CN1960112A - 内建于锂电池电动工具的控制器 - Google Patents

Abstract

本发明是有关一种内建于锂电池电动工具的控制器，具有充电和马达推动控制等功能，包含有：一微处理器；一充电开关回路，连接于该微处理器，并连接于一可充电电池以及一充电电源，该充电开关回路是用以控制该可充电电池的充电状态；一电池电压侦测回路，连接于该微处理器，用以侦测该可充电电池的电压；一马达驱动回路，连接于该微处理器，并具有一电控开关连接于前述电动工具内部所预设的一马达；以及一电源电路，连接于该微处理器以及该充电电源，用以提供该微处理器电源；由此，可达到该可充电电池充电时的控制，以及电池在放电使用时的控制，并且具有组件少，体积小的优点。

Description

内建于锂电池电动工具的控制器

技术领域

本发明是与电动工具的电池电源控制技术有关，特别是指一种内建于锂电池电动工具的控制器。

背景技术

按，传统手持式电动工具，内部通常是使用镍镉电池，然而由于环保及重量重体积大等因素，渐渐被锂电池所取代。锂电池具有重量轻、能源密度大、体积小，自漏电流小等优点，现已逐渐使用在电动工具中，但是不同于传统镍镉电池的是，锂电池安全性比镍镉电池差需要更多功能的执行及保护，因此电动工具中必须具有一控制板来执行充电控制以及马达运转控制。由于锂电池在放电工作中电池电压会降到很低(例如＜2.6V)，因此控制板亦必须能在低电压环境下工作才能适用，故一般均以线性线路来设计，然而线性线路的零件多、成本高、参数多且生产调制困难，功能涵盖也较有限；而若是以ASIC(使用者自订IC)设计，则开发费用高且弹性不足。

图3所示，即为以线性线路来设计的现有控制板70，主要具有一充电系统71以及一马达驱转系统76。其中，该充电系统71具有一充电回路72以及一控制线路73，该充电回路72是由一电阻R2、一晶体管Q1以及一二极管D2所组成，该控制线路73则主要由一齐纳二极管ZD1以及一功率半导体组件(SCR)Q2所组成。而该马达驱转系统76主要具有一微处理器77、一功率半导体组件(SCR)Q4以及二肖特基二极管D5，D6。

前述图3的现有控制板70，由于其充电系统71具有该功率半导体组件(SCR)Q2，而为了防止其被误触发，通常需要使用一RC常数极大的RC线路(C5、R4)来平稳突波，此会造成的缺点为：由于该齐纳二极管ZD1的崩溃电流(Iz)很小处于非饱和区，崩溃电压(Vz)变异大在生产时要调制准确的充饱电压值较困难，温度变化对充饱电电压值的影响亦很大。另外，C5电容的电容值要很大才能防止突涌电压误触该功率半导体组件(SCR)Q2，大电容值的电容体积较大，该控制板70的体积即因而无法缩小。又，该功率半导体组件(SCR)Q2的触发电流Igt规格的变异也使得调制电压变量增多而更为困难。

又，前述的已知控制板70，其马达驱转系统76为了求电池漏电流要低，所以用IC reset IC(BD 4727G)，为了要防止电池过放电，当电池电压低到一程度时能就必须需关闭放电回路所以用功率半导体组件Q4当推动组件，其缺点在于：IC成本增加，且增占空间，又功率半导体组件Q4同样存在着防止误触的问题。另外，当电池使用一段时间后，电池电压会低于3.0V，为了防止漏电流推动线路电源由触发开关S1在ON时电源才由二极管D6或D5进入，3.0V的电压经该二极管D5或D6压降只剩2.5V，已不足以推动金氧半场效晶体管(MOSFET)Q5的闸极G(因为小于闸极激活电压Vgs)，而变成不能使用，此会造成工具可使用时间缩短。又，二极管D5和D6使用肖特基二极管的成本较高，且该金氧半场效晶体管Q5的闸极G激活电压Vgs直接由马达电源进入时，马达运转产生的高压噪声会击穿该闸极G，因此必须增加电容C7来保护，此亦造成组件的增加。

有鉴于上述缺点，本案发明人在经过不断的试作与实验后，终于发展出可解决前述问题的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种内建于锂电池电动工具的控制器，其可解决前述现有控制板的缺点。

本发明的次一目的在于提供一种内建于锂电池电动工具的控制器，除具有充电控制和马达推动控制等功能外其更具有温度异常保护以及马达电流异常保护的功能。

缘是，为了达成前述目的，依据本发明所提供的一种内建于锂电池电动工具的控制器，其特征在于，包含有：

一微处理器；

一充电开关回路，连接于该微处理器，并连接于一可充电电池以及一充电电源，该充电开关回路是用以控制该可充电电池的充电状态；

一电池电压侦测回路，连接于该微处理器，用以侦测该可充电电池的电压；

一马达驱动回路，连接于该微处理器，并具有一电控开关连接于前述电动工具内部所预设的一马达；以及

一电源电路，连接于该微处理器以及该充电电源，用以提供该微处理器电源。

其中还包含有：一充电电源电压侦测回路，连接于该微处理器以及该充电电源。

其中：该电源电路是连接于该微处理器以及前述电动工具的开关所连接的电源。

其中：该电控开关系为一金氧半场效晶体管。

其中：该微处理器具有一压降侦测脚位，连接于该电控开关，用以侦测该电控开关的电压。

其中还包含有：一电池温度侦测回路，主要具有一热敏电阻，连接于该微处理器以及贴置于该可充电电池上。

其中：该马达驱动回路主要具有一电荷帮浦升压回路。

其中还包含有：一放电回路，连接于该微处理器以及该可充电电池，用以控制该可充电电池放电。

其中还包含有：一显示回路，主要具有一发光二极管LED，连接于该微处理器。

由此，可达到对该可充电电池充电时的控制，以及电池在放电使用时的控制，并且具有组件少，体积小的优点。

附图说明

为了详细说明本发明的构造及特点所在，以下结合较佳实施例并配合附图说明如后，其中：

图1是本发明一较佳实施例的电路方块图。

图2是本发明一较佳实施例的电路结构图。

图3是已知控制板的电路结构图。

具体实施方式

如图1至图2所示，本发明一较佳实施例所提供的一种内建于锂电池电动工具的控制器10，是连接于一电动工具(图中未示)的电动工具触发开关回路90，主要由一微处理器11、一充电开关回路16、一电池电压侦测回路21、一马达驱动回路26以及一电源电路31所组成，其中：

该微处理器11，本实施例中的型号是为：EM78P258N，具有运算处理以及信号输出入的功能，该微处理器11具有一压降侦测脚位I4；

该充电开关回路16，连接于该微处理器11，并连接于一可充电电池17以及一充电电源Vin，该充电开关回路16是用以控制该可充电电池17的充电状态。

该电池电压侦测回路21，连接于该微处理器11，用以侦测该可充电电池17的电压。

该马达驱动回路26，主要具有一提升电压的电荷帮浦升压回路27，连接于该微处理器11，并具有一电控开关28连接于前述电动工具触发开关回路90所连接的一马达91，并且连接于该压降侦测脚位I4，用以供该微处理器11侦测该电控开关28的电压。该电控开关28于本实施例中是为一金氧半场效晶体管(MOSFET)。

该电源电路31，连接于该微处理器11以及该充电电源Vin，用以提供该微处理器11所需的电源，该电源电路31是连接于该微处理器11以及前述电动工具触发开关回路90所具有的一开关92所连接的电源(图中未示)。

本实施例中还具有：

一充电电源电压侦测回路36，连接于该微处理器11以及该充电电源Vin，用以侦测该充电电源Vin的电压。

以及一电池温度侦测回路41，主要具有一热敏电阻Rth，连接于该微处理器11以及贴置于该可充电电池17上。

以及一放电回路46，连接于该微处理器11以及该可充电电池17，用以控制该可充电电池17于充电过程中局部放电。

以及一显示回路51，主要具有一发光二极管LED，连接于该微处理器11。

本发明于使用时，主要是利用该微处理器11来进行控制，该充电开关回路16是透过该微处理器11来控制充电电流对该可充电电池17进行充电或不充电，当该可充电电池17的电压未达到设定值则充电，达到设定值则关闭并且锁定，除非充电电源Vin拔除后再插入时才重新设置。该电池电压侦测回路21则是直接侦测该可充电电池17的电压。该充电电源电压侦测回路36则用来侦测该充电电源Vin的电压值，以防止因误用充电电源(Adaptor)烧毁线路。

此外，该马达驱动回路26是受该微处理器11的控制，该微处理器11的输出控制马达脚位O1是输出电源O5输出PWM(脉冲宽度调变)，配合该电荷帮浦升压回路27来提高电压，而可轻易的提高该电控开关28的闸极电压Vgs，以可在该可充电电池17电压较低时，仍然可以顺利推动该电控开关28来推动前述电动工具触发开关回路90所连接的该马达91。该电源电路31是可为该充电电源Vin，亦可为前述电动工具触发开关回路90的该开关92所连接的电源(图中未示)。当前述电动工具触发开关回路90的该开关92导通时，该微处理器11是先由开关输入脚位I3接到信号，再控制该电控开关28导通，此延迟可使该马达91开始动作时，该开关92接点已紧密接触，以消除开关92在大电流下弹跳所产生的噪声，避免了对整体电路的影响。

再者，该放电回路46是可在预定状态时使该可充电电池17放电，对于某些充电动作中所必须进行的短暂放电，可提供较为方便的控制。又，该微处理器11可由控制LED脚位O3来控制该显示回路51的该发光二极管LED发光显示。该压降侦测脚位I4是用以侦测该电控开关28的压降，当马达91(即负载)短路或马达91制止时电流会增大，此时该电控开关28的压降也会依线性增加，而可侦测出来，因此该压降侦测脚位I4可达到电流异常的保护，由此也可节省电源的浪费增加续航力因当扭力达到时马达可立即停止。最后，该电池温度侦测回路41是由其热敏电阻Rth贴置于该可充电电池17上，以有效侦测该可充电电池17的温度，该微处理器11是以判断是否停止充电或放电来达到保护该可充电电池17的效果。

由上可知，本发明可解决现有控制板的各项缺点，而达到提供对可充电电池17的保护以及各项控制，凡是对电池的充电开关控制，充电电压的控制，电池低电压时的使用，以及过电流及温升时的保护，均可有效且完整的达成。此外，本发明的电路，可达到组件少，体积小等优于现有者的效果。

前述实施例中所例举的电路仅为说明的用，并非用以限制本发明的申请专利范围，其它的等效组件替换及应用，亦应为本发明的申请专利范围所涵盖。

Claims (9)

1.一种内建于锂电池电动工具的控制器，其特征在于，包含有：

一微处理器；

一充电开关回路，连接于该微处理器，并连接于一可充电电池以及一充电电源，该充电开关回路是用以控制该可充电电池的充电状态；

一电池电压侦测回路，连接于该微处理器，用以侦测该可充电电池的电压；

一马达驱动回路，连接于该微处理器，并具有一电控开关连接于前述电动工具内部所预设的一马达；以及

一电源电路，连接于该微处理器以及该充电电源，用以提供该微处理器电源。

2.依据权利要求1所述的内建于锂电池电动工具的控制器，其特征在于，其中还包含有：一充电电源电压侦测回路，连接于该微处理器以及该充电电源。

3.依据权利要求1所述的内建于锂电池电动工具的控制器，其特征在于，其中：该电源电路是连接于该微处理器以及前述电动工具的开关所连接的电源。

4.依据权利要求1所述的内建于锂电池电动工具的控制器，其特征在于，其中：该电控开关系为一金氧半场效晶体管。

5.依据权利要求4所述的内建于锂电池电动工具的控制器，其特征在于，其中：该微处理器具有一压降侦测脚位，连接于该电控开关，用以侦测该电控开关的电压。

6.依据权利要求1所述的内建于锂电池电动工具的控制器，其特征在于，其中还包含有：一电池温度侦测回路，主要具有一热敏电阻，连接于该微处理器以及贴置于该可充电电池上。

7.依据权利要求1所述的内建于锂电池电动工具的控制器，其特征在于，其中：该马达驱动回路主要具有一电荷帮浦升压回路。

8.依据权利要求1所述的内建于锂电池电动工具的控制器，其特征在于，其中还包含有：一放电回路，连接于该微处理器以及该可充电电池，用以控制该可充电电池放电。

9.依据权利要求1所述的内建于锂电池电动工具的控制器，其特征在于，其中还包含有：一显示回路，主要具有一发光二极管LED，连接于该微处理器。

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