CN110832690A - 可充电电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明关于一种可附接至电动工具的可充电电池组，其包括：可充电电池；包括区段的阵列的显示器；用于感测可充电电池的电量的充电传感器；使用者可致动以输入第一显示命令的显示器开关；用于感测由电动工具从可充电电池汲取的电流水平的电流传感器；用于侦测可充电电池的异常状况的异常侦测器；以及控制器，其可操作地连接至显示器、充电传感器、显示器开关、电流传感器以及异常侦测器，控制器用于控制显示器的发光状态从而逐渐点亮区段。在充电显示状态下，在接收到第一显示命令后，控制器控制显示器的发光状态，以表示由充电传感器侦测到的电量并持续预定时间。在不同于充电显示状态的电流显示状态下，控制器控制显示器的发光状态，以表示由电流传感器侦测到的电流水平。在异常侦测器侦测到异常不存在，并且在第一显示命令不存在时，电流显示状态作用为预设状态。

Description

可充电电池组
技术领域
本发明关于用于电动工具的可充电电池组，具体而言，关于具有指示电池组的操作状态的显示器的电池组。
背景技术
可充电电池组可包括用于显示电池组的剩余容量的照明显示器。US8940427描述供电动工具使用的可充电电池组，并且该可充电电池组包括具有四个LED组件的显示单元，以显示可充电电池的剩余容量及异常。用户可致动的显示器开关邻近显示单元而设置，以允许显示单元接收用以显示剩余容量或异常状态的命令。当电池组附接至操作中的电动工具时，除非异常状况出现，否则显示器闲置。当使用此类型的电动工具时，为了提供对电池电量下降的速率的指示，以使得可预期再充电排程，有必要定期按压电池组上的显示器开关。当显示器开关与工具的把手间隔开时，定期按压显示器开关以展示电量会干扰电动工具正用于的任务。本发明的目标为克服或实质上改进此缺点，或更一般而言，提供经改良的可充电电池组。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种可附接至电动工具的可充电电池组，所述可充电电池组包括：
可充电电池；
包括区段的阵列的显示器；
用于感测可充电电池的电量的充电传感器；
使用者可致动以输入第一显示命令的显示器开关；
用于感测由电动工具从可充电电池汲取的电流水平的电流传感器；
用于侦测可充电电池的异常状况的异常侦测器；以及
控制器，其可操作地连接至显示器、充电传感器、显示器开关、电流传感器以及异常侦测器，控制器用于控制显示器的发光状态从而逐渐点亮区段以
i)在充电显示状态下，在接收到第一显示命令后，表示由充电传感器侦测到的电量并持续预定时间，以及
ii)在不同于充电显示状态的电流显示状态下，表示由电流传感器侦测到的电流水平；
其中在异常侦测器侦测到异常不存在，并且在第一显示命令不存在时，电流显示状态作用为预设状态。
藉由为充电显示状态补充电流显示状态，使用者被给出关于不同任务的能量强度(energy intensity)的指示，从而允许使用者更好地预测电池组可用的剩余运行时间。
优选地，照明区段在充电显示状态及电流显示状态下连续照明，并且就各个区段的照明色彩而言，电流显示状态与充电显示状态不同。
优选地，区段的阵列大体上为线性的阵列；并且逐渐点亮的区段形成条形图型显示器。
优选地，仅区段中位于大体上为线性的阵列的一端的第一区段在充电显示状态及电流显示状态下发光，以分别指示低电量及低电流水平。藉由如此，该条形图显示器始终在同一方向上延伸以指示水平的增加。
优选地，显示器开关为瞬时开关，并且致动显示器开关后的预定时间为小于四秒，更佳为约两秒。
优选地，控制器进一步配置以控制区段的发光状态，从而表示在不同于电流显示状态及充电显示状态的异常显示状态下，藉由异常侦测器侦测到的可充电电池组的异常状况；其中异常显示状态覆盖充电显示状态及电流显示状态。
优选地，就区段的照明图案而言，异常显示状态与充电显示状态及电流显示状态不同。
优选地，可充电电池组进一步包括：
用于侦测电池电量在预定水平之间升高时的电池充电循环的充电循环侦测器；以及
用于记录电池充电循环的累积数目的内存；
其中显示器开关可由使用者致动以输入第二显示命令；
其中，在不同于充电显示状态及电流显示状态的循环显示状态下，并且在接收到第二显示命令后，控制器控制显示器的发光状态从而逐渐点亮区段，以表示电池充电循环的累积数目的水平；并且在第二显示命令进一步不存在时，电流显示状态作用为预设状态。
优选地，异常显示状态覆盖循环显示状态。
优选地，就各个区段的照明色彩而言，循环显示状态与充电显示状态及电流显示状态不同。
优选地，仅区段中的第一区段在循环显示状态下发光，以指示电池充电循环的低累积数目。
优选地，控制器被配置以基于显示器开关的致动的持续时间来区分第一输入命令与第二输入命令。该控制器可被配置以：判定第一显示命令在侦测到显示器开关的致动持续第一持续时间后接收，以及判定第二显示命令在侦测到显示器开关的致动持续第二持续时间后接收，第二持续时间大于比第一持续时间长的预定阈值持续时间。
优选地，可充电电池组具有例如2Ah或4Ah容量的58V电池。
本发明提供用于可充电电池组的显示器，其不仅可用作燃料表，而且可用作自动地指示电池组及电池组所附接至的工具在正常操作期间的负荷量的负荷计，由此帮助操作员或使用者容易判定正在执行的工作的状态，以及评估电池的剩余运行时间。这样改良了电池组及电池组所附接至的工具的安全性及操作效率。
附图说明
现在将参考附图以示例的方式描述本发明的优选形式，其中：
图1A为根据本发明的一个实施例的可充电电池组的透视图；
图1B为图1的电池组的端视图；
图2为图1A的电池组的主要功能组件的方块图；和
图3为图1A的电池组中的显示器，以条形图形式示出。
具体实施例
图1A及图1B示出可充电电池组10，其能够提供电力至电动工具(例如鼓风机、剪草机、修剪器)及从充电器接收电力。在此实施例中，组10具有基于锂的化学反应，并且具有58V标称电压及4Ah容量。
如图1A中所示，组10包括通常矩形的棱柱形外壳12(具有斜切或磨圆的边缘)。框架14藉由螺钉16附接至设置于外壳12的一个纵向末端处的前壁18。框架14大体上U形并且通常绕外壳12的前壁18的三个边缘延伸。框架14进一步包括把手部件20，其跨U形框架14的并行臂22而连接。外壳12的前壁18与框架14间隔开，从而提供使用者用来插入其手以将把手20握紧用于搬运组10的空间。从后端朝向前端延伸的通气孔24形成在顶壁26与外壳12的每个侧壁28之间。
外壳12的前壁18可包括藉由例如配置为线性阵列的四个区段形成的显示器30。该四个区段各自包括外壳12中的窗口，其后为四个多色光源(例如安装于在前壁18后方的电路板中的LED)中的各个光源。该窗口可以为外壳12的半透明、透明或切开部分，来自该个光源的光可穿过该部分。该四个区段可各自在不同时间用不同色彩(红色、绿色、橙色、蓝色等)独立地照明(静态地或动态地)，以用于显示不同类型的信息。显示器30的四个区段可从一端朝向另一端逐渐点亮，从而形成条形图型显示器。显示器开关32邻近显示器30配置以便由用户致动，从而允许输入控制由显示器30呈现的信息的不同显示命令。显示器开关32可为瞬时开关。
图1B示出，外壳12的后端的上部部分形成有端口34，该端口具有电终端36。端口34适用于与电动工具上或充电器上的对应结构啮合，以与电动工具或充电器建立机械及电连接。作为惯例，该连接可呈插头与插口(plug-and-socket)连接的形式。两个导轨38(从外壳12的后端朝向前端大体上水平地延伸)配置于外壳12的侧壁28上。导轨38被配置用于与电动工具或充电器上的对应结构啮合，从而促进组10与工具或充电器的啮合。视乎情况，闩锁机构(图中未示)可设置于电动工具或充电器中，以紧固组10到工具或充电器。
图2示出图1A及图1B的组10中所含的主要功能组件。如图2中所示，可充电电池组10包括由多个单元(cell)形成的可充电电池40。充电传感器42(charge sensor 42)与电池40连接以用于感测电池的电量，即是呈电压形式的剩余电力。电流传感器44与电池40连接以用于感测例如藉由使用组40所耦接至的电动工具而从电池40汲取的电流水平。异常侦测器46亦被设置，与电池40连接而用于侦测电池40的异常状况。异常侦测器46可包括可操作的一个或多个传感器以侦测与电池组10相关的一个或多个以下状况：通讯故障、超载、放电过度、过热、温度过低、短路、工具不兼容性、充电器不兼容性等。组10可进一步包括：充电循环侦测器48，其可操作地与电池40连接以侦测电池电量在预定水平之间升高时的电池充电循环；及内存50，其用于记录电池充电循环的累积数目。
将理解，图2中的异常侦测器46尽管被描述为单独功能模块，但其可用不同电子组件来实施，独立于图2中所示的侦测器/传感器/控制器或与图2中所示的侦测器/传感器/控制器组合。在一个实例中，异常侦测器46可以为使其对应的控制器与电池组的控制器52通讯的侦测器。在另一实例中，异常侦测器46可以为控制器52的部分，其侦测来自连接至控制器的各个传感器及侦测器的异常信号。替代地，异常侦测器46可由对应的侦测器及控制器52来实施。在此情况下，控制器52可操作以基于藉由对应的侦测器获得的测量来侦测异常。在侦测器46作为用于侦测电池40的温度的温度传感器的实例中，控制器52可操作以基于侦测到的温度来判定过热状况是否出现。
在图2中，控制器52与显示器开关32、显示器30、内存50以及各种传感器及侦测器42、44、46、48连接以用于与传感器及侦测器42、44、46、48通讯，以控制显示器30的发光状态从而逐渐点亮该区段以表示不同信息。
预设地，在组10的正常使用期间(当组10附接至电动工具时及当电动工具触发器开启(即工具在操作中)时)，控制器52控制显示器30在电流显示状态下操作，以指示由电流传感器44侦测到的电流水平。电流显示状态在使用期间保持在作用中以向使用者提供指示，除非控制器52判定需要改变显示状态。
在电流显示状态期间，用户致动瞬时显示器开关32(例如藉由单次按压，或藉由压紧开关并且保持持续小于10秒)时，控制器52将此识别为第一显示命令并且相应地将显示器30切换至充电显示状态，并且控制显示器30以指示由充电传感器42侦测到的电量并持续一预定持续时间(例如2秒)。在预定持续时间过后，控制器恢复至电流显示状态，并且指示(如上所述)藉由使用电动工具所汲取的电流水平。关于显示器30的区段的照明色彩，充电显示状态可与电流显示状态不同。
当在电流显示状态期间，用户连续地致动显示器开关32持续超出预定时间阈值的一段时间(例如持续10秒)时，控制器52识别第二显示命令并且将显示器30切换至循环显示状态，并且控制显示器30指示电池充电循环的累积数目的水平并持续一预定持续时间(例如2秒)。控制器52与内存50通讯，以便获得电池充电循环的累积数目。在预定持续时间过去后，控制器恢复至电流显示状态，并且指示(如上所述)藉由使用电动工具所汲取的电流水平。关于显示器30的区段的照明色彩，循环显示状态可与充电显示状态及电流显示状态两者不同。
在正常使用期间，在异常侦测器46侦测到异常状况后，控制器52将显示器30切换至异常显示状态，并且控制显示器30的区段的发光状态以指示异常出现，从而提供不同于电流显示状态下的显示及充电显示状态下的显示。关于区段的照明图案，异常显示状态可与充电显示状态及电流显示状态两者不同。异常显示状态可覆盖充电显示状态、电流显示状态以及循环显示状态，直至组10处的异常状况得到缓解。在一个实例中，异常显示状态即使在致动显示器开关32后仍维持。
图3进一步描述显示器30的示例性显示图案的细节。如图3中所示，显示器30包括成线性阵列的彼此相等地间隔开的四个相同区段30A至30D。区段30A至30D中的各者可用不同色彩照明(静态地或动态地)。
在操作中，当组10附接至电动工具时及当电动工具触发器开启(即在操作中)时，控制器52控制显示器30在默认电流显示状态下操作，并且充当负荷计。在本实施例的58V组中，当藉由电流传感器44测定的从组10汲取的电流低于20A时，区段30A至30D均不点亮。当藉由电流传感器44测定的从组10汲取的电流在20A至30A之间时，区段30A一直以橙色点亮。当藉由电流传感器44测定的从组10汲取的电流在30A至40A之间时，区段30A、30B一直以橙色点亮。当藉由电流传感器44测定的从组10汲取的电流在40A至50A之间时，三个区段30A至30C一直以橙色点亮。当藉由电流传感器44测定的从组10汲取的电流大于50A时，所有四个区段30A至30D一直以橙色点亮。在此电流显示状态下，当照明时，照明色彩及强度保持大体上恒定。控制器52使显示器30在工具的操作期间连续地在电流显示状态下操作，除非控制器判定需要改变显示状态。
在正常操作期间，当显示器30处于电流显示状态时，并且使用者瞬时致动显示器开关32时，控制器52将显示器30切换至显示器30充当燃料计时的充电显示状态并持续一预定时间(优选为2秒)，接着恢复至电流显示状态。在本实施例的58V组中，当藉由充电传感器42测定的组10的电压水平低于49.5V时，仅区段30A一直以绿色点亮持续2秒。当藉由充电传感器42测定的组10的电压水平在49.5V至52.28V之间时，两个邻近区段30A、30B一直以绿色点亮持续2秒。当藉由充电传感器42测定的组10的电压水平在52.28V至55.51V之间时，三个区段30A至30C一直以绿色点亮持续2秒。当藉由充电传感器42测定的组10的电压水平大于55.51V时，所有四个区段30A至30D一直以绿色点亮持续2秒。在此充电显示状态下，当照明时，照明色彩及强度保持大体上恒定，但不同于电流显示状态下的照明色彩及强度。
在正常操作期间，当显示器30处于电流显示状态下时，并且使用者致动显示器开关32持续超出预定阈值(即10秒)的延长时间段，控制器52将显示器30切换至显示器30充当充电循环指示器时的循环显示状态并持续一预定时间(优选为2秒)，接着恢复至电流显示状态。当记录在内存50中的组10的充电循环的累积数目小于125次时，区段30A一直以红色点亮持续2秒。当记录在内存50中的组10的充电循环的累积数目在126次至250次之间时，两个区段30A、30B一直以红色点亮持续2秒。当记录在内存50中的组10的充电循环的累积数目在251次至325次之间时，三个区段30A至30C一直以红色点亮持续3秒。当记录在内存50中的组10的充电循环的累积数目在326次至500次之间时，所有四个区段30A至30D一直以红色点亮持续2秒。当记录在内存50中的组10的充电循环的累积数目超过500次时，区段30A以红色闪烁持续2秒，而其他区段30B至30D关闭。
在操作期间的任何时间，当异常状况由异常侦测器46侦测到时，控制器52被配置以将显示器30切换至异常显示状态，直至异常状况停止。换言之，当异常状况出现并且持续时，显示器开关32的致动不会将显示器30的状态改变至电流显示状态或循环显示状态。异常显示状态可覆盖电流显示状态、充电显示状态以及循环显示状态，其条件为异常状况持续。在一个实例中，当过电压或电压不足状况由异常侦测器46侦测到并且传达至控制器52时，控制器52使显示器30在异常显示状态下操作，以使显示器30的所有四个区段30A至30D以绿色连续地闪烁，与显示器开关32的致动及电动工具的操作状态无关。在另一实例中，当超载状况由异常侦测器46侦测到并且传达至控制器52时，控制器52使显示器30在异常显示状态下操作，以使显示器30的所有四个区段30A至30D以橙色连续地闪烁，与显示器开关32的致动及电动工具的操作状态无关。当过热状况由异常侦测器46侦测到并且传达至控制器52时，控制器52使显示器30在异常显示状态下操作，以使显示器30的所有四个区段30A至30D连续地呈红色，关于显示器开关32处接收到的输入及电动工具的操作状态。在一个实施例中，当单元不平衡状况由异常侦测器46侦测到(例如阻抗失配)并且传达至控制器52时，控制器52使显示器30在异常显示状态下操作，从而以交替色彩(例如绿色-橙色-绿色-橙色)连续地点亮显示器30的四个区段30A至30D，以指示电池组10需要放入充电器中进行维护。
将理解，用来控制电池组的显示器以呈现信息的方式不限于上文所述的色彩、图案以及时序。本发明的电池组亦可具有不同化学反应、例如18V、36V的不同标称电压及/或例如1Ah、2Ah的不同容量。
已经仅通过示例的方式描述了本发明的各方面，并且应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行修改和添加。

Claims (12)

1.一种可附接至电动工具的可充电电池组，所述可充电电池组包括：
可充电电池；
包括区段的阵列的显示器；
用于感测所述可充电电池的电量的充电传感器；
使用者可致动以输入第一显示命令的显示器开关；
用于感测由所述电动工具从所述可充电电池汲取的电流水平的电流传感器；
用于侦测所述可充电电池的异常状况的异常侦测器；以及
控制器，所述控制器可操作地连接至所述显示器、所述充电传感器、所述显示器开关、所述电流传感器以及所述异常侦测器，所述控制器用于控制所述显示器的发光状态从而逐渐点亮所述区段以
i)在充电显示状态下，在接收到所述第一显示命令后，表示由所述充电传感器侦测到的电量并持续预定时间，以及
ii)在不同于所述充电显示状态的电流显示状态下，表示由所述电流传感器侦测到的电流水平；
其中在所述异常侦测器侦测到异常不存在，并且在所述第一显示命令不存在时，所述电流显示状态作用为预设状态。
2.根据权利要求1所述的可充电电池组，其中照明区段在所述充电显示状态及所述电流显示状态下连续照明，并且就各个所述区段的照明色彩而言，所述电流显示状态与所述充电显示状态不同。
3.根据权利要求1所述的可充电电池组，其中所述区段的阵列大体上为线性的阵列；并且逐渐点亮的区段形成条形图型显示器。
4.根据权利要求3所述的可充电电池组，其中仅所述区段中位于所述大体上为线性的阵列的一端的第一区段在所述充电显示状态及所述电流显示状态下发光，以分别指示低电量及低电流水平。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的可充电电池组，其中所述显示器开关为瞬时开关，并且致动所述显示器开关后的预定时间为小于四秒。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的可充电电池组，其中所述控制器进一步配置以控制所述区段的发光状态，从而表示在不同于所述电流显示状态及所述充电显示状态的异常显示状态下，藉由所述异常侦测器侦测到的所述可充电电池组的异常状况；其中所述异常显示状态覆盖所述充电显示状态及所述电流显示状态。
7.根据权利要求7所述的可充电电池组，其中就所述区段的照明图案而言，所述异常显示状态与所述充电显示状态及所述电流显示状态不同。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的可充电电池组，其中所述可充电电池组进一步包括
用于侦测电池电量在预定水平之间升高时的电池充电循环的充电循环侦测器；以及
用于记录所述电池充电循环的累积数目的内存；
其中所述显示器开关可由使用者致动以输入第二显示命令；并且
其中，在不同于所述充电显示状态及所述电流显示状态的循环显示状态下，并且在接收到所述第二显示命令后，所述控制器控制所述显示器的发光状态从而逐渐点亮所述区段，以表示电池充电循环的所述累积数目的水平；并且
其中在所述第二显示命令进一步不存在时，所述电流显示状态作用为预设状态。
9.根据权利要求8所述的可充电电池组，其中就各个所述区段的照明色彩而言，所述循环显示状态与所述充电显示状态及所述电流显示状态不同。
10.根据权利要求8所述的可充电电池组，其中仅所述区段中的所述第一区段在所述循环显示状态下发光，以指示电池充电循环的低累积数目。
11.根据权利要求8所述的可充电电池组，其中所述控制器被配置以基于所述显示器开关的致动的持续时间来区分第一输入命令与第二输入命令。
12.根据权利要求11所述的可充电电池组，其中所述控制器被配置以进行以下操作
i)判定所述第一显示命令在侦测到所述显示器开关的致动持续第一持续时间后接收，以及
ii)判定所述第二显示命令在侦测到所述显示器开关的致动持续第二持续时间后接收，所述第二持续时间大于比所述第一持续时间长的预定阈值持续时间。
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