CN103270690A - 电动工具系统和电源设备 - Google Patents

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Abstract

一种电动工具系统，该电动工具系统包括：包括AC电动机的电动工具；便携式电池包；和电源设备，用于将来自便携式电池包的DC电源转换为AC电源，以将AC电源提供给AC电动机。

Description

电动工具系统和电源设备
技术领域
本发明涉及电动工具系统，以及在该电动工具系统中提供的电源设备。
背景技术
在日本专利申请公开No.2009-219428中揭露的一些常规电动工具（例如割草机）是由AC电源驱动的，该AC电源由AC商用供电直接提供给电动工具的AC电动机。
发明内容
解决问题的方案
然而，由AC电源驱动的割草机具有不好的可操作性，因为只能在允许伴随有电源线的范围内操作他们。
另一方面，在本领域中已知存在可以由来自电池包的DC电源驱动的其他割草机。然而，当启动在这类割草机中提供的电动机时，在电池包中流动大量电流。该大电流会不利地影响电池包的使用寿命。
鉴于上文所述，本发明的一个目的是提供一种便携式电动工具系统，其可以在AC电源不可用的区域中驱动具有AC电动机的电动工具。本发明的另一个目的是提供一种在该电动工具系统中使用的电源设备。
为了实现上述的和其他目的，本发明提供一种电动工具系统，该电动工具系统包括：包括AC电动机的电动工具；便携式电池包；和电源设备，其将来自便携式电池包的DC电源转换为AC电源，以将该AC电源提供给AC电动机。
优选的是，该电动工具还包括触发器开关。电源设备包括：逆变电路，将来自便携式电池包的DC电源转换为AC电源；和控制单元，当运行触发器开关时，该控制单元控制逆变电路开始将从便携式电池包提供的DC电源转换为AC电源。该控制单元限制提供给AC电动机的AC电源，直到自从触发器开关运行之后已经经过预定的时间。
优选的是，在运行触发器开关之后，该控制单元立即限制提供给AC电动机的AC电源。
优选的是，该控制单元控制逆变电路，将提供给AC电动机的AC电源增加至目标功率。
优选的是，控制单元控制逆变电路将提供给AC电动机的AC电源逐步地增加到目标功率，直到自从触发器开关运行之后已经经过预定的时间。
优选的是，电源设备还包括：第一开关元件，其导通/断开以将来自便携式电池包的DC电源转换为AC电源；和整流/平滑电路，其将通过第一开关元件转换的AC电源转换为DC电源。逆变电路将从整流/平滑电路输出的DC电源转换为AC电源，以提供给AC电动机。控制单元控制逆变电路，通过改变第一开关元件的开关工作周期将提供给AC电动机的AC电源逐步地增加至目标功率。
优选的是，逆变电路还包括多个第二开关元件，其导通/断开以将来自便携式电池包的DC电源转换入AC电动机。控制单元控制逆变电路，通过改变多个第二开关元件的开关工作周期将提供给AC电动机的AC电源逐步地增加至目标功率。
优选的是，当电池包的电池电压小于预定电压时，控制单元防止AC电源被提供给AC电动机。
优选的是，当确定在电池包中发生过放电时，电池包向控制单元发送过放电信号。当从电池包接收过放电信号时，控制单元防止AC电源被提供给AC电动机。
优选的是，电源设备还包括停止单元，当在逆变电路中流动的电流超过预定电流时，停止单元强行停止逆变电路而不管控制单元。
优选的是，电源设备还包括恢复单元，当自从停止单元强行停止逆变电路开始已经经过第一预定时间之后，当电流下降为低于预定电流时，恢复单元暂停该逆变电路的强行停止。
优选的是，电源设备还包括防止单元，当自从电流首次超过预定电流开始已经经过比第一预定时间长的第二预定时间之后，当电流再次超过预定电流时，防止单元防止所述恢复单元暂停逆变电路的强行停止。
优选的是，停止单元至少在启动AC电动机时运行。
本发明的另一个方面是提供一种可连接至包括AC电动机和触发器开关的电动工具的电源设备。该电源设备包括：逆变电路，将来自便携式电池包的DC电源转换为AC电源，以将该AC电源提供给AC电动机；和控制单元，当运行触发器开关时，该控制单元控制逆变电路开始将从便携式电池包提供的DC电源转换为AC电源。控制单元限制提供给AC电动机的AC电源，直到自从触发器开关运行之后已经经过预定的时间。
优选的是，在运行触发器开关之后，控制单元立即限制提供给AC电动机的AC电源。
优选的是，控制单元控制逆变电路，将提供给AC电动机的AC电源增加至目标功率。
优选的是，控制单元控制逆变电路将提供给AC电动机的AC电源逐步地增加到目标功率，直到自从触发器开关运行之后已经经过预定的时间。
优选的是，电源设备还包括：第一开关元件，其导通/断开以将来自便携式电池包的DC电源转换为AC电源；以及整流/平滑电路，其将通过第一开关元件转换的AC电源转换为DC电源。逆变电路将从整流/平滑电路输出的DC电源转换为AC电源，以提供给AC电动机。控制单元控制逆变电路，通过改变第一开关元件的开关工作周期将提供给AC电动机的AC电源逐步地增加至目标功率。
优选的是，逆变电路还包括多个第二开关元件，其导通/断开以将来自便携式电池包的DC电源转换入AC电动机。控制单元控制逆变电路，通过改变多个第二开关元件的开关工作周期将提供给AC电动机的AC电源逐步地增加至目标功率。
优选的是，当电池包的电池电压小于预定电压时，控制单元防止AC电源被提供给AC电动机。
优选的是，当确定在电池包中发生过放电时，电池包向控制单元发送过放电信号。当接收过放电信号时，控制单元防止AC电源被提供给AC电动机。
优选的是，电源设备还包括停止单元，当在逆变电路中流动的电流超过预定电流时，停止单元强行停止逆变电路而不管控制单元。
优选的是，电源设备还包括恢复单元，当自从停止单元强行停止逆变电路开始已经经过第一预定时间之后，当电流下降为低于预定电流时，恢复单元暂停该逆变电路的强行停止。
优选的是，电源设备还包括防止单元，当自从电流首次超过预定电流开始已经经过比第一预定时间长的第二预定时间之后，当电流再次超过预定电流时，防止单元防止恢复单元暂停所述逆变电路的强行停止。
优选的是，停止单元至少在启动AC电动机时运行。
本发明的有益效果
本发明的电源设备使得即使在不能使用AC电源的区域也可以驱动被提供有AC电动机的电动工具。
附图说明
图1（a）是根据本发明的第一实施例的装备有逆变器设备的割草机的侧视图。
图1（b）是根据第一实施例的逆变器设备从割草机上被去除之后的说明性示意图。
图2是根据第一实施例的用于逆变器设备和割草机的电路图。
图3是示出了根据第一实施例，在对提供给割草机中的AC电动机的电压进行控制的过程中步骤的流程图。
图4是显示根据第一实施例的逆变器的输出电压相对于时间的时间图。
图5是根据本发明的第二实施例的用于逆变器设备的电路图。
图6是示出根据第二实施例，停止逆变器设备输出的过程的时间图。
图7是示出根据第二实施例，停止逆变器设备输出的过程中步骤的流程图。
图8是根据本发明的第三实施例的用于逆变器设备的电路图。
图9（a）是示出起动电流的时间图。
图9（b）是示出根据第三实施例，当起动割草机的电动机时，电流是如何变化的时间图。
图9（c）是示出根据第三实施例，电动机转速在起动过程中变化的时间图。
图9（d）是示出根据第三实施例，在高负荷的一段时期的过程中，电流变化的时间图。
图10是示出根据第三实施例的停止逆变电路的过程中步骤的流程图。
图11是根据本发明的第四实施例，用于逆变器设备的电路图。
图12是显示在第四实施例中的用来防止FET被导通的过载判定准则的表格。
图13是示出根据第四实施例的停止逆变器设备输出的过程中步骤的流程图。
图14是根据本发明的第五实施例的逆变器设备的电路图。
图15是示出根据第五实施例的防止逆变器设备输出的过程中步骤的流程图。
参考符号列表
100  电动工具系统
1  逆变器设备
2  电池包
3  电动工具
具体实施方式
现将参照图1至图4描述根据本发明第一实施例的电动工具系统和在该电动工具系统中提供的电源设备。
根据第一实施例的电动工具系统100包括逆变器设备1，作为本发明的电源设备；电池包2，用于提供直流（DC）电源；和电动工具3。逆变器设备1将来自电池包2的DC电源转换为AC电源，并将该AC电源提供给在电动工具3中提供的AC电动机31。
在优选实施方式中，割草机将被用作电动工具3，但是本发明的电动工具不局限于割草机并且可能是另一种电动工具（例如树篱修剪机、环形锯、竖锯、研磨机或者驱动机），假定电动工具具有用于使用AC电源驱动该工具的触发器开关。
图1（a）是当将逆变器设备1连接至电动工具3时，该电动工具3的侧视图。经由闩锁（未显示）将逆变器设备1可拆卸地安装在电动工具3上。当操作者握住提供在电动工具3上的把手5并操作稍后描述的触发器开关32（见图2）时，将电力从电池包2经由逆变器设备1提供给AC电动机31。
由前轮6和后轮7给定电动工具3的移动性，所述前轮6被布置在相对于电动工具3前进的方向，靠近电动工具3的前侧；并且所述后轮7被布置在电动工具3的后侧。在电动工具3的后侧可拆卸地提供有集草包8上，用以收集由提供在电动工具3中的旋转刀片切割的被剪掉的草等。如同在图1（b）中所示的，逆变器设备1还被提供有肩带1A，用于当从电动工具3上去除逆变器设备1时携带逆变器设备1。
图2是用于逆变器设备1的电路图。在该优选实施方式中，当操作者操作电动工具3的触发器开关32时，逆变器设备1将来自电池包2的DC电源转换为AC电源并将该AC电源提供给电动工具3的AC电动机31。同时，逆变器设备1、电动工具3和电池包2彼此之间可拆卸连接，在以下的描述中，假定这些元件是被连接的。
逆变器设备1包括电池电压检测单元11、供电单元12、升压电路13、整流/平滑电路14、升高电压检测单元15、逆变电路16、电流检测电阻17、PWM信号输出单元18、控制单元19、电源开关检测二极管10和触发器检测单元9。
电池电压检测单元11包括电池电压检测电阻111和112。电池电压检测电阻111和112在电池包2的正端子21和负端子22之间串联，以由电池电压检测电阻111和112将电池包2的电池电压的分压输出给控制单元19。在图1中所示的电池包2具有四个串联的3.6V锂电池芯2a，用于输出14.4V的额定电压。
供电单元12包括电源开关121和恒定电压电路122，在电池包2的正端子21和控制单元19之间串联。恒定电压电路122包括三端调整器122a和消振电容122b和122c。当操作者导通电源开关121时，恒定电压电路122将电池包2提供的电压转换为预定的DC电压（例如5V）并且将该电压提供给控制单元19作为驱动电压。当操作员断开电源开关121时，因为驱动电压不再提供给控制单元19，所以整个逆变器设备1被断开。
升压电路13被配置有变压器131和场效应晶体管（FET）132。变压器131包括初级绕组131a和次级绕组131b。初级绕组131a被连接在电池包2的正端子21和负端子22之间。FET132被提供在变压器131的初级绕组131a和电池包2的负端子22之间。控制单元19将第一PWM信号输入FET132的栅极，用以切换FET132的导通和断开。通过FET132的导通和断开的切换，从电池包2提供给变压器131的初级绕组131a的DC电源被转换为AC电源。以次级绕组131b中的匝数与初级绕组131a中的匝数的比率为基准增加AC电源的AC电压，并且将其从次级绕组131b输出。
整流/平滑电路14被配置有整流二极管141和142以及平滑电容143。通过这种结构，整流/平滑电路14将通过变压器131增加的AC电压转换为DC电压（例如140V）。
升高电压检测单元15包括串联的电阻151和152，以通过电阻151和152将从整流/平滑电路14输出的DC电压（在平滑电容143上的电压，例如141V）的分压输出给控制单元19。
逆变电路16被配置有四个FET161-164。FET161和162串联，并且FET163和164串联，两对FET均并行地连接到平滑电容143。更具体地说，FET161的漏极被连接到整流二极管141和142的阴极，同时FET161的源极被连接到FET162的漏极。类似地，FET163的漏极被连接到整流二极管141和142的阴极，同时FET163的源极被连接到FET164的漏极。
逆变电路16还包括输出端子165和166，它们被连接到电动工具3的AC电动机31。FET161的源极和FET162的漏极被连接到输出端子165，同时FET163的源极和FET164的漏极被连接到输出端子166。PWM信号输出单元18将第二PWM信号输出至FET161-164的栅极，用于切换FET161-164导通和断开。通过FET161-164的导通和断开的切换，逆变电路16将从整流/平滑电路14输出的DC电源转换为AC电源，并且将该AC电源提供给电动工具3（AC电动机31）。
电流检测电阻17被连接在FET162（FET164）的源极和电池包2的负端子22之间。在高电压侧的电流检测电阻17的端子还被连接到控制单元19。使用这样的结构，控制单元19可以在由电流检测电阻17检测的电压的基础上决定流至AC电动机31的电流。
电源开关检测二极管10的阳极被连接到电源开关121的低电压侧，同时阴极经由输出端子165被连接到电动工具3的AC电动机31。使用这样的结构，当电源开关121导通时，电池包2的电池电压被施加至AC电动机31。此外，由于电源开关检测二极管10的阴极还被连接到FET161的源极，因此当FET161导通时，从整流/平滑电路14输出的升高电压被施加至AC电动机31。
包括电源开关检测二极管10的电路组成旁路电路，用于当电源开关121导通时将电池电压施加至AC电动机31。更具体地说，旁路电路是经由电源开关检测二极管10和触发器开关32被连接到电源开关121的低电压侧并且被连接到AC电动机31的电路。换句话说，电池包2经由该旁路电路被连接到触发器开关32的一端。
与FET164并联地连接在AC电动机31（和具体来说，输出端子166）和FET164的源极（更具体地说，接地点）之间。触发器检测单元9被配置为电阻91和92串联。当运行触发器开关32时，电池包2的电池电压经由旁路电路、触发器开关32和AC电动机31被施加至触发器检测单元9。所施加的电压被电阻91和92分压，并且输出给控制单元19作为触发器检测信号。控制单元19执行升压电路13和逆变电路16的控制，同时输入触发器检测信号。
需要注意的是，当电源开关121断开时，电池电压不被施加至AC电动机31。因此，当不驱动逆变器设备1时，抑制了电池包2中不必要的功耗。
在优选实施方式中，旁路电路被连接到FET161的源极，并且触发器检测单元9被并联到FET164。然而，旁路电路可以被替代地连接到FET163的源极，同时触发器检测单元9被并联到FET162。
基于由升高电压检测单元15检测到的升高电压，控制单元19将第一PWM信号输出给FET132的栅极，以便从变压器131的次级侧输出的AC电压具有所希望的有效电压（例如141V）。控制单元19还经由PWM信号输出单元18将第二PWM信号输出给FET161-164的栅极，以便输出至AC电动机31的AC电压具有所希望的有效电压（例如100V）。在优选实施方式中，FET161和164被视为一组（以下简称“第一组”），同时，FET162和163被视为另一组（以下简称“第二组”），并且控制单元19输出第二PWM信号，用于以100%的工作周期交替地导通和断开第一和第二组。
控制单元19还在由电池电压检测单元11检测的电池电压的基础上确定在电池包2中是否已经发生了过放电。更具体地说，当由电池电压检测单元11检测的电池电压小于预定的过放电电压时，控制单元19确定在电池包2中已经发生了过放电，并且输出第一和第二PWM信号，以便停止向AC电动机31的输出。也就是，控制单元19停止第一和第二PWM信号的输出。
电池包2此外还被提供有内置保护电路或微型计算机，并且具有用于自我检测过放电和用于将过放电信号输出给控制单元19的功能。当控制单元19经由信号端子LD接收来自电池包2的过放电信号时，控制单元19输出第一和第二PWM信号，以便停止向AC电动机31的输出。也就是，控制单元19停止输出第一和第二PWM信号。该结构可以防止这样的过放电缩短电池包2的寿命。
当AC电动机31启动时，优选实施方式的控制单元19还为AC输出校准工作周期，以便将来自逆变器设备1的输出逐步地增加至所希望的值。也就是，控制单元19输出第二PWM信号，以便限制向AC电动机31供应AC电压。
接下来，在参照图3中的流程图和图4中用于输出电压的时间图的同时，描述由控制单元19执行的设置AC输出的工作周期的过程。
当将电池包2安装在逆变器设备1上的同时使得电源开关121被导通时，或者当电源开关121处于导通状态的同时将电池包2安装在逆变器设备1上时，控制单元19开始图3的流程图中所示的处理。当电源开关121被导通时，恒定电压电路122从电池包2的电池电压产生用于驱动控制单元19的驱动电压。
在图3的流程图的S101中，控制单元19确定是否从触发器检测单元9输入了触发器检测信号。也就是，控制单元19确定电池包2的电池电压是否经由包括电源开关检测二极管10的旁路电路被施加至触发器检测单元9。如果输入了触发器检测信号（S101:是），那么控制单元19确定触发器开关32导通。对应地，在S102中，控制单元19将用于切换FET132导通和断开的第一PWM信号输出至FET132的栅极，激活变压器131的升压效果。
在S103中，基于由升高电压检测单元15所检测的电压，控制单元19确定是否被升高的电压大于目标电压（在优选实施方式中的140V）。如果升高的电压大于目标电压（S103:是），那么在S104中，控制单元19将具有减小的工作周期的第一PWM信号输出至FET132的栅极。然而，如果升高的电压小于或者等于目标电压（S103:否），那么在S105中，控制单元19将具有增大的工作周期的第一PWM信号输出至FET132的栅极。
接下来，控制单元19为AC输出设置工作周期。为了设置，在S106中，控制单元19首先确定是否已经设置了终止软启动标志。由于直到S111才设置终止软启动标志（稍后描述），因此对于第一次通过，在S106中的决定永远是“否”。
在S107中，控制单元19确定是否经过了时间t=0。由于在S107的第一决定中t=0（S107:是），因此在S108中，控制单元19将AC输出工作周期D设置为初值D0并且将t变化为t1。另一方面，由于在第二和后来的决定中t不是0（S107:否），因此在S109中，控制单元19通过将AC输出工作周期D仅仅增加DD来执行软起动。在优选实施方式中，DD（在工作周期DD/Dt中的增长率）被设置为在33-100（%/秒）之间的值。换句话说，控制单元19控制工作周期以便在图4的输出电压中指示的预定间隔T内，FET为导通的时间t逐渐增加。
在S110中，控制单元19确定AC输出工作周期D是否大于或等于预定的工作周期Dr。如果AC输出工作周期D大于或等于预定的工作周期Dr（S110:是），那么控制单元19确定逆变器设备1的输出已经达稳定状态，终止在S111中的软起动，并且前进至S112。这里预定的工作周期Dr对应于目标电压。在该优选实施方式中，预定的工作周期Dr被设置为100%，但是不局限于这个值。
然而，如果AC输出工作周期D小于预定的工作周期Dr（S110:否），那么控制单元19确定逆变器设备1的输出还没有达稳定状态并且直接前进至S112。
在S112中，控制单元19将用于切换FET161-164导通或断开的第二PWM信号输出到逆变电路16，用于将AC电源供电给AC电动机31。第二PWM信号被特定地从PWM信号输出单元18输出到FET161-164的栅极。
在S113中，电池电压检测单元11检测电池电压，并且在S114中，控制单元19确定由电池电压检测单元11所检测的电压是否小于预定的过放电电压。如果检测到的电池电压小于预定的过放电电压（S114:是），那么控制单元19确定电池包2处于过放电状态。对应地，在S115中，控制单元19输出用于断开FET132和FET161-164的第一和第二PWM信号，以便停止升压电路13和逆变电路16的运行，从而停止从电池包2供应电压。
然而，如果电池电压大于或等于过放电电压（S114:否），那么在S116中，控制单元19确定是否从电池包2输入了过放电信号。当已经输入了过放电时（S116:是），那么在S115中，根据与所描述的当电池电压小于预定的过放电电压（S114:是）时相同的处理，控制单元19停止升压电路13和逆变电路16的运行。
然而，如果没有输入过放电信号（S116:否），那么在S117中，控制单元19再一次确定是否已经从触发检测单元9输入了触发检测信号。如果已经输入了触发检测信号（S117:是），那么控制单元19返回到S103并重复以上描述的运行。通过这样的处理，输出电压和输出电流如同图4所示地变化，并且当AC输出工作周期D超出预定的工作周期Dr时（110:是），控制单元19确定输出已经达稳定状态，并且随后停止软起动操作。另一方面，如果没有输入触发检测信号（S117:否），那么在S115中，控制单元19停止升压电路13和逆变电路16的运行。
如上面描述的，如同在图4的增大工作周期的区域指出的，当AC电动机31被启动时，根据优选实施方式的逆变器设备1设置AC输出工作周期并且输出用于逐步地将来自逆变器设备1的输出增大到目标值的第二PWM信号。对应地，逆变器设备1的有效输出与PWM信号的增加一起增加。由于流经电池包2和AC电动机31的电流也逐渐地增加，如在图4中的输出电流示出的，这种方法可以防止当启动电动工具3时在电池包2中流动大电流，该电流可以减少电池包2的寿命。该方法同时防止大电流流动至逆变电路16以及尤其是FET161-164，从而减少在逆变电路16上的任何副作用。
通过将电池包2和逆变器设备1连接到本优选实施方式的电动工具系统中的电动工具3，可以在没有可用的AC电源的区域内驱动电动工具3并且因此可以在运行过程中自由地移动。
通过抑制启动时在AC电动机31中的电流总量，电动工具系统可以减少启动时施加至电池包2和逆变设备1的负载总量。因此，即使在优选实施方式的电动工具系统中，为了成为小而紧凑而使用具有低放电容量的便携式电池包时候，也可用电池包起动趋于在起动时产生大的持续电流的电动工具，包括旋转大直径刀刃的电动工具，例如环形锯、草地修剪机和割草机，以及具有相对于彼此滑动的多个刀刃的电动工具，例如树篱修剪机。
在优选实施方式中，通过改变第二PWM信号将来自逆变器设备1的输出逐步地增加到目标值，但是可以替换为通过修改第一PWM信号来逐步地增加来自逆变器设备1的输出。在后者情况中，通过逐渐的增加第一PWM信号（FET132）而逐渐的增加平滑电容143的电压，同时固定第二PWM信号（100%工作周期）。这种方法可以防止大电流流动至电池包2、逆变电路16和升压电路13并且可以减少在电动工具系统100的元件上的影响。还可以逐渐增加第一和第二PWM信号两者。
同时，在优选实施方式中的电池包2被描述为具有14.4V电池电压的锂电池包，逆变器设备1可以被配置为可选择的连接到具有不同类型或者电压的电池的多个电池包。在这种情况下，可以为电动工具的类型和使用而准备各种电池包。对应地，电动工具系统可以基于被使用的电池包的种类，通过修改软起动控制来执行适当的控制以抑制在电池包中的功耗。
虽然存在许多类型的电动工具，但是一种类型的电动工具由AC电源以100V驱动。在这种情况下，通过基于连接到逆变器设备1的电池包或者电动工具的种类，执行升压电路13和逆变电路16的软起动控制，以便来自逆变器设备1的输出稳定的维持在100V，电动工具系统可以防止在电池包和电动工具中流动大电流，而不管电池包和电动工具的种类。以这种方法，电动工具系统可以避免减少电池包的寿命。
例如，电池包可以被提供有关于电池电压、类型等信息的识别装置（例如，电阻）。通过读取识别装置的电阻值，控制单元19可以决定连接到1的电池包种类，并且基于所识别的电池包，控制单元19可以修改软起动控制过程（切换FET132导通和断开并修改在FET161-164的工作周期中增长率的方法）。相似地，控制单元19还可以确定连接至逆变器设备1的的电动工具的类型并且基于该检测的类型，可以修改软启动控制过程。
需要注意的是，当采用除了100V以外的AC电压时，在例如日本以外的国家使用AC电源时，应该对那些电压执行软起动控制。
当在电动工具系统中提供除了电池包2以外的源的电压时，电动工具系统还可以减少在电源和逆变电路16上的副作用。
此外，在第一实施例中，对应于目标电压的工作周期Dr被设置为100%，而不管触发器开关32的运行数量。然而，依照触发器开关32的运行数量来改变工作周期Dr（例如，如果触发器开关32的运行数量是极限运行数量的50%，则工作周期Dr被设置为50%）。在这种情况下，还可以依照触发器开关32的运行数量而改变工作增加周期（例如，如果触发器开关32的运行数量是极限运行数量的50%，则工作增加周期被设置为图4中所示的工作增加周期的一半）。
在图3的流程图中，还可以执行过电流检测。具体来说，当通过电流检测电阻17检测到的电流超过预定电流时，控制单元19停止升压电路单元13和逆变电路16的运行。使用这种结构，可以防止电池包2、AC电动机32和FET132和161-164由于过电流产生的热而受损。
接下来，将参照图5至图7描述根据本发明第二实施例的逆变器设备1。
图5是根据第二实施例用于逆变器设备1的电路图。除了省略了电源开关检测二极管10和触发器触检测单元9以外，根据第二实施例的逆变器设备1具有与图2所示的根据第一实施例的逆变器设备1相同的结构。
虽然电动工具3被配置为使用适当范围内的电压运行，但是由于在使用过程中电池电压的减小或者在过载条件中电压的减小，提供至电动工具3（AC电动机31）的电压可能减小。因此，有可能由于将适当范围外的电压提供给电动工具3而导致连接到逆变器设备1的电动工具3出现故障。
因此，当由升压电路13升高的电压（通过升高电压检测单元15检测的在平滑电容143上的电压）处在由上限（在优选实施方式中为155V）和下限（127V）定义的预定范围之外时，如同在图6的时间图中所示，根据第二实施例的控制单元19输出用于停止向AC电动机31输出的第一和第二PWM信号。具体来说，在这种情况下，控制单元19停止第一和第二PWM信号的输出。
这里，将参照图7中的流程图，描述根据第二实施例通过控制单元19执行用于停止向AC电动机31输出的控制过程。当电源开关121被导通的同时电池包2被安装在逆变器设备1上时或者当电池包2被安装在逆变器设备1上的同时电源开关121处于导通状态时，控制单元19都开始图7中的处理。当电源开关121被导通时，恒定电压电路122从电池包2的电池电压产生用于驱动控制单元19的驱动电压。
在图7的流程图的S201中，控制单元19将第一PWM信号输出至FET132的栅极，以便使从变压器131的次级侧输出的AC电压具有希望的有效电压（例如，141V）。在S202中，基于由升高电压检测单元15检测的电压，控制单元确定由变压器131升高的有效电压是否大于目标电压。
如果升高的电压大于目标电压（S202:是），那么在S203中，控制单元19减少FET132的工作周期。当升高的电压小于或者等于目标电压（S202:否）时，在S204中控制单元19增加FET132的工作周期。
在S205中，基于由电池电压检测单元11所检测的电压，控制单元19确定电池包2的电池电压是否小于预定的过放电电压。如果电池电压小于预定的过放电电压（S205:是），那么控制单元19确定电池包2处于过放电状态。对应地，在S211中，控制单元19输出用于停止向AC电动机31输出的第一和第二PWM信号。具体来说，控制单元19停止第一和第二PWM信号的输出。结果，升压电路13和逆变电路16的运行被停止，从而停止从逆变器设备1向AC电动机31的输出。
然而，如果电池包2的电池电压大于或等于预定的过放电电压（S205:否），那么在S206中，控制单元19确定是否经由LD端子从电池包2输入了过放电信号。如果输入了过放电信号（S206:是），那么控制单元19确定电池包2处于过放电状态。对应地，在S211中，控制单元19输出第一和第二PWM信号，用于停止向AC电动机31的输出。具体来说，控制单元19停止第一和第二PWM信号的输出。
如果没有输入过放电信号（S206:否），那么在S207中，控制单元19确定升高的电压是否大于预定的上限（在优选实施方式中为155V）。如果升高的电压大于上限（S207:是），那么在S208中，控制单元19确定升高的电压大于预定上限的状态是否已经延续了多于0.5秒。如果高的升高的电压已经延续这个时间（S208:是），那么在S211中，控制单元19输出第一和第二PWM信号用于停止向AC电动机31的输出。
如果升高的电压持续维持在高于预定的上限时使用电动工具，那么电动工具的电动机将以大于额定值的速度旋转。如果升高的电压的状态持续超过预定时间，通过停止向电动机输出，逆变器设备1可以防止电动工具受损。逆变器设备1可以同时防止在逆变器设备1中的元件受损，例如在逆变电路16中的FET。虽然在正常运行过程中很少出现升高的电压上升超过预定的上限，但是控制单元19或升高电压检测单元15可以负责控制升高的电压，这种控制过程有效地保护逆变器设备1不受损。
在一些情况中，由于噪声等，电压将临时的增长或者下降。在这些情况中停止向AC电动机31的输出甚至可以引起电动工具3故障。因此，在优选实施方式中，仅仅在升高的电压持续至少0.5秒维持在高于预定的上限时，才停止向AC电动机31的输出。
另一方面，如果升高的电压小于或等于预定的上限（S207:否）或者如果升高的电压没有持续0.5秒以上维持在大于预定上限的状态（S208:否），那么在S209中，控制单元19确定升高的电压是否小于预定的下限（在优选实施方式中为127V）。如果升高的电压小于下限（S209:是），那么在S210中，控制单元19确定升高的电压是否已经持续3.0秒以上处于低于预定下限的状态。如果升高的电压已经连续预定时间处于这种状态（S210:是），那么在S211中，控制单元19输出第一和第二PWM信号用于停止向AC电动机31的输出。
另一方面，如果升高的电压大于或等于预定的下限（S209:否）或者如果升高的电压没有持续3.0秒以上维持低于预定下限的状态（S210:否），那么控制单元19返回到S201。
如同上面描述的，当由升压电路13升高的电压（通过升高电压检测单元15所检测的电压）下降至由上限（155V）和下限（127V）定义的预定范围以外时，根据优选实施方式的逆变器设备1停止向AC电动机31的输出。因此，逆变器设备1可以防止当向电子设备供电适当范围以外的电压时所引起的电子设备的故障。
此外，只有当所检测的电压已经持续预定时间或者更长时间处于预定范围以外时，逆变器设备1才停止向AC电动机31的输出。因此，逆变器设备1可以防止当电压由于噪声等临时上升或下降时停止向AC电动机31的输出。
在上面描述的优选实施方式中，逆变器设备1被配置为输出第一和第二PWM信号用于停止向AC电动机31输出的同时，逆变器设备1可以被配置为仅输出一个PWM信号用于停止向AC电动机31的输出。具体来说，通过停止输出第一PWM信号和第二PWM信号之一，逆变器设备1可以停止向AC电动机31的输出。然而，停止输出第一和第二PWM信号两者可以抑制在电池包2中的功耗。
在上面描述的优选实施方式中，155V和127V被分别用作预定范围的上限和下限，但是预定范围不局限于这些界限。
此外，在上面描述的优选实施方式中，被连接到逆变器设备1的电池包2是14.4V锂电池包，但是逆变器设备1可以被配置为可连接至除封装锂电池之外的不同类型的电池包（例如配置有镍镉电池或镍氢电池的电池包），或者可以被配置为可连接到具有各种电池电压的多个电池包。
此外，在S201-S204中用于控制升高的电压的步骤，在S205-S206中用于检测过放电的步骤和在S207-S210中用于控制停止输出的步骤可以在流程图中的任何位置执行或者可以并行地执行。
逆变器设备1还可以存储计数值，该计数值指示由于通过升压电路13升高的电压处于预定范围之外而停止向AC电动机31的输出的次数，并且可以显示停止输出的这种历史。另外，逆变器设备1可以被配置为当向AC电动机31的输出已经停止超过预定的次数时，通知用户电池包2已经达到它的使用寿命的末尾。
在图7的流程图中，还可以执行过电流检测。具体来说，当通过电流检测电阻17检测到的电流已经超过预定电流时，控制单元19停止升压电路单元13和逆变电路16的运行。使用这种结构，可以防止电池包2、AC电动机32、和FET132和161-164由于过电流产生的热而受损。
接下来，将参照图8至图10描述根据本发明的第三实施例的逆变器设备1。
图8是根据第三实施例的逆变器设备1的电路图。除了根据第三实施例的逆变器设备1还被提供有逆变电路切断单元（停止单元）20以外，图8所示的电路具有与图5所示的电路相同的结构。
逆变电路切断单元20包括参考电流输入单元201、检测电流输入单元202、比较电路203和关闭电路204。
参考电流输入单元201被配置有电阻201a和201b。电阻201a和201b划分由三端调整器122a输出的预定DC电压，并且参考电流输入单元201将该电压输出到比较电路203作为参考电流。电阻201a和201b被设置为在过电流阈值产生参考电流的值。
检测电流输入单元202包括电阻202a-202c和运算放大器（op amp）202d。检测电流输入单元202放大通过电流检测电阻17检测到的电流（电压）并且将该电流输出到比较电路203作为检测电流。
比较电路203包括运算放大器203a、二极管203b、放电电阻203c和电容器203d。比较电路203作为差分放大器电路而起作用。
运算放大器203a比较输入的参考电流和检测到的电流，当检测到的电流不大于参考电流时输出低水平信号，并且当检测到的电流高于参考电流时输出高水平信号。当输出高水平信号时，也就是说，当在逆变器设备1中流动的电流大于过电流阈值时电荷经由二极管203b被积累在电容器203d中。
关闭电路204包括二极管204a和204b、以及FET204c。二极管204a和204b的阳极分别连接到从控制单元19至PWM信号输出单元18的输出第二PWM信号的线路，具体来说，将第二PWM信号输出至FET162和164的栅极的线路。二极管204a和204b的阴极连接到FET204c的漏极。FET204c的栅极连接到二极管203b的阴极，同时源极接地。
使用这种结构，当电容器203d已经积累了至少预定的电荷时，FET204c被导通。当FET204c导通时，希望被输出到FET162和164的栅极的第二PWM信号经由FET204c流向接地点。对应地，FET162和164被断开，并且逆变电路16被强行关闭。由于当在逆变器设备1中流动的电流大于过电流阈值时，以这种方法关闭逆变电路16，所以逆变器设备1可以防止逆变器设备1中，特别是在逆变电路16的FET161和164中发生故障。
当逆变电路16被关闭时，控制单元19不再检测通过电流检测电阻17的电流（电压）；也就是，检测到的通过电流检测电阻17的电流减少。因此，来自运算放大器203a的输出被切换为低水平，并且在电容器203d中积累的电压经由并联到二极管203b的放电电阻203c放电。由于FET204c被再一次断开，所以在去除过电流之后取消对逆变电路16的强行关闭。因此，二极管203b、放电电阻203c和电容器203d等组成恢复单元。
然而，如同在图9（a）中示出的，启动时，起动电流足够大到成为在逆变器设备1中流动的过电流。因此，如果由于起动电流而关闭逆变电路16，就会不能启动逆变器设备1。
如图9（b）所示，根据第三实施例的逆变器1在AC电动机31终止旋转以前重复停止逆变电路16的操作并取消这种终止，从而限制供应给AC电动机31的AC电压。通过这种结构，根据该优选实施方式的逆变器设备1防止启动时过电流的同时，同时实现了软起动。
接下来，将参照在图10中的流程图描述根据优选实施方式的软起动处理。
当电源开关121被导通的同时将电池包2安装在逆变器设备1上时或者当将电池包2安装在逆变器设备1上的同时电源开关121处于导通状态时，控制单元19开始图10中的处理。当电源开关121被导通时，恒定电压电路122从电池包2的电池电压产生用于驱动控制单元19的驱动电压。
在图10的流程图的S301中，控制单元19将第一PWM信号输出给FET132的栅极，以便从变压器131的次级侧输出的AC电压具有所希望的有效电压（例如141V）。在S302中，基于通过升高电压检测单元15所检测的电压，控制单元19确定通过变压器131升高的有效电压是否大于目标电压。
如果升高的电压大于目标电压（S302:是），那么在S303中，控制单元19减少FET132的工作周期。当升高的电压小于或者等于目标电压时（S302:否），那么在S304中，控制单元19增加FET132的工作周期。
在S305中，基于通过电池电压检测单元11所检测的电压，控制单元19确定电池包2的电池电压是否小于预定的过放电电压。如果电池电压小于预定的过放电电压（S305:是），那么控制单元19确定电池包2处于过放电状态。对应地在S309中，控制单元19输出用于停止向AC电动机31输出的第一和第二PWM信号。具体来说，控制单元19停止第一和第二PWM信号的输出。结果升压电路13和逆变电路16的运行被关闭，从而停止从逆变器设备1向AC电动机31的输出。
然而，如果电池包2的电池电压大于或等于预定的过放电电压（S305:否），那么在S306中，控制单元19确定是否从电池包2经由LD端子输入了过放电信号。如果输入了过放电信号（S306:是），那么控制单元19确定电池包2处于过放电状态。对应地，在S309中，控制单元19输出第一和第二PWM信号用于停止向AC电动机31的输出。具体来说，控制单元19停止第一和第二PWM信号的输出。
如果没有输入过放电信号（S306:否），那么执行使用逆变电路切断单元20的软起动控制。
具体来说，如果在逆变器设备1中流动的电流大于过电流阈值（S307:是），那么在S308中，通过将关闭电路204关闭预定时间来强行切断发送至FET162和164的第二PWM信号，并且随后返回到S301。为了启动逆变器设备1，该预定时间必须是在AC电动机31停止旋转以前，关闭逆变电路16之后经过的一段时间。在优选实施方式中，该预定时间被设置为0.5msec。
通过这种控制操作，当起动逆变器设备1时，电流量如图9（b）所示那样改变的同时AC电动机31的转速如图9（c）所示那样改变。在高负荷的一段时期中，电流量如图9（d）所示那样改变。
如同上面描述的，根据优选实施方式的逆变器设备1当逆变器设备1中的电流大于过电流阈值时，强行停止逆变电路16而不管控制单元19。对应地，这种方法可以可靠地防止逆变电路16中，特别是FET161和164的故障。同时，该方法可以可靠地防止在电池包2中流动过电流，该电流可以减少电池包2的寿命。
由于该优选实施方式的逆变器设备1在由于逆变电路16的停止而停止AC电动机31旋转以前暂停了对逆变电路16的强行停止，因此逆变器设备1可以实现软起动的同时防止启动过程中的过电流。
通过抑制启动时AC电动机31中的电流总量，电动工具系统可以减少施加至电池包2和逆变设备1在启动时的负载总量。因此即使为了小而紧凑在该优选实施方式的电动工具系统中使用具有低放电容量的便携式电池包时，该电池包可用于起动在启动时趋于产生大的持续电流的电动工具，包括旋转大直径刀刃的电动工具，例如环形锯，草地修剪机和割草机，以及具有相对于彼此滑动的多个刀刃的电动工具，例如树篱修剪机。
虽然在上面描述的该优选实施方式中逆变器设备1被配置为输出第一和第二PWM信号用于停止向AC电动机31的输出，但是该逆变器设备1还可以被配置为仅仅输出用于停止向AC电动机31的输出的PWM信号中的一个。
在上面描述的优选实施方式中，当在逆变器设备1中的电流大于过电流阈值时，逆变器设备1重复运行以关闭和重新起动逆变电路16（取消逆变电路16的强行关闭的状态）。然而，由于去除过电流的可能性低，因此这类控制过程在高负荷的状态中是一种电力的浪费。因此，优选的是在初始停止逆变电路16之后，当逆变器设备1中的电流维持高于过电流阈值预定时间时，略过该用于重新起动逆变电路16的操作。
在这种情况下，例如，二极管204a和204b的阴极可以连接到控制单元19。当逆变器设备1中的电流大于过电流阈值时（FET204c被导通），低电平信号（0V）被输入进控制单元19。当输入低电平信号时，控制单元19可以识别出逆变电路16被强行停止。
此外，逆变器设备1可以被配置为存储略过重新起动操作的次数并且可以向用户显示略过的重新起动操作的历史。此外，当略过的起动操作的数目超过预定数值时，逆变器设备1可以通知用户该电池包2已经到达它使用寿命的末尾。
在上面描述的第三实施例中，逆变电路切断单元20强行关闭逆变电路16而不管控制单元19，但是逆变电路切断单元20可以基于通过电流检测电阻17检测到的电流，通过切断FET162和164来强行关闭逆变电路16。替选地，逆变电路切断单元20可以在这时候切断全部的FET。
此外，在上面描述的优选实施方式中，被连接到逆变器设备1的电池包2是14.4V锂电池包，但是逆变器设备1可以被配置为可连接至除封装锂电池之外的不同类型的电池包（例如配置有镍镉电池或镍氢电池的电池包），或者可以被配置为可连接到具有各种电池电压的多个电池包。
此外，图10的流程图中，在S301-S304中用于控制升高的电压的步骤、在S305-S306中用于检测过放电的步骤和在S307中用于检测过电流的步骤可以在流程图中的任何位置执行或者可以并行执行。
接下来，将参照图11至图13描述根据本发明第四实施例的逆变器设备1。
图11是根据第四实施例的用于逆变器设备1的电路图。除了增加了温度检测单元30以外，在图11中的电路图具有与图5中的电路图相同的结构。
温度检测单元30包括与FET132邻接布置的热敏电阻30a和与热敏电阻30a串联的电阻30b。热敏电阻30a和电阻30b划分从三端调整器122a输出的预定电压，并且温度检测单元30将该分压输出到控制单元19作为温度信号。
由于FET容易被过电流损害，一种保护FET的措施是当该电流检测电阻17中流动的电流超过预定的过电流阈值时切断FET132。然而，即使检测到的电流不超过过电流阈值，如果电流维持在上述预定水平一延长时间，则仍然存在FET被损害的可能性。另外，即使流至FET的电流过小而不至于造成损害，但是FET仍然可能被热量损害。
因此，根据第四实施例的逆变器设备1防止当检测电阻17检测到的电流过高时和当通过温度检测单元30检测到的温度过高时导通/断开FET132。
图12是根据优选实施方式，用于决定是否防止导通/断开FET132的标准的表格。如图12所示，在优选实施方式中将过电流阈值被设置为10A。如果在逆变器设备1中流动10A或者更大的电流0.5秒以上，则逆变器设备1防止FET132被导通/断开（即，断开FET132）。即使当在逆变器设备1中流动的电流小于10A的过电流阈值时，逆变器设备1也防止FET132导通/断开，例如当在逆变器设备1中流动至少8A并且少于10A的电流至少1.0秒时、当在逆变器设备1中流动至少6A并且少于8A的电流至少3.0秒时、以及当在逆变器设备1中流动至少5A并且少于6A的电流至少5.0秒时。换句话说，逆变器设备1基于在逆变器设备1中流动的电流值来修改FET132被导通/断开的周期长度，当电流增加时，缩短FET132被导通/断开的周期。
当FET132的温度维持在100-120度范围内至少5.0秒时、当FET132的温度维持在80-100度范围内至少10.0秒时、以及当FET132的温度维持在60-80度范围内至少20.0秒时，即使当流过逆变器设备1的电流小于5A但是至少为4A时，逆变器设备1也防止FET132被导通/断开。这种结构可以适当地防止FET132的故障。以这种方法，当在逆变器设备1中流动的电流较小时，逆变器设备1基于FET132的温度改变FET132被导通/断开的周期长度，并且当温度增加时减小FET132被导通/断开的周期。
由于当电流值小于4A时，FET132的温度不太可能激烈地增长，所以逆变器设备1根据在这种情况下的正常运行周期性地导通和断开FET132。当电流值大于或等于4A但是少于5A时，假如FET132的温度低于60度，由于在这种情况下也不太可能损害FET132，所以逆变器设备1也根据正常的运行周期性地导通和断开FET132。
接下来，将参照在图13中的流程图描述根据第四实施例，由控制单元19执行的用于停止向AC电动机31输出的控制过程。
当电源开关121被导通的同时将电池包2安装在逆变器设备1上时或者当将电池包2安装在逆变器设备1上的同时电源开关121处于导通状态时，控制单元19开始图13中的处理。当电源开关121被导通时，恒定电压电路122从电池包2的电池电压产生用于驱动控制单元19的驱动电压。
在图13的流程图的S401中，控制单元19将第一PWM信号输出至FET132的栅极，以便从变压器131的次级侧输出的AC电压具有希望的有效电压（例如141V）。在S402中，基于通过升高电压检测单元15所检测的电压，控制单元19确定通过变压器131升高的有效电压是否大于目标电压。
如果升高的电压大于目标电压（S402:是），那么在S403中，控制单元19减少FET132的工作周期。当升高的电压小于或者等于目标电压时（S402:否），那么在S404中，控制单元19增加FET132的工作周期。
在S405中，基于通过电池电压检测单元11所检测的电压，控制单元19确定电池包2的电池电压是否小于预定的过放电电压。如果电池电压小于预定的过放电电压（S405:是），那么控制单元19确定电池包2处于过放电状态。对应地，在S408中，控制单元19输出用于停止向AC电动机31的输出的第一和第二PWM信号。具体来说，控制单元19停止第一和第二PWM信号的输出。结果升压电路13和逆变电路16的运行被关闭，从而停止从逆变器设备1向AC电动机31的输出。
然而，如果电池包2的电池电压大于或等于预定的过放电电压（S405:否），那么在S406中，控制单元19确定是否从电池包2经由LD端子输入了过放电信号。如果输入了过放电信号（S406:是），那么控制单元19确定电池包2处于过放电状态。对应地，在S408中，控制单元19输出第一和第二PWM信号用于停止向AC电动机31的输出。具体来说，控制单元19停止第一和第二PWM信号的输出。
如果没有输入过放电信号（S406:否），那么在S407中，控制单元19确定通过电流检测电阻17所检测的电流和通过温度检测单元30所检测的温度是否满足图12所示的判定准则。当满足判定准则时（S407:是），在S408中，控制单元19断开FET132。具体来说，控制单元19输出用于防止FET132导通的第一PWM信号。
然而，如果不满足判定准则（S407:否），那么控制单元19返回到S401。
如同上面描述的，根据第四实施例的逆变器设备1基于通过电流检测电阻17所检测的电流和通过温度检测单元30所检测的温度两者来切断FET132（即，防止FET132导通/断开）。因此，逆变器设备1可以在电动工具3具有高负荷时适当地防止FET132故障。
如图12所示的，基于通过电流检测电阻17所检测的电流和通过温度检测单元30所检测的温度两者，在防止切断FET132导通/断开以前，逆变器设备1改变导通/断开（ON/OFF）信号的持续时间。对应地，逆变器设备1可以在电动工具3具有高负荷时适当地防止FET132故障
如图12所示的，当通过电流检测电阻17检测的电流超过5A时，逆变器设备1确定是否断开FET132而不考虑通过温度检测单元30所检测的温度。对应地，逆变器设备1可以在电动工具3具有高负荷时适当地防止FET132故障。
同时，在上面描述的该优选实施方式中，逆变器设备1被配置为输出用于停止向AC电动机31的输出的第一和第二PWM信号，该逆变器设备1可以被配置为仅仅输出用于停止向AC电动机31的输出的PWM信号中的一个。
在上面描述的优选实施方式中，虽然热敏电阻30a被布置为邻接FET132，但是热敏电阻30a还可以被替换地布置为与FET161-164邻接。在这种情况下，逆变器设备1可以基于通过电流检测电阻17所检测的电流和通过温度检测单元30所检测的温度二者，使用第二PWM信号切断FET161-164。
此外，在上面描述的优选实施方式中，被连接到逆变器设备1的电池包2是14.4V锂电池包，但是逆变器设备1可以被配置为可连接至除封装锂电池之外的不同类型的电池包（例如配置有镍镉电池或镍氢电池的电池包），或者可以被配置为可连接到具有各种电池电压的多个电池包。
此外，在图13的流程图中，在S401-S404中用于控制升高的电压的处理、在S405-S406中用于检测过放电的处理和在S407中用于控制输出的停止的处理可以在流程图中的任何位置执行或者可以并行执行。
逆变器设备1还可以存储用于指示停止向AC电动机31输出的次数的计数值，并且可以显示停止输出的历史。另外，逆变器设备1可以被配置为当向AC电动机31的输出已经停止超过预定的次数时，通知用户电池包2已经到达它使用寿命的末尾。
接下来，将参照图14至图15描述根据本发明第五实施例的逆变器设备1。
图14是根据第五实施例的用于逆变器设备1的电路图。除了电池包2和供电单元12的结构以外，在图14中的电路图具有与在图5中相同的构造。
在第五实施例中，电池包2还包括第一电池特征确定电阻23，其具有对应于电池包2的特征的电阻值，以及电池特征输出端子24。可以在逆变器设备1上安装具有不同特征的电池包2。虽然不限于以下示例，但是在本实施例中电池特征包括电池芯2a的并联数目、额定电压和电池芯2a的种类。
除电源开关121和恒定电压电路122以外，第五实施例中的供电单元12包括第二电池特征确定电阻123。该第二电池特征确定电阻123被连接在三端调整器122a和电池包2的负端子22之间，并且该负端子22经过电池特征输出端子24。第二电池特征确定电阻123和第一电池特征确定电阻23划分从三端调整器122a输出的预定电压（在该优选实施方式中为5V），并且将该分压输出到控制单元19。由于第一电池特征确定电阻23的电阻值根据电池包2的特征而不同，因此控制单元19可以基于从供电单元12输入的分压来决定电池包2的特征并且可以输出用于识别这些特征（电池类型）的识别信号。
虽然在该优选实施方式中具有不同特征的电池包2可以连接到逆变器设备1，但是存在通过尝试从全部电池包2中获取相同量的功率而使电池包2的寿命和输出效率急剧变差的危险。例如，当尝试从具有单串连接的电池芯的电池包2中获取与从具有两个并联串连接的芯的电池包相同的电流时，在前者中流动的电流将是在后者中流动的电流的两倍，潜在地减少配置有单串电池芯的电池包2的使用寿命。此外，由于电池包2的额定电流根据它的类型而不同，因此电池包2的使用寿命可能由于相同的原因而减少。
通常地，当施加预定电压时，变压器的次级绕组的匝数与初级绕组的匝数的比率被设置为用于获得最高转化率效率的值。因此，当具有不同于该预定电压的额定电压的电池包2被连接到逆变器设备1时，变压器131的转换效率可能激烈地下降。这种效率的下降可能导致在逆变器设备1中的升温，因此需要冷却风扇等并且增加逆变器设备1的尺寸。
对应地，根据该优选实施方式的逆变器设备1基于从电池特征输出端子24（第一电池特征确定电阻23）获得的电池特征识别信号来控制从逆变器设备1输出到AC电动机31的电压。具体来说，逆变器设备1输出第一和第二PWM信号以防止FET132和FET161-164被导通/断开。
接下来，将参照在图15中的流程图描述根据第五实施例，由控制单元19执行的用于停止向AC电动机31输出的控制过程。
当电源开关121被导通的同时将电池包2安装在逆变器设备1上时或者当将电池包2安装在逆变器设备1上的同时电源开关121处于导通状态时，控制单元19开始图15中的处理。当电源开关121被导通时，恒定电压电路122从电池包2的电池电压产生用于驱动控制单元19的驱动电压。
根据该优选实施方式的逆变器设备1具有适于从具有14.4V额定电压和3.0Ah额定容量（两串并联连接的芯）的电池包2供电的构造。
在图15的流程图的S501中，控制单元19检测从第一电池特征确定电阻23和第二电池特征确定电阻123接收的电池特征识别信号。在S502中，基于该电池特征识别信号，控制单元19确定连接到逆变器设备1的电池包2的额定电压是否为14.4V。
如果电池包2不是14.4v，而是例如是18V电池包（S502:否），那么在S510中，控制单元19输出用于防止从逆变器设备1向AC电动机31输出电源的第一和第二PWM信号。具体来说，控制单元19停止第一和第二PWM信号的输出，从而停止升压电路13和逆变电路16的运行并且中断从逆变器设备1向AC电动机31的输出。
如同上面描述的，变压器131被设置为当连接到逆变器设备1的电池包2具有14.4V额定电压时具有最优的电源效率。由于如果连接有18.0V电池包输出效率就会减少，所以可能不会获得该希望的输出。因此，这种操作用于在这种情况下中断向AC电动机31的输出。
然而，当连接的电池包2具有14.4V额定电压时（S502:是），在S503中，控制单元19基于电池特征识别信号来确定电池包2是否具有3.0Ah的额定容量。
如果电池包2不具有3.0Ah的额定容量（S503:否），那么在S510中，控制单元19输出用于防止从逆变器设备1向AC电动机31输出电源的第一和第二PWM信号。具体来说，该控制单元19停止第一和第二PWM信号的输出。
如同上面描述的，逆变器设备1被配置为用具有3.0Ah额定容量的电池包（电池芯被连接为两个并联串）完成最理想的使用。当连接的电池包具有1.5Ah的额定容量（被配置为单串芯）时，在尝试获得与连接的电池包具有3.0Ah额定容量相同的功率时，将产生两倍于在具有两个并联串的芯的电池包中流动电流的电流。这种大电流可以缩短电池包的寿命并且潜在地损害FET132。
然而，当连接到逆变器设备1的电池包2具有3.0Ah的额定容量时（S503:是），由于该连接的电池包2适用于优选实施方式的逆变器设备1，因此控制单元19开始向AC电动机31输出电源。
具体来说，在S504中，控制单元19将第一PWM信号输出至FET132的栅极，以便从变压器131的次级侧输出的AC电压具有希望的有效电压（例如141V）。在S505中，基于通过升高电压检测单元15所检测的电压，控制单元19确定通过变压器131升高的有效电压是否大于目标电压。
如果升高的电压大于目标电压（S505:是），那么在S506中，控制单元19减少FET132的工作周期。当升高的电压小于或者等于目标电压时（S505:否），那么在S507中，控制单元19增加FET132的工作周期。
在S508中，基于通过电池电压检测单元11检测的电压，控制单元19确定电池包2的电池电压是否小于预定的过放电电压。如果电池电压小于预定的过放电电压（S508:是），那么控制单元19确定电池包2处于过放电状态。对应地，在S510中，控制单元19输出用于停止向AC电动机31输出的第一和第二PWM信号。具体来说，控制单元19停止第一和第二PWM信号的输出。结果升压电路13和逆变电路16的运行被关闭，从而停止从逆变器设备1向AC电动机31的输出。
然而，如果电池包2的电池电压大于或等于预定的过放电电压（S508:否），那么在S509中，控制单元19确定是否从电池包2经由LD端子输入了过放电信号。如果输入了过放电信号（S509:是），那么控制单元19确定电池包2处于过放电状态。对应地，在S510中，控制单元19输出用于停止向AC电动机31输出的第一和第二PWM信号。具体来说，控制单元19停止第一和第二PWM信号的输出。
然而，如果没有输入过放电信号（S510:否），那么控制单元19返回到S501。
如同上面描述的，根据优选实施方式的逆变器设备1根据从电池特征确定电阻23获得的电池特征识别信号来停止升压电路13和逆变电路16的运行。因此，逆变器设备1可以防止当不适于用于逆变器设备1的电池包2被连接至逆变器设备1上时，电池包2的使用寿命和输出效率的大幅减少。
例如，当配置有单串芯的电池包2连接到逆变器设备1时，上面描述的逆变器设备1的结构可以避免减少电池包2的使用寿命。
上面描述的逆变器设备1的构造还可以避免减少与预定的类型不同的电池包2被连接到逆变器设备1时，这种电池包2的使用寿命。
具有以上所述构造的逆变器设备1还可以防止当连接到逆变器设备1的电池包2不具有预定的额定电压（例如18V）时，变压器131的转换效率下降。
在上面描述的优选实施方式中，根据从第一电池特征确定电阻23获得的电池特征识别信号，逆变器设备1防止FET132和FET161和164被导通/断开。然而，逆变器设备1可以被替换地配置为仅仅防止FET132和FET161-164之一被导通/断开。
根据该优选实施方式的逆变器设备1使用布置在电池包2中的第一电池特征确定电阻23和布置在逆变器设备1中的第二电池特征确定电阻123来确定连接到逆变器设备1的电池包2的种类。然而，只要逆变器设备1可以区别逆变器设备1支持的和不支持的电池包，逆变器设备1不局限于这种决定的方法。
例如，逆变器设备1可以被配置为基于将电池包连接到逆变器设备1的识别端子的存在，确定由逆变器设备1支持的电池包，其中占据除充电/放电端子以外端子（识别端子）的电池包是被支持的，而不占据识别端子的是不被支持的。替选地，电池和逆变设备的连接器（用于将逆变器装置连接到电池包的部件）可以根据类型是不同形状的，使得无法机械使用的电池包不能被安装（连接到）逆变器设备上。
此外，在上面描述的优选实施方式中，被连接到逆变器设备1的电池包2是14.4V锂电池包，但是逆变器设备1可以被配置为根据除内置锂电池之外的电池包的不同类型来防止输出，例如配置有镍镉电池或镍氢电池的电池包，或者可以被配置为支持具有不同电压（例如18V）的电池包。
此外，图15中的流程图中，在S504-S507中用于控制升高的电压的处理和在S508-S509中用于检测过放电的处理可以在流程图中的任何位置执行或者可以并行地执行。
在图15的流程图中，还可以执行过电流检测。具体来说，当通过电流检测电阻17所检测的电流已经超过预定电流时，控制单元19停止升压电路单元13和逆变电路16的运行。使用这种结构，可以防止电池包2、AC电动机32、和FET132和161-164由于过电流产生的热而受损。
虽然已经参照实施例对本发明进行了详细地描述，但是将对本领域技术人员清楚的是可以在其中做出各种改变和修改，而不背离本发明的精神。
例如，在第一至第五实施例中描述的处理还可以结合使用。例如，还可以通过结合在第一或者第三实施例中描述的软起动和在第二、第四和第五实施例中用于停止输出的一个或全部控制过程来进一步改善逆变器设备1的可靠性。

Claims (25)

1.一种电动工具系统，包括：
电动工具，其包括AC电动机；
便携式电池包；以及
电源设备，其将来自所述便携式电池包的DC电源转换为AC电源，以将所述AC电源提供给所述AC电动机。
2.根据权利要求1所述的电动工具系统，其中，所述电动工具还包括触发器开关，
其中，所述电源设备包括：
逆变电路，其将来自所述便携式电池包的DC电源转换为AC电源；以及
控制单元，当运行所述触发器开关时，所述控制单元控制所述逆变电路开始将来自所述便携式电池包的DC电源转换为AC电源，并且
其中，所述控制单元限制提供给所述AC电动机的AC电源，直到自从所述触发器开关运行之后已经经过预定的时间。
3.根据权利要求2所述的电动工具系统，其中，在所述触发器开关运行之后，所述控制单元立即限制提供给所述AC电动机的AC电源。
4.根据权利要求2所述的电动工具，其中，所述控制单元控制所述逆变电路将提供给AC电动机的AC电源增加到目标功率。
5.根据权利要求4所述的电动工具系统，其中所述控制单元控制逆变电路，将提供给所述AC电动机的AC电源逐步地增加到目标功率，直到自从所述触发器开关运行之后已经经过预定的时间。
6.根据权利要求4所述的电动工具系统，其中，所述电源设备还包括:
第一开关元件，其导通/断开将来自所述便携式电池包的DC电源转换为AC电源；以及
整流/平滑电路，其将由所述第一开关元件转换的AC电源转换为DC电源，
其中，所述逆变电路将从所述整流/平滑电路输出的DC电源转换为提供给所述AC电动机的AC电源，并且
其中，所述控制单元控制所述逆变电路通过改变所述第一开关元件的开关工作周期，将提供给所述AC电动机的AC电源逐步地增加至所述目标功率。
7.根据权利要求4所述的电动工具系统，其中，所述逆变电路还包括多个第二开关元件，用于导通/断开以将来自所述便携式电池包的DC电源转换入所述AC电动机，并且
其中，所述控制单元控制所述逆变电路通过改变所述多个第二开关元件的开关工作周期，将提供给所述AC电动机的AC电源逐步地增加至所述目标功率。
8.根据权利要求1所述的电动工具系统，其中，当所述电池包的电池电压小于预定电压时，所述控制单元防止AC电源被提供给所述AC电动机。
9.根据权利要求1所述的电动工具系统，其中，当确定在电池包中发生过放电时，所述电池包向所述控制单元发送过放电信号，并且
其中，当从所述电池包接收所述过放电信号时，所述控制单元防止AC电源被提供给所述AC电动机。
10.根据权利要求2所述的电动工具系统，其中，所述电源设备还包括停止单元，当在所述逆变电路中流动的电流超过预定电流时，所述停止单元强行停止所述逆变电路而不管所述控制单元。
11.根据权利要求10所述的电动工具系统，其中，所述电源设备还包括恢复单元，当自从所述停止单元强行停止所述逆变电路已经经过第一预定时间之后，当电流下降为低于预定电流时，所述恢复单元暂停所述逆变电路的强行停止。
12.根据权利要求11所述的电动工具系统，其中，所述电源设备还包括防止单元，当自从电流首次超过预定电流已经经过比所述第一预定时间长的第二预定时间之后，当电流再次超过预定电流时，所述防止单元防止所述恢复单元暂停所述逆变电路的强行停止。
13.根据权利要求10所述的电动工具系统，其中，所述停止单元至少当启动所述AC电动机时运行。
14.一种电源设备，其可连接到包括AC电动机和触发器开关的电动工具，所述电源设备包括：
逆变电路，其将来自便携式电池包的DC电源转换为AC电源，以将所述AC电源提供给所述AC电动机；以及
控制单元，当运行所述触发器开关时，所述控制单元控制所述逆变电路开始将来自所述便携式电池包的DC电源转换为AC电源，
其中，所述控制单元限制提供给所述AC电动机的AC电源，直到自从所述触发器开关运行之后已经经过预定的时间。
15.根据权利要求14所述的电源设备，其中，在所述触发器开关运行之后，所述控制单元立即限制提供给所述AC电动机的AC电源。
16.根据权利要求14所述的电源设备，其中，所述控制单元控制所述逆变电路将提供给所述AC电动机的AC电源增加至目标功率。
17.根据权利要求16所述的电源设备，其中，所述控制单元控制所述逆变电路将提供给所述AC电动机的AC电源逐步地增加至目标功率，直到自从所述触发器开关运行之后已经经过预定的时间。
18.根据权利要求16所述的电源设备，其中，所述电源设备还包括：
第一开关元件，其导通/断开将来自所述便携式电池包的DC电源转换为AC电源；以及
整流/平滑电路，其将由所述第一开关元件转换的AC电源转换为DC电源，
其中，所述逆变电路将从所述整流/平滑电路输出的DC电源转换为提供给所述AC电动机的AC电源，并且
其中，所述控制单元控制所述逆变电路通过改变所述第一开关元件的开关工作周期，将提供给所述AC电动机的AC电源逐步地增加至所述目标功率。
19.根据权利要求16所述的电源设备，其中，所述逆变电路还包括多个第二开关元件，用于导通/断开以将来自所述便携式电池包的DC电源转换入所述AC电动机，并且
其中，所述控制单元控制所述逆变电路通过改变所述多个第二开关元件的开关工作周期，将提供给所述AC电动机的AC电源逐步地增加至所述目标功率。
20.根据权利要求14所述的电源设备，其中，当所述电池包的电池电压小于预定电压时，所述控制单元防止AC电源被提供给所述AC电动机。
21.根据权利要求14所述的电源设备，其中，当确定在所述电池包中发生过放电时，所述电池包向所述控制单元发送过放电信号，并且
其中，当从所述电池包接收所述过放电信号时，所述控制单元防止AC电源被提供给所述AC电动机。
22.根据权利要求14所述的电源设备，还包括停止单元，当在所述逆变电路中流动的电流超过预定电流时，所述停止单元强行停止所述逆变电路而不管所述控制单元。
23.根据权利要求22所述的电源设备，还包括恢复单元，当自从所述停止单元强行停止所述逆变电路已经经过第一预定时间之后，当电流下降为低于预定电流时，所述恢复单元暂停所述逆变电路的强行停止。
24.根据权利要求23所述的电源设备，还包括防止单元，当自从电流首次超过预定电流已经经过比所述第一预定时间长的第二预定时间之后，当电流再次超过预定电流时，所述防止单元防止所述恢复单元暂停所述逆变电路的强行停止。
25.根据权利要求22所述的电源设备，其中，所述停止单元至少当启动所述AC电动机时运行。
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