计为使得：当电池组40附接到电池充电器80并且高电平信号（例如5V直流）从电池充电器80输入到信号端子46C时，电池充电器检测电路72输出表示该效果的检测信号。以与开关操作检测电路68相同的方式来配置电池充电器检测电路72。
具体地，当信号端子46C处于开放状态时，电池充电器检测电路72通过上拉电阻器将对应于电源电压Vdd的高电平信号输入到MCU 70。当高电平信号从电池充电器80输入到信号端子46C时，连接到到MCU 70的信号通路的晶体管进入导通状态，并且该信号通路接地以使到MCU 70的输出为低电平。
因此，MCU 70可以基于来自开关操作检测电路68的输入信号检测在电池组40附接到其上的主体10中已经操作了触发开关22，并且还可以基于来自电池充电器检测电路72的输入信号检测电池组40已经附接到电池充电器80。
MCU 70由包括CPU、ROM 70A、RAM、可重写非易失性存储器、输入/输出（I/O）端口、A/D（模拟/数字）转换器等的已知的微型计算机构成，并且根据存储在ROM 70A中的各个程序来操作。后面将描述MCU70的操作。
（电池充电器80的电路配置）
图5是示出了当电池组40附接到电池充电器80时由电池组40和电池充电器80形成的电池充电电路的电路图。
如图5所示，电池充电器80包括作为电源端子部84的正极端子84A和负极端子84B以及作为连接端子部86的信号端子86B和86C，其中，正极端子84A和负极端子84B分别连接到电池组40的正极端子44A和负极端子44B，信号端子86B和86C分别连接到电池组40的信号端子46B和46C。
电池充电器80还包括整流电路92、充电开关电源电路94、主控制单元（MCU）96和控制开关电源电路98。
整流电路92设计成对从交流（AC）电源比如商业电源供给的AC电压进行整流，并将经整流的输出输出到充电开关电源电路94和控制开关电源电路98。
充电开关电源电路94是基于来自整流电路92的输出对电池50充电的开关电路，并且由MCU 96驱动控制。
MCU 96以及电池组40中的MCU 70由微型计算机构成。MCU 96通过信号端子46B和86B从电池控制电路60中的MCU 70获得电池状态，并且通过驱动控制充电开关电源电路94来控制对电池50充电的模式（充电电流、充电电压等）。
控制开关电源电路98被设计成产生用于操作MCU 96的内部电路等的电源电压Vee（例如5V直流）。
电池充电器80的地通过负极端子84B和电池组40的负极端子44B连接到电池50的负极端子52B，并且在充电开关电源电路94中产生的充电电压通过正极端子84A和电池组40的正极端子44A施加到电池50的正极端子52A。
在控制开关电源电路98中产生的电源电压Vee施加到电池充电器80的信号端子86C。
因此，当电池组40附接到电池充电器80并且在控制开关电源电路98中产生电源电压Vee时，在电池组40一侧，对应于电源电压Vee的高电平信号通过信号端子86C和46C输入到电池充电器检测电路72。然后，从电池充电器检测电路72输入到MCU 70的检测信号的信号电平将从高电平变为低电平。
在电池充电器80上设置有包括多个指示灯的指示部88，指示灯由MCU 96根据电池50的充电状态点亮。
（电池组40中的MCU 70的操作）
接下来，将给出关于电池组40中的MCU 70的操作的说明。
MCU 70一般工作在休眠模式（换言之，低功耗模式），其中，关于来自开关操作检测电路68或者电池充电器检测电路72的检测信号是否已经从高电平变为低电平，来监视该检测信号。当来自开关操作检测电路68或者电池充电器检测电路72的检测信号已经从高电平变为低电平时，MCU 70被激活并且转变到保护电池50的正常模式。
当MCU 70处于休眠模式时，从MCU 70输出到晶体管Q4的栅极的放电控制信号为低电平，并且晶体管Q4保持在关断状态。
当MCU 70由来自开关操作检测电路68的检测信号（低电平）激活时，MCU 70使放电控制信号为高电平以使晶体管Q4导通，并且允许从电池50向驱动电动机M1放电。
简而言之，当晶体管Q4进入导通状态时，主体10中的输入/输出电路38中的晶体管Q2进入关断状态并且设置在到驱动电动机M1的电流通路上的晶体管Q1进入导通状态。结果，电流流过驱动电动机M1以使驱动电动机M1旋转。
当MCU 70这样使放电控制信号变为高电平并且允许从电池50向驱动电动机M1放电时（即，在从电池50放电期间），MCU 70执行保护电池50不过度放电等的放电控制处理。
在放电控制处理中，基于由电流测量电路62、电压测量电路64和温度测量电路66的检测结果来执行限制从电池50向驱动电动机M1放电的放电电流限制处理、过度放电限制处理和电池温度限制处理。
这里的放电电流限制处理是当在放电期间电流测量电路62中所检测到的放电电流已经超过预设的阈值时判定过量电流正在流动并且通过使放电控制信号为低电平来停止从电池50向驱动电动机M1放电的处理。
过度放电限制处理是当在放电期间电压测量电路64中所检测到的电池电压已经降到预设的阈值以下时判定电池50处于过度放电状态并且通过使放电控制信号为低电平来停止从电池50向驱动电动机M1放电的处理。
电池温度限制处理是当在放电期间温度测量电路66中所检测到的电池温度已经超过预设的阈值时判定电池50处于过热状态并且通过使放电控制信号为低电平来停止从电池50向驱动电动机M1放电的处理。
当在上述限制处理的任何一个中放电控制信号变为低电平并且停止从电池50向驱动电动机M1放电时，用户检测到异常并且松开触发开关22。因此，主开关SW1进入断开状态，并且在主体10一侧，降低从控制电源电路36输出的电源电压Vcc，从而使从信号端子34A输入到信号端子46A的输入信号为低电平。
因此，当在上述限制处理中MCU 70已经停止从电池50向驱动电动机M1放电时，MCU 70通过判断来自开关操作检测电路68的检测信号是否已经变为高电平来识别出主开关SW1已经断开。
在识别出主开关SW1已经断开后，MCU 70等待主开关SW1闭合直到过去预定时间段为止。当主开关SW1在过去预定时间段之前接通时，MCU 70再次使放电控制信号为高电平并且允许放电（换言之，驱动驱动电动机M1）。如果主开关SW1没有在过去预定时间段之前断开，则MCU70转变到休眠模式。
由于在上述限制处理中除非判断存在异常比如过量电流，否则MCU70持续输出放电控制信号（高电平），所以MCU 70不能经由开关操作检测电路68检测到主开关SW1的断开状态（换言之，停止操作触发开关22）。
因此，MCU70基于来自电流测量电路62等的检测信号来测量到驱动电动机M1的载流的停止时间段，同时MCU 70在从休眠模式切换到正常模式后输出放电控制信号（高电平）。然后，当载流的停止时间段已经达到预定时间段时，MCU 70切换到休眠模式。
当在上述放电控制处理中MCU 70判定存在电池50的过度放电并且停止该放电时，MCU 70将过度放电的历史存储在非易失性存储器中。
接下来，当由来自电池充电器检测电路72的检测信号（低电平）来激活MCU 70时，MCU 70通过信号端子46B和86B来将表示电池50的状态（电池电压、电池容量等）的各种信息输出到电池充电器80的MCU 96，然后，当开始从电池充电器80向电池50充电时MCU 70执行用于电池保护的充电控制处理。
执行充电控制处理以使得：基于上述测量电路62、64和66的每一个的检测结果来判断是否已经发生异常比如向电池50过度充电和/或电池50的过热，如果判断存在异常，则通过信号端子46B和86B向电池充电器80发送停止充电或者降低充电电流的命令信号。
然后，当MCU 70判断存在电池50的过度充电并且在充电控制处理中停止充电时，MCU70将过度充电的历史存储在非易失性存储器中。
继续该充电控制处理直到来自电池充电器检测电路72的检测信号变为高电平（换言之，直到停止从电池充电器80输入电源电压Vee）。当该检测信号变为高电平时，MCU 70判断电池组40已经从电池充电器80分离，并且切换到休眠模式。
如上所述，电池组40中的MCU 70在从电池50向驱动电动机M1放电和从电池充电器80向电池50充电期间，分别经由电流测量电路62、电压测量电路64和温度测量电路66来监视充电/放电电流、电池电压和电池温度等。当这些参数中的每一个已经超过或者低于预定阈值时，MCU 70停止放电或充电以保护电池50。
然而，在这样的常规控制中，由于不能检测电池50的发热量（换言之，内部温度），因此难以可靠地保护电池50不会过热。在一些情况中，例如，尽管放电电流和/或表面温度小于阈值，但是取决于电动工具的驱动状态电池50的内部温度超过了适当的温度范围，从而使电池50劣化。
因此，在本实施例中，MCU 70被设计成：当MCU 70处于正常模式时，MCU 70执行除上述控制处理之外的图6示出的放电禁止判定处理。
以下将给出关于放电禁止判定处理的说明。
（放电禁止判定处理）
放电禁止判定处理是以恒定的周期（例如每0.5秒）由MCU 70重复执行的处理。当开始该处理时，首先在S110（S表示步骤）中确定在该时间点是正在执行从电池50放电还是正在执行向电池50充电。
如果在该时间点正在执行从电池50放电，则处理进行到随后的S120，并且分别从电流测量电路62和温度测量电路66读取放电电流I和电池温度T。在S120中所执行的不仅仅是读取放电电流I和电池温度T。至此所读取的（换言之，在给定时间段中读取的）多个放电电流I和多个电池温度T分别取平均或者移动平均，从而去除分别从电流测量电路62和温度测量电路66获取的放电电流I和电池温度T的误差分量（换言之，不必要的噪声分量）。
接下来，在S130中，基于在S120的处理中所获取的在该时间点处的放电电流I和电池温度T来计算用于更新过电流计数器的增减值。在随后的S140中，通过将计算出的增减值加到过电流计数器来更新过电流计数器。
在这里，过电流计数器被设计成将与电池50的发热量等效的值存储为计数值，并且该值是表示电池50的发热量的估算值。
当在S130中基于放电电流I和电池温度T计算用于更新过电流计数器的增减值时，例如，使用一种映射用于该计算。
配置该映射以使得：例如，如图7所示，如果放电电流I小于阈值，则增减值设置为零或者负数，以及如果放电电流I等于或者大于阈值，则增减值设置为正数。针对电池50的每个预定温度范围而准备多个这样的映射。在S130中MCU 70选择对应于电池温度T的映射，并且使用该映射来计算对应于放电电流I的增减值。
设置图7中的用于计算增减值的映射，以使得放电电流I越大，针对电池50的每个温度范围的增减值越大。此外，当具有不同的温度范围的映射相互比较时，设置该映射以使得当电池温度越高时具有越大的放电电流的增减值。这是因为放电电流I越大，电池50越容易发热，由此电池温度T（具体地，电池50的表面温度和环境温度）容易过度地升高。
当在S130中计算该增减值时，不一定需要使用上述映射，而是可以使用放电电流I和电池温度T用作参数的二维映射或者这些值I和T中的每一个用作参数的运算表达式F（I,T）。
接下来，在S140中更新了过电流计数器后，处理进行到S150，判断所更新的过电流计数器的值是否大于或者等于用于过电流判定的第一设置值X1。
如果过电流计数器的值等于或者大于第一设置值X1，则判断电池50的内部温度超过了容许范围，处理进行到S160。在S160中，通过对上述放电电流限制处理、过度放电限制处理和电池温度限制处理中用于确定停止放电的阈值进行校正来限制从电池50放电。
具体地，通过降低用于放电电流限制处理中的过电流判定的阈值、提高用于过度放电限制处理中的过度放电判定的阈值和降低用于电池温度限制处理中的过热判定的阈值，可以便利地进行每个限制处理中的放电的停止。
在S160中，用于校正上述每个阈值的每个校正值可以是恒定值或者可以根据过电流计数器的值以如下方式设置：过电流计数器的值越大，校正值越大。
如果在S150中确定过电流计数器的值小于第一设置值X1，或者如果在S160中通过校正每个阈值来限制从电池50放电，则处理进行到S170，判断过电流计数器的值是否等于或者大于第二设置值X2，该第二设置值X2大于第一设置值X1。
如果过电流计数器的值等于或者大于第二设置值X2，则确定电池50的内部温度已经达到导致电池50劣化的限制温度，处理进行到S180。在S180中，通过将放电控制信号从高电平切换到低电平来停止从电池50放电。
如果在S170中确定过电流计数器的值小于第二设置值X1，或者如果在S180中停止从电池50放电，则暂时终止放电禁止判定处理。然后，在过去预定时间段后，再次进行S110和之后的处理。
接下来，如果在S110中确定在该时间点处电池50正在充电，则处理进行到S190。在S190中，判断在上次放电期间电池50的过电流计数器的值是否达到第一设置值X1或者第二设置值X2并且由此限制或者停止从电池50放电。
如果在上次放电期间限制或者停止了从电池50放电，则确定电池50处于内部温度容易升高的状态，处理进行到S200。在S200中，通过将充电电流限制信号发送到电池充电器80的MCU 96来将向电池50充电的电流上限降低到低于正常时间中的电流上限，并且终止放电禁止判定处理。
相反，如果在S190中确定在上次放电期间没有限制或者停止从电池50放电，则无须任何进一步的处理而终止放电禁止判定处理。
（本实施例的效果）
如上文所述，在本实施例中，设置在电池组40中的MCU 70执行图6示出的放电禁止判定处理。
在放电禁止判定处理中，在从电池组40向驱动电动机M1放电期间，使用放电电流I和电池温度T来周期性地计算过电流计数器的增减值，并且通过用计算出的增减值更新过电流计数器来确定表示电池50的发热量的估算值（=过电流计数器的值）（S110-S140）。
如果估算值等于或者大于第一设置值X1，则通过对用于放电控制的阈值进行校正来限制从电池50放电，并且如果估算值等于或者大于第二设置值X2，则停止从电池50放电（S150-S180）。
因此，在本实施例中，由于使用利用图7示出的映射根据放电电流I计算出的增减值来周期性地更新过电流计数器，所以当放电电流I较大时该过电流计数器的值在短时间内达到第一设置值X1或者第二设置值X2，并且当该放电电流较小时达到第一设置值X1或者第二设置值X2所需要的时间变长。
这是因为过电流计数器的值对应于电池50的发热量（换言之，内部温度），因此，根据本实施例，可以使用过电流计数器准确地估算电池50的发热量（换言之，内部温度）。
此外，在本实施例中，由于基于估算的发热量（过电流计数器的值）来限制或者停止从电池50放电，所以可以在不会不必要地停止或者限制放电的情况下保护电池50不会过热。
例如，图8示出了在假设用户为了旋紧等而重复操作触发开关22时放电电流的电流值和过电流计数器的计数值的测量结果。
从图8显然可以得出，当用户重复操作触发开关22时，在触发开关22的操作期间过电流计数器的计数值根据流动的电流值而增大，并且在停止触发开关22的操作期间过电流计数器的计数值减小。基于图7示出的映射，计数值的变化设置为与电池的发热量（从而，内部温度）的变化对应。
因此，根据本实施例，当电池50的发热量（从而，内部温度）变大到必须停止放电时，过电流计数器的计数值达到停止放电的阈值“Y”（=第二设置值X2）。
相反，在传统技术中，仅仅基于放电电流来确定电池50存在过热，从而停止放电。因此，如图9所示，当用户以与前述类似的方式来操作触发开关22时，如果放电电流变得更大，尽管内部温度不高，但是却要停止放电。图9是示出了停止放电的条件是电池50的放电电流已经变为等于或者大于阈值“X”并且这种状态持续1秒钟或以上的情况的说明图。
因而，根据本实施例，可以在不会不必要地停止或者限制放电的情况下保护电池50不受到过热，从而提高电动工具的可用性。
此外，在本实施例的放电禁止判定处理中，当在从电池50放电期间基于过电流计数器（发热量的估算值）来限制或者停止放电时，在下次对电池50的充电期间将充电电流限制信号发送到电池充电器80的MCU，从而比正常时间中更多地限制充电电流的上限。因此，根据本实施例，在下次向电池50的充电期间能够抑制电池50的过热。
在这里，在本实施例中，设置在电池组40中的电流测量电路62对应于电流检测装置的一个示例，并且温度测量电路66对应于温度检测装置的一个示例。
图6示出的放电禁止判定处理中的S120-S140的处理对应于本发明的计算装置的一个示例。在这些处理之中，S130的处理对应于本发明的增减值设置装置的一个示例。
图6示出的放电禁止判定处理中的S150和S170的判定处理对应于本发明的判定装置的一个示例，并且S160、S180和S200的处理对应于本发明的保护装置的一个示例。
（修改示例）
尽管以上已经描述了本发明的一个实施例，但是，本发明不应该限于上述实施例，而是可以在不背离本发明的精神的范围内以各种形式来实施。
例如，在上述实施例中已经描述了：当计算过电流计数器的增减值时，使用放电电流I和电池温度T。然而，可以仅用放电电流I来计算增减值。
此外，在上述实施例中已经描述了：根据过电流计数器的值（发热量的估算值）来进行该放电的限制和放电的停止。然而，即使当配置为使得进行放电的限制和放电的停止中的任何一个时，与传统设备相比，也能够更好地保护电池50。
此外，在上述实施例中已经描述了：在从电池50放电期间使用过电流计数器来估算电池50的发热量，并且控制该放电的限制和停止。在这一点上，也可以以类似于上述实施例的方式在向电池50充电期间估算电池50的发热量，并且限制或者停止向电池50充电。
此外，在上述实施例中已经描述了：由电池组40中的MCU 70来执行图6示出的放电禁止判定处理。然而，可以通过设置在主体10侧的用于放电控制的MCU来执行该放电禁止判定处理。
更进一步地，在如上所述在向电池50充电期间通过估算电池50的发热量来限制或者停止向电池50充电的情况中，可以由电池组40中的MCU70或者由电池充电器80中的MCU 96来执行用于充电禁止判定的处理。
另一方面，虽然在上述实施例中已经描述了本发明应用于电钻的情形，但是本发明可以应用于除了电钻之外的电动工具。
此外，虽然在上述实施例使用电刷直流电动机作为驱动电动机M1，但是也可以使用无刷直流电动机或者交流电动机。然而，在使用无刷直流电动机或者交流电动机作为驱动电动机M1的情况中，需要相应地配置主体10。
此外，虽然在上述实施例中使用的晶体管是双极性晶体管或者MOSFET，但是可以使用除了这些晶体管之外的开关元件。

Claims (7)

1.一种用于电动工具的电池的发热量估算单元，所述发热量估算单元设置在用于电动工具的设备中，并且估算作为电动工具的电源的电池的发热量，所述单元包括：
计算装置，所述计算装置在从所述电池放电期间或者在对所述电池充电期间周期性地从电流检测装置读取所检测到的电流，并且根据读取的所述检测到的电流的值来增加或减去发热量等效值，所述电流检测装置从流出所述电池的放电电流和流入所述电池的充电电流中检测对应于该时间点的电流；
其中，所述计算装置将所增加/减去的发热量等效值作为表示所述电池的发热量的估算值而输出。
2.如权利要求1所述的用于电动工具的电池的发热量估算单元，
其中，所述计算装置包括增减值设置装置，所述增减值设置装置设置增减值，以使得：当所述检测到的电流的值小于预定阈值时，设置包括零在内的负增减值，使得所述检测到的电流的值越小，绝对值越大；以及，当所述检测到的电流的值大于或者等于所述预定阈值时，设置正增减值，使得所述检测到的电流的值越大，所述增减值越大，以及
其中，通过将由所述增减值设置装置设置的所述负增减值或者所述正增减值加到所述发热量等效值来更新所述发热量等效值。
3.如权利要求2所述的用于电动工具的电池的发热量估算单元，
其中，所述增减值设置装置基于所述检测到的电流的值和来自检测所述电池的温度的温度检测装置的检测到的温度来设置所述增减值，以使得所述检测到的电流的值越大并且所述检测到的温度越高，所述增减值越大。
4.一种用于电动工具的设备，包括：
如权利要求1至3中的任意一项所述的用于电动工具的电池的发热量估算单元；
判定装置，所述判定装置判定由所述发热量估算单元获得的表示所述电池的所述发热量的所述估算值是否已经超过预先设置的用于过热判定的设置值；以及
保护装置，如果所述判定装置判断所述估算值已经超过所述设置值，则所述保护装置通过执行下述处理中的任意一个来保护所述电池：停止从所述电池放电和向所述电池充电中的对应于该时间点的动作的停止处理，和限制从所述电池放电和向所述电池充电中的对应于该时间点的动作的限制处理。
5.如权利要求4所述的用于电动工具的设备，
其中，如果所述判定装置判断所述估算值已经超过所述设置值，则所述保护装置通过校正用于所述电池的放电控制或者用于所述电池的充电控制的控制阈值，来限制从所述电池放电和向所述电池充电中的任意一个。
6.如权利要求5所述的用于电动工具的设备，
其中，如果所述判定装置判断所述估算值在从所述电池放电或者向所述电池充电期间已经超过所述设置值，则所述保护装置校正在下次向所述电池充电或者下次从电池放电期间所使用的控制阈值。
7.如权利要求3至6中的任意一项所述的用于电动工具的设备，其中，所述设备是包含有所述电池的电池组、所述电池组可拆卸地附接到其上的电动工具主体和所述电池组可拆卸地附接到其上的电池充电器中的任意一个。
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