CN104508939B - 电池控制和保护元件校验方法 - Google Patents

Abstract

一种用于电源放电或校验保护元件、以确保在不同的温度下工具正确运行的方法、系统和装置。该电源利用握手信号与一开关通信，以根据电源的温度建立电力分配计划。该电源可以取决于电源温度而以正常起始速率或较慢的起始速率来进行放电。还可使用握手信号来校验保护元件，其中的保护元件利用指示该保护元件正在正确运作的各握手信号来响应唤醒信号。

Description

电池控制和保护元件校验方法

技术领域

本发明基本涉及从电源控制电力分配，以及校验用于电源的保护元件。本发明尤其涉及利用基于电源温度的握手，来选择性地放电或校验例如电池的电源中的保护元件。

背景技术

无绳工具一般通过锂离子（Li离子）或其它类型的电池来驱动，这些电池在触发器被按下时将电力提供至马达。例如，电钻的用户可按下触发器，基于触发器所被启动的程度而将电力供应至钻机马达。无绳工具在不需要施加大量人力的情况下成为与工件互动的多功能方式。

然而，无绳工具的多功能受到所使用的工具的温度的限制。一般的工具在所有类型的天气和温度下使用，无绳工具也无例外。例如，冷的温度可通过产生高浪涌电流以及电压降来限制该无绳工具的有效性，这种高浪涌电流和电压降会由于工具电源的保护元件而引起工具的关闭。

上述保护元件是保护电源和工具免受由于高浪涌电流和电压降而造成的电气损坏的重要方面。然而，这些保护元件会出故障，会引起工具的损坏。

发明内容

本发明公开了一种用于根据电源温度而以一速率选择性地从电源放电的方法、系统和装置，所述电源例如为电池。该电源和开关适于利用握手信号来相互通信，以确定合适的电力分配方法。例如，根据握手信号的输出，可基于电源的感测温度，以普通起始速率或较慢的起始速率来释放电力。

可基于握手信号来校验电源中的保护元件，以确保在从电源放电前该保护元件正在正确地运行，以保护电源。

例如，本发明公开了一种用于控制电源输出的方法，所述电源例如为电池，该方法包括确定电源的温度，基于电源的温度来选择握手信号以发送到开关，将握手信号发送到开关，根据握手信号的输出来建立电源分配计划，以及根据所述电源分配计划使来自电源的电力进行分配。

还公开了一种校验执行功能的元件的方法，该方法包括将唤醒信号发送到元件，接收指示该元件执行功能的握手信号，并在接收到该握手信号时使电力从电源分配到负载。

此外，本发明公开了一种校验充电器的方法，该充电器适于对具有电源参数的电源进行充电，所述方法包括将唤醒信号发送到电源，从电源处接收握手信号，该握手信号指示电源参数足以让电源通过充电器来充电，以及对该电源进行充电。

还公开了一种用于控制电力分配的设备，该设备包括电源；开关，所述开关与电源连接，并适于从电源处传输和抑制电流；负载，所述负载与所述电源连接，并适于接收电力；电力分配系统，所述电力分配系统包括温度传感装置，其适于感应电源的温度，以及与所述温度传感装置连接的晶体管，该晶体管适于基于握手信号来控制从电源到马达的电力传输，该握手信号从指示温度的电源分配系统处进行传输。

附图说明

为了促进对本发明的理解，通过结合附图和以下的说明，本发明所要保护的主题，结构和运作，及其许多的优点将会变得更加清楚。

图1为根据本发明实施例的一个工具的侧视图，以及根据本发明一个实施例的充电器的简要图。

图2为根据本发明的电池控制系统的实施例的简要图。

图3A和3B为根据本发明实施例的传输信号的简要图，该传输信号可产生电源控制方法。

图4为根据本发明电源充电方法的传输信号的简要图。

图5为传输信号的简要图，该传输信号为根据本发明实施例的保护元件的校验系统。

图6为根据本发明实施例的电力分配过程的流程图。

图7为根据本发明实施例的用于校验保护元件的过程的流程图。

图8为根据本发明实施例的用于校验充电过程的过程流程图。

在此所讨论的包括意见的注释，材料，尺寸和偏差都只是一种建议，本领域的技术人员可在本发明的范围内对这些建议进行修改。

具体实施方式

本发明具有不同形式的实施例，如附图所示。在此所讨论的实施例应当理解为：本发明的公开视为本发明原则的示例，而并非将本发明的范围限制于所列举的实施例。

本发明涉及一种用于从电源处控制，或校验例如为电池的电源的保护元件的方法，系统和装置，以确保在不同的温度下电源的合理运行。该电源可例如通过握手信号，来与开关通信，以根据电源的温度或其它状态来确定电力分配的合理计划。电源可以正常的起始速率或更慢的起始速率来放电，该速率取决于电源的温度和/或状态。该握手信号还可用于校验适于保护该电源免受损害的保护元件，此时的保护元件通过对应的指示该保护元件正在合理运行的握手信号来回应于唤醒信号。

如图1所示，本发明的实施例包括工具100，所述工具100包括触发器105，所述触发器适于促进电力从电源110处传输至例如工具马达的负载115。例如灯的指示器120可与电源110连接，以在电源110进行充电或电源110放电至负载115，或在电源110的其它状态时适于亮起。充电器125可用于当电源110需要充电时对该电源110进行充电。

如图所示，工具100可为电钻。然而，任何的电力工具可利用本发明的系统来选择性地控制电力的传输。例如，工具100可为电力或气动锤，动力锯，胶枪，割草机，吹雪或吹叶机或其它可通过电源操作的工具。

所述触发器105适于被用户来启动，以实现传输到负载115的有效电量。例如，用户可将力施加到触发器105，以从电源110处应用可变的电量到负载115处。用户越多地接合或按压该触发器105，输送到负载115的电力越多。本发明并非限于可按压的触发器105，然而，还可包括按钮，电力控制轮，滚珠设计，或其它可使得用户从电源处控制到负载的电力的界面。

电源110可为任何类型的存储或创造电力的装置，包括电池，交流发电机，电容元件，超级电容器，燃料电池，发电机，或其它电源。仅作为讨论，电源110可描述为电池。

负载115可为任何的装置或电力部件，其适于从电源110处利用电力。例如，负载115可为马达，加热装置，电阻器，或其它装置。仅作为讨论，负载115可描述为马达。

指示灯120适于在电源110进行充电时向用户指示放电电力或电源的其它状态。例如，该指示灯120可为发光二极管(LED)，其在电源110进行充电时以绿色的光照明，并在电源110放电时以红色的光照明。可替代地，该指示灯120可仅以一种颜色来照明。同样，在不偏离本发明精神和领域的情况下可使用其它形式的指示器，例如，触觉或听觉响应。

充电器125可为任何装置，其对电源110提供电力。仅作为讨论，该充电器125可为电池充电器。

图2为根据本发明实施例的电力分配系统200。如图所示，该电力分配系统200包括电源110，开关130以及负载115。该电源110可包括温度传感装置135，其适于感应电源110的温度，晶体管140，其适于控制从电源110到开关130或负载115的电量，以及上述的指示灯120。该电源110还可包括易失性存储器，例如：带电可擦可编程只读存储器(EEPROM)145，其可包含促进电力从电源110传输到开关130和/或负载115的数据或计算机编程指令。该电源110可包括保护元件142，其可进行电源110的保护功能，例如，当电压降或电流浪涌达到预设水平时将电源关闭。

晶体管140控制从电源110处发出的不同的信号至开关130，以促进信号的传输，例如当电源110在正常操作参数之外时的逻辑高电平（例如，断路），或当电源110在正常操作参数之内时为逻辑低电平（例如：接地电位）。作为讨论，晶体管140为金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，尽管在不偏离本发明的精神和领域下可利用其它任何类型的晶体管140。该晶体管140可在传输逻辑低信号时实现电力的完全，无阻碍传输，并可在传输逻辑高信号时阻碍或完全抑制电力的传输。由电源110通过晶体管140传输的信号的任何其它变化可在不偏离本发明的精神和领域的情况下进行实施。

温度传感装置135为可确定电源110的温度的任何装置或电路，并使得温度可与开关130和/或负载115通信。例如，温度传感装置135可为适于感应由于温度波动引起的电流参数变化造成的电源温度。

电源110通过一个或多个终端连接150来可操作地与开关130连接。开关130反过来可操作地通过一个或多个电源输出连接155与负载155连接。每个这些连接150，155可包括正端和负端，以及几个额外的端连接，其促进了从电源110到负载115的电流。例如，如图3A-5所示，该连接150，155可包括读取EEPROM145的端连接，将电力提供至负载115或指示灯120，将开关130关闭以保护电源110，并引发电源110和开关130和/或负载115之间的唤醒或握手信号。在不偏离本发明的精神和领域的情况下，在该电源110，开关130和负载115之间可包括其它的端接触。

图3A和3B展示了用于负载115的不同示例起始速率（如图3A和3B的马达所示），该起始速率基于在开关130和/或负载115处的从电源110接收到的信号来确定的。例如，图3A和3B展示了N2信号160，控制(CTL)信号165，马达信号170，以及指示灯信号175，其与从电源110到开关130，或来自开关130的信息进行通信。还可提供开关信号180以在控制信号165要求该开关信号的时促使所述开关130进入保护模式。图3A展示了当电源110的温度达到或高于一定温度，例如0°C时的负载115的开起始速率，图3B展示了当电源110的温度低于一定温度，例如0°C时的负载115的起始速率。

如图3A和3B所示，根据由电源110传输的握手信号，示例系统200以第一起始速率或第二起始速率上来启动负载115。例如，图3A展示了由控制信号165引发的握手信号，该信号开始高，随后进入低，随后高，随后再低。信号的高-低部分的间隔指示了电源110是否在特定参数或高于特定参数下进行运作，在这种情况下的特定参数为0°C的温度标记。如图3A所示，来自控制信号165的握手信号以高频来引发，例如25 Hz，相对于当电源110低于0°C时的握手信号，此时的信号以12.5 Hz来引发。图3B中的握手信号因此命令负载115进入“平稳启动”，此时该负载115的起始速率慢于正常的起始速率，如图3A所示。当然，上述过程仅为示例，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可使用用于基于温度传感的选择性控制电池输出的任何其它方法。

利用上述方法，当如果以正常的较高速率来起始、温度将会影响负载运作时，可通过以更低的速率来启动负载115来使负载更高效和有效地进行运作。该负载115可因此根据由控制信号传输的握手信号，来选择性地从电源110处汲取电力。因此，工具100可更有效地操作，且操作在工具100本不会以高水平操作的温度下。

图4为电源110和充电器125之间的详细的握手信号的示意图。如图所示，图4中的信号包括EEPROM读取信号185，充电信号190和燃油计信号195，除了上述的关于图3A和3B中的信号，图4中的系统可验证电源110和充电器125之间的不同接触，并验证电源110的不同参数，以命令充电器125对电源110进行充电。

如图所示，从充电器125而来的唤醒信号160以上述关于图3A和3B所述的类似方式来从电源110处请求唤醒信号。作为响应，该电源110将握手信号提供至充电器125。一旦充电器125接收到来自电源110的握手响应时，该充电器125可随后对电源110提供充电或其它的补充方式，来对电源110进行充电。接随后的高控制信号160将命令充电器125来结束充电过程。

上述过程通过确定电源110的参数是否足以启动充电过程来校验充电器125和电源110之间的连接。例如，充电器125不会引发充电操作，直到该充电器125接收到来自电源110的必要的低，高，低的握手信号。该握手信号可同样在频率上变化，与上述图3A和3B所述的系统类似，来获得用于电源110的不同启动充电速率。电源110可随后以足够的操作参数下进行充电，或当这种参数不存在时，用户可被通知，使得电源110不会损坏。

图5展示了一种信号系统，其中的握手信号可用于校验用于附加负载处的电源110的保护元件142，该附加负载例如为LED工作灯。如图所示，该电源110的EEPROM通过EEPROM读取信号185来读取，来引发过程。该工作灯可随后通过指示灯信号175来瞬时启动，在后续阶段中，可通过N2信号160来将唤醒信号发送到电源110。作为响应，握手信号可从电源110处发送到开关130和/或负载115以确保电源110的保护元件142合理地运行。如果控制信号165返回到较高水平，该保护元件142可随后执行它们的预期功能，并关闭电源放电功能，以此保护电源110。

上述过程使得保护元件142在从电源110处放电的过程中得到校验。校验后，用户可仅在保护元件142合理运行时继续地从电源110处提取电力，但不可在保护元件142出现故障时继续地从电源110处提取电力。使用这种独特的握手通信方法，用户更少可能会在操作配件工具的正常过程中损坏到电源110。

图6-8展示了根据本发明实施例的不同的方法。如图6所示，过程600开始并进入步骤S605，其中的电源110的温度通过温度传感装置135来确定。

取决于温度，握手信号在电源处进行选择S610，并随后传输到开关S615，以将电源110的温度与开关130和/或负载115进行通信。随后确定电力分配计划S620，其中根据传输的握手信号，电力以第一速率，或以低于该第一速率的第二速率来从电源110处进行分配。当然，在不偏离本发明的精神和范围的情况下可实施多种握手信号以及对应的电力分配计划。一旦确定了电力分配计划S620，电力根据电力分配计划在S625处传输到负载。

图7展示了根据本发明实施例的用于校验电源110保护元件142的过程700。如图所示，在S705处，唤醒信号传输到电源110处，基于该传输的唤醒信号，在S710处接收到该握手信号。一旦开关130和/或负载115接收到握手信号，晶体管140可在S715处使得电流从电源110流向负载115。

图8展示了根据本发明实施例的用于对电源110充电的过程800。如图所示，唤醒信号传输到电源S805，在S810处，从电源110处接收到握手信号，该握手信号指示电源110在适合充电的参数下运作。例如，在S810处，电源110可传输指示电源110的温度高于预设温度的握手信号，使得电源110的充电是安全和有效的。一旦握手信号传输到充电器，在S815处电源进行充电。

上述的说明以及附图的内容通过示例而并非限制的方式来提供。当展示并讨论特定实施例时，本领域的技术人员应当清楚在不偏离发明人广泛范围的情况下可进行改变和修改。保护的实际范围在基于背景技术的合理方面下应在以下的权利要求书中进行限定。

Claims (19)

1.用于基于电源温度来控制从电源分配的电量的输出的方法，包括以下步骤：

确定电源的温度；

基于所述电源的温度来选择握手信号；

将所选择的握手信号传输到开关；

根据所选择的握手信号，选择电力分配计划；以及

引起与所选择的电力分配计划相一致的要从电源分配的电量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电力分配计划包括第一起始速率和第二起始速率，其中，与所述第二起始速率相比，所述第一起始速率以较低的速率来引起要从所述电源分配的电量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述电源温度低于第一量时，选择所述第一起始速率，而当所述电源温度高于第二量时，选择第二起始速率。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电力分配计划还包括，使晶体管至少部分地抑制以第一起始速率从所述电源分配的电量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述晶体管为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定电源温度的步骤是通过温度传感电路来实现的。

7.一种对执行一功能的元件进行校验的方法，该方法包括：

将唤醒信号传输至元件，其中该元件在执行功能时允许从电源输出电流，且所述元件在不执行功能时抑制从所述电源的电力分配；

接收握手信号，该握手信号表示所述元件正在执行该功能；以及

仅在收到握手信号后，引起从电源到负载的电力的分配。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述接收握手信号的步骤以及传输唤醒信号的步骤之前，还包括读取带电可擦可编程只读存储器(EEPROM)。

9.用于校验充电器的方法，该充电器适于对具有电源参数的电源进行充电，所述方法包括：将唤醒信号传输至所述电源；

从所述电源处接收握手信号，所述握手信号指示电源参数是充足的、从而电源可通过充电器来充电；

基于从所述电源接收的握手信号来启动开关，以建立充电器和电源之间的连接；以及

利用充电器对所述电源进行充电。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述电源参数为电源的温度。

11.用于基于电源温度来控制从电源分配的电量的设备，包括：

开关，该开关可操作地连接至所述电源，并适于控制从电源分配的电量；

电力分配系统，其包括：

温度传感装置，其适于感测所述电源的温度；以及

晶体管，该晶体管可操作地连接至所述温度传感装置，并适于基于一握手信号来控制从所述电源到所述开关的电流的量，所述握手信号传自基于电源温度的所述电力分配系统。

12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，还包括与所述电源操作连接的负载。

13.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，其还包括具有计算机编程的EEPROM，该EEPROM适于控制从所述电源分配的电量。

14.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述温度传感装置包括适于测量所述电源的温度的电路。

15.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，其还包括指示灯，所述指示灯适于在电源处于放电模式或充电模式时选择性地亮起。

16.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，其还包括保护元件，所述保护元件适于抑制来自电源的电量的分配。

17.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述晶体管为MOSFET。

18.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述晶体管适于允许以第一起始速率或第二起始速率进行电量分配，其中，所述第一起始速率使得来自电源的电量以低于第二起始速率的速率来分配。

19.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，当所述电源温度低于第一量时，使用所述第一起始速率，而当所述电源温度高于第二量时，使用所述第二起始速率。