CN104823348A - 充电设备 - Google Patents

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Abstract

一种充电设备，包括：连接部；充电装置；和控制装置。第一类型的电池包和第二类型的电池包可以与连接部连接。第一类型的电池包被配置为自身控制充电以确定充电是否可行。第二类型的电池包被配置为向充电设备提供信息以确定充电是否可行并且控制充电操作。充电装置向与连接部连接的电池包中所包括的二次电池供应充电电流。控制装置被配置为基于与连接部连接的电池包的类型控制充电条件。

Description

充电设备
技术领域
本发明涉及充电设备，并且特别涉及适用于对作用为用于无绳电动工具的电源的电池包充电的充电设备。
背景技术
近年来，各种容纳锂离子电池的电池包被用于对无绳电气设备供电。锂离子电池优选地对诸如电动工具之类的高负载设备供电，并且容纳锂离子电池的各种电池包可用于不同类型的电动工具。例如，可以从由于其轻重量和紧密的尺寸而适用于轻型作业的低输出电池包、到需要更多电力的、用于电动工具的高输出、高容量电池包，来根据输出电压对这些电池包中的许多电池包进行分类。因为具备相同输出电压的一些电池包具有不同的内部配置，所以可以根据其内部结构对其他电池包分类。
使用这样各种不同的电池包对于用户而言是相当不便捷的，这是因为不得不使用针对每个电池包专门设计的特定的电池充电器来对电池包进行充电。鉴于此问题，已经提出了能够支持许多类型的电池包的充电设备(例如，参照日本专利申请公报No.2000-312440)。
引用列表
专利文献
日本专利申请公报No.2000-312440
发明内容
解决方案
这种传统充电设备可以充电具有不同数量电池芯的电池包以及虽然具备相同数量的电池芯但是具有不同的内部结构的电池包。但是，由于传统充电设备不能识别电池包的内部结构中的不同，所以不能期待设备以针对它们的内部结构的差异而调整的规格来对电池包充电。例如，即便电池包自身具备冷却功能，传统充电设备也可能在充电操作期间驱动其内设的冷却风扇以冷却电池包。一些电池包具有用于确定充电是否可行的内设微型计算机。当确定充电不可行时，微型计算机控制设置于电池包内的关断电路以中断从充电设备所供应的电流从而停止充电操作。但是，例如当仅由于电池温度暂时性地升高过高，充电变得不可行时，由于未将与电池有关的温度数据传输到充电设备，所以具有此配置的充电设备不能以最优的方式进行操作。
鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供一种充电设备，该充电设备能够根据电池包中的结构差异确定电池包的类型，并且能够基于如此确定的结果来最优地对各种电池包中的每个进行充电。
本发明的特征在于一种充电设备。充电设备包括：连接部；充电装置；和控制装置。第一类型的电池包和第二类型的电池包可以与连接部连接。第一类型的电池包被配置为自身控制充电以确定充电是否可行。第二类型的电池包被配置为向充电设备提供信息以确定充电是否可行并且控制充电操作。充电装置向与连接部连接的电池包中所包括的二次电池供应充电电流。控制装置被配置为基于与连接部连接的电池包的类型控制充电条件。
通过这种构造，充电设备可以适当地控制充电以及充电的辅助服务，诸如是否对于自主型第一电池包和设备依存型第二电池包驱动冷却风扇以冷却电池，该自主型第一电池包自身监视充电以确定充电是否可行，而该设备依存型第二电池包向充电设备提供信息以确定充电是否可行。
优选地，充电设备还包括电池类型区分装置。电池类型区分装置在第一类型的电池包和第二类型的电池包之间进行区分。
通过这种构造，控制装置可以基于在第一类型的电池包和第二类型的电池包之间的区分的结果来适当地控制充电以及充电的辅助服务。
优选地，连接部具有正极端子和负极端子。正极端子和负极端子供应充电电流。第一类型的电池包经由正极端子和负极端子仅与连接部连接。
通过这种构造，即便与连接部连接的第一类型的电池包的内部数据未被输送到充电设备，充电设备也可以最佳地对第一类型的电池包和第二类型的电池包中的每一个对应充电。
优选地，当所述电池类型区分装置确定所述电池包是第一类型的电池包时，所述控制装置推断出与所述连接部连接的电池包的内部状态、并且基于推断结果控制所述充电条件。
通过这种构造，即便第一类型的电池包的内部数据未被输送到充电设备，充电设备也可以推断出与连接部连接的电池包的内部状态并且基于推断结果控制充电。其结果是，充电设备可以有效和经济地执行充电。
优选地，当推断出在所述电池包中的二次电池处于不可充电状态时，所述控制装置控制充电条件以在预定间隔期间进入待机状态而不执行充电操作。
通过这种构造，电池包在限度内维持其充电状态。其结果是，充电设备可以有效和经济地执行充电。
优选地，所述充电设备还包括冷却装置。所述冷却装置用于冷却与所述连接部连接的电池包。当所述电池类型区分装置确定所述电池包是第一类型的电池包时，所述控制装置推断出所述电池包具备电池温度控制功能，并且控制充电条件以在不驱动所述冷却装置的情况下，通过所述充电装置供应充电电流。
通过这种构造，充电设备可以适当地确定是否驱动冷却装置。
优选地，当所述电池类型区分装置确定所述电池包是第二类型的电池包时，所述控制装置推断出与所述连接部连接的电池包不具备电池温度控制功能，并且控制充电条件以在驱动所述冷却装置的情况下，通过所述充电装置供应充电电流。
通过这种构造，充电设备可以适当地确定是否驱动冷却装置。
优选地，所述电池类型区分装置区分通过适配器与所述连接部连接的电池包、和不使用所述适配器而与所述连接部直接连接的电池包。
通过这种构造，充电设备可以确定电池包是否经由适配器与连接部连接。
优选地，所述电池类型区分装置区分所述第一类型的电池包和第二类型的电池包，所述第一类型的电池包被配置有并联连接的三个或更多个电池单元，所述第二类型的电池包被配置有一个电池单元或并联连接的两个电池单元。所述电池单元包括串联连接的多个电池芯。
通过这种构造，充电设备可以根据与充电设备的连接部连接的这些连接来在两个类型的电池包之间进行区分。
优选地，所述电池类型区分装置区分所述第一类型的电池包和所述第二类型的电池包，所述第一类型的电池包通过电力供应缆线与电动工具连接，所述第二类型的电池包直接连接到所述电动工具。
通过这种构造，充电设备可以根据装载到电动工具的这些电池包来在两个类型的电池包之间进行区分。
优选地，所述充电设备还包括充电电流检测单元，所述充电电流检测单元被配置为检测所述充电电流。当所述电池类型区分装置确定所述电池包是第一类型的电池包时，所述控制装置基于所述充电电流检测单元的检测结果推断出与所述连接部连接的电池包的内部状态，并且基于推断结果控制充电条件。
通过这种构造，充电设备基于充电电流推断出第一类型的电池包的内部状态。其结果是，充电设备可以通过经验法则来控制合理的充电。
优选地，所述连接部仅具有正极端子和负极端子。所述正极端子和负极端子供应充电电流。当所述充电电流检测装置没有检测到充电电流时，所述控制装置推断出所述电池包中的二次电池处于不可充电状态，并且控制所述充电条件以在预定间隔期间进入待机状态而不执行充电操作。
优选地，当所述充电电流检测装置检测到电流时，所述控制装置推断出所述二次电池处于可充电状态，并且控制充电条件以取消所述待机状态并执行充电操作。
优选地，在所述控制装置取消所述待机状态并且执行充电操作之后、当由所述充电电流检测装置所检测到的充电电流低于预定值时，所述控制装置推断出所述二次电池处于可充电状态，并且基于推断结果控制充电条件以停止供应所述充电电流。
优选地，所述充电设备还包括显示装置。所述显示装置用于显示与所述连接部连接的电池包的电池状态，所述电池状态包括待机状态、正在充电状态和充电完成状态。
优选地，所述充电设备还包括：电池类型区分装置；和冷却风扇。所述电池类型区分装置用于区分与所述连接部连接的电池包的电池类型。所述冷却装置用于冷却所述电池包。当基于所述电池类型区分装置的区分结果推断出所述电池包具备电池温度控制功能时，所述控制装置控制充电条件以在不驱动所述冷却装置的情况下，通过所述充电装置供应所述充电电流。
优选地，充电设备还包括：电池类型区分装置；和冷却风扇。所述电池类型区分装置用于区分与所述连接部连接的电池包的电池类型。所述冷却装置用于冷却所述电池包。当基于所述电池类型区分装置的区分结果推断出所述电池包不具备电池温度控制功能时，所述控制装置至少在通过所述充电装置供应所述充电电流期间驱动所述冷却装置。
优选地，所述电池类型区分装置区分通过适配器与所述连接部连接的电池包、和不使用所述适配器而与所述连接部直接连接的电池包。所述控制装置推断出通过适配器与所述连接部连接的电池包具备电池温度控制功能，并且不使用所述适配器而与所述连接部直接连接的电池包不具备所述电池温度控制功能。
优选地，所述电池类型区分装置区分被配置有并联连接的三个或更多个电池单元的电池包、和被配置有一个电池单元或并联连接的两个电池单元的电池包。所述电池单元包括串联连接的多个电池芯。所述控制装置推断出被配置有并联连接的三个或更多个电池单元的电池包具备电池温度控制功能，并且被配置有一个电池单元或并联连接的两个电池单元的电池包不具备所述电池温度控制功能。
优选地，所述电池类型区分装置区分通过电力供应缆线与电动工具连接的电池包、和直接连接到所述电动工具的电池包。控制装置推断出通过所述电力供应缆线与所述电动工具连接的电池包具备电池温度控制功能，并且直接连接到所述电动工具的电池包不具备所述电池温度控制功能。
本发明的有益效果
根据本发明的充电设备确定正被充电的电池包是用于自身监视充电以确定充电是否可行的自主型第一电池包、还是用于向充电设备提供信息以确定充电是否可行的设备依存型第二电池包，从而充电设备在确定充电是否可行的同时控制充电。以这种方式，本发明的充电设备可以基于确定的结果有效和经济地执行充电。
附图说明
图1是表示根据优选实施例装载在充电设备上的设备依存型电池包的电路图。
图2是表示根据优选实施例装载在充电设备上的自主型电池包的电路图。
图3是表示根据优选实施例装载在充电设备上的另一种自主型电池包的电路图。
图4是示出了通过根据优选实施例的充电设备所执行的、用于对设备依存型电池包或自主型电池包之一充电的处理中的步骤的流程图。
图5是用于在设备依存型电池之间进行区分的电路的电路图。
具体实施方式
接下来，将参考图1到图5描述根据本发明的优选实施例的充电设备100和装载在充电设备100上的电池包。在图1中，装载在充电设备100上的设备依存型电池包(device-dependent battery pack)20依赖于充电设备100。在图2和图3上，在充电设备100上装载相应的自主型电池包(autonomous batterypack)40A和40B。
根据优选实施例的充电设备100具有用于将各种电池包分类为依赖于的电池充电器的电池包或自主的电池包。依赖于充电设备的电池包(以下称作“设备依存型电池包”)是指被配置为将诸如电池温度数据之类的数据提供到充电设备以确定充电可行性的电池包，并且自主型电池包是指具有确定自身充电可行性并基于确定结果控制是否执行充电的功能的电池包。当在充电设备上装载设备依存型电池包时，充电设备可以读取与电池包的内部电池芯有关的数据并且可以设定包括充电可行性的充电条件。通过自主型电池包，充电设备不能读取与目标电池芯有关的数据并且由此不能设定最适合的充电条件。
此处，充电条件调节下述中的至少之一：在充电开始时、充电期间或充电结束时的充电控制、(2)控制对由充电设备执行的充电进行辅助。例如，用于驱动冷却风扇以冷却电池的控制操作和用于不驱动冷却风扇的控制操作构成一个充电条件。类似地，在确定可以开始充电后用于初始化充电的控制操作或不执行充电立即进入待机状态的控制操作构成一个充电条件。类似地，用于设定结束充电的定时的控制操作构成一个充电条件。
在设备依存型电池包和自主型电池包之间区分的方法不依赖于内设的电池芯的数量或串联连接的电池芯的数量。例如，具有串联连接的十个电池芯的、用于输出36伏特的电池包可以被分类为设备依存型电池包或自主型电池包。另外，一些电池包具有多个并联连接的电池单元，其中每个电池单元具有多个串联连接电池芯并且通过连接每个电池单元中的对应的电池芯来并联连接电池单元。取决于此电池包到充电设备的关系，充电设备可以将电池包分类为设备依存型电池包或自主型电池包。但是，大多数设备依存型电池包不具有并联连接的电池单元并且至多具有两个并联连接的电池单元。此外，大多数设备依存型电池包尺寸小并且在其自身的电池包上形成有连接端子。通常通过将电池包滑入电动工具的本体或将电池包插入电动工具的本体来将设备依存型电池包装载到电动工具的本体并且将其与电动工具整体地使用。典型的自主型电池包是相对大的电源，诸如具有大电池容量的背式电池包或缠绕在腰上的腰带电池包。收纳在电池包中的电池芯被以多个电池芯单元所容纳。每个电池芯单元具有多个串联连接的电池芯，并且通过连接每个电池芯单元的对应电池芯来串联连接电池芯单元。通常，三个或更多的电池芯单元被并联连接。此外，可以通过特殊适配器来将自主型电池包连接到充电设备或将自主型电池包直接装载到充电设备上而不使用适配器。
图1表示当设备依存型电池包20被装载到充电设备100上时的充电设备100。虽然设备依存型电池包20是设备依存型电池包的一个可能类型，但是设备依存型电池包不限于图1中的结构。图2表示当自主型电池包40A被装载到其上时的充电设备100。自主型电池包40A是通过适配器连接到充电设备的电池包的示例。图3表示当自主型电池包40B被装载到充电设备100上时的充电设备100。自主型电池包40B是可以被直接装载到充电设备而无需使用适配器的电池包的示例。
在图1中所示的设备依存型电池包20容纳电池20a、保护IC 20b、电池类型区分元件16和热敏电阻17。设备依存型电池包20还包括用于分别连接提供在充电设备100上的正极端子20c和负极端子20d的正极端子和负极端子。通过连接对应的正极端子和负极端子来形成充电路径。除了正极端子和负极端子之外，设备依存型电池包20还提供有用于将电池类型区分元件16连接到在充电设备100上提供的电池类型数据输入端子20e的输出端子；用于将热敏电阻17连接到提供在充电设备100上的温度数据输入端子20f的输出端子；以及用于将从保护IC 20b所输出的警告信号传输到提供在充电设备100上的警告信号输入端子20g的警告信号输出端子。由此，构成充电路径的正极端子20c、负极端子20d、电池类型数据输入端子20e、温度输入端子20f和警告信号输入端子20g被全部提供在充电设备100上。在图2和3中所示的充电设备100具有与图1中的充电设备100相同的结构。
在图1中所示的电池20a是配置有串联连接的多个电池芯的锂离子电池。保护IC 20b监视每个电池芯两端的电压以防止即便是一个电池芯的过充电或过放电。在充电操作期间电池芯的电压上升。一旦电压超过了将电池芯判定为满充电的阈值电压，保护IC 20b就经由警告信号输入端子20g将信号传输到充电设备100。当将设备依存型电池包20连接到电动工具并且操作电动工具时，伴随电池20a被放电电池芯的电压下落。一旦电压下降到指定放电结束的下限阈值，保护IC 20b就经由警告信号输入端子20g将信号输出到电动工具的本体部分以停止驱动电动工具。
电池类型区分元件16配置有具有对应于电池包类型的电阻值的电阻。这些电阻值可以反映信息，诸如直接连接到充电设备的电池芯的数量。将参照图5随后描述电池类型区分元件16。热敏电阻17是接触电池20a或临近电池20a的热敏传感器以检测电池20a的温度。热敏电阻17经由温度数据输入端子20f将温度数据输送到充电设备100。如上所述，设备依存型电池包20被配置为将电池包的内部数据提供到充电设备100，诸如电池类型数据、电池温度数据和指示电池20a的警告状态的警告信号。充电设备100基于从设备依存型电池包20所提供的数据设定包括充电可行性的充电状态。
图2中所示的自主型电池包40A是经由特殊适配器30与充电设备100连接的电池包的类型。适配器30用于将自主型电池包40A上的正极端子40i和负极端子40j连接到提供于充电设备100上的正极端子20c和负极端子20d。适配器30提供有用于连接自主型电池包40A的正极端子40i和负极端子40j的、输入侧正极端子30a和输入侧负极端子30b，以及用于连接充电设备100的正极端子20c和负极端子20d的输出侧正极端子和输出侧负极端子。在适配器30中容纳用于识别自主型电池包40A的电池类型区分元件16。电池类型区分元件16被提供有用于当检测到电池类型时输出电池类型数据的端子。此端子连接到充电设备100的电池类型数据输入端子20e，以允许将电池类型数据输送到充电设备100。图2所示的自主型电池包40A和适配器30都不将电池40a的温度数据或从保护IC 40b所输出的信号输送到充电设备100。其结果是，当自主型电池包40A被装载到充电设备100上时，提供在充电设备100上的温度数据输入端子20f和警告信号输入端子20g处于开状态。
对于图1中的设备依存型电池包20，自主型电池包40A也容纳电池40a和保护IC 40b。与设备依存型电池包20不同，在电池40a上的正极端子经由FET 40c被电连接到自主型电池包40A的正极端子40i，并且在电池40a上的负极端子被电连接到自主型电池包40A的负极端子40j。自主型电池包40A与设备依存型电池包20在结构上的不同在于，自主型电池包40A容纳用于暂停充电的FET 40c、微型计算机40e、过充电检测单元40d、调节器40f、电池温度检测单元40g和电池电压检测单元40h。
调节器40f调节从电池40a提供的电力以对微型计算机40e供电。当在电池40a中的电池芯的电压超过定义为满电压的阈值电压时，过充电检测单元40d检测从保护IC 40b所输出的警告信号，并且将此信号输送到微型计算机40e。电池温度检测单元40g使用热敏电阻检测电池40a的温度，并且将所检测到的温度数据传送到微型计算机40e。电池电压检测单元40h检测电池40a的电压并且将所检测的电池电压数据传输到微型计算机40e。FET 40c与微型计算机40e的输出端口连接并且通过微型计算机40e被开启和关断关断。当FET 40c是关断时，中断来自充电设备100的充电电流以便不充电电池40a。相反地，当FET 40c是开启时，通过充电电流充电电池40a。微型计算机40e根据数据(包括从过充电检测单元40d所接收的过充电数据、从电池温度检测单元40g所接收的温度数据和从电池电压检测单元40h所接收的电池电压数据)开启或者关断FET 40c。因此自主型电池包40A自己确定充电是否可行并且当确定充电可行时允许充电，然而当确定电池40a的状态不适于充电时不允许充电。
更具体地，在图2中所示的自主型电池包40A中的微型计算机40e在下述情况下关断FET 40c以中断充电电路，(1)当由于从电池电压检测单元40h所获取的检测结果指示电池电压超过预定电压、确定电池芯处于过充电状态时、或相反地如通过从保护IC 40b所输出的警告信号所指示、确定电池芯处于过放电状态时以及(2)当确定通过电池温度检测单元40g所检测的电池温度超过预定的温度时。注意到电池温度检测单元40g间断地检测电池温度，并且当检测到的电池温度下降到预定温度以下时，微型计算机40e开启FET 40c以取消充电电路的中断。
图3示出了自主型电池包40B，其是与图2中所示出的电池包相似类型的电池包。但是，在图2中的自主型电池包40A被通过特定适配器30装载到充电设备100上，而图3中的自主型电池包40B被直接装载到充电设备100而无需特定适配器。另外，虽然图2所示的自主型电池包40A所使用的适配器30中容纳了电池类型区分元件16，但是图3中所示的自主型电池包40B收纳了电池类型区分元件16以及电池40a、保护IC 40b、FET 40c、微型计算机40e、过充电检测单元40d、调节器40f、电池温度检测单元40g和电池电压检测单元40h。在图3中所示的自主型电池包40B与图2中的自主型电池包40A不同之处仅在于该电池包容纳了电池类型区分元件16并且可被直接装载到充电设备100上而不使用适配器，但是在所有其他方面与自主型电池包40A相同。
接着，将描述根据优选实施例的充电设备100。充电设备100具有与图1到3中的结构相同的结构。
充电设备100是容纳微型计算机8的计算机控制的充电设备，并且与只能对特定电池包进行充电的专用设备不同。充电设备100包括电源、微型计算机8、与微型计算机8的A/D输入端口连接的各种检测电路以及与微型计算机8的输出端口连接的各种受控部件。
电源包括主电源3和辅助电源4。主电源3供应用于充电电池包的充电电力。主电源3继而被AC电源1供电。AC电源1供应被整流电路2所整流的AC电流以生成DC电力。整流单元2随后将此DC电力馈送到主电源3。主电源3主要配置有开关IC 3a和开关FET 3b。开关IC 3a和开关FET 3b基于来自高频变压器TR1的二次侧的反馈来执行脉冲宽度调制(PWM)控制从而向高频变压器TR1的二次侧上的充电线供应预定电流/电压。用于整流主电源3的输出的整流电路9与高频变压器TR1的二次侧连接。
辅助电源4是用于微型计算机8的控制系统和开关IC 3a的一次侧的电源电路。与主电源3同样，辅助电源4配置有开关IC、开关FET等并且通过PWM控制来供应预定电力。辅助电源4与高频变压器TR2的一次绕组连接。电源5连接于高频变压器TR2的二次绕组，而电源6连接于三次绕组。电源5配置有整流电路、恒定电压电路等，并且将电力供应到开关IC 3a。电源6配置有整流电路等，并且将电压供应到微型计算机8等。提供调节器以在预定的恒定电压调节电源6的输出电压。在优选实施例中，调节器7向微型计算机8等输出5V的恒定电压。
微型计算机8基于从电池类型区分元件16获得的电池类型数据、从热敏电阻17获得的温度数据和从电流检测电路13获得的电流数据来控制充电操作。微型计算机8还控制冷却风扇14和显示单元18的操作。
充电设备100还包括用于将指示高频变压器TR1的二次侧上的电压和电流的数据提供到一次侧的反馈电路10；以及用于分别检测电压数据和电流数据、并且将这一数据输送到反馈电路10的电压控制单元11和电流控制单元12。电流检测电路13检测充电电流。冷却风扇14作用为冷却电池20a。对于可以被直接装载在到电动工具上的小型电池包(例如，设备依存型电池包20)，在合适的位置提供冷却风扇14以冷却内设于设备依存型电池包20的电池20a。但是，如图2所示当经由适配器30将自主型电池包40A连接到电动工具时，放置冷却风扇14以冷却适配器30。如果适配器30不具有发热的部件或者如果可以高效地自然冷却发热的部件，则无需接合冷却风扇14以强制地冷却适配器30。在如此情况下，优选停止冷却风扇14或减少其转速从而减少由于冷却风扇14而产生的噪音和功耗。
显示单元18通知用户充电状态。充电状态可以包括“预充电”、“充电中”、“充电完成”和“充电暂停”。当电池温度超过预定值时，充电设备100可以进入后者的状态。
图4是示出了通过根据优选实施例的充电设备100所执行的操作中的步骤的流程图。在图4中的处理的开始处，在S301中，在电池包被装载到充电设备100之前，充电设备100在显示单元18上显示消息以通知用户电池包未被连接(即，预充电状态)。例如如果显示单元18配置有LED，则可以控制显示单元18以红色点亮LED。在S302，充电设备100确定电池包是否已被装载。充电设备100可以通过检测在设备依存型电池包20或自主型电池包40B中、或者随自主型电池包40A所使用的适配器30中提供的电池类型区分元件16的值来进行此确定。当充电设备100在S302确定装载了电池时(S302:是)，在步骤S303充电设备100在显示单元18上显示消息以通知用户充电已经开始(即充电中状态)。例如，充电设备100可以控制显示单元18以从LED发射橙色光。
在S304中充电设备100基于检测在设备依存型电池包20、自主型电池包40B或适配器30中提供的电池类型区分元件16的值的结果来确定所装载的电池包是自主型电池包还是设备依存型电池包。此处将结合图5描述在设备依存型电池包20和自主型电池包40A和40B之间进行区分的方法。图5表示电池类型区分元件16的一个特定结构。在图5的示例中，电池类型区分元件16配置有电阻Ra、Rb、Rc和由FET等配置而成的开关元件SW1和SW2。在微型计算机8的A/D输入端口和电池20a或40a上的负极端子(接地电位)之间串联连接电阻Rb和Rc。电阻Ra的一端与参考电压源Vcc(5V)连接并且另一端与电阻Rc和开关元件SW1连接。开关元件SW1被连接在电阻Rc的两端并且当开启时作用为电阻Rc的旁路。另一个开关元件SW2连接在参考电压源Vcc和开关元件SW1之间。响应于开关元件SW2的开和关的状态，开关元件SW2开启或关断。
在设备依存型电池包20中所容纳的电池类型区分元件16、在与自主型电池包40A连同使用的适配器30中所容纳的电池类型区分端子以及在图3中所示的自主型电池包40B中所容纳的电池类型区分元件16都具有相同的配置。电阻Ra、Rb和Rc的值根据电池包中电池芯的数量变动。当设备依存型电池包20和自主型电池包40A和40B具有相同数量的电池芯时，电阻Ra和Rb具有相同的值，但是电阻Rc的值变动。
传统电池类型区分元件具有与图5所示的电池类型区分元件的配置类似的配置，其中除去了开关元件SW2。在该传统配置中，从微型计算机8的输出端口所输出的信号被施加到开关元件SW1以控制开关元件SW1的开/关状态。作为结果，如下文所描述的，传统识别元件不能在设备依存型电池包20和自主型电池包40A和40B之间进行区分。
例如，假设电阻Ra、Rb和Rc的电阻值分别是a、b、c。在传统电路中，当从微型计算机8的输出端口输出高电平信号时，开启开关元件SW1。此时，通过将5-V参考电压乘以b/(a+b)来得到施加到微型计算机8的A/D输入端口的电压。但是，此电压值对于例如其电池被构成有串联连接的十个电池芯的设备依存型电池包和自主型电池包这两者是相同的。因此，虽然传统电路可以确定电池具有十个电池芯，但是电路不能在设备依存型电池包和自主型电池包之间进行区分。
通过图5中所示的根据优选实施例的电路，当开关元件SW2开启时开关元件SW1开启，并且参考电压源Vcc向开关元件SW1施加5-V参考电压。如在传统的示例中，通过将5-V参考电压乘以b/(a+b)来得到施加到微型计算机8的A/D输入端口的电压，使得微型计算机8能够确定装载到充电设备100上的电池包中的电池芯的数量。但是，当通过从微型计算机8所输出的信号关断开关元件SW2时，开关元件SW1也被关断，并且施加到微型计算机8的A/D输入端口的电压是通过5-V参考电压乘以nu(b+c)/(a+b)来得到的值。由于电阻Rc的值在设备依存型电池包和自主型电池包之间不同，即使当这两个电池包具有十个电池芯时，在电池包是设备依存型和自主型的情况下当关断开关元件SW2时施加到微型计算机8的A/D输入端口的电压不同，使得微型计算机8能够在两者间进行区分。
返回图4中的流程图，当充电设备100确定电池包是设备依存型时(S305：是)，在S306中，充电设备100驱动冷却风扇14从而抑制在充电期间来自电池20a的热发射。在S307中，充电设备100使用在设备依存型电池包20中提供的热敏电阻17来检测电池20a的温度并且确定电池温度是否超过预定值。如果电池温度超过预定值(S307：是)，(其指示电池温度不适于充电)，则充电设备100进入待机状态并且在显示单元18上显示消息以通知用户由于高温已经临时暂停了充电。例如在S309中充电设备100以固定间隔用红色使LED闪光。接着充电设备100冷却高温电池，并且在S310确定电池温度是否落到预定值以下。当在S310充电设备100确定电池温度小于预定值时(S310：是)，在S311中充电设备100通过例如以橙色点亮LED来通知用户充电将被恢复并且在S312恢复充电。
然而，如果在S307中充电设备100确定电池温度没有超过预定值(S307：否)(其指示对于充电操作电流电池温度不会造成问题)，则在S308中，充电设备100如步骤S311所描述那样的通过以橙色点亮LED，在显示单元18上显示数据以指示充电正在进行中，并且在S312中开始充电。
一旦在S312中初始化了充电，则在S313中充电设备100基于在S304中的确定结果确定电池包是否是设备依存型。如果电池包不是设备依存型(即，如果自主型电池包被装载到充电设备100上；S313：否)，则在S314中充电设备100确定通过电流检测电路13所检测到的充电电流是否超过预定值a。如上述，当自主型电池包40A和40B的电池温度变得过高时，则微型计算机40e通过切断在电池包中提供的电流关断FET 40c来中断充电电流。由于在此情况下充电电流不流动，所以在S314中充电设备100确定充电电流不超过预定值a。因此，即便当自主型电池包40A和40B被连接到充电设备100时充电设备100可以识别出充电电流不流动，充电设备100也不能从此信息确定在自主型电池包40A和40B中所容纳的电池40a的状态。对于充电电流被中断存在各种可能原因，包括在电池40a中的电池芯有缺陷、电池40a是满充电状态或电池温度过高。通常，这些原因中最可能的原因是电池温度已经变得过高而不再适合于充电，并且充电已被临时地暂停。相应地，当充电设备100确定充电电流小于预定值a时，充电设备100推断出对电池40a的充电暂时地不可行。
由此，在S315中，充电设备100通过显示单元18通知用户充电已被临时地暂停。例如，充电设备100控制显示单元18以固定间隔用红色闪烁LED。接着，在S316和S318充电设备100以预定间隔间断地确定充电电流是否超过与预定值a。如上所述，当充电电流小于预定的值时，充电设备推断出电池处于暂时不可充电状态。但是，在经过了预定间隔之前(S318：否)，当充电电流超过预定值a时(S316：是)，充电设备100推断出暂时不可充电状态已被取消。例如当最初发现处于高温状态的电池温度下跌到预定温度以下时，可能发生这种变化。需要注意的而是，如果由于缺陷电池芯或其他异常FET 40c被非暂时性地关断，则FET 40c将保持关断并且充电电流将保持在预定值a以下。
由此，当发现充电电流超过预定值a时(S316：是)，充电设备100恢复充电并且在S317中通过显示单元18显示数据以告知用户已经开始充电。例如，充电设备100控制显示单元18来以橙色点亮LED。如上所述，在S314和S316所执行的确定充电电流的电平的处理是推断出电池包的内部状态的处理。
如果充电暂停持续预定时间(例如五个小时；S318：否)，则在S321中充电设备100终止供应充电电流的操作。
当在充电处理期间充电设备100确定通过电流检测电路13所检测到的电流小于预定值a(S319：是)时，充电设备100推断出电池已达到满充电。换言之，如果在S319充电设备100确定充电电流小于预定值a，则充电设备100推断出由于电池被满充电则FET 40c已被关断。相应地，在S320中充电设备100控制显示单元18以绿色点亮LED以告知用户电池被满充电，并且在S321中结束充电操作。如上述S314和S316中所描述的，执行在S319中的处理以推断出电池包的内部状态。
其后，在S322充电设备100重复地确定是否已经从充电设备100移除电池包。当已经移除了电池包时(S322：是)，充电设备100返回到S301。用于确定是否已经移除电池包的处理与用于确定电池包是否已被装载的S302中的处理类似。例如，充电设备100通过检测在设备依存型电池包20、自主型电池包40或适配器30中提供的电池类型区分元件16的值来进行此确定。
另一方面，如果在S313中充电设备100确定电池包是设备依存型的(S313：是)，则优选实施例的充电设备100跳过S314中的确定并且开始在S323中根据对锂离子电池充电的通用充电方法以恒定电流/电压对电池包充电。根据此充电方法，从充电初始阶段通过恒定电流控制来充电电池包，并且随后当电池电压达到预定值时切换到恒定电压控制。此处，在充电处理期间电池电压上升，并且在充电操作进入恒定电压控制之后电流下降。当电流下降到预定值a以下时(S319：是)，充电设备100确定设备依存型电池被充满电，并且执行上述从步骤S320后的处理。
如上述，根据优选实施例的充电设备确定连接于充电设备的电池包是否为自主型电池包的设备依存型电池包。当充电设备确定电池包是自主型电池包时，即便用于电池包的内部数据未被输送到充电设备，充电设备也可以适当地推断出电池的状态，并且可以基于此推断出的结果来设定合适的充电条件，诸如是否驱动冷却风扇。优选实施例的在S314和S316所描述的处理用于推断出自主型电池包的内部状态。
参考本发明的具体实施例详细描述了本发明，可以在不脱离本发明精神的前提下在此做出许多变型和修改对于本领域技术人员是显而易见的，本发明的范围由所附权利要求所定义。例如可以通过确定是否正在供应充电电流来实现在S314和S316中的用于确定充电电流是否超过预定值a的处理。另外，显示单元18可以被配置有用于通过文本显示等向用户通知充电处理的LCD。
参考标记列表
100 充电设备
1   AC电源
2   整流电路
3   主电源
3a  开关IC
3b  开关FET
4   辅助电源
5、6 电源
7   调节器
8   微型计算机
10  反馈电路
11  电压控制电路
12  电流控制电路
13  电流检测电路
14  冷却风扇
18  显示单元
20  设备依存型电池包
16  电池类型区分元件
17  热敏电阻
20a 电池
20b 保护IC
20e 电池类型数据输入端子
20f 温度数据输入端子
20g 警告信号输入端子
30  适配器
30a 输入侧正极端子
30b 输入侧负极端子
40  自主型电池包
40a 电池
40b 保护电路
40c FET
40e 微型计算机
40f 调节器
40g 电池温度检测单元
40h 电池电压检测单元
40i 正极端子
40j 负极端子

Claims (20)

1.一种充电设备，其特征在于包括：
连接部，其能够选择性地连接到第一类型的电池包和第二类型的电池包，所述第一类型的电池包被配置为自身控制充电，以确定充电是否可行，而所述第二类型的电池包被配置为向所述充电设备提供信息，以确定充电是否可行并且控制充电操作；
充电装置，用于向与所述连接部连接的电池包中包括的二次电池供应充电电流；以及
控制装置，被配置为基于与所述连接部连接的电池包的类型控制充电条件。
2.根据权利要求1所述的充电设备，其特征在于所述充电设备还包括电池类型区分装置，所述电池类型区分装置用于区分所述第一类型的电池包和第二类型的电池包。
3.根据权利要求2所述的充电设备，其特征在于所述连接部具有用于供应充电电流的正极端子和负极端子，并且所述第一类型的电池包仅经由所述正极端子和负极端子连接到所述连接部。
4.根据权利要求2所述的充电设备，其特征在于当所述电池类型区分装置确定所述电池包是第一类型的电池包时，所述控制装置推断出与所述连接部连接的电池包的内部状态、并且基于推断结果控制所述充电条件。
5.根据权利要求4所述的充电设备，其特征在于当推断出在所述电池包中的二次电池处于不可充电状态时，所述控制装置控制充电条件以在预定间隔期间进入待机状态而不执行充电操作。
6.根据权利要求2所述的充电设备，其特征在于所述充电设备还包括冷却装置，所述冷却装置用于冷却与所述连接部连接的电池包，并且当所述电池类型区分装置确定所述电池包是第一类型的电池包时，所述控制装置推断出所述电池包具备电池温度控制功能，并且控制充电条件以在不驱动所述冷却装置的情况下，通过所述充电装置供应充电电流。
7.根据权利要求2所述的充电设备，其特征在于当所述电池类型区分装置确定所述电池包是第二类型的电池包时，所述控制装置推断出与所述连接部连接的电池包不具备电池温度控制功能，并且控制充电条件以在驱动所述冷却装置的情况下，通过所述充电装置供应充电电流。
8.根据权利要求2所述的充电设备，其特征在于所述电池类型区分装置区分通过适配器与所述连接部连接的电池包、和不使用所述适配器而与所述连接部直接连接的电池包。
9.根据权利要求2所述的充电设备，其特征在于所述电池类型区分装置区分所述第一类型的电池包和第二类型的电池包，所述第一类型的电池包被配置有并联连接的三个或更多个电池单元，所述第二类型的电池包被配置有一个电池单元或并联连接的两个电池单元，所述电池单元包括串联连接的多个电池芯。
10.根据权利要求2所述的充电设备，其特征在于所述电池类型区分装置区分所述第一类型的电池包和所述第二类型的电池包，所述第一类型的电池包通过电力供应缆线与电动工具连接，所述第二类型的电池包直接连接到所述电动工具。
11.根据权利要求2所述的充电设备，其特征在于所述充电设备还包括充电电流检测单元，所述充电电流检测单元被配置为检测所述充电电流，以及
当所述电池类型区分装置确定所述电池包是第一类型的电池包时，所述控制装置基于所述充电电流检测单元的检测结果推断出与所述连接部连接的电池包的内部状态，并且基于推断结果控制充电条件。
12.根据权利要求11所述的充电设备，其特征在于所述连接部仅具有用于供应所述充电电流的正极端子和负极端子，以及
当所述充电电流检测装置没有检测到充电电流时，所述控制装置推断出所述电池包中的二次电池处于不可充电状态，并且控制充电条件以在预定间隔期间进入待机状态而不执行充电操作。
13.根据权利要求12所述的充电设备，其特征在于当所述充电电流检测装置检测到电流时，所述控制装置推断出所述二次电池处于可充电状态，并且控制充电条件以取消所述待机状态并执行充电操作。
14.根据权利要求13所述的充电设备，其特征在于在所述控制装置取消所述待机状态并且执行充电操作之后、当由所述充电电流检测装置所检测到的充电电流低于预定值时，所述控制装置推断出所述二次电池处于可充电状态，并且基于推断结果控制充电条件以停止供应所述充电电流。
15.根据权利要求1所述的充电设备，其特征在于所述充电设备还包括显示装置，所述显示装置用于显示与所述连接部连接的电池包的电池状态，所述电池状态包括待机状态、正在充电状态和充电完成状态。
16.根据权利要求1所述的充电设备，其特征在于所述充电设备还包括电池类型区分装置，所述电池类型区分装置用于区分与所述连接部连接的电池包的电池类型；以及冷却装置，用于冷却所述电池包，并且当基于所述电池类型区分装置的区分结果推断出所述电池包具备电池温度控制功能时，所述控制装置控制充电条件以在不驱动所述冷却装置的情况下，通过所述充电装置供应所述充电电流。
17.根据权利要求1所述的充电设备，其特征在于所述充电设备还包括电池类型区分装置，所述电池类型区分装置用于区分与所述连接部连接的电池包的电池类型；以及冷却装置，用于冷却所述电池包，并且当基于所述电池类型区分装置的区分结果推断出所述电池包不具备电池温度控制功能时，所述控制装置至少在通过所述充电装置供应所述充电电流期间驱动所述冷却装置。
18.根据权利要求16或17所述的充电设备，其特征在于所述电池类型区分装置区分通过适配器与所述连接部连接的电池包、和不使用所述适配器而与所述连接部直接连接的电池包，并且
所述控制装置推断出通过适配器与所述连接部连接的电池包具备电池温度控制功能，并且不使用所述适配器而与所述连接部直接连接的电池包不具备所述电池温度控制功能。
19.根据权利要求16或17所述的充电设备，其特征在于所述电池类型区分装置区分被配置有并联连接的三个或更多个电池单元的电池包、和被配置有一个电池单元或并联连接的两个电池单元的电池包，所述电池单元包括串联连接的多个电池芯，并且
所述控制装置推断出被配置有并联连接的三个或更多个电池单元的电池包具备电池温度控制功能，并且被配置有一个电池单元或并联连接的两个电池单元的电池包不具备所述电池温度控制功能。
20.根据权利要求16或17所述的充电设备，其特征在于所述电池类型区分装置区分通过电力供应缆线与电动工具连接的电池包、和直接连接到所述电动工具的电池包，并且
控制装置推断出通过所述电力供应缆线与所述电动工具连接的电池包具备电池温度控制功能，并且直接连接到所述电动工具的电池包不具备所述电池温度控制功能。
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