CN112671075A - 电动工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动工具，包括壳体、收容在壳体内的供电组件和驱动组件以及连接在壳体上的行走组件，供电组件包括多个电池包，电动工具还包括电能管理单元，电能管理单元包括电能控制模块、分别与电能控制模块电性连接的电池包管理模块和回馈电流管理模块，电能控制模块用于接收充放电参数和回馈信息，并根据充放电参数和回馈信息控制驱动组件为供电组件进行反向充电或者通过驱动组件实现回馈电流的直接释放。本发明的电动工具通过设置电能管理单元可对驱动组件产生的回馈电流进行有效的处理和释放，在保证电动工具中电池包的使用安全性的同时，提升了电动工具的实用性。

Description

电动工具

技术领域

本发明涉及一种电动工具，属于电动工具领域。

背景技术

目前市场上大部分电动工具，如割草机在行走刹车时或者割刀在停刀时，整车存在回馈能量的情况，此时，驱动电机或者割刀电机作为发电机，持续的向电源输入回馈电流。

若电动工具中的电池包的电量过满或者当电动工具处于低温的情况下，存在的尖峰回馈电流，可能会损坏电池包，严重的会触发安全事故。

有鉴于此，确有必要提出一种具有电能管理单元的电动工具，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动工具，该电动工具通过设置电能管理单元可对驱动组件产生的回馈电流进行有效的处理和释放，在保证电动工具中电池包的使用安全性的同时，提升了电动工具的实用性。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种电动工具，包括壳体、收容在所述壳体内的供电组件和驱动组件以及连接在所述壳体上的行走组件，所述供电组件包括多个电池包，所述电动工具还包括电能管理单元，所述电能管理单元包括电能控制模块、分别与所述电能控制模块电性连接的电池包管理模块和回馈电流管理模块，所述电池包管理模块与所述供电组件电性连接，用于获取所述供电组件的充放电参数；所述回馈电流管理与所述驱动组件电性连接，用于获取所述驱动组件的回馈信息，所述电能控制模块用于接收所述充放电参数和所述回馈信息，并根据所述充放电参数和所述回馈信息控制所述驱动组件为所述供电组件进行反向充电或者通过所述驱动组件实现回馈电流的直接释放。

作为本发明的进一步改进，所述充放电参数至少包括所述供电组件可接受的充电电量Q；所述回馈信息至少包括所述驱动组件减速/超速运动时产生的回馈电量AH，所述电能控制模块用于接收所述充电电量Q和所述回馈电量AH，并对所述充电电量Q和所述回馈电量AH的大小进行判定，以控制所述驱动组件为所述供电组件进行反向充电或者通过所述驱动组件直接实现回馈电量AH的消耗。

作为本发明的进一步改进，定义所述供电组件中可连接所述电池包的最大数量为N，所述供电组件中实际连接的所述电池包的数量为n，且n≤N，则所述充电电量Q由所述供电组件中接入的所述电池包的数量n、每个接入的所述电池包的放电倍率C以及电量SOC经所述电能控制模块计算获取，且当所述充电电量Q≥所述回馈电量AH时，所述电能控制模块通过所述驱动组件为n个所述电池包进行反向充电，并根据每个所述电池包的所述电量SOC控制所述电池包的充电时长，以避免电池包过充。

作为本发明的进一步改进，定义所述供电组件中连接有N个所述电池包时的充电电量为最大充电电量Qmax，则当所述充电电量Q≤所述回馈电量AH≤最大充电电量Qmax时，所述电能控制模块控制所述供电组件中处于释放状态的所述电池包接入，使得调节后的充电电量Q’≥所述回馈电量AH；则所述电能控制模块通过所述驱动组件为所述供电组件进行反向充电。

作为本发明的进一步改进，定义所述供电组件中连接有N个所述电池包时的充电电量为最大充电电量Qmax，当所述充电电量Q＜最大充电电量为Qmax＜所述回馈电量AH时，所述电能控制模块通过所述驱动组件实现所述回馈电量AH的释放；或者所述电能控制模块控制N个所述电池包全部接入所述供电组件中，并通过所述驱动组件对N个所述电池包进行反向充电，当所述充电电量Q＝最大充电电量为Qmax时，所述电能控制模块控制所述驱动组件停止对所述供电组件供电，并通过所述驱动组件实现对剩余的所述回馈电量AH的释放。

作为本发明的进一步改进，所述充放电参数还包括所述供电组件的总电流大小、总电流方向以及所述供电组件中接入所述电池包的分电流大小、分电流方向、电压、温度、故障信息以及剩余电量等与所述电池包的本身性能相关的参数。

作为本发明的进一步改进，所述回馈信息还包括回馈电流I和回馈时间T，且所述回馈电量AH至少与所述回馈电流I和所述回馈时间T相关。

作为本发明的进一步改进，所述供电组件包括传感器和用于收容所述电池包的电池包仓，所述电池包仓具有电性连接所述电池包的多个仓位，所述传感器包括连接在所述供电组件的输出电路中的第一传感器和分别与每个所述仓位电性连接第二传感器。

作为本发明的进一步改进，所述回馈电流管理模块分别与所述第二传感器和所述输出电路连接，以用于获取所述驱动组件的回馈信息；且所述输出电路可在所述电能控制模块的控制作用下导通/截止。

作为本发明的进一步改进，所述驱动组件包括与所述工作组件驱动连接的第一电机和与所述行走组件驱动连接的第二电机，所述第二电机内设有开关构件，所述开关构件与所述电能控制模块控制连接，且所述开关构件可在所述电能控制模块的控制作用下开启，并将所述第一电机和/或所述第二电机产生的回馈电流I通过所述第二电机的电机内阻进行释放。

本发明的有益效果是：本发明的电动工具通过设置分别与供电组件和驱动组件连接的电能管理单元，能够根据电动工具中电池包的状态，自动及时的将处于释放状态的电池包接入回馈电路中，共同吸收驱动组件产生的回馈电流，以避免单个电池包被过充，从而延长电池包寿命，在可对驱动组件产生的回馈电流进行有效的利用和释放的同时，提升了电动工具的工作效能。

附图说明

图1是本发明电动工具的结构示意图。

图2是本发明中供电组件与驱动组件之间电路示意图。

图3是本发明中电能管理单元、供电组件以及驱动组件的连接结构框图。

图4是本发明电能管理单元工作时的判断流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

请参阅图1～图4所示，本发明揭示了一种电动工具100，包括壳体1、收容在壳体1内的供电组件2和驱动组件3以及连接在壳体1上的工作组件4和行走组件5，其中，供电组件2用于为驱动组件3提供电力，驱动组件3用于驱动工作组件4和行走组件5，以使得电动工具100可在工作区域内移动，并通过工作组件4完成相应的园林工组任务。

需要说明的是，本发明的附图中仅以电动工具100为割草机，工作组件4为割刀组件为例进行举例说明，在本发明的其它实施例中，电动工具100还可为其他类型的用于执行园林工作的园林装置，即，本说明书中的割草机仅是示例性的不应以此为限。

在本发明中，供电组件2包括电池包21、用于收容电池包21的电池包仓22以及传感器23。电池包21可设置有1个或多个，且每个电池包21既可以独立工作，也可以相互串联或并联以共同实现电能的输出。

电池包仓22连接在壳体1上，电池包仓22中设有多个用于电性连接电池包21的仓位(未标号)，且多个仓位规则排列，以有效减小供电组件2的体积继而实现电动工具100的小型化，且在本发明中电池包21余电池包仓22可拆卸连接。

传感器23包括连接在供电组件1的输出电路中的第一传感器231和分别与每个仓位电性连接第二传感器231。在本发明中，传感器23用于获取供电组件2的充放电参数，定义供电组件2中可连接电池包21的最大数量为N，而供电组件2中实际连接的电池包21的数量为n，且n≤N，则充放电参数至少包括n个电池包21可接受的充电电量Q、n个电池包21中每个电池包21的放电倍率C以及电量SOC，且在本发明中，充电电量Q至少由n个电池包21的放电倍率C和电量SOC计算获取。

进一步的，充放电参数还包括由第一传感器231获取的供电组件2的总电流大小、总电流方向以及由第二传感器232获取的供电组件2中接入电池包21的分电流大小、分电流方向、电压、温度、故障信息以及剩余电量等与电池包21的本身性能相关的参数；且放电倍率C和电量SOC也由第二传感器232获取。

驱动组件3包括与工作组件4驱动连接的第一电机31和与行走组件5驱动连接的第二电机32，在本发明的一较佳实施例中，第一电机31同时设置有多个，第二电机32同时设置有多个，且与行走组件5中的行走轮51一一对应设置。

在本发明中，电动工具100还包括电能管理单元6，电能管理单元6包括电能控制模块61、分别与电能控制模块61电性连接的电池包管理模块62和回馈电流管理模块63。

电池包管理模块62与供电组件2电性连接，用于获取供电组件2的充放电参数；回馈电流管理模块63与驱动组件3电性连接，用于获取驱动组件3的回馈信息，电能控制模块用于接收充放电参数和回馈信息，并根据充放电参数和回馈信息控制驱动组件3为供电组件2进行反向充电或者通过驱动组件3实现回馈电流的直接释放。其中，回馈信息至少包括驱动组件3中的第一电机31和第二电机32减速/超速运动时产生的回馈电量AH。

在本发明中，回馈电流管理模块63与第二传感器232电性连接，以用于获取驱动组件3的回馈信息；输出电路与电能控制模块61控制连接，且可在电能控制模块61的控制作用下导通/截止；进一步的，本发明中的回馈信息还包括回馈电流I和回馈时间T，回馈电量AH至少与回馈电流I和回馈时间T相关。

事实上，电动工具100的行走组件5在运行过程中存在三种回馈制动情况，其一为与行走组件5对应设置的第二电机32的转速超过电动工具100提供的最大速度，此时，第二电机32可通过回馈电流管理模块63中的回馈电路直接向供电组件2回馈电能，同时提供制动的电磁转矩，比如下坡时可能会出现这种情况。

另一种情况则发生在行走组件5正常行驶的减速过程中，此时，第二电机32处于发电状态产生回馈电流，回馈电路将部分回馈电流回馈到供电组件2中，并在该过程中持续的向供电组件2充电。进一步的，第三种回馈制动情况为当第二电机32断电后，工作组件4在惯性作用下继续转动，此时第二电机32同样会产生反馈电流，即，在本发明中，回馈电量AH至少由前述三种回馈制动情况共同决定。

电能控制模块61用于接收充电电量Q和回馈电量AH，并对充电电量Q和回馈电量AH的大小进行判定，以控制驱动组件3为供电组件2进行反向充电或者通过驱动组件3直接实现回馈电量AH的消耗。

具体来讲，定义供电组件2中可连接电池包21的最大数量为N，供电组件2中实际连接的电池包21的数量为n，且n≤N，则充电电量Q由供电组件中接入的电池包的数量n、每个接入的电池包的放电倍率C以及电量SOC经电能控制模块61计算获取，进一步的，当供电组件2中同时连接有N个电池包21时，供电组件2具有最大充电电量Qmax。

当第二电机32处于减速/超速运动状态，第一电机31和/或第二电机32产生回馈电流时，电能控制模块61对充电电量Q、最大充电电量Qmax以及回馈电量AH进行计算和比较，进一步的，当充电电量Q≥回馈电量AH时，电能控制模块61通过驱动组件3为n个电池包21进行反向充电，并根据每个电池包21的电量SOC控制电池包21的充电时长，以避免电池包21过充。

当充电电量Q≤回馈电量AH≤最大充电电量Qmax时，电能控制模块61控制供电组件21中处于释放状态的电池包21接入，使得调节后的充电电量Q’≥回馈电量AH；则电能控制模块61通过驱动组件3为供电组件2中的每个电池包21进行反向充电；同样的，在该过程中电能控制模块6仍可根据每个电池包21的电量SOC控制电池包21的充电时长，以避免电池包21过充。

而当充电电量Q＜最大充电电量为Qmax＜回馈电量AH时，电能控制模块61通过驱动组件3实现回馈电量AH的释放；或者电能控制模块61控制N个电池包21全部接入供电组件2中，并通过驱动组件3对N个电池包21进行反向充电，直至充电电量Q＝最大充电电量为Qmax时，电能控制模块61控制驱动组件3停止对供电组件2供电，并通过驱动组件3实现对剩余的回馈电量AH的释放。

进一步的，第二电机32内设有开关构件321，开关构件321与电能控制模块61控制连接，且开关构件321可在电能控制模块61的控制作用下开启，并将第一电机31和/或第二电机32产生的回馈电流I或剩余的回馈电量AH通过第二电机32的电机内阻进行释放。

需要说明的是，在本发明的实施例中，仅以电能控制模块61控制供电组件2中接入处于释放状态的电池包21，使得回馈电流I可全部或部分作用在电池包21中，在避免回馈电流I损失的同时提升电动工具100的实用性，事实上，在本发明的其它实施例中，电能控制模块61还可根据充电电量Q和回馈电量AH控制供电组件2中的电池包21释放，以使得连接在供电组件2中的电池包21的电量处于均衡状态，且在该过程中电能控制模块61可对连接在电池包仓22中的每个电池包21的剩余电量进行评估，以将充满电的电池包21释放。

需要说明的是，在前述说明书部分仅以接入供电组件2中电池包21的数量n有关进行举例说明，事实上，电能控制模块61对电池包数量n的计算还与电池包21的温度t及电量SOC相关，具体的，以温度t＝40℃为例，电能控制模块61检测到充电电量Q＜回馈电量AH，且回馈电流I≤2倍的放电倍率C，且电能控制模块61评估得出供电组件2的电量SOC≥90％时，则此时电能控制模块61会同时让2个电池包21接入回馈电路中，以接受回馈电流I，若此时可用的电池包21数量n＜2，电能控制模块61可报警，并控制电动工具100采取降速动作，第二电机32中的开关构件321开通止，从而将回馈电量AH消耗在第二电机32的内部绕组上，不回馈到供电组件2中，从而确保电池包21的安全。

请参阅表1所示，为本发明一较佳实施例中电能管理单元6在使用过程中，供电组件2及驱动组件3的回馈电流I、电池包21的放电倍率C、电池包21的数量n、电池包21的温度t以及电量SOC之间的关系：

表1

需要说明的是，在本发明的说明书中，仅以电能控制模块61评估得出供电组件2的电量SOC≥90％为例进行举例说明，在本发明的其它实施例中，电量SOC还可为50％或者为30％和20％，其中电量SOC越小供电组件2的充电电量Q越大，此时，需要接入供电组件2中电池包21的数量n越大，此时，只需要保证充电电量Q＜回馈电量AH即可。

进一步的，本说明书及说明书附图中仅以电动工具100为电动割草机为例进行举例说明，在本发明的其它实施例中，电动工具100还可为电钻，链锯，台锯，推草机，打草机，吹风机等常用的同时具有供电组件2、驱动组件3以及电能管理单元6的用电工具。

综上，本发明的电动工具100通过设置分别与供电组件2和驱动组件3连接的电能控制单元6，能够根据电动工具100中电池包21的状态，自动及时的将处于释放状态的电池包21接入回馈电路中，共同吸收驱动组件3产生的回馈电流I，以避免单个电池包21被过充，从而延长电池包21寿命，在可对驱动组件3产生的回馈电流I进行有效的利用和释放的同时，提升了电动工具100的工作效能。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电动工具，包括壳体、收容在所述壳体内的供电组件和驱动组件以及连接在所述壳体上的行走组件，所述供电组件包括多个电池包，其特征在于：所述电动工具还包括电能管理单元，所述电能管理单元包括电能控制模块、分别与所述电能控制模块电性连接的电池包管理模块和回馈电流管理模块，所述电池包管理模块与所述供电组件电性连接，用于获取所述供电组件的充放电参数；所述回馈电流管理与所述驱动组件电性连接，用于获取所述驱动组件的回馈信息，所述电能控制模块用于接收所述充放电参数和所述回馈信息，并根据所述充放电参数和所述回馈信息控制所述驱动组件为所述供电组件进行反向充电或者通过所述驱动组件实现回馈电流的直接释放。

2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述充放电参数至少包括所述供电组件可接受的充电电量Q；所述回馈信息至少包括所述驱动组件减速/超速运动时产生的回馈电量AH，所述电能控制模块用于接收所述充电电量Q和所述回馈电量AH，并对所述充电电量Q和所述回馈电量AH的大小进行判定，以控制所述驱动组件为所述供电组件进行反向充电或者通过所述驱动组件直接实现回馈电量AH的消耗。

3.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于：定义所述供电组件中可连接所述电池包的最大数量为N，所述供电组件中实际连接的所述电池包的数量为n，且n≤N，则所述充电电量Q由所述供电组件中接入的所述电池包的数量n、每个接入的所述电池包的放电倍率C以及电量SOC经所述电能控制模块计算获取，且当所述充电电量Q≥所述回馈电量AH时，所述电能控制模块通过所述驱动组件为n个所述电池包进行反向充电，并根据每个所述电池包的所述电量SOC控制所述电池包的充电时长，以避免电池包过充。

4.根据权利要求3所述的电动工具，其特征在于：定义所述供电组件中连接有N个所述电池包时的充电电量为最大充电电量Qmax，则当所述充电电量Q≤所述回馈电量AH≤最大充电电量Qmax时，所述电能控制模块控制所述供电组件中处于释放状态的所述电池包接入，使得调节后的充电电量Q’≥所述回馈电量AH；则所述电能控制模块通过所述驱动组件为所述供电组件进行反向充电。

5.根据权利要求3所述的电动工具，其特征在于：定义所述供电组件中连接有N个所述电池包时的充电电量为最大充电电量Qmax，当所述充电电量Q＜最大充电电量为Qmax＜所述回馈电量AH时，所述电能控制模块通过所述驱动组件实现所述回馈电量AH的释放；或者所述电能控制模块控制N个所述电池包全部接入所述供电组件中，并通过所述驱动组件对N个所述电池包进行反向充电，当所述充电电量Q＝最大充电电量为Qmax时，所述电能控制模块控制所述驱动组件停止对所述供电组件供电，并通过所述驱动组件实现对剩余的所述回馈电量AH的释放。

6.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于：所述充放电参数还包括所述供电组件的总电流大小、总电流方向以及所述供电组件中接入所述电池包的分电流大小、分电流方向、电压、温度、故障信息以及剩余电量等与所述电池包的本身性能相关的参数。

7.根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于：所述回馈信息还包括回馈电流I和回馈时间T，且所述回馈电量AH至少与所述回馈电流I和所述回馈时间T相关。

8.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述供电组件包括传感器和用于收容所述电池包的电池包仓，所述电池包仓具有电性连接所述电池包的多个仓位，所述传感器包括连接在所述供电组件的输出电路中的第一传感器和分别与每个所述仓位电性连接第二传感器。

9.根据权利要求8所述的电动工具，其特征在于：所述回馈电流管理模块分别与所述第二传感器和所述输出电路连接，以用于获取所述驱动组件的回馈信息；且所述输出电路可在所述电能控制模块的控制作用下导通/截止。

10.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述驱动组件包括与所述工作组件驱动连接的第一电机和与所述行走组件驱动连接的第二电机，所述第二电机内设有开关构件，所述开关构件与所述电能控制模块控制连接，且所述开关构件可在所述电能控制模块的控制作用下开启，并将所述第一电机和/或所述第二电机产生的回馈电流I通过所述第二电机的电机内阻进行释放。

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