CN114938696A - 特征扩展的燃气发动机替换电子模块 - Google Patents

Abstract

一种用于扩展驱动动力设备的燃气发动机替换装置的特征的方法，包括：由该燃气发动机替换装置的电子处理器控制电力开关网络，以选择性地从电池包提供电力来使该燃气发动机替换装置的马达旋转。由该燃气发动机替换装置的模块接口接纳外部电子模块。由该燃气发动机替换装置的电子处理器检测该模块接口接纳的该外部电子模块的类型。由该电子处理器基于所接纳的外部电子模块的类型来配置该燃气发动机替换装置。由该电子处理器经由该模块接口与该外部电子模块通信。

Description

特征扩展的燃气发动机替换电子模块

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年12月20日提交的美国临时专利申请号62/951,775的权益，该美国临时专利申请的全部内容通过援引并入本文。

技术领域

本申请涉及燃气发动机替换装置，并且更具体地涉及用于将特征添加到燃气发动机替换装置的输入和/或输出外部电子模块。

背景技术

户外动力设备(例如，草坪和园艺设备)和建筑设备(例如，混凝土搅拌机、板式压实机)通常称为动力设备，其可以包括运行该设备的燃气发动机。燃气发动机可以是小型单缸或多缸汽油发动机。

发明内容

燃气发动机产生排放物，需要加燃料，并且不容易针对各种类型设备的特定应用或用户偏好进行配置。需要在减少排放物并降低加燃料要求的条件下驱动动力设备，并允许驱动动力设备的源具有可扩展功能。

本文所述的实施例包括燃气发动机替换装置，也称为动力头，其使用例如锂离子电池包和电动无刷马达提供优于燃气发动机的若干优点，包括消除排放物和加油需要。进一步地，本文描述的实施例包括允许可扩展功能的燃气发动机替换装置。

在一个实施例中，提供了一种用于扩展驱动动力设备的燃气发动机替换装置的特征的方法。该方法包括由该燃气发动机替换装置的电子处理器控制电力开关网络，以选择性地从电池包提供电力来使该燃气发动机替换装置的马达旋转。燃气发动机替换装置的动力输出轴从壳体的一侧突出并接收来自马达的扭矩。该方法进一步包括：由该燃气发动机替换装置的模块接口接纳外部电子模块，以及检测该模块所接纳的外部电子模块的类型，基于由该模块接口接纳的该外部电子模块的类型来配置该燃气发动机替换装置，以及由燃气发动机替换装置的电子处理器经由该模块接口与该外部电子模块通信。

在一些实施例中，该方法包括由该电子处理器配置该燃气发动机替换装置以用于经由该燃气发动机替换装置的模块接口通信的指定方法。

在一些实施例中，该方法包括由该电子处理器操作该燃气发动机替换装置以基于从该外部电子模块接收的输入来控制该动力设备，其中，该外部电子模块包括以下各项中的至少一项：传感器、用户接口或动力设备接口。

在一些实施例中，该方法包括由该电子处理器将该动力设备的性能信息发送到该外部电子模块，以通过该外部电子模块的用户接口指示该性能信息。

在另一个实施例中，提供了一种用于驱动动力设备的具有特征扩展的燃气发动机替换装置。具有特征扩展的燃气发动机替换装置包括壳体、联接到壳体的电池插座。该电池插座被配置为可移除地接纳电池包。该燃气发动机替换装置还包括位于该壳体内的马达、从该马达接收扭矩并从该壳体的一侧突出的动力输出轴、被配置为选择性地从电池包向该马达提供电力的电力开关网络、模块接口以及电子处理器。该电子处理器联接到电力开关网络、模块接口和存储器。该存储器存储指令，这些指令当由该电子处理器执行时将该电子处理器配置为选择性地从该电池包提供电力来使该马达旋转。该电子处理器还被配置为由该模块接口接纳外部电子模块，检测该模块接口接纳的该外部电子模块的类型，基于由该模块接口接纳的该外部电子模块的类型来配置该燃气发动机替换装置，以及经由该模块接口与该外部电子模块通信。

在一些实施例中，该电子处理器进一步被配置为配置该燃气发动机替换装置以用于经由该模块接口通信的指定方法。

在一些实施例中，该电子处理器进一步被配置为操作该燃气发动机替换装置以基于从该外部电子模块接收的输入来控制该动力设备，其中，该外部电子模块包括以下各项中的至少一项：传感器、用户接口或动力设备接口。

在一些实施例中，该电子处理器进一步被配置为将该动力设备的性能信息发送到该外部电子模块，以通过该外部电子模块的用户接口指示该性能信息。

在另一个实施例中，提供了一种用于扩展燃气发动机替换装置的特征的方法，该燃气发动机替换装置利用外部电子模块驱动动力设备。该方法包括由外部电子模块的燃气发动机替换装置接口接纳该燃气发动机替换装置的接口，其中，该燃气发动机替换装置包括由电池驱动的马达。该方法进一步包括由该外部电子模块的电子处理器经由该燃气发动机替换装置接口与该燃气发动机替换装置通信。

在一些实施例中，该方法包括由外部电子模块的电子处理器接收与由该燃气发动机替换装置驱动的该动力设备有关的性能信息，并向该用户接口发送信号以通过该用户接口指示该性能信息。

在一些实施例中，该方法包括经由该电子模块的用户接口接收与由该燃气发动机替换装置驱动的该动力设备有关的输入，并且基于经由该用户接口接收的输入、经由该燃气发动机替换装置接口向该燃气发动机替换装置发送信号。

在另一个实施例中，提供了一种用于扩展驱动动力设备的燃气发动机替换装置的特征的外部电子模块。该外部电子模块包括燃气发动机替换装置接口。该燃气发动机替换装置接口被配置为接纳该燃气发动机替换装置的接口，其中，该燃气发动机替换装置包括由电池驱动的马达。该外部电子模块还包括联接到存储器的电子处理器。该存储器存储指令，这些指令当由该电子处理器执行时将该电子处理器配置为经由该燃气发动机替换装置接口与该燃气发动机替换装置通信。

在一些实施例中，该外部电子模块包括用户接口，其中，该电子处理器接收与由该燃气发动机替换装置驱动的该动力设备有关的性能信息，并向该用户接口发送信号以通过该用户接口指示该性能信息。

在一些实施例中，该外部电子模块包括用户接口，其中，该电子处理器经由该用户接口接收输入。该输入与由该燃气发动机替换装置驱动的该动力设备有关。该电子处理器基于经由该用户接口接收的输入、经由该燃气发动机替换装置接口向该燃气发动机替换装置发送信号，以控制该燃气发动机替换装置的马达。

在一些实施例中，该外部电子模块包括输入用户接口和输出用户接口。该电子处理器经由该输入用户接口接收输入，其中，该输入与由该燃气发动机替换装置驱动的该动力设备有关。该电子处理器基于经由输入用户接口接收的输入向该输出用户接口发送信号，以致动指示装置。

在一些实施例中，该外部电子模块包括传感器，并且该电子处理器接收来自该传感器的输出，并且基于来自该传感器的输出经由该燃气发动机替换装置接口向该燃气发动机替换装置发送信号，以控制该燃气发动机替换装置的马达。

在一些实施例中，该外部电子模块包括马达和附件接口，其中，该电子处理器接收来自传感器的输出，并且基于来自传感器的输出向马达发送信号，以驱动附件装置。

在一些实施例中，该外部电子模块包括用户接口。该用户接口包括以下各项中的至少一项：指示器、开关、显示器、马达速度控制选择器；扬声器、继电器开关、马达正向或反向选择器、通断开关或模式开关。

在一些实施例中，该外部电子模块包括传感器。该传感器包括以下各项中的至少一项：浮子、位置传感器、加速度计、陀螺仪、压力传感器或空气质量传感器。

在一些实施例中，该外部电子模块包括燃气发动机替换装置接口，其中，该外部电子模块从经由该燃气发动机替换装置接口联接到燃气发动机替换装置的电池包接收电力。

在一些实施例中，该燃气发动机替换装置接口包括用于防止未授权的装置附接到该燃气发动机替换装置接口的机械钥匙。

在一些实施例中，该燃气发动机替换装置接口包括用于与该燃气发动机替换装置以无线方式通信的无线收发器。

在一些实施例中，该外部电子模块包括正向/反向开关，该正向/反向开关被配置用于在该燃气发动机替换装置的马达的正向旋转与反向旋转之间进行选择。

在详细说明任何实施例之前，应理解的是，这些实施例并不将其应用限制在以下说明中阐述的或在以下附图中展示出的构造细节和部件布置。本文描述的实施例能够以多种不同的方法来实践或实施。而且，应理解的是，在本文中使用的措辞和术语是用于描述的目的，而不应被视为是限制性的。在本文中使用“包括”、“包含”、“具有”及其变化形式旨在涵盖其后所列的项目和其等同形式以及额外项目。术语“安装”、“连接”和“联接”被广泛地使用并且涵盖直接和间接的安装、连接和联接。进一步地，“连接”和“联接”不限于物理或机械的连接或联接，而是可以包括电气连接或联接，无论是直接的还是间接的。另外，如本文中与项目列表一起使用的，“和/或”表示可以包括全部项目、项目的子集或作为替代的项目(例如，“A、B和/或C”表示A；B；C；A和B；B和C；A和C；或A、B和C)。

应注意的是，可以利用多个基于硬件和软件的装置以及多个不同的结构部件来实现本文描述的实施例。此外，并且如在随后的段落中所描述的，附图中所展示的特定配置旨在作为示例实施例，并且其他替代配置也是可能的。除非另外说明，否则术语“处理器”、“中央处理单元”和“CPU”是可互换的。在术语“处理器”、“中央处理单元”或“CPU”被用作标识执行特定功能的单元的情况下，应理解的是，除非另外说明，否则这些功能可以由单个处理器或以任何形式布置的多个处理器来执行，处理器包括并行处理器、串行处理器、纵列式处理器、或云处理配置/云计算配置。

附加地，应理解的是，实施例可以包括硬件、软件和电子部件或模块，为了讨论的目的，这些部件或模块可以被展示和描述为好像大多数部件仅在硬件中实现。然而，本领域的普通技术人员基于对此详细描述的阅读将认识到，在至少一个实施例中，基于电子的方面可以在可由一个或多个处理单元(比如微处理器和/或专用集成电路(“ASIC”))执行的软件(例如，存储在非暂态计算机可读介质上)中实现。如此，应注意的是，可以利用多个基于硬件和软件的装置以及多个不同的结构部件来实现实施例。

通过考虑以下详细说明和附图，其他特征和方面将变得清楚。

附图说明

图1是根据一些实施例的燃气发动机替换装置的透视图，该燃气发动机替换装置包括用于连接外部电子模块的电子器件的接口。

图2是根据一些实施例的图1的燃气发动机替换装置的平面图，该燃气发动机替换装置包括用于连接外部电子模块的电子器件的接口。

图3是根据一些实施例的图1的燃气发动机替换装置的示意图。

图4是根据一些实施例的图1的燃气发动机替换装置的电池包的立体图。

图5是根据一些实施例的图4的电池包的截面视图。

图6是根据一些实施例的图1的燃气发动机替换装置的电池插座的截面视图。

图7是根据一些实施例的图1的燃气发动机替换装置的马达的截面视图。

图8是根据一些实施例的图1的燃气发动机替换装置的马达、齿轮系和动力输出轴的示意图。

图9是根据一些实施例的图1的燃气发动机替换装置的示意图，该燃气发动机替换装置包括用于连接外部电子模块的电子器件的接口。

图10是根据一些实施例的用于将电子器件附接到图1的燃气发动机替换装置的外部电子模块的示意图。

图11是展示了根据一些实施例的用于将电子器件附接到图1的燃气发动机替换装置的外部电子模块的图，该外部电子模块包括用于向附接到燃气发动机替换装置的动力设备提供反馈的用户接口。

图12是根据一些实施例的泵系统的立体图，该泵系统附接到燃气发动机替换装置并且燃气发动机替换装置接纳外部电子模块。

图13是根据一些实施例的用于将一个或多个外部电子模块与图1的燃气发动机替换装置进行接口连接的方法的流程图。

具体实施方式

如图1和图2中所示，用于与动力设备一起使用的燃气发动机替换装置10包括壳体14，该壳体具有第一侧18、邻近第一侧18的第二侧22、与第二侧22相对的第三侧26、与第一侧18相对的第四侧28、在第二侧22与第三侧26之间延伸的第五侧30、以及与第五侧30相对的第六侧32。燃气发动机替换装置10还包括在第一侧18联接到壳体14的凸缘34、位于壳体14内的电动马达36、以及从第二侧22突出并且接收来自马达36的扭矩的动力输出轴38。如下面进一步详细解释的，在一些实施例中，动力输出轴38从第一侧18且从凸缘34突出。如图3中所示，燃气发动机替换装置10还包括控制电子器件42，该控制电子器件定位在壳体14内并且包括布线和电连接到马达36的控制器46。在2019年8月26日提交的美国专利申请号16/551,197中描述并且展示了类似的燃气发动机替换装置10，该美国专利申请的全部内容通过援引并入本文。燃气发动机替换装置10还在壳体14中包括一个或多个模块接342a、342b、342c，该一个或多个模块接口用于接纳外部电子模块344(例如，多个外部电子模块)。

如图1至图6中所示，燃气发动机替换装置10还包括电池包50，该电池包可移除地接纳在壳体14中的电池插座54中，以经由控制电子器件42将电流从电池包50传递到马达36。参照图4至图6，电池包50包括电池包壳体58，该电池包壳体具有支撑部分62和第一端子66，该第一端子电连接到由电池包壳体58支撑的多个电池单体68。支撑部分62提供滑动布置，该滑动布置具有与电池插座54的互补凸起/凹陷部分74(如图6中所示)相配合的凸起/凹陷部分70。在图4至图6中所展示的实施例中，电池包50的凸起/凹陷部分70是导轨，并且电池插座54的凸起/凹陷部分74是引导凹陷。在2018年7月2日提交的美国专利公开号2019/0006980中描述和展示了类似的电池包，该专利申请的全部内容通过援引并入本文。在一些实施例中，电池单体68具有上至约80V的标称电压。在一些实施例中，电池单体68具有上至约120V的标称电压。在一些实施例中，电池包50具有上至约61b的重量。在一些实施例中，电池单体68中的每一个具有上至21mm的直径和上至约71mm的长度。在一些实施例中，电池包50包括上至二十个电池单体68。在一些实施例中，电池单体68串联连接。在一些实施例中，电池单体68可运行以输出约40A与约60A之间的持续运行放电电流。在一些实施例中，电池单体68中的每一个具有约3.0Ah与约5.0Ah之间的容量。

图6展示了根据一些实施例的燃气发动机替换装置10的电池插座54。电池插座54包括凸起/凹陷部分74、第二端子78、闩锁机构82和断电开关86。凸起/凹陷部分74与电池包50的凸起/凹陷部分70配合，以将电池包50附接到燃气发动机替换装置10的电池插座54。当电池包50附接到燃气发动机替换装置10时，第二端子78和第一端子66彼此电连接。闩锁机构82从电池插座54的表面突出、并且被配置为接合电池包50，以维持电池包50与电池插座54之间的接合。因此，电池包50可连接到电池插座54并可由其支撑，使得电池包50可由燃气发动机替换装置10的壳体14支撑。在一些实施例中，电池插座54被布置在壳体14上的以下位置，使得在马达36与电池包50之间产生最大可能的分离距离，以便抑制从马达36传递到电池包50的振动。在一些实施例中，弹性体构件定位在电池插座54上，以便抑制从马达36经由壳体14传递到电池包50的振动。

在其他实施例(未示出)中，闩锁机构82可以设置在不同的位置处(例如，在电池插座54的侧壁、端壁、上端壁等上)，使得闩锁机构82接合电池包50上的相应结构，以维持电池包50与电池插座54之间的接合。闩锁机构82包括操作性地接合闩锁构件94的可枢转致动器或把手90。闩锁构件94可滑动地设置在电池插座54的孔98中，并且被偏置构件100(例如，弹簧)朝向闩锁位置偏置，以突出穿过电池插座54的表面并且进入电池包50中的空腔中。

闩锁机构82还包括断电开关86(例如，微型开关)，该断电开关有助于在把手90的致动期间将电池包50与电池插座54电连接/断开，以将闩锁构件94从电池包50撤出。断电开关86可以用于在从电池插座54移除电池包50之前将电池包50与燃气发动机替换装置10电断开。当闩锁构件94从闩锁位置(即，当闩锁构件94完全位于电池包50的空腔内时)移动到中间位置时，断电开关86被致动。断电开关86电连接到控制器46，并且可以产生中断以指示电池包50正从燃气发动机替换装置10断开。当控制器46接收到中断时，控制器46开始掉电运行，以使燃气发动机替换装置10的控制电子器件42安全地掉电。美国专利公开号2019/0006980中描述并且展示了类似的闩锁机构和断开开关，该专利申请的全部内容通过援引并入本文。

如图7中所示，马达36包括具有外直径97的马达壳体96、具有上至约80mm的标称外直径102的定子99、具有输出轴106并且被支撑以在定子99内旋转的转子103、以及风扇108。美国专利公开号2019/0006980中描述并且展示了类似的马达，该专利申请通过援引并入本文。在一些实施例中，马达36是无刷直流马达。在一些实施例中，马达36具有至少约2760W的功率输出。在一些实施例中，马达36的功率输出在运行期间可能下降到2760W以下。在一些实施例中，风扇108的直径109大于马达壳体96的直径97。在一些实施例中，马达36可以用电子离合器(未示出)停止，以用于快速过载控制。在一些实施例中，马达36具有上至约443,619mm³的体积。在一些实施例中，马达具有上至约4.6lb的重量。壳体14包括入口通风口和出口通风口，使得在空气通过出口通风口排出之前，马达风扇108通过入口通风口并且沿着控制电子器件42拉动空气以冷却控制电子器件42。在图7中所展示的实施例中，马达36是内转子马达，但是在其他实施例中，马达36可以是标称外直径(即转子的标称外直径)上至约80mm的外转子马达。

参照图8，马达36可以以多种配置将扭矩传递到动力输出轴38。在一些实施例中，输出轴106也是动力输出轴38，使得马达36直接驱动动力输出轴38，而没有任何中间齿轮系。例如，马达36可以是直接驱动高极数马达。如图8中所示，在其他实施例中，燃气发动机替换装置10包括将扭矩从马达36传递到动力输出轴38的齿轮系110。在一些实施例中，齿轮系110可以包括机械离合器(未示出)，以中断从马达36到动力输出轴38的扭矩传递。在一些实施例中，齿轮系110可以包括将扭矩从输出轴106传递到动力输出轴38的行星变速器，并且输出轴106的旋转轴线与动力输出轴38的旋转轴线同轴。在一些实施例中，齿轮系110包括与转子的输出轴106接合的正齿轮，使得输出轴106的旋转轴线偏离于并且平行于动力输出轴38的旋转轴线。在一些实施例中，齿轮系110包括锥齿轮，使得输出轴106的旋转轴线垂直于动力输出轴38的旋转轴线。在利用锥齿轮的其他实施例中，输出轴106的旋转轴线不垂直、平行或同轴于动力输出轴38的旋转轴线，并且动力输出轴38从凸缘34突出。

在一些实施例中，燃气发动机替换装置10包括开/关指示器(未示出)。在一些实施例中，燃气发动机替换装置10包括过滤器(未示出)，以将空载碎屑阻挡在马达36和控制电子器件42之外。在一些实施例中，过滤器包括脏过滤器传感器(未示出)和自清洁机构(未示出)。在一些实施例中，当遇到阻力(比如减慢或停滞)时，马达36将模拟燃气发动机响应。在一些实施例中，燃气发动机替换装置10包括壳体14中的散热件202，用于空气冷却控制电子器件42(图1和图2)。在一些实施例中，燃气发动机替换装置10是液体冷却的。

在一些实施例中，转子103的输出轴106具有前进和后退能力，如下文进一步描述的。在一些实施例中，与燃气发动机相比，在不转换齿轮系110的挡位情况下，前进和后退能力是可控的，这些燃气发动机不能在没有附加传动装置和时间延迟的情况下实现前进/后退能力。因此，燃气发动机替换装置10提供了增大的速度、更轻的重量和更低的成本。因为与燃气发动机相比，燃气发动机替换装置10具有更少的运动部并且没有燃烧系统，所以该燃气发动机替换装置还提供了附加的速度、重量和成本优势。

燃气发动机替换装置10能够在相对于地表面的任何取向(竖直、水平、倒置)上长时间段操作，这使其优于四循环燃气发动机，这些四循环燃气发动机只可以在一个取向上和稍微倾斜的情况下操作较短的时间段。因为燃气发动机替换装置10不需要气体、油或其他流体，所以该燃气发动机替换装置可以倒置或在任何给定侧运转、被输送以及存放，而没有泄漏或溢出。

在操作中，燃气发动机替换装置10可以用来代替燃气发动机系统。具体地，通过将由凸缘34中的多个孔口限定的第一螺栓图案与第二螺栓图案对准，燃气发动机替换装置10可以安装到具有第二螺栓图案的动力设备上。在一些实施例中，凸缘34可以包括一个或多个中间安装构件或适配器，该一个或多个中间安装构件或适配器布置在凸缘34本身与具有第二螺栓图案的动力设备的凸缘之间，使得(多个)适配器将凸缘34联接到该动力设备。在这些实施例中，适配器包括第二螺栓图案和第一螺栓图案这两者，使得凸缘34的第一螺栓图案与适配器的第一螺栓图案对准，并且适配器的第二螺栓图案与动力设备中限定的第二螺栓图案对准，从而允许燃气发动机替换装置10的凸缘34联接到该动力设备。

替代性地，燃气发动机替换装置10可以通过设置可操作地连接动力输出轴和设备功能部的带而使用带系统来连接到动力设备。因此，燃气发动机替换装置10的动力输出轴38可以用于驱动该设备。

在操作期间，燃气发动机替换装置10的壳体14可以比内燃单元的壳体冷得多，因为在燃气发动机替换装置10中没有燃烧。具体地，当燃气发动机单元运转时，燃气发动机单元的壳体是220摄氏度或更高。相比之下，当燃气发动机替换装置10运转时，壳体14的所有外表面低于95摄氏度。下面的表1和表2更具体地列出了燃气发动机替换装置10的壳体14上不同部件的温度极限。

下面的表1列出了在动力工具中典型使用的不同部件关于这些部件是由金属、塑料、橡胶、木材、瓷器、还是玻璃质形成的保险商实验室(UL)温度极限。例如，至少在一些实施例中，燃气发动机替换装置10决不会超过塑料额定温度。

表1

下面的表2列出了电池包50的电池包壳体58的不同部件关于这些部件是由金属、塑料、还是橡胶形成的UL温度极限。例如，至少在一些实施例中，燃气发动机替换装置10决不会超过塑料额定温度。

表2

	金属	塑料/橡胶
			偶然接触	70℃	95℃
持续握持的把手和旋钮	55℃	75℃
			仅短暂握持的把手和旋钮(即开关)	60℃	85℃

图9展示了根据一个示例实施例的燃气发动机替换装置10的简化框图。如图9所示，燃气发动机替换装置10包括电子处理器302、存储器306、电池包50、电力开关网络310、马达36、转子位置传感器314、电流传感器318、用户输入装置322(例如，触发器或电源按钮)、收发器326、指示器330(例如，发光二极管)、通信管理器340和一个或多个模块接口342a、342b、342c。图9中还示出了一个或多个外部电子模块344A、344B、344C。在一些实施例中，燃气发动机替换装置10包括比图9中所示的部件更少或附加的部件。例如，燃气发动机替换装置10可以包括电池包燃料仪、工作灯、附加传感器、切断开关、断电开关86等。在一些实施例中，图9中所展示的包括电子处理器302、存储器306、电力开关网络310、转子位置传感器314、电流传感器318、用户输入装置322(例如，触发器或电源按钮)、收发器326和指示器330(例如，发光二极管)中的一者或多者的燃气发动机替换装置10的元件形成图3中所示的控制电子器件42的至少一部分，其中电子处理器302和存储器306形成图3中所示控制器46的至少一部分。

存储器306包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、其他非暂时性计算机可读介质、或它们的组合。电子处理器302被配置为与存储器306通信以存储数据和检索存储的数据。电子处理器302被配置为从存储器306接收指令和数据并且执行指令等。特别地，电子处理器302执行存储在存储器306中的指令，以执行本文描述的方法。

如上文所描述，在一些实施例中，电池包50可移除地附接到燃气发动机替换装置10的壳体，使得不同的电池包50可以附接到燃气发动机替换装置10和从燃气发动机替换装置移除，以将不同量的电力提供至燃气发动机替换装置10。电池包50的进一步描述(例如，标称电压、持续操作放电电流、尺寸、电池单体的数量、操作等)以及马达36的进一步描述(例如，功率输出、尺寸、操作等)在上文关于图1至图8提供。

电力开关网络310使得电子处理器302能够控制马达36的操作。通常，当用户输入装置322被压下(或以其他方式致动)时，电流从电池包50经由电力开关网络310供应至马达36。当用户输入装置322未被压下(或以其他方式致动)时，电流不从电池包50供应至马达36。在一些实施例中，用户输入装置322被压下的量与马达36的期望的旋转速度相关或对应。在其他实施例中，用户输入装置322被压下的量与期望的扭矩相关或对应。在其他实施例中，单独的输入装置(例如，滑动件、拨盘等)包括在燃气发动机替换装置10上，与电子处理器302通信，以对马达36提供期望的旋转速度或扭矩。

在一些实施例中，用户输入装置322可以是由用户致动的正向/反向开关、或者是允许用户选择操作模式的模式选择开关。用户输入装置322向电子处理器302提供控制信号，以基于用户输入装置322的致动来切换马达36的旋转方向。在一些实施例中，该输入可以是从燃气发动机替换装置10的或与燃气发动机替换装置10联接的动力设备的一个或多个传感器接收的。在一些实施例中，该输入可以是通过通信网络334从例如智能手机接收的。

响应于电子处理器302从用户输入装置322接收驱动请求信号，电子处理器302激活电力开关网络310以将电力提供至马达36。通过电力开关网络310，电子处理器302控制马达36可用的电流量，从而控制马达36的速度和扭矩输出。电力开关网络310可以包括许多场效应晶体管(FET)、双极晶体管、或其他类型的电开关。例如，电力开关网络310可以包括六FET桥(参见图10)，该六FET桥从电子处理器302接收脉宽调制(PWM)信号以驱动马达36。在一些实施例中，电子处理器302从外部电子模块344接收驱动请求信号，并且电子处理器302激活电力开关网络310以向马达36提供电力。

转子位置传感器314和电流传感器318联接到电子处理器302，并且向电子处理器302传达指示燃气发动机替换装置10或马达36的不同参数的各种控制信号。在一些实施例中，转子位置传感器314包括一个霍尔传感器或多个霍尔传感器。在其他实施例中，转子位置传感器314包括附接到马达36的正交编码器。转子位置传感器314向电子处理器302输出马达反馈信息，比如当马达36的转子的磁体旋转越过霍尔传感器的表面时的指示(例如，脉冲)。在其他实施例中，转子位置传感器314包括例如电压或电流传感器，该电压或电流传感器提供马达线圈中产生的反电动势(反emf)的指示。电子处理器302可以基于从转子位置传感器314(即电压或电流传感器)接收的反电动势信号，确定转子位置、转子速度和转子加速度。转子位置传感器314可以与电流传感器318组合以形成组合式电流和转子位置传感器。在此示例中，组合式传感器提供流到马达36的(多个)有效相线圈的电流，并且还提供马达36的(多个)无效相线圈中的一个或多个中的电流。电子处理器302基于流到有效相线圈的电流测量流到马达的电流，并且基于无效相线圈中的电流测量马达速度。

基于来自转子位置传感器314的马达反馈信息，电子处理器302可以确定转子的位置、速度和加速度。响应于马达反馈信息和来自用户输入装置322的信号，电子处理器302传输控制信号以控制电力开关网络310来驱动马达36。例如，通过选择性地启用和禁用电力开关网络310的FET，从电池包50接收的电力以循环方式选择性地施加到马达36的定子绕组，以引起马达36的转子旋转。电子处理器302使用马达反馈信息确保对电力开关网络310的控制信号的正确定时，并且在一些情况下，提供闭环反馈以将马达36的速度控制在期望的水平。例如，为了驱动马达36，使用来自转子位置传感器314的马达定位信息，电子处理器302确定转子磁体相对于定子绕组的位置，并且(a)以预定图案激励下一个定子绕组对(或多个定子绕组对)，以在期望的旋转方向上将磁力提供至转子磁体，以及(b)去激励先前激励的一个定子绕组对(或多个定子绕组对)，以防止在转子磁体上施加与转子旋转方向相反的磁力。

电流传感器318在燃气发动机替换装置10操作期间监测或检测马达36的电流水平，并且向电子处理器302提供指示检测到的电流水平的控制信号。电子处理器302可以使用检测到的电流水平控制电力开关网络310，如下面更详细解释的。

收发器326允许电子处理器302与外部装置338(例如，智能手机、平板电脑或膝上型计算机)通过有线或无线通信网络334进行通信。在一些实施例中，收发器326可以包括单独的发送和接收部件。在一些实施例中，收发器326可以包括附接到燃气发动机替换装置10的无线适配器。在一些实施例中，收发器326是无线收发器，该无线收发器将从电子处理器302接收的信息编码成载波无线信号，并且通过通信网络334将编码的无线信号传输到外部装置338。收发器326还解码来自通过通信网络334从外部装置338接收的无线信号的信息，并且将解码的信息提供到电子处理器302。

通信网络334在燃气发动机替换装置10与外部装置338之间提供有线或无线连接。通信网络334可以包括短程网络，例如BLUETOOTH(蓝牙)网络、Wi-Fi网络等，或者远程网络，例如互联网、蜂窝网络等。

如图9中所示，指示器330也联接到电子处理器302并且接收来自电子处理器302的控制信号，以基于燃气发动机替换装置10的不同状态开启和关闭或以其他方式传达信息。指示器330包括例如一个或多个发光二极管(“LED”)或显示屏。指示器330可以被配置为显示燃气发动机替换装置10的状况或与燃气发动机替换装置相关联的信息。例如，指示器330被配置为指示燃气发动机替换装置10的测得电特性、燃气发动机替换装置10的状态、燃气发动机替换装置10的模式等。指示器330还可以包括通过听觉或触觉输出向用户传达信息的元件。在一些实施例中，指示器330包括eco指示器，该指示器指示负载在操作期间使用的电力量。

图9中简化了燃气发动机替换装置10的部件之间所示的连接。实际上，燃气发动机替换装置10的布线更加复杂，因为燃气发动机替换装置的部件通过数条用于电力和控制信号的线相互连接。例如，电力开关网络310的每个FET通过控制线分别连接到电子处理器302；电力开关网络310的每个FET连接到马达36的端子；从电池包50到电力开关网络310的电力线包括正极线和负极线/地线；等。另外，电力线可以具有大的规格/直径，以处理增大的电流。进一步地，尽管未示出，但是附加的控制信号线和电力线用于互连燃气发动机替换装置10的附加部件。

参照图1、图2、图9和图10，壳体14包括一个或多个模块接口342a、342b、342c，该一个或多个模块接口被配置为可移除地接纳和支撑可互换的模块化电子装置，比如(多个)外部电子模块344。在所展示的实施例中，壳体14具有设置在燃气发动机替换装置10的一侧的三个模块接口342a、342b、342c。然而，这种构型仅仅是示例性的，因为壳体14可以包括多于或少于三个的模块接口342a、342b、342c，并且壳体14的每一侧都可以包括多于或少于三个的模块接口342a、342b、342c。

继续参考图1、图2、图9和图10，每个模块接口342a、342b、342c包括通信接口和联接接口。通信接口包括可设置在壳体14的凹陷内的电连接器。电连接器被配置为有助于外部电子模块344与燃气发动机替换装置10之间的电通信和/或数据通信。电连接器可以是任何合适类型的输入端口和/或输出端口。另外，在一些实施例中，电连接器可以限定分立的电源连接器和数据连接器，它们可以类似地是任何合适类型的电源连接器和数据连接器。在一些实施例中，来自电池包50的电力被供应给外部电子模块344，并且是经由模块接口342a、342b、342c经由电连接器传输的。例如，为了向外部电子模块344供电，可以利用3到6根电线的电缆，以便为通信线路和电压输入提供用于返回的接地。

燃气发动机替换装置10可以被配置为接纳具有(多个)接口342a、342b、342c的各种不同的外部电子模块344。在一些实施例中，外部电子模块344可以包括被设计用于特定动力设备的部件，该动力设备附接到燃气发动机替换装置10并由其驱动。指定的外部电子模块344可以经由模块接口342a、342b、342c或经由被配置为接纳该特定外部电子模块344的一组接口而被燃气发动机替换装置10接纳。这些外部电子模块344和模块接口342a、342b、342c允许用户在购买其设备之后将特征添加到其燃气发动机替换装置10和/或由燃气发动机替换装置10驱动的动力设备。例如，当混凝土锯、泵或压实机附接到燃气发动机替换装置10和/或由其驱动时，外部电子模块344可以包括为附接的动力设备指定的一个或多个性能指示器(参见下文以了解更多细节)。

可替代地或另外，各种外部电子模块344可以包括一个或多个通用硬件部件(例如，开关、继电器、浮子、位置传感器、加速度计、陀螺仪、压力传感器、空气质量传感器、显示器等)，该一个或多个通用硬件部件可以由(多个)通用模块接口342a、342b、342c可互换地接纳。通用外部电子模块344可以由通用模块接口342a、342b、342c接纳，并且信号可以被路由到电子处理器302和/或经由其他模块接口342a、342b、342c输出到(多个)其他外部电子模块344。例如，输出信号可以被传输到外部电子模块344(例如，以控制显示器、灯、LED、警告、可听警报、继电器或其他反馈用户接口)。通用外部电子模块344可以由OEM或最终用户使用，并且提供对燃气发动机替换装置10和附接的动力设备的更高效和更有效的使用，因为这些通用外部电子模块可以接收输入并提供针对特定情况和使用的反馈。

燃气发动机替换装置10包括通信管理器340，该通信管理器可以被包括在电子处理器302中或者可以是单独的处理器部件。电子处理器302可以利用通信管理器340从一个或多个外部电子模块344接收信号和/或向该一个或多个外部电子模块发送信号。在一些实施例中，电子处理器302从第一外部电子模块344接收信号并且基于接收的信号生成用于发送的信号。例如，可以将信号发送到电力开关网络310，以基于从外部电子模块344接收的输入驱动马达36和/或控制马达的驱动方式。可替代地或另外，电子处理器302可以基于从第一外部电子模块344接收的信号将输出信号发送到第二外部电子模块344。在一些实施例中，通信管理器340可以转换接收的信号以便与电子处理器302或另一个外部电子模块344通信。例如，经由第一模块接口342A从第一外部电子模块344接收的信号可以适于经由第二模块接口342B与第二外部电子模块344通信和/或经由第三模块接口342C与第三外部电子模块344通信。

电子处理器302可以被配置用于接收特定类型的外部电子模块344。此外，经由模块接口342a、342b、342c在电子处理器302与外部电子模块344之间支持的通信连接的类型可以是固定的、(例如由OEM)预定义的，或者可以是用户可配置的。例如，用户可以使用外部装置338上的应用程序来配置电子处理器302，以接收特定类型的外部电子模块344和/或基于指定的通信方法经由一个或多个模块接口342a、342b、342c进行通信。外部装置383上的应用程序基于用户输入经由收发器326将配置参数传送到电子处理器302。用户可以将燃气发动机替换装置10配置为以特定方式接收来自外部电子模块344的输入，比如利用指定类型的数据通信、使用电子处理器302的模数转换器检测到的电压水平、电阻水平、标准数字I/O等。来自电子处理器302的输出可以被配置为对电力开关网络310的PWM修改以便控制马达36，到模块接口342a、342b、342c的信号包括通用输入/输出(GPIO)状态改变或经由模块接口342a、342b、342c的另一种形式的通信。此外，可以为(多个)模块接口342a、342b、342c配置各种通信端口组合，并且可以生成多于一个输出事件。

在一些实施例中，各种通信电路的信号、接口或通信协议(例如，RS485、通用异步接收器/发射器(UART)、串行外围接口(SPI)、控制局域网络(CAN总线)或通用串行总线(USB)等)或由电子处理器302经由模块接口342a、342b、342c从外部电子模块344的检测到的电压值可以被电子处理器302用来识别特定的外部电子模块344。例如，当从外部电子模块344接收到电压水平时，电子处理器302的模数转换器(ADC)可以用于基于所提供的电压水平确定电压信号是由哪个外部电子模块344发送的。电子处理器320可以使用查找表中的标记来识别信号源。可替代地或另外，当使用通信协议时，电子处理器302可以经由模块接口342a、342b、342c加载操作信息，并将燃气发动机替换装置10配置为启用指定的通信功能，并存储关于如何从外部电子模块344加载和/或保存数据的信息。

外部电子模块344与燃气发动机替换装置10的通信可以包括基于所配置的通信方法连接到燃气发动机替换装置10上的内部或外部通信缓冲器。当与电子处理器302交换信息时，外部电子模块344可以提供装置ID，使得电子处理器302可以为外部电子模块344配置定义并解锁适当的特征以供外部电子模块344访问或用于该外部电子模块。来自相同外部电子模块344的后续通信可以使用相同的装置ID作为分组标识，使得通信管理器340可以将从外部电子模块344接收的数据定向到固件的适当部分中。

图10是被配置为附接到燃气发动机替换装置10的外部电子模块344(例如，外部电子模块344a、344b、344c之一)的示例的示意图。外部电子模块344可以包括电子处理器1010、存储器1012、燃气发动机替换装置接口1014(或GER装置接口1014)、用户接口1016、动力设备/附件接口1018、传感器1020和马达1022。在图10所展示的实施例中，外部电子模块344包括元件1010、1012、1014、1016、1018、1020和1022。然而，在一些实施例中，外部电子模块344包括比图10中所示的部件更少或附加的部件。例如，在一些实施例中，不包括马达1022，在一些实施例中，不包括传感器1020。进一步地，在一些实施例中，提供了除马达1022以外的负载(例如，一个或多个螺线管致动器，其控制提供给又一负载的电力)。

存储器1012包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、其他非暂时性计算机可读介质、或它们的组合。电子处理器1010被配置为与存储器1012通信以存储数据和检索存储的数据。电子处理器1010被配置为从存储器1012接收指令和数据并且执行指令等。特别地，电子处理器1010执行存储在存储器1012中的指令，以执行本文描述的方法。在一些实施例中，外部电子模块344可以不包括电子处理器1010和/或存储器1012，并且可以基于外部电子模块344的硬件元件或电路系统起作用。例如，来自(多个)传感器1020、用户接口1016、GER装置接口1014和动力设备/附件接口1018中的一个或多个的输入可以经由GER装置接口1014、用户接口1016或动力设备/附件接口t018路由到一个或多个电子处理器302。

GER装置接口1014可以设置在外部电子模块344的壳体(例如，图11的壳体1110)上。GER装置接口1014包括一个或多个接口，该一个或多个接口被配置为可移除地接纳和支撑燃气发动机替换装置10的(多个)模块接口342a、342b、342c，即直接或经由连接器和电缆连接到(多个)模块接口342a、342b、342c(例如，外部电子模块344或模块的一部分可以是手持的)。在一些实施例中，(多个)模块接口342a、342b、342c和/或(多个)GER装置接口1014包括用于引导接口的连接并防止未授权或不兼容的装置附接到其的机械钥匙。在一些实施例中，(多个)模块接口342a、342b、342c和/或(多个)GER装置接口1014配置有例如机械外壳和/或电气包壳以保护装置或模块电子器件免受侵入、灰尘、意外接触和水损坏，并且可以进行异物防护评级。可替代地或另外，GER装置接口1014可以包括无线收发器，使得电子处理器1010可以经由收发器326与电子处理器302通信。

GER装置接口1014可以联接到外部电子模块344的电子处理器1010，使得外部电子模块344的电子处理器1010经由外部电子模块344的GER装置接口1014和燃气发动机替换装置10的模块接口342a、342b、342c通信地联接到燃气发动机替换装置10的电子处理器302。

继续参考图1、图2、图9和图10，GER装置接口1014包括通信接口和联接接口。通信接口包括对应于模块接口342a、342b、342c的电连接器。电连接器被配置为有助于外部电子模块344与燃气发动机替换装置10之间的电通信和/或数据通信。电连接器可以是任何合适类型的输入连接器和/或输出连接器。另外，在一些实施例中，电连接器可以限定分立的电源连接器和数据连接器，它们可以类似地是任何合适类型的电源连接器和数据连接器。在一些实施例中，来自电池包50的电力被供应给外部电子模块344，并且是经由模块接口342a、342b、342c和电连接器传输的。例如，为了向外部电子模块344供电，可以利用3到6根电线的电缆，以便为通信线路和电压输入提供用于返回的接地。

用户接口1016可以设置在外部电子模块344的壳体(例如，图11的用户接口1016的壳体)上，或者可以与壳体分离并通过电缆或以无线方式联接(例如，接口可以是手持的)。用户接口1016联接到电子处理器1010。用户接口1016可以具有输入特征和/或输出特征以接收用户输入和/或向用户提供关于燃气发动机替换装置10、外部电子模块344和/或附接到燃气发动机替换装置10的动力设备的反馈。在一些实施例中，用户接口1016可以类似于用户输入装置322和/或燃气发动机替换装置10的指示器330，或者用户接口1016可以代替用户输入装置322和/或指示器330操作。例如，用户接口1016可以包括触发器或电源按钮，使得当用户接口1016被按下(或以其他方式致动)时，电子处理器1010向电子处理器302发送信号，并且从电池包50经由电力开关网络310向马达36供应电流。用户接口1016可以用于控制燃气发动机替换装置10的马达36的期望转速或施加扭矩。在一些实施例中，用户接口1016可以包括触发器拉动件、滑动件、拨盘、显示装置(例如，交互式显示器)等。在一些实施例中，用户接口1016包括由用户致动的正向/反向开关、或者是允许用户选择燃气发动机替换装置10的操作模式的模式选择开关。

在一些实施例中，用户接口1016包括指示器，并且电子处理器1010向用户接口1016提供控制信号以基于电子处理器1010可以从燃气发动机替换装置10的电子处理器302接收的燃气发动机替换装置10的不同状态来开启、关闭或以其他方式传达信息。用户接口1016可以包括例如一个或多个发光二极管(“LED”)或显示屏。用户接口1016可以被配置为显示燃气发动机替换装置10、外部电子模块344或附接到燃气发动机替换装置10的动力设备的状况或相关联的信息。例如，用户接口1016可以被配置为指示燃气发动机替换装置10的测得电特性、燃气发动机替换装置10的状态、燃气发动机替换装置10的模式等。用户接口1016还可以包括用于比如通过显示器、灯、LED、警告、可听警报或其他反馈用户接口向用户传达信息的元件。在一些实施例中，用户接口1016包括eco指示器，该指示器指示从电池包50汲取并在操作期间被负载使用的电力量。

在一些实施例中，外部电子模块344可以包括动力设备/附件接口1018以连接到动力设备(例如，图12的泵系统1220)或附件(例如，灯、风扇、真空吸尘器、喷雾器、扬声器等)。动力设备/附件接口1018可以直接、经由电缆或以无线方式(例如，动力设备/附件接口1018可以包括无线收发器)连接到动力设备或附件。在一些实施例中，例如，外部电子模块344的电子处理器1010可以从动力设备或附件接收操作数据或性能数据，这些数据可以用于经由用户接口1016向用户提供反馈。

在一些实施例中，外部电子模块344包括一个或多个传感器1020(例如，水平传感器、浮子、位置传感器、温度传感器、加速度计、陀螺仪、压力传感器、空气质量传感器、马达速度传感器等)。(多个)传感器1020可以被配置为检测外部电子模块344、燃气发动机替换装置10和/或周围环境的状况或状态。在一些实施例中，电子处理器1010从(多个)传感器1020接收模拟或数字信号并确定响应动作。在一些实施例中，电子处理器1010被配置为接收来自(多个)传感器1020的输出和/或来自用户接口1016的用户输入，并使用查找表来确定响应动作。例如，响应于传感器输出和/或用户输入，电子处理器1010可以向燃气发动机替换装置10的电子处理器302发送信号以控制马达36，向用户接口1016发送信号以指示燃气发动机替换装置10或附接到燃气发动机替换装置10的动力设备的状态或操作，或经由动力设备/附件接口1018发送信号以控制动力设备。

在一些实施例中，外部电子模块344包括马达1022。马达1022可以由电子处理器1010经由外部电子模块344的电力开关网络(未示出)来控制。马达1022可以驱动外部电子模块344的附件(例如，风扇、真空吸尘器、喷雾器等)、燃气发动机替换装置10或附接到燃气发动机替换装置10的动力设备。基于从燃气发动机替换装置10的电子处理器302、经由动力设备/附件1018从动力设备、从传感器1020接收的输入，或经由用户接口1016接收的用户输入，电子处理器1010可以驱动马达1022或致动比如灯或扬声器等附件。

在一些实施例中，用户接口1016包括可定制用户接口上的数字控制件，比如触摸显示器、或旋钮和按钮的组合。在一些实施例中，用户接口1016可以是模块化的、有线的或无线的，并且可以是可附接到燃气发动机替换装置10的或是手动握持的。在一些实施例中，外部电子模块344可以用远程控制件控制，该远程控制件包括用于燃气发动机替换装置10的某些特性(比如电池包50的荷电、以及温度)的状态指示器。在一些实施例中，外部电子模块344可以用远程可编程装置提供状态指示。

图11是用于将电子器件附接到图1的燃气发动机替换装置的外部电子模块344的图。图11的外部电子模块344包括用户接口1016，该用户接口用于为附接到燃气发动机替换装置10的动力设备提供反馈。动力设备由燃气发动机替换装置10的马达36驱动。如所展示的，图11的用户接口1016包括三个部件，包括水平指示器1128、eco指示器1130和电池电量计1132。然而，在一些实施例中，用户接口1016可以仅包括这三个部件中的两个，并且在其他实施例中，用户接口1016可以仅包括这三个部件中的一个或者包括除了这三个部件之外的另外的部件。与典型的燃气发动机装置相比，用户对高压电池供电动力设备的操作的感知是不同的。操作者可能对从燃气发动机替换装置10的电池包50汲取以运行动力设备的电流量没有认识。这种认识的缺乏可能导致动力工具的低效操作，从而导致电池包的放电速度快于正常放电或工件操作完成较慢。用户接口1016可以向操作者提供有用的反馈，以允许提高动力设备的效率并改善其控制。

水平指示器1128包括中心指示器1134和方向指示器1136。在所展示的示例中，中心指示器1134是条形的并且指示由燃气发动机替代发动机驱动的设备是否水平。例如，中心指示器1134指示输出轴140的旋转轴线是平行于地面(即，水平，此时轴以侧向取向使用)还是垂直于地面(即，竖直，此时轴以直立取向使用)。中心指示器1134可以被点亮以向用户指示旋转轴线相对于地面是水平的或竖直的。方向指示器1136包括四个指示器，在中心指示器1134的每一侧各一个。方向指示器1136的形状像指向中心指示器1134的箭头。方向指示器1136帮助用户确定要使旋转轴线平行于或垂直于地面对准应向哪个方向倾斜或移动动力设备。例如，当要向左倾斜或移动动力设备时，可以点亮具有指向左侧的箭头的右方向指示器1136。在一个实施例中，传感器1020(参见图10)包括加速度计，该加速度计被配置为指示相对于地球引力的位置，电子处理器1010接收该位置，并且电子处理器1010基于该位置向水平指示器1128发送控制信号以指示燃气发动机替换装置10的水平度。

eco指示器1130设置在用户接口1016上以指示当燃气发动机替换装置10驱动动力设备时燃气发动机替换装置10的马达36所使用的电力量(即，从燃气发动机替换装置10的电池包50中汲取以驱动马达36的电流量)。在所展示的示例中，eco指示器1130包括五个LED条1138、1140、1142、1144、1146。LED条1138、1140、1142、1144、1146分布在性能图中，该性能图被分割成针对操作燃气发动机替换装置10的马达36以驱动联接的动力设备的多个性能区域1102、1104、1106。LED条1138、1140、1142、1144、1146的点亮基于由电子处理器302发送到外部电子模块344的控制信号。例如，当马达36被启动以驱动动力设备时(例如，基于到外部电子模块344上的输入用户接口1016的用户输入、或动力设备上的触发器输入)，电子处理器302接收电流传感器318的输出并确定流到马达36的电流。电子处理器302将检测到的马达电流与电流阈值范围进行比较以确定电流水平。在一个示例中，电流阈值是用于驱动马达36的可允许电流(例如，最高电流水平)的20％、40％、60％、80％和100％。阈值可以分别映射到LED条1138、1140、1142、1144、1146。可允许电流可以是在不损坏电池包50或动力设备的情况下电池包50可以放电的指定电流水平。这个指定的或最大的电池电流可以被选择为最大可允许马达电流。电子处理器302然后生成到外部电子模块344的信号，以根据所确定的电流水平点亮适当的LED条1138、1140、1142、1144、1146。

用户接口1016的电池电量计1132包括LED条(例如，四个LED条)，这些LED条被点亮以指示燃气发动机替换装置10的电池包50的充电状态。电池电量计1132的LED条基于外部电子模块344从燃气发动机替换装置10的电子处理器302接收的指示电池包50的剩余电量的信号而被点亮。电池电量计1132的LED条可以根据对应的电量阈值而被点亮，以指示电池包50中剩余的电量。

图12是泵系统1220的立体图，该泵系统附接到燃气发动机替换装置10并且燃气发动机替换装置10接纳外部电子模块344。泵系统1220包括支撑燃气发动机替换装置10的框架1224、以及泵1228，其中燃气发动机替换装置10可操作以驱动泵1228。外部电子模块344的GER装置接口1114(图10所示)由燃气发动机替换装置10的模块接口342342342接纳，以将外部电子模块344连接到燃气发动机替换装置10。所展示的泵1228(即，动力设备)是离心泵，该泵具有定位在泵1228的壳体1232内的叶轮，该叶轮可围绕轴线旋转，以将材料从泵1228的入口1236移动到泵1228的出口1240。具体地，泵1228是“杂质泵”，该泵在泵1228的叶轮与壳体1232之间包括足够的间隙(例如，8毫米)，以提供液体(例如，水)和碎屑(例如，固体材料，像泥浆、小石子、泥土、沙子、污泥等)的混合物从入口1236到出口1240穿过泵1228，而碎屑不会被截留在泵1228内并降低泵系统1220的性能。

典型地，燃气发动机泵仅包括一种操作模式。特别地，燃气发动机可能使马达仅沿一个方向旋转，这限制了泵的功能。相比之下，泵系统1220包括燃气发动机替换装置10，该燃气发动机替换装置包括可以沿正向和反向两个方向旋转的马达36。因此，泵系统1220被适配成基于马达的旋转方向来执行不同的功能。当电子处理器302使马达36沿第一方向旋转时，泵1228可以沿正向方向驱动叶轮，以将材料从泵1228的入口1236移动到泵1228的出口1240。当电子处理器302使马达36沿第二方向旋转时，泵1228可以驱动叶轮以清理堵塞物或如果碎屑卡在泵1228内则清理泵1228(不使用包括向前齿轮和向后齿轮的变速器)。在一些实施例中，马达36可以由电子处理器302控制，以便沿第二方向以比沿第一方向更慢的速度旋转来清理泵1228中的堵塞物。例如，电子处理器302可以向电力开关网络310的FET提供PWM信号，沿第一方向驱动时的占空比高于沿第二方向驱动时的占空比，以便使马达36沿第一方向以比沿第二方向更高的速度旋转。

泵1228的泵传感器1241、1242经由动力设备/附件接口1018与外部电子模块的电子处理器1010通信。传感器1241检测移动穿过泵1228的液体量。基于来自传感器1241的输出，外部电子模块344的电子处理器1010将信号发送到燃气发动机替换装置10的电子处理器302以在液体量处于或高于阈值水平时启用泵1228的操作(例如，驱动马达36)，并且在液体量低于阈值水平时自动停止泵1228的操作。然而，在其他实施例中，电子处理器302可以简单地监测由马达36汲取的电流，以确定是否减慢或停止马达36。

泵1228上的传感器1242经由外部电子模块344的动力设备/附件接口1018连接到电子处理器1010，并且被布置在泵1228的叶轮储器中。传感器1242监测叶轮储器中的吸力或流体水平。当传感器1242的输出指示泵1228未被充分起动时，电子处理器1010可以从传感器1242接收输出并且可以向用户接口1016的指示器(例如，LED或显示装置)输出信号。在一些实施例中，电子处理器1010可以基于传感器1242的输出向燃气发动机替换装置10的电子处理器302传输信号以自动关闭泵1228来保护泵系统1220。可替代地或另外，基于来自传感器1242的输出，电子处理器1010可以向电子处理器302发送信号或者直接向泵1228上的电控阀1243发送信号，以调整排放开口来支持自动起动能力，从而保护泵系统1220。

图13是用于将一个或多个外部电子模块344与图1的燃气发动机替换装置10进行接口连接的方法1300的流程图。以下方法概述了用于将一个外部电子模块344的与燃气发动机替换装置10进行接口连接的过程，但该过程也可应用于将(多个)附加的外部电子模块344与燃气发动机替换装置进行接口连接。

在步骤1302中，燃气发动机替换装置10在模块接口342a、342b、342c处接纳外部电子模块344。外部电子模块344包括用于燃气发动机替换装置10和/或由燃气发动机替换装置10驱动的动力设备的特征扩展的电子器件。外部电子模块344(图10所示)的GER装置接口1114由燃气发动机替换装置10(图9所示)的模块接口342a、342b、342c接纳，以将外部电子模块344连接到燃气发动机替换装置10。例如，参照图12的泵系统1220，燃气发动机替换装置10包括接纳外部电子模块344的模块接口342a、342b、342c。在另一示例中，燃气发动机替换装置10联接到不同的动力设备，比如农用喷雾器、混凝土锯、压实机等。

在步骤1304中，燃气发动机替换装置10的电子处理器302检测模块接口342a、342b、342c接纳的是哪种类型的外部电子模块344，并且可以基于用于接收模块接口342a、342b、342c的通信的所配置方法与所接纳的外部电子模块344建立通信。例如，电子处理器302可以基于发送到模块接口342a、342b、342c和/或从模块接口接收的(多个)信号来确定所附接的外部电子模块344的类型。在一些实施例中，电子处理器302从外部电子模块344接收装置标识符(ID)。可替代地或另外，电子处理器302可以基于使用与GER装置接口1014通信的电子处理器302的ADC检测到的电压电平或电阻值或者基于所使用的通信协议类型来确定所附接的外部电子模块344的类型。在一些实施例中，电子处理器302可以从存储在存储器306中的查找表中检索关于所附接的外部电子模块344的信息(例如，使用从外部电子模块344接收或推断出的数据作为查找表的索引)，或者可以基于从外部电子模块344接收的信号中的信息来确定所接纳的外部电子模块344的类型。

例如，参照图12，泵系统1220中的燃气发动机替换装置10的电子处理器302可以确定附接到模块接口342a、342b、342c的外部电子模块344是用于泵系统的外部电子模块344，该外部电子模块包括动力设备/附件接口1018(参见图10)，该接口被配置为与传感器1241、传感器1242和电控阀1243中的一个或多个通信(例如，经由有线连接)。在一些实施例中，电子处理器302确定外部电子模块344是用于泵系统的第二类型的外部电子模块344，该外部电子模块进一步(或替代地)包括用户接口1016以提供关于燃气发动机替换装置10的操作的反馈，并且包括用于生成显示在用户接口1016上的信息的相关联的传感器1020。例如，如图11所展示的，用户接口1016可以包括水平指示器1128、eco指示器1130和电池电量计1132中的一个或多个，并且传感器1020可以包括电流传感器、电池传感器和加速度计中的一个或多个。

在另一示例中，在燃气发动机替换装置10被联接以驱动农用喷雾器的泵马达的情况下，电子处理器302可以确定外部电子模块344是用于喷雾器系统的外部电子模块344，该外部电子模块包括用户接口1016，该用户接口具有输入，包括供用户用来控制喷雾器的启动开关和压力水平控制机构(例如，(多个)用户接口1016)、以及用于通知用户喷雾器罐中的流体水平(例如，指示罐中剩下的待喷雾器喷洒的流体量)的供应水平指示器。在另一示例中，燃气发动机替换装置10驱动喷雾器的推进马达(即，提供用于推进喷雾器的驱动轮的原动力)，并且外部电子模块344被确定为用于喷雾器的第二类型的外部电子模块344，该外部电子模块包括到用作泵马达以加压和喷洒流体的马达(例如，马达1022)的输出、以及如在用于喷雾器的第一外部电子模块344的情况下所描述的其他输入和输出。

在另一示例中，燃气发动机替换装置10联接到动力设备，并且电子处理器302确定外部电子模块344是图11中所示的类型或者是通用外部电子模块344，该通用外部电子模块被配置为感测振动(例如，传感器1020包括振动传感器)、被配置为经由用户接口1016从用户接收模式选择输入、被配置为从电子处理器302接收控制信号并向作为外部电子模块344的一部分的螺线管致动器提供输出或经由动力设备/附件接口1018向螺线管致动器提供输出、或其组合。

在步骤1306中，电子处理器302配置燃气发动机替换装置10以与所接纳的外部电子模块344交互。例如，电子处理器302可以为外部电子模块344确定定义(例如，定义通信协议、可用特征、操作范围等)并解锁由外部电子模块344访问或用于外部电子模块的适当特征。在一些实施例中，从所接纳的外部电子模块344接收装置ID并用作存储器306中查找表的索引以检索特定类型的外部电子模块344的配置数据，然后电子处理器302基于配置数据为特定外部电子模块344配置定义。然后，在与相同外部电子模块344的后续通信中，相同的装置ID可以用作分组标识，使得通信管理器340可以将从所接纳的外部电子模块344接收的数据定向到固件的适当部分。

例如，在步骤1304中，电子处理器302可以确定联接到燃气发动机替换装置10的外部电子模块344是用于泵系统的第一或第二类型的外部电子模块，而在步骤1306中，电子处理器302可以使用装置ID访问存储器306以确定外部电子模块344的各种输入、输出和/或其他特征以及如何通信和使用这些方面。例如，可以启用或检索与装置ID相关联的某些固件例程，以允许电子处理器302与外部电子模块344交互。

在步骤1308中，燃气发动机替换装置10和所接纳的外部电子模块344基于来自步骤1306的配置进行操作。电子处理器302可以确定所接纳的外部电子模块344是接收输入、提供输出或两者都进行的模块并相应地进行操作。例如，所接纳的外部电子模块344可以是输入模块并且可以包括传感器1020、用户接口1016或动力设备/附件接口1018以接收输入。所接纳的外部电子模块344的电子处理器1010可以接收传感器输入、用户输入或来自附接到燃气发动机替换装置10的动力设备的输入，并将输入传送到燃气发动机替换装置10的电子处理器302。电子处理器302可以基于接收的输入采取动作，比如驱动或控制马达36的速度，或者发送信号以启动负载1022或控制不同外部电子模块344上的用户接口1016。

在被配置为输入模块的外部电子模块344的一个示例中，接纳了外部电子模块344的燃气发动机替换装置10附接到农用喷雾器(例如，设置在车辆或手扶式装置上)。所接纳的外部电子模块344的用户接口1016可以具有输入，包括供用户分别用来启动喷雾器和控制喷雾器的强度的启动开关和压力水平控制机构。在步骤1308的示例中，外部电子模块344接收压力水平(例如，经由用户接口1016的拨盘或选择器)和启动开关的致动(例如，经由用户接口1016的按钮或拨动件)。作为响应，外部电子模块344向燃气发动机替换装置10的电子处理器302发送信号。然后，电子处理器302基于启动开关的致动而向电力开关网络310发送信号以利用来自电池包50的电力驱动马达36，并基于压力水平设置用于控制电力开关网络310的PWM占空比(例如，压力水平越高，占空比越高)。可替代地或另外，外部电子模块344可以包括传感器1020，并且发送到电子处理器302以指示启动马达36的信号可以基于来自传感器1020的输出。例如，传感器1020可以是加速度计或转速计，其检测燃气发动机替换装置10和喷雾器(或运输它们的车辆)的速度。基于来自传感器1020的输出的信号是从外部电子模块344传输到电子处理器302的，并且电子处理器302基于喷雾器系统的速度或移动来控制喷雾器的启动和/或压力水平。例如，当速度超过第一较低阈值时，电子处理器302可以启动喷雾器(即，以第一较低占空比控制马达36)，然后占空比随着速度增加而增加(例如，以2％、5％或10％的增量映射到对应的递增速度阈值)。

在另一示例中，所接纳的外部电子模块344被配置为输出模块，并且接纳了外部电子模块344的燃气发动机替换装置10再次附接到农用喷雾器(例如，设置在车辆或手扶式装置上)。外部电子模块344包括用户接口1016，该用户接口具有音频和/或视觉指示器以传达燃气发动机替换装置10和/或附接到燃气发动机替换装置10的动力设备的性能或状态。关于图11描述了包括作为输出装置的用户接口1016的外部电子模块344的示例。如关于图11所展示和描述的，用户接口1016包括水平指示器1128、eco指示器1130和电池电量计1132中的一个或多个。电子处理器302可以通过驱动马达36来控制喷雾器并且经由外部电子模块344的用户接口1016向用户提供性能反馈。

此外，外部电子模块344可以包括输入部件和输出部件两者，使得电子处理器302基于外部电子模块344接收的输入来控制马达36，并且使得电子处理器302控制外部电子模块344以向用户提供反馈。例如，关于上面的喷雾器示例，外部电子模块344可以向电子处理器302(例如，经由启动开关和压力水平)提供输入信号用于控制马达36，并且可以由电子处理器302控制用来经由用户接口1016(例如，经由图11中展示的用户接口1016的指示器)提供输出。该输入可以由燃气发动机替换装置10的电子处理器302接收，并且电子处理器302可以向外部电子模块344提供反馈以显示在用户接口1016上。在一些实施例中，电子处理器302或电子处理器1010可处理来自传感器1020、用户接口1016或动力设备/附件接口1018的输入，并基于输入经由用户接口1016向用户提供反馈。

在一些实施例中，方法1300被执行多次，针对(经由相应的模块接口342a、342b、342c)附接到燃气发动机替换装置10的每个外部电子模块344执行一次。例如，关于上面的喷雾器示例，被配置为输入模块以向电子处理器302(例如，经由启动开关和压力水平)提供输入信号用于控制马达36的第一外部电子模块344可以附接到第一模块接口342a、342b、342c，然后，被配置为输出模块以由电子处理器302控制用来经由用户接口1016(例如，经由图11中展示的用户接口1016的指示器)提供输出的第二外部电子模块344附接到第二模块接口342a、342b、342c。方法1300可以在接纳每个外部电子模块344时执行。

燃气发动机替换装置10可以联接到其他动力设备并对其进行驱动，动力设备比如是压实机、夯实机、喷射器和泵系统等。

在一些实施例中，燃气发动机替换装置10被配置用于利用指定的通信协议经由模块接口342a、342b、342c(例如，RS485、UART、SPI、CAN总线、USB、电压或电阻水平等)与外部电子模块344通信。所配置的通信协议可以在燃气发动机替换装置10的寿命内是固定的，或者可以是可配置的或可重新配置的。例如，通信协议可以由燃气发动机替换装置10的OEM在燃气发动机替换时预先配置。可替代地或另外，OEM用户或最终用户可以经由模块接口342a、342b、342c来配置或重新配置通信协议。不同的模块接口342a、342b、342c可以被配置用于相同或不同的通信方法。

在一些实施例中，外部装置338用于配置或重新配置燃气发动机替换装置10。外部装置338可以用生成图形用户界面的应用程序进行编程。图形用户界面使用户能够通过电子处理器302经由一个或多个模块接口342a、342b、342c来选择或定义通信协议。外部装置338然后将基于用户选择的信息或通信参数经由收发器326发送到电子处理器302，并且电子处理器302相应地配置燃气发动机替换装置10。在一些实施例中，存储器306中的查找表可以包括用于经由(多个)模块接口342配置通信协议的通信参数。

Claims (20)

1.一种用于扩展驱动动力设备的燃气发动机替换装置的特征的方法，该方法包括：

由该燃气发动机替换装置的电子处理器控制电力开关网络，以选择性地从电池包提供电力来使该燃气发动机替换装置的马达旋转；

由该燃气发动机替换装置的模块接口接纳外部电子模块；

由该燃气发动机替换装置的电子处理器检测该模块接口接纳的该外部电子模块的类型；

由该电子处理器基于由该模块接口接纳的该外部电子模块的类型来配置该燃气发动机替换装置，以及

由该电子处理器经由该模块接口与该外部电子模块通信。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

由该电子处理器配置该燃气发动机替换装置以用于经由该燃气发动机替换装置的模块接口通信的指定方法。

3.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

由该电子处理器操作该燃气发动机替换装置以基于从该外部电子模块接收的输入来控制该动力设备，

其中，该外部电子模块包括以下各项中的至少一项：传感器、用户接口或动力设备接口。

4.如权利要求t所述的方法，进一步包括：

由该电子处理器将该动力设备的性能信息发送到该外部电子模块，以通过该外部电子模块的用户接口指示该性能信息。

5.一种用于驱动动力设备的具有特征扩展的燃气发动机替换装置，该燃气发动机替换装置包括：

壳体；

联接到该壳体的电池插座，该电池插座被配置为可移除地接纳电池包；

马达，该马达位于该壳体内；

动力输出轴，该动力输出轴接收来自该马达的扭矩并且从该壳体的一侧突出；

电力开关网络，该电力开关网络被配置为选择性地将电力从该电池包提供给该马达；

模块接口，该模块接口被配置为接纳外部电子模块；以及

电子处理器，该电子处理器连接到该电力开关网络、该模块接口和存储器，该存储器存储指令，这些指令当由该电子处理器执行时将该电子处理器配置为：

选择性地从该电池包提供电力来使该马达旋转，

检测该模块接口接纳的该外部电子模块的类型，

基于由该模块接口接纳的该外部电子模块的类型来配置该燃气发动机替换装置，以及

经由该模块接口与该外部电子模块通信。

6.如权利要求5所述的燃气发动机替换装置，其中，该电子处理器进一步被配置为：

配置该燃气发动机替换装置以用于经由该模块接口通信的指定方法。

7.如权利要求5所述的燃气发动机替换装置，其中，该电子处理器进一步被配置为：

操作该燃气发动机替换装置以基于从该外部电子模块接收的输入来控制该动力设备，其中，该外部电子模块包括以下各项中的至少一项：传感器、用户接口或动力设备接口。

8.如权利要求5所述的燃气发动机替换装置，其中，该电子处理器进一步被配置为：

将该动力设备的性能信息发送到该外部电子模块，以通过该外部电子模块的用户接口指示该性能信息。

9.一种用于扩展驱动动力设备的燃气发动机替换装置的特征的外部电子模块，该外部电子模块包括：

燃气发动机替换装置接口，该燃气发动机替换装置接口被配置为接纳该燃气发动机替换装置的接口，其中，该燃气发动机替换装置包括由电池驱动的马达：以及

电子处理器，该电子处理器联接到存储器，该存储器存储指令，这些指令当由该电子处理器执行时将该电子处理器配置为：

经由该燃气发动机替换装置接口与该燃气发动机替换装置通信。

10.根据权利要求9所述的外部电子模块，进一步包括：

用户接口，

其中，该电子处理器接收与由该燃气发动机替换装置驱动的该动力设备有关的性能信息，并向该用户接口发送信号以通过该用户接口指示该性能信息。

11.根据权利要求9所述的外部电子模块，进一步包括：

用户接口，

其中，该电子处理器经由该用户接口接收输入，该输入与由该燃气发动机替换装置驱动的该动力设备有关，并且该电子处理器基于经由该用户接口接收的输入、经由该燃气发动机替换装置接口向该燃气发动机替换装置发送信号，以控制该燃气发动机替换装置的马达。

12.根据权利要求9所述的外部电子模块，进一步包括：

输入用户接口，以及

输出用户接口；

其中，该电子处理器经由该输入用户接口接收输入，该输入与由该燃气发动机替换装置驱动的该动力设备有关，并且该电子处理器基于经由该输入用户接口接收的输入向该输出用户接口发送信号，以启动指示装置。

13.根据权利要求9所述的外部电子模块，进一步包括：

传感器；

其中，该电子处理器接收来自该传感器的输出，并且基于来自该传感器的输出经由该燃气发动机替换装置接口向该燃气发动机替换装置发送信号，以控制该燃气发动机替换装置的马达。

14.根据权利要求9所述的外部电子模块，进一步包括：

马达；以及

附件接口；

其中，该电子处理器接收来自该传感器的输出，并且基于来自该传感器的输出向该马达发送信号，以驱动附件装置。

15.根据权利要求9所述的外部电子模块，进一步包括：

用户接口，其中，该用户接口包括以下各项中的至少一项：指示器、开关、显示器、马达速度控制选择器；扬声器、继电器开关、马达正向或反向选择器、通断开关或模式开关。

16.根据权利要求9所述的外部电子模块，进一步包括：

传感器；

其中，该传感器包括以下各项中的至少一项：浮子、位置传感器、加速度计、陀螺仪、压力传感器或空气质量传感器。

17.如权利要求9所述的外部电子模块，其中，该外部电子模块被配置为从经由该燃气发动机替换装置接口联接到燃气发动机替换装置的电池包接收电力。

18.如权利要求9所述的外部电子模块，其中，该燃气发动机替换装置接口包括用于防止未授权的装置附接到该燃气发动机替换装置接口的机械钥匙。

19.如权利要求9所述的外部电子模块，其中，该燃气发动机替换装置接口包括用于与该燃气发动机替换装置以无线方式通信的无线收发器。

20.根据权利要求19所述的外部电子模块，进一步包括：

正向/反向开关，该正向/反向开关被配置用于在该燃气发动机替换装置的马达的正向旋转与反向旋转之间进行选择。

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