DE10354871A1

DE10354871A1 - Verfahren und System für den Schutz einer Batterie

Info

Publication number: DE10354871A1
Application number: DE10354871A
Authority: DE
Inventors: Todd W. Wauwatosa Johnson; Dennis J. New Berlin Grzybowski; Mark A. West Bend Kubale; Jay J. Menomonee Falls Rosenbecker; Karl F. Waite Hill Scheucher; Gary D. Waukesha Meyer; David A. Wauwatosa Hempe; Jeffrey M. Delafield Zeiler; Kevin L. Lomira Glasgow
Original assignee: Milwaukee Electric Tool Corp
Current assignee: Milwaukee Electric Tool Corp
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2003-11-24
Publication date: 2004-10-28
Also published as: GB2399701B; GB0327220D0; DE10362314B3; GB2399701A

Abstract

Es wird ein System und ein Verfahren für den Schutz einer Batterie beschrieben. In einigen Aspekten umfasst ein Verfahren für das Durchführen einer Operation, die einen Batteriesatz einschließt, die Aktion der Überwachung eines ersten Batteriesatzzustandes mit einer ersten Überwachungsrate, das Bestimmen, wann ein zweiter Batteriesatzzustand einen Schwellwert erreicht, das Überwachen des ersten Batteriesatzzustandes mit einer zeiten Überwachungsrate, nachdem der zweite Batteriesatzzustand den Schwellwert erreicht hat, wobei sich die zweite Überwachungsrate von der ersten Überwachungsrate unterscheidet. In einigen Aspekten umfasst ein Verfahren für das Durchführen einer Operation, das eine Batterie einschließt, wobei die Batterie eine Zelle einschließt, die eine Spannung besitzt, wobei Leistung zwischen der Zelle und dem elektrischen Gerät übertragbar ist, das eine Steuerung einschließt, die betreibbar ist, um eine Funktion des Batteriesatzes zu steuern, wobei die Steuerung mit einer Spannung betreibbar ist, die gleich oder größer als ein Betriebsspannungsschwellwert ist, wobei die Zelle betreibbar ist, um ausgewählt Spannung an die Steuerung zu liefern, das Freigeben der Steuerung, um zu arbeiten, wenn die Spannung, die durch die Zelle geliefert wird, sich unterhalb des Betriebsspannungsschwellwerts befindet.

Description

BEZUGNAHME AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der früher eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldungen mit der Seriennummer. 60/428,358, die am 20. November 2002 eingereicht wurde, mit der Seriennummer 60/428,450, die am 22. November 2002 eingereicht wurde, mit der Seriennummer 60/428,452, die am 22. November 2002 eingereicht wurde, mit der Seriennummer 60/400,692, die am 17. Januar 2003 eingereicht wurde, mit der Seriennummer 60/440,693, die am 27. Januar 2003 eingereicht wurde, der früher eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit dem Titel "METHOD AND SYSTEM FOR BATTERY PROTECTION", die am 19. November 2003 eingereicht wurde (Anwaltsdokument 066042-9536-00), und der früher eingereichten parallelen vorläufigen US-Patentanmeldung mit dem Titel "METHOD AND SYSTEM FOR BATTERY CHARGING", die am 19. November 2003 eingereicht wurde (Anwaltsdokument Nr. 066042-9538-00), wobei die gesamten Inhalte hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen werden. Der gesamte Inhalt der US-Patentanmeldung mit dem Titel "METHOD AND SYSTEM FOR BATTERY CHARGING", die am 20. November 2003 eingereicht wurde (Anwaltsdokument Nr. 066042-9538-01) wird hiermit durch Bezugnahme ebenfalls eingeschlossen.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und ein System für den Schutz einer Batterie und insbesondere auf ein Verfahren und ein System für den Schutz der Batterie eines Elektrowerkzeugs.

Schnurlose Elektrowerkzeuge werden typischerweise durch tragbare Batteriesätze mit Leistung versorgt. Diese Batteriesätze weisen einen unterschiedlichen chemischen Aufbau und eine unterschiedliche Nennspannung auf und können verwendet werden, um viele Werkzeuge und elektrische Geräte mit Leistung zu versorgen. Typischerweise besteht der chemische Aufbau einer Batterie eines Elektrowerkzeugs entweder aus Nickel-Cadmium ("NiCd"), Nickel-Metall-Hydrid ("NiMH") oder Blei-Säure. Von solchen chemischen Zusammensetzungen ist bekannt, dass sie robust und dauerhaft sind.

Einige chemische Zusammensetzungen von Batterien (wie beispielsweise Lithium ("Li"), Lithium-Ionen ("Li-Ionen") und andere auf Lithium basierende Zusammensetzungen) erfordern präzise Ladeschemata und Ladebetriebsweisen mit einer gesteuerten Entladung. Unzureichende Ladeschemata und unkontrollierte Entladeschemata können einen übermäßigen Hitzeaufbau, übermäßig überladene Zustände und/oder übermäßig entladene Zustände erzeugen. Diese Zustände und Aufbauvorgänge können den Batterien irreversible Schäden zufügen und sie können die Batteriekapazität stark beeinträchtigen. Verschiedene Faktoren, wie beispielsweise eine übermäßige Hitze, können bewirken, dass eine oder mehrere Zellen innerhalb des Batteriesatzes aus dem Gleichgewicht geraten, das heißt einen aktuellen Ladezustand aufweisen, der wesentlich niedriger als der der verbleibenden Zellen im Satz ist. Aus dem Gleichgewicht geratende Zellen können die Leistung des Batteriesatzes (beispielsweise die Laufzeit und/oder die Spannungsausgabe) stark beeinträchtigen und die Lebensdauer des Batteriesatzes verkürzen.

Die vorliegende Erfindung liefert ein System und ein Verfahren für den Schutz einer Batterie. In einer Konstruktion und in einigen Aspekten liefert die Erfindung ein System und ein Verfahren für das Überwachen der Temperatur einer Batterie. In einer anderen Konstruktion und in einigen Aspekten liefert die Erfindung ein System und ein Verfahren für das Überführen von Wärme innerhalb eines Batteriesatzes. In einer anderen Konstruktion und in einigen Aspekten liefert die Erfindung ein System und ein Verfahren für das Überführen von Wärme in einem Batteriesatz über ein Phasenänderungsmaterial. In einer weiteren Konstruktion und in einigen Aspekten liefert die Erfindung ein System und ein Verfahren für das Überwachen des Ungleichgewichts der Zellen. In einer nochmals andere Konstruktion und in einigen Aspekten liefert die Erfindung ein System und ein Verfahren für das Steuern des Betriebs eines elektrischen Geräts auf der Basis der Temperatur einer Batterie und/oder dem Ungleichgewicht der Zellen. In einer anderen Konstruktion und in einigen Aspekten liefert die Erfindung ein System und ein Verfahren für das Bestimmen des aktuellen Ladezustands der Batterie und das Angeben oder Anzeigen des aktuellen Ladezustands einer Batterie. In einer nochmals anderen Konstruktion und in einigen Aspekten liefert die Erfindung ein System und ein Verfahren für das Unterbrechen des Entladestroms, basierend auf der Temperatur der Batterie.

Unabhängige Merkmale und unabhängige Vorteile der Erfindung werden Fachleuten beim Betrachten der detaillierten Beschreibung und der Zeichnungen deutlich.

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Batterie.
2 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Batterie.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Batterie.
4 ist eine perspektivische Ansicht einer Batterie, wie der in 3 gezeigten Batterie, im Gebrauch mit einem ersten elektrischen Gerät, wie einem Elektrowerkzeug.
5 ist eine perspektivische Ansicht einer Batterie, wie der in 3 gezeigten Batterie, im Gebrauch mit einem zweiten elektrischen Gerät, wie einem Elektrowerkzeug.
6A ist eine schematische Ansicht einer Batterie, wie einer der Batterien, die in den 1 bis 3 gezeigt sind.
6B ist eine andere schematische Ansicht einer Batterie, wie einer der Batterien, die in den 1 bis 3 gezeigt sind.
6C ist eine weitere schematische Ansicht einer Batterie, wie einer der Batterien, die in den 1 bis 3 gezeigt sind.
6D ist eine nochmals andere schematische Ansicht einer Batterie, wie einer der Batterien, die in den 1 bis 3 gezeigt sind.
7 ist nochmals eine andere schematische Ansicht einer Batterie, wie einer der Batterien, die in den 1 bis 3 gezeigt sind.
8 ist nochmals eine andere schematische Ansicht einer Batterie, wie einer der Batterien, die in den 1 bis 3 gezeigt sind.
9 ist nochmals eine andere schematische Ansicht einer Batterie, wie einer der Batterien, die in den 1 bis 3 gezeigt sind.
10 ist nochmals eine andere schematische Ansicht einer Batterie, wie einer der Batterien, die in den 1 bis 3 gezeigt sind.
11A ist nochmals eine andere schematische Ansicht einer Batterie, wie einer der Batterien, die in den 1 bis 3 gezeigt sind.
11B ist nochmals eine andere schematische Ansicht einer Batterie, wie einer der Batterien, die in den 1 bis 3 gezeigt sind.
11C ist nochmals eine andere schematische Ansicht einer Batterie, wie einer der Batterien, die in den 1 bis 3 gezeigt sind.
11D ist nochmals eine andere schematische Ansicht einer Batterie, wie einer der Batterien, die in den 1 bis 3 gezeigt sind.
11E ist nochmals eine andere schematische Ansicht einer Batterie, wie einer der Batterien, die in den 1 bis 3 gezeigt sind.
11F ist nochmals eine andere schematische Ansicht einer Batterie, wie einer der Batterien, die in den 1 bis 3 gezeigt sind.
12A-C sind nochmals andere schematische Ansichten einer Batterie, wie einer der Batterien, die in den 1 bis 3 gezeigt sind.
13A ist eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Batterie, wie einer der Batterien, die in den 1 bis 3 gezeigt sind, wobei Teile entfernt sind und sie den FET und die Wärmesenke darstellt.
13B ist eine Aufsicht auf den Teil der Batterie, die in 13A gezeigt ist.
13C ist eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Batterie, wie einer der Batterien, die in den 1 bis 3 gezeigt sind, wobei Teile entfernt sind, und sie den FET, die Wärmesenke und die elektrischen Verbindungen innerhalb der Batterie zeigt.
14A-E umfassen Ansichten von Teilen der Batterie, die in 13A gezeigt ist.
15 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Batterie, wie einer der in den 1 bis 3 gezeigten Batterien, wobei Teile entfernt sind, und sie den FET und die Wärmesenke zeigt.
16 ist eine andere perspektivische Ansicht eines Teils einer Batterie, wie einer der in den 1 bis 3 gezeigten Batterien, wobei Teile entfernt sind, und sie den FET und die Wärmesenke zeigt.
17 ist eine perspektivische Querschnittsansicht eines Teils einer alternativen Konstruktion einer Batterie, die ein Phasenänderungsmaterial einschließt.
18 ist eine Querschnittsansicht eines Teils einer anderen alternativen Konstruktion einer Batterie, die ein Phasenänderungsmaterial und eine Wärmesenke einschließt.
19 ist eine Querschnittsansicht eines Teils einer nochmals anderen alternativen Konstruktion einer Batterie, die ein Phaseänderungsmaterial und eine Wärmesenke einschließt.
20A-B sind perspektivische Querschnittsansichten eines Teils einer Batterie, wie einer der in den 1 bis 3 gezeigten Batterien, wobei Teile entfernt sind.
21A-C sind schematische Ansichten einer Batterie, wie einer der in den 1 bis 3 gezeigten Batterien, in Verwendung mit einem elektrischen Gerät, wie einem Elektrowerkzeug.
22 ist eine andere schematische Ansicht einer Batterie, wie einer der in den 1 bis 3 gezeigten Batterien, in Verwendung mit einem elektrischen Gerät, wie einem Elektrowerkzeug.
23 ist eine andere schematische Ansicht einer Batterie, wie einer der in den 1 bis 3 gezeigten Batterien, in Verwendung mit einem elektrischen Gerät, wie einem Elektrowerkzeug.
24 ist eine Seitenansicht einer Batterie, wie einer der in den 1 bis 3 gezeigten Batterien, in Verwendung mit einem anderen elektrischen Gerät, wie einer Batterieladevorrichtung.
25 ist eine schematische Teilansicht einer Batterie, wie einer der in den 1 bis 3 gezeigten Batterien.
26-27 sind Graphiken, die die Zellenspannung und ein Verhältnis der Zellenspannungen über der Zeit zeigen.
28 ist ein schematisches Diagramm einer Konstruktion eines Batterieladesystems.
29 ist ein schematisches Diagramm einer anderen Konstruktion des Batterieladesystems.
30A-B zeigen den Betrieb des Batterieladesystems, wie es in 29 gezeigt ist.
31 ist ein schematisches Diagramm einer Batterie des Stands der Technik.
32 ist ein schematisches Diagramm einer Batterie, die in einer weiteren Konstruktion des Batterieladesystems enthalten ist.
33 ist ein schematisches Diagramm einer Batterieladevorrichtung des Stands der Technik.
34 ist ein schematisches Diagramm einer weiteren Batterieladevorrichtung.
35 ist eine perspektivische Ansicht einer Batterie.
36 ist eine Aufsicht auf die in 35 gezeigte Batterie.
37 ist eine Rückansicht der in 35 gezeigten Batterie.
38 ist eine perspektivische Rückansicht des Anschlussaufbaus der in 35 gezeigten Batterie.
39 ist eine perspektivische Vorderansicht des Anschlussaufbaus der in 35 gezeigten Batterie.
40 ist eine Seitenansicht der in 35 gezeigten Batterie und einer elektrischen Komponente, wie einer Batterieladevorrichtung.
41 ist ein schematisches Diagramm der Batterie und der Batterieladevorrichtung, die in 40 gezeigt sind.
42 ist eine perspektivische Ansicht der in 40 gezeigten Batterieladevorrichtung.
43 ist eine andere perspektivische Ansicht der in 40 gezeigten Batterieladevorrichtung.
44 ist eine Aufsicht auf die in 40 gezeigte Batterieladevorrichtung.
45 ist eine perspektivische Ansicht des Anschlussaufbaus der in 40 gezeigten Batterieladevorrichtung.
46 ist eine perspektivische Ansicht des inneren Teils des Gehäuses der in 40 gezeigten Batterieladevorrichtung.
47 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teils der in 46 gezeigten Batterieladevorrichtung, die den Anschlussaufbau der Batterieladevorrichtung zeigt.
48A ist eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Geräts, wie eines Elektrowerkzeugs, für eine Verwendung mit der in 35 gezeigten Batterie.
48B ist eine perspektivische Ansicht des Halteteils des in 48A gezeigten Elektrowerkzeugs.
49 ist eine rechte Seitenansicht der in 35 gezeigten Batterie.
50 ist eine linke Seitenansicht der in 35 gezeigten Batterie.
51 ist eine Frontansicht der in 35 gezeigten Batterie.
52 ist eine Unteransicht der in 35 gezeigten Batterie.
53 ist eine perspektivische Vorderansicht einer alternativen Konstruktion einer Batterie.
54 ist eine perspektivische Hinteransicht der in 53 gezeigten Batterie.
55 ist eine Aufsicht auf die in 53 gezeigte Batterie.
56 ist eine Rückansicht der in 53 gezeigten Batterie.
57 ist eine perspektivische Vorderansicht einer Batterie des Stands der Technik.
58 ist eine perspektivische Rückansicht der in 57 gezeigten Batterie.
59 ist eine Aufsicht auf die in 57 gezeigte Batterie.
60 ist eine Rückansicht der in 57 gezeigten Batterie.
61 ist ein schematisches Diagramm der in 57 gezeigten Batterie des Stands der Technik und der in 40 gezeigten Batterieladevorrichtung.
62 ist eine perspektivische Ansicht einer Batterieladevorrichtung des Stands der Technik.
63 ist eine Seitenansicht der in 62 gezeigten Batterieladevorrichtung.
64 ist eine andere Ansicht der in 62 gezeigten Batterieladevorrichtung.
65 ist ein schematisches Diagramm der in 57 gezeigten Batterie des Stands der Technik und der in 62 gezeigten Batterieladevorrichtung des Stands der Technik.
Bevor irgendwelche Ausführungsformen der Erfindung im Detail erläutert werden, sollte verständlich sein, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Details der Konstruktion und der Anordnung der Komponenten, die in der folgenden Beschreibung ausgeführt oder in den folgenden Zeichnungen dargestellt sind, beschränkt ist. Die Erfindung kann andere Konstruktionen aufweisen und sie kann auf verschiedene Weise praktiziert oder ausgeführt werden. Es sollte auch verständlich sein, dass die Ausdrücke und die Terminologie, die hier verwendet werden, zur Beschreibung dienen und nicht als Begrenzung betrachtet werden sollen. Die Verwendung der Begriffe "einschließend", "umfassend" oder "habend" und Variationen davon sollen die Punkte, die danach aufgelistet sind als auch Äquivalente als auch zusätzliche Punkte umfassen. Die Ausdrücke "montiert", "verbunden" und "gekoppelt" werden in breiter Weise verwendet und umfassen sowohl eine direkte Montage als auch eine indirekte Montage, Verbindung und Kopplung. Weiterhin sind die Ausdrücke "verbunden" und "gekoppelt" nicht auf physikalische oder mechanische Verbindungen oder Kopplungen beschränkt, sondern sie können elektrische Verbindungen und Kopplungen, entweder direkt oder indirekt, mit umfassen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ein Batteriesatz oder eine Batterie 50 ist in den 1 bis 3 gezeigt. Die Batterie 50 kann konfiguriert sein, um Leistung von einem oder mehreren elektrischen Geräten, wie beispielsweise einem Elektrowerkzeug 55 (das in den 4 bis 5 gezeigt ist), einer Batterieladevorrichtung 60 (die in 24 gezeigt ist) und dergleichen zu empfangen oder zu diesen zu übertragen. Wie in den in den 4 und 5 dargestellten Konstruktionen gezeigt ist, kann die Batterie 50 Leistung zu verschiedenen Elektrowerkzeugen, wie beispielsweise einer Kreissäge 56 und einer Bohrmaschine 58, übertragen. In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann die Batterie 50 einen hohen Entladestrom an elektrische Geräte, wie beispielsweise ein Elektrowerkzeug 55, die Hochstromentladungsraten aufweisen, liefern. Beispielsweise kann die Batterie 50 einen breiten Bereich von Elektrowerkzeugen 55, die eine Kreissäge 56, eine Bohrmaschine 58 und dergleichen einschließen, mit Leistung versorgen, wie das in den 4 und 5 gezeigt ist.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann die Batterie 50 jeden chemischen Aufbau, wie beispielsweise Blei-Säure, Nickel-Cadmium ("NiCd"), Nickel-Metall-Hydrid ("NiMH"), Lithium ("Li"), Lithium-Ionen ("Li-Ionen") oder einen anderen auf Lithium basierenden Aufbau oder einen anderen wieder aufladbaren oder nicht wiederaufladbaren chemischen Batterieaufbau aufweisen. In den dargestellten Konstruktionen kann die Batterie 50 einen chemischen Batterieaufbau aus Li, Li-Ionen oder einer anderen auf Lithium basierenden Zusammensetzung aufweisen, und einen mittleren Entladestrom liefern, der gleich oder größer ungefähr 20 A ist. In der dargestellten Konstruktion kann die Batterie 50 beispielsweise einen chemischen Aufbau aus Lithium-Cobalt ("Li-Co"), Lithium-Mangan-Spinel ("Li-MN")-Spinel oder Li-Mn-Nickel aufweisen.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann die Batterie 50 auch jede Nennspannung aufweisen. In einigen Konstruktionen kann die Batterie 50 beispielsweise eine Nennspannung von ungefähr 9,6 Volt aufweisen. In anderen Konstruktionen kann die Batterie 50 eine Nennspannung von bis zu ungefähr 50 Volt aufweisen. In einigen Konstruktionen kann die Batterie 50 beispielsweise eine Nennspannung von ungefähr 21 Volt aufweisen. In anderen Konstruktionen kann die Batterie 50 beispielsweise eine Nennspannung von ungefähr 28 Volt aufweisen.
Die Batterie 50 umfasst auch ein Gehäuse 65, das Anschlussträger 70 liefern kann. Die Batterie 50 kann weiter ein oder mehrere Batterieanschlüsse (die in den 1 bis 5 nicht gezeigt sind), die von den Anschlussträgern 70 getragen werden und die mit einem elektrischen Gerät, wie dem Elektrowerkzeug 55, der Batterieladevorrichtung 60 und dergleichen, verbindbar sind, einschließen.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann das Gehäuse 65 im wesentlichen eine Trägerschaltung, die elektrisch mit einem oder mehreren Batterieanschlüssen verbunden ist, einschließen. In einigen Konstruktionen kann die Schaltung mit den elektrischen Geräten, wie dem Elektrowerkzeug 55 (beispielsweise einer Kreissäge 56, einer Bohrmaschine 58 und dergleichen), einer Batterieladevorrichtung 60 und dergleichen kommunizieren und Information in Bezug auf eine oder mehrere Batterieeigenschaften oder Zustände, wie beispielsweise die Nennspannung der Batterie 50, die Temperatur der Batterie 50, den chemischen Aufbau der Batterie 50 und ähnliche Eigenschaften, an die Geräte liefern, wie das unten diskutiert wird.
Die Batterie 50 ist schematisch in den 6A-D, 7-10, 11A-D und 12A-C gezeigt, und Teile der Batterie 50 sind in den 13 bis 16 und 20A-B gezeigt. Wie dargestellt ist, kann die Batterie 50 eine oder mehrere Batteriezellen 80 einschließen, von denen jede einen chemischen Aufbau und eine Nennspannung besitzt. Jede Batteriezelle 80 kann auch ein positives Ende 90 und ein negatives Ende 95 einschließen. In einigen Konstruktionen, wie beispielsweise den Konstruktionen, die in den 6A und C dargestellt sind, kann die Batterie 50 einen chemischen Aufbau aus Li-Ionen, eine Nennspannung von ungefähr 18 Volt oder ungefähr 21 Volt (beispielsweise in Abhängigkeit vom Typ der Batteriezelle) aufweisen, und sie kann fünf Batteriezellen 80a, 80b, 80c, 80d und 80e einschließen. In anderen Konstruktionen, wie beispielsweise den Konstruktionen, die in den 6B und D dargestellt sind, kann die Batterie 50 einen chemischen Aufbau aus Li-Ionen, eine Nennspannung von ungefähr 24 Volt, ungefähr 25 Volt oder ungefähr 28 Volt (beispielsweise in Abhängigkeit vom Typ der Batteriezelle) aufweisen, und sie kann sieben Batteriezellen 80a, 80b, 80c, 80d, 80e, 80f und 80g einschließen. In weiteren Konstruktionen kann die Batterie 50 mehr oder weniger Batteriezellen 80, als hier gezeigt und beschrieben sind, aufweisen. In einer beispielhaften Konstruktion weist jede Batteriezelle 80 einen chemischen Aufbau aus Li-Ionen auf, und jede Batteriezelle 80 weist im wesentlichen dieselben Nennspannung, wie beispielsweise ungefähr 3,6 Volt, ungefähr 4 Volt oder ungefähr 4,2 Volt, auf.
In einigen Konstruktionen können zwei oder mehr Batteriezellen 80 in Serie angeordnet sein, wobei das positive Ende 90 einer Batteriezelle 80 elektrisch mit dem negativen Ende 95 der anderen Batteriezelle 80 verbunden ist, wie das in den 6A und C gezeigt ist. Die Batteriezellen 80 können elektrisch durch eine leitende Verbindung oder einen Steg 100 verbunden sein. In anderen Konstruktionen können die Batteriezellen 80 auf eine andere Art angeordnet sein, beispielsweise parallel, wobei die positiven Enden 90 der Batteriezellen 80a-e elektrisch miteinander verbunden sind, und wobei die negativen Enden 95 der Batteriezellen 80a-e elektrisch miteinander verbunden sind, oder in einer Kombination aus einer seriellen und parallelen Anordnung. Wie in den 6B und D gezeigt ist, können die Batteriezellen 80 einzeln mit einer Schaltung 130 verbunden werden. In einigen Konstruktionen kann die Schaltung 130 die Batteriezellen 80 in verschiedene Anordnungen konfigurieren, wie beispielsweise in eine parallele Anordnung, eine serielle Anordnung (wie die Serie der Batteriezellen 80, die in den 6A und C dargestellt sind), eine individuelle Anordnung (beispielsweise das Ziehen von Strom aus einer einzigen Batteriezelle 80 oder das Liefern von Strom in eine einzelne Batteriezelle 80), eine teilweise parallele Anordnung (beispielsweise das Anordnen einiger weniger Batteriezellen 80 in einer seriellen Anordnung), eine teilweise serielle Anordnung (beispielsweise das Anordnen einiger der Batteriezellen in einer parallelen Anordnung) oder eine Kombination der seriellen, teilweise seriellen, parallelen und teilweise parallelen Anordnungen. In einigen Konstruktionen kann eine Schaltung 130, die in der Batterie 50 eingeschlossen ist, die Anordnungen permanent über Software (beispielsweise ein Programm, das durch einen Prozessor, wie einen Mikroprozessor 140, der unten diskutiert wird, ausgeführt wird) oder Hardware errichten. In einigen Konstruktionen kann die Schaltung 130 die Anordnungen über Software oder Hardware (beispielsweise durch einen oder mehrere Schalter, Logikkomponenten und dergleichen) modifizieren.
Die Batterie 50 kann auch einen Anschlussblock 105 einschließen, der ein oder mehrere Batterieanschlüsse einschließt, die von den Anschlussträgern 70 (in 1 gezeigt) getragen werden. In der dargestellten Konstruktion kann der Anschlussblock 105 einen positiven Anschluss 110, einen negativen Anschluss 115 und einen Messanschluss 120 einschließen. Der positive Anschluss 110 kann elektrisch mit dem positiven Ende 90 einer ersten Batteriezelle 80a verbunden werden, und der negative Anschluss 115 kann elektrisch mit dem negativen Ende 95 einer zweiten Batteriezelle 80e (oder Batteriezelle 80g) verbunden werden. In den dargestellten Konstruktionen ist die erste Batteriezelle 80a die erste Zelle der Batteriezellen 80, die seriell verbunden werden soll, und die zweite Batteriezelle 80e oder 80g ist die letzte der Batteriezellen 80a-e oder 80a-g die seriell verbunden werden soll.
Wie vorher erwähnt wurde, so kann die Batterie 50 eine Schaltung 130 einschließen. Die Schaltung 130 kann elektrisch mit einer oder mehreren Batteriezellen 80 verbunden werden, und sie kann elektrisch mit einer oder mehreren Batterieanschlüssen des Anschlussblocks 105 verbunden werden. In einigen Konstruktionen kann die Schaltung 130 Komponenten einschließen, um die Leistung der Batterie 50 zu verbessern. In einigen Konstruktionen kann die Schaltung 130 Komponenten einschließen, um die Batterieeigenschaften zu überwachen, um eine Spannungsdetektion zu liefern, um die Batterieeigenschaften zu speichern, um die Batterieeigenschaften darzustellen, um einen Nutzer über gewisse Batterieeigenschaften zu informieren, um einen Strom in der Batterie 50 aufzuheben, um eine Temperatur der Batterie 50, von Batteriezellen 80 und dergleichen zu detektieren, um Wärme von und/oder in der Batterie 50 zu überführen. In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten umfasst die Schaltung 130 eine Spannungsdetektionsschaltung, eine Verstärkungsschaltung, eine Ladezustandsanzeige und dergleichen, wie das unten diskutiert wird. In einigen Konstruktionen kann die Schaltung 130 mit einer gedruckten Leiterplatte 145 verbunden werden, wie das unten diskutiert wird. In anderen Konstruktionen kann die Schaltung 130 mit einer flexiblen Schaltung 145 gekoppelt werden. In einigen Konstruktionen kann sich die flexible Schaltung 145 um eine oder mehrere Zellen 80 oder um das Innere des Gehäuses 65 wickeln.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann die Schaltung 130 auch einen Mikroprozessor 140 einschließen. Der Mikroprozessor 140 kann Batterieeigenschaften oder eine Batterieidentifikationsinformation speichern, wie beispielsweise den chemischen Aufbau der Batterie, die Nennspannung und dergleichen. In anderen Konstruktionen und in anderen Aspekten kann der Mikroprozessor 140 zusätzliche Batterieeigenschaften, wie beispielsweise die Batterietemperatur, die Umgebungstemperatur, wie oft die Batterie schon geladen wurden, wie oft die Batterie entladen wurde, verschiedene Überwachungsschwellwerte, verschiedene Entladungsschwellwerte, verschiedene Ladeschwellwerte und dergleichen, speichern, und er kann Information über den Mikroprozessor 140 selbst und seinen Betrieb, wie beispielsweise die Frequenz und/oder die Anzahl von Malen, bei denen die Batterieeigenschaften berechnet wurden, die Anzahl von Malen, zu denen der Mikroprozessor 140 die Batterie 50 gesperrt hat und dergleichen, speichern. Der Mikroprozessor 140 kann auch andere elektrische Komponenten der Schaltung 130, die in der Batterie 50 eingeschlossen sind, steuern, wie das unten diskutiert wird.
In der dargestellten Konstruktion und in einigen Aspekten kann der Mikroprozessor 140 elektrisch mit einer gedruckten Leiterplatte ("PCB") 145 verbunden werden. In der dargestellten Konstruktion kann die PCB 145 die notwendigen elektrischen Verbindungen zwischen dem Mikroprozessor 140 und den Anschlüssen 110, 115 und 120, den Batteriezellen 80a-g und anderen elektrischen Komponenten, die in der Batterie 50 eingeschlossen sind, liefern, wie das unten diskutiert wird. In anderen Konstruktionen kann die PCB 145 eine zusätzliche elektrische Schaltung und/oder Komponenten, wie beispielsweise zusätzliche Mikroprozessoren, Transistoren, Dioden, Strombegrenzungskomponenten, Kondensatoren etc. einschließen.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann die Schaltung 130 auch eine Temperaturmessvorrichtung, wie beispielsweise einen Thermistor 150 oder einen Thermostat (nicht gezeigt), einschließen. Die Temperaturmessvorrichtung kann die Temperatur einer oder mehrerer Batteriezellen 80a-g, die in der Batterie 50 eingeschlossen sind, messen, sie kann die Temperatur der Batterie 50 als Ganzes messen, oder sie kann die Umgebungstemperatur und dergleichen messen. In einigen Konstruktionen kann der Widerstandswert des Thermistors 150 die Temperaturen einer oder mehrerer Batteriezellen 80a-g, die gemessen werden, anzeigen und die Temperatur der einen oder mehreren Batteriezellen 80a-g ändern. In einigen Konstruktionen kann der Mikroprozessor 140 die Temperatur der einen oder der mehreren Batteriezellen 80a-g auf der Basis des Widerstandswertes des Thermistors 150 bestimmten. Der Mikroprozessor 140 kann auch die Änderung der Temperatur über der Zeit durch das Überwachen des Thermistors 150 über der Zeit überwachen. Der Mikroprozessor 140 kann auch die Tempe raturinformation an ein elektrisches Gerät, wie das Elektrowerkzeug 55 und/oder die Batterieladevorrichtung 60 senden, und/oder die Temperaturinformation verwenden, um gewisse Funktionen zu initiieren oder um die anderen Komponenten innerhalb der Batterie 50 zu steuern, wie das unten diskutiert wird. Wie in der dargestellten Konstruktion gezeigt ist, so ist der Thermistor 150 auf der PCB 145 montiert.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann die Schaltung 130 auch einen aktuellen Zustand der Ladeanzeige, wie beispielsweise einen Vorratsanzeiger 155, der in den dargestellten Konstruktionen gezeigt ist, einschließen. Der Vorratsanzeiger 155 kann eine Leuchtdiodenanzeige ("LED-Anzeige") einschließen, die den aktuellen Ladezustand der Batterie 50 zeigt. In anderen Konstruktionen kann der Vorratsanzeiger 155 irgendwo auf dem Gehäuse 65, wie beispielsweise auf einer unteren Fläche 158 des Gehäuses 65, auf einer der Seiten 159 des Gehäuses 65, auf der Bodenfläche 161 des Gehäuses, auf der Rückseite 162 des Gehäuses 65, auf zwei oder mehr der Flächen oder Seiten des Gehäuses 65 und dergleichen, angeordnet sein.
In einigen Konstruktionen kann das Messinstrument 155 über einen Druckknopfschalter 160, der auf dem Gehäuse 65 der Batterie 50 angeordnet ist, freigeschaltet werden. In anderen Konstruktionen kann das Messgerät automatisch durch eine vorbestimmte Zeitdauer, wie sie von einem Zeitmesser gemessen wird, durch eine vorbestimmte Batterieeigenschaft und dergleichen aktiviert werden. In der dargestellten Konstruktion kann das Messgerät 155 elektrisch mit dem Mikroprozessor 140 über ein Bandkabel 165 verbunden sein, und es kann vier LEDs 170a, 170b, 170c und 170d einschließen, die die LED-Anzeige liefern.
In einigen Konstruktionen kann der Mikroprozessor 140 den aktuellen Ladezustand der Batterie 50 bestimmen (das heißt, wie viel Ladung sich noch in der Batterie 50 befindet), wenn der Druckknopf 160 niedergedrückt wird, und er kann den Ladepegel an den Vorratsanzeiger 155 ausgeben. Wenn beispielsweise der aktuelle Ladezustand der Batterie 50 ungefähr 100% beträgt, werden alle LEDs 170a, 170b, 170c und 170d durch den Mikroprozessor 140 angeschaltet. Wenn der aktuellen Ladezustand der Batterie 50 ungefähr 50% beträgt, so werden nur zwei der LEDs, wie beispielsweise die LEDs 170a und 170b, angeschaltet. Wenn der aktuelle Ladezustand der Batterie 50 ungefähr 25% beträgt, wird nur eine der LEDs, beispielsweise die LED 170a angeschaltet.
In einigen Konstruktionen kann die Ausgabe auf der Vorratsanzeige 155 während einer ungefähr vorbestimmten Zeitdauer (das ist eine "Anzeigezeitdauer") angezeigt werden, nachdem der Druckknopf 160 anfänglich niedergedrückt wurde. In einigen Konstruktionen kann der Mikroprozessor 140 den Vorratsanzeiger 155 sperren oder einen aktuellen Ladezustand von null ausgeben, wenn die Temperatur einer oder mehrerer Batteriezellen 80a-g einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. In einigen Konstruktionen kann der Mikroprozessor 140 die Vorratsanzeige 155 sperren oder einen aktuellen Ladezustand von null ausgeben, wenn eine abnormale Batterieeigenschaft, wie beispielsweise eine hohe Batterietemperatur, detektiert wird, sogar dann wenn die Batterie 50 einen relativ hohen verbleibenden Ladepegel aufweist. In einigen Konstruktionen kann der Mikroprozessor 140 die Vorratsanzeige 155 sperren oder einen Ladezustand von null ausgeben, wenn der aktuelle Zustand der Ladung der Batterie 50 oder der aktuelle Zustand der Ladung einer oder mehreren Zellen 80a-g unter einen vorbestimmten Schwellwert fällt. In einigen Konstruktionen kann der Mikroprozessor 140 nach einer ungefähr vordefinierten Zeitdauer (das ist eine "Abschaltezeitdauer") die Vorratsan zeige 155 sperren oder einen aktuellen Ladezustand von null ausgeben unabhängig davon, ob der Druckknopf 160 niedergedrückt bleibt oder nicht. In einigen Konstruktionen kann die Abschaltezeitdauer im wesentlichen gleich der Anzeigezeitdauer sein, und in anderen Konstruktionen kann die Abschaltezeitdauer größer als die Anzeigezeitdauer sein.
In einigen Konstruktionen schaltet der Mikroprozessor 140 die Vorratsanzeige 155 nicht frei, wenn der Druckknopf 160 während zeitlichen Perioden gedrückt wird, während derer die Batterie aktiv ist (beispielsweise während des Ladens und/oder Entladens). Aktuelle Ladezustandsinformation der Batterie kann während diesen Zeitabschnitten unterdrückt werden, um einen fehlerhaften Zustand der Ladungsablesungen zu vermeiden. In diesen Konstruktionen kann der Mikroprozessor 140 nur die aktuelle Ladezustandsinformation in Erwiderung auf den gedrückten Druckknopf 160 liefern, wenn der Strom durch die Batterie 50 (beispielsweise der Ladestrom, der Entladestrom, ein parasitärer Strom etc.) sich unterhalb eines vordefinierten Schwellwerts befindet.
In einigen Konstruktionen kann der Mikroprozessor 140 den Vorratsanzeiger 155 frei schalten, ob der Druckknopf 160 gedrückt ist oder ob dies nicht der Fall ist, während der Zeitabschnitte, zu denen die Batterie 50 aktiv ist (das ist während des Ladens und/oder Entladens). In einigen Konstruktionen kann der Vorratsanzeiger 155 beispielsweise während des Ladens arbeiten. In dieser Konstruktion kann der Mikroprozessor 140 den Vorratsanzeiger 155 automatisch frei schalten, um den aktuellen Ladezustand der Batterie 50 kontinuierlich, periodisch (beispielsweise nach gewissen vorbestimmten Zeitintervallen oder während Perioden eines geringen gezogenen oder gelieferten Stroms), in Erwiderung auf gewisse Batterieeigenschaften (beispielsweise wenn der aktuelle Ladezustand gewisse vordefinierte Schwellwerte erreicht, wie beispielsweise bei jeweils einer Zunahme von 5% des Ladezustands) oder in Erwiderung auf gewisse Stufen, Betriebsarten oder Änderungen im Ladezyklus, anzuzeigen. In anderen Konstruktionen kann der Mikroprozessor 140 den Vorratsanzeiger 155 in Erwiderung auf das Niederdrücken des Druckknopfes 160 frei schalten, wenn die Batterie 50 aktiv ist.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann der Vorratsanzeiger 155 über eine Berührungsfläche, einen Schalter oder dergleichen freigeschaltet werden. In anderen Konstruktionen kann die Batterie 50 einen anderen Druckknopfschalter (nicht gezeigt) für das Freigeben und das Sperren einer automatischen Anzeigebetriebsart einschließen. In diesen Konstruktionen kann ein Nutzer auswählen, ob die Schaltung 130 in einer automatischen Anzeigebetriebsart oder in einer manuellen Anzeigebetriebsarbeit betrieben werden soll. Die automatische Anzeigebetriebsart kann den Vorratsanzeiger 155 für das Anzeigen des aktuellen Ladezustands der Batterie 50 ohne eine Aktivierung durch den Nutzer einschließen. Beispielsweise kann in der automatischen Anzeigebetriebsart der Vorratsanzeiger 155 den aktuellen Ladezustand der Batterie 50 periodisch (beispielsweise nach gewissen vorbestimmten Zeitintervallen), in Erwiderung auf gewisse Batterieeigenschaften (beispielsweise wenn der aktuelle Ladezustand gewisse definierte Schwellwerte erreicht, wie bei jeder 5% Zunahme oder Abnahme des Ladezustands) und dergleichen anzeigen. Die manuelle Anzeigebetriebsart kann den Vorratsanzeiger 155 einschließen, der den aktuellen Ladezustand in Erwiderung auf eine Aktivierung durch den Nutzer, wie beispielsweise das Niederdrücken des Druckknopfs 160, anzeigt. In einigen Konstruktionen kann der Druckknopf 160 gesperrt werden, wenn die Schaltung 130 in der automatischen Anzeigebetriebsart arbeitet. In anderen Konstruktionen kann der Druckknopf 160 den Vorratsanzeiger 155 sogar dann noch frei schalten, wenn die Schaltung 130 in der automatischen Anzeigebetriebsart arbei tet. In weiteren Konstruktionen kann die automatische Anzeigebetriebsart über den Druckknopf 160, ein Steuersignal von einem elektrischen Gerät, wie beispielsweise einem Elektrowerkzeug 55 oder einer Batterieladevorrichtung 60, oder dergleichen freigeschaltet oder gesperrt werden.
In einigen Konstruktionen kann die Schaltung 130 eine Verstärkungsschaltung 171 einschließen. Die Verstärkungsschaltung 171 kann zusätzliche Leistung für Komponenten, die in der Schaltung 130 enthalten sind, während Zeitabschnitten mit einer niedrigen Batteriespannung liefern, wie das unten diskutiert wird. Beispielsweise kann der Mikroprozessor 140 eine Spannungsquelle von ungefähr 3 Volt oder ungefähr 5 Volt benötigen, um zu arbeiten. Wenn der aktuelle Ladezustand der Batterie 50 unter ungefähr 5 Volt oder ungefähr 3 Volt fällt, so kann der Mikroprozessor 140 nicht genug Leistung empfangen, um zu arbeiten und den Rest der Komponenten, die in der Schaltung 130 eingeschlossen sind, zu steuern. In anderen Konstruktionen kann die Verstärkungsschaltung 171 eine niedrigere Eingangsspannung in eine höhere Ausgangsspannung "verstärken", wie das unten diskutiert wird.
Verschiedene Konstruktionen der Verstärkungsschaltung 171 sind in den 11A-F gezeigt. In einer Konstruktion, wie beispielsweise der Konstruktion, die in 11A gezeigt ist, kann die Verstärkungsschaltung 171 eine Leistungsquelle oder eine Leistungskomponente, wie beispielsweise eine andere Batteriezelle 172, umfassen. In einigen Konstruktionen kann sich die Batteriezelle 172 im chemischen Aufbau, der Nennspannung und dergleichen von den Batteriezellen 80, die in Serie verbunden sind, unterscheiden. Beispielsweise kann die Batteriezelle 172 eine 1,2 Volt Zelle aus Li-Ionen sein.
In einigen Konstruktionen kann die Verstärkungsschaltung 171 nur Leistung an den Rest der Schaltung 130 (wie zum Beispiel den Mikroprozessor 140) liefern, wenn der kombinierte aktuelle Ladezustand der Batteriezellen 80 unter einen Schwellwert fällt. In einigen Konstruktionen kann die Verstärkungsschaltung 171a nur Leistung an den Rest der Schaltung 130 liefern, wenn die Temperatur der Batteriezellen 80 unter einen unteren Temperaturschwellwert fällt, und wenn der kombinierte aktuelle Ladezustand der Batteriezellen 80 unter einen unteren Spannungsschwellwert fällt. In anderen Konstruktionen kann die Verstärkungsschaltung 171a nur Leistung an den Rest der Schaltung 130 liefern während Zeitabschnitten des Betriebs bei niedrigen Temperaturen (beispielsweise wenn sich die Temperatur des Satzes unter einem unteren Temperaturschwellwert befindet, oder wenn sich die Umgebungstemperatur unter einem niedrigen Temperaturschwellwert befindet). In diesen Konstruktionen kann es sein, dass die Verstärkungsschaltung 171a nur Leistung liefert, um zu verhindern, dass die Schaltung 130 (beispielsweise der Mikroprozessor 140) einen "angebrannten (brown-out)" Zustand (beispielsweise eine ungenügend Lieferung von Spannung während eines Zeitabschnitts) erfährt. Ein angebrannter Zustand kann durch Batteriespannungsfluktuationen verursacht werden, die während niedrigen Betriebstemperaturen (beispielsweise entweder der Temperatur des Satzes oder der Umgebungstemperatur) evidenter oder deutlicher sein können.
In anderen Konstruktionen, wie beispielsweise der Konstruktion, die in 11B dargestellt ist, kann die Verstärkungsschaltung 171b einen Verstärkungsmechanismus 173, wie beispielsweise einen induktiven Wandler des "Rücklauftyps", einen geschalteten Kondensatorwandler und dergleichen umfassen. Ähnlich wie die Verstärkungsschaltung 171a kann die Verstärkungsschaltung 171b in Erwiderung auf verschiedene Batteriezustände Leistung an den Rest der Schaltung 130 liefern.
In einer nochmals andere Konstruktion, wie beispielsweise der Konstruktion, die in 11C dargestellt ist, kann die Verstärkungsschaltung 171 eine kapazitive Verstärkungsschaltung 171c sein. Wie gezeigt ist, so kann die kapazitive Verstärkungsschaltung 171 einen Kondensator 174 einschließen. Während des Betriebs kann der Kondensator 174 entweder durch die Entladeschaltung von den Batteriezellen 80 oder durch ein Signal vom Mikroprozessor 140 oder einer zusätzlichen Schaltung geladen werden. Ähnlich wie bei der Verstärkungsschaltung 171a kann die Verstärkungsschaltung 171c in Erwiderung auf verschiedene Batteriezustände Leistung an den Rest der Schaltung 130 liefern.
In einer weiteren Konstruktion, wie beispielsweise der Konstruktion, die in 11D gezeigt ist, kann die Verstärkungsschaltung 171d einen Transistor oder Schalter 175 einschließen. In einigen Konstruktionen kann der Schalter 175 ein Leistungsfeldeffekttransistor ("FET") 180 sein, wie das unten diskutiert wird. In einer beispielhaften Implementierung ist der Schalter 175 ein FET. In einigen Konstruktionen kann die Verstärkung 171d durch das Unterbrechen des Entladestroms während einer gewissen Zeitdauer arbeiten, um zu ermöglichen, dass der aktuelle Ladezustand der Batterie 50 wieder gewonnen wird. Beispielsweise können die Batteriezellen 80 große Spannungsfluktuationen durch eine niedrige Zelltemperatur, eine niedrige Umgebungstemperatur, einen hohen Entladestrom (beispielsweise eine große Last) und dergleichen erfahren. Durch das Unterbrechen des Entladestroms für eine Zeitdauer können sich die große Fluktuationen im Ladezustand reduzieren, und die Spannung der Batteriezellen 80 kann ansteigen. Das Aktivieren und das Deaktivieren des Schalters 175 kann verhindern, dass die großen Fluktuationen einen angebrannten Zustand für die Schaltung 130 schaffen. Ähnlich der Verstärkungsschaltung 171a kann die Verstärkungsschaltung 171d in Erwiderung auf gewisse Batteriezustände, wie bei spielsweise eine niedrige Temperatur, einen niedrigen Ladezustand der Batterie und dergleichen, aktiviert werden. In einigen Konstruktionen kann der Schalter 175 in Kombination mit dem Kondensator 174 der Schaltung 171 verwendet werden, um den Kondensator 174 wieder aufzuladen.
In einigen Konstruktionen kann der Schalter 175 mit einer festgelegen Frequenz oder einem Taktverhältnis aktiviert werden (beispielsweise wiederholt geschaltet). In anderen Konstruktionen kann der Schalter 175 in Form einer Hysterese aktiviert werden. Beispielsweise kann der Schalter 175 nur aktiviert werden, wenn die Spannung der Batterie 50 einen ersten Schwellwert erreicht oder unter diesen Schwellwert fällt. Der Schalter 175 kann offen bleiben (beispielsweise den Stromfluss unterbrechen), bis der aktuelle Ladezustand der Batterie 50 sich wieder erholt oder einen zweiten Schwellwert, typischerweise größer als der erste Schwellwert, überschreitet. In einigen Konstruktionen kann der zweite Schwellwert gleich dem ersten Schwellwert sein. In einigen Konstruktionen kann, je mehr die Batterie entladen ist, die Zeitdauer, die es braucht, bis sich die Ladung erholt oder den zweiten Schwellwert erreicht, länger sein. In diesen Fällen kann die Schaltung 130 auch einen (nicht gezeigten) Zeitmesser einschließen. Wenn eine erste Zeit, die durch den Zeitmesser gehalten wird, abläuft, und der Ladezustand sich nicht auf den zweiten Schwellwert erholt hat, dann kann die Schaltung 130 folgern, dass die Batterie 50 vollständig entladen ist, und sie kann den Schalter 175 weiter offen halten, um zu verhindern, dass die Batterie 50 in einen übermäßig entladenen Zustand eintritt.
In einer weiteren Konstruktion, wie beispielsweise der Konstruktion, die in den 11E und 11F gezeigt ist, kann die Verstärkungsschaltung 171 eine kapazitive Ladungspumpverstärkungsschaltung, wie die Verstärkungsschaltungen 171e und 171f, darstellen. In diesen Konstruktionen können die Verstärkungsschaltungen 171e und 171f ein oder mehrere Signale mit niedriger Spannung in ein Signal mit einer höheren Ausgangsspannung "verstärken". Wie in 11e gezeigt ist, kann die Verstärkungsschaltung 171e einen oder mehrere Eingänge 176a-f für das Empfangen von Wechselstromsignalen, Steuersignalen und dergleichen und ein oder mehrere Niederspannungseingänge 179 für das Empfangen von einem oder mehreren Niederspannungssignalen einschließen. Die Signale (beispielsweise die Wechselstromsignale und/oder die Steuersignale) können verwendet werden, um die Niederspannungssignale und die Ladung, die auf einem Kondensator 178 gespeichert ist (oder die Spannung über diesem Kondensator) zu erhöhen und eine Ausgangssignal mit höherer Spannung am Ausgang 177 zu erzeugen. Ähnlich wie die Verstärkungsschaltung 171e kann auch die Verstärkungsschaltung 171f ein oder mehrere Eingänge 176a-d für das Empfangen von Wechselstromleistungssignalen mit niedriger Spannung, Steuersignalen und dergleichen und einen oder mehrere Niederspannungseingänge 179 für das Empfangen von einem oder mehreren Niederspannungssignalen aufweisen. In einer beispielhaften Implementierung kann die Verstärkungsschaltung 171e ein Eingangssignal von ungefähr 3 Volt auf ein Ausgangssignal von ungefähr 10 Volt verstärken, und die Verstärkungsschaltung 171f kann ein Eingangssignal von ungefähr 3 Volt auf ein Ausgangssignal von ungefähr 5 Volt verstärken.
In einigen Konstruktionen können die Verstärkungsschaltungen 171e und 171f Signale mit höherer Spannung an Komponenten innerhalb der Schaltung 130 zu jeder Zeit und während jedes Batteriezustands liefern. Beispielsweise kann die Verstärkungsschaltung 171e ein Ausgangssignal liefern, um einen Leistungs-FET oder einen Schalter mit Leistung zu versorgen, wie das unten diskutiert wird, und die Verstärkungsschaltung 171f kann ein Ausgangssignal liefern, um einen oder mehrere Transistoren mit Leistung zu versorgen, wie das unten diskutiert wird.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann die Schaltung 130 einen Halbleiterschalter 180, der den Entladestrom unterbricht, wenn die Schaltung 130 (beispielsweise der Mikroprozessor 140) einen Zustand über oder unter einem vorbestimmten Schwellwert (das heißt einen "abnormalen Batteriezustand") bestimmt oder misst, einschließen. In einigen Konstruktionen kann ein abnormaler Batteriezustand beispielsweise eine hohe oder niedrige Batteriezellentemperatur, einen hohen oder niedrigen Ladezustand der Batterie, einen hohen oder niedrigen Ladezustand der Batteriezelle, einen hohen oder niedrigen Entladestrom, einen hohen oder niedrigen Ladestrom und dergleichen einschließen. In den dargestellten Konstruktionen schließt der Schalter 180 einen Leistungs-FET oder einen Metalloxid-Halbleiter-FET ("MOSFET") ein. In anderen Konstruktionen kann die Schaltung 130 zwei Schalter 180 einschließen. In diesen Konstruktionen können die Schalter 180 parallel angeordnet sein. Parallele Schalter 180 können in Batteriesätzen enthalten sein, die einen hohen mittleren Entladestrom liefern (wie beispielsweise die Batterie 50, die Leistung an eine Kreissäge 56, eine Bohrmaschine 58 und dergleichen liefert).
In einigen Konstruktionen kann die Schaltung 130 weiter eine Schaltersteuerschaltung 182 einschließen, um den Zustand des Schalters 180 (oder der Schalter 180, wenn anwendbar) zu steuern. In einigen Konstruktionen kann die Schaltersteuerschaltung 182 einen Transistor 185, wie beispielsweise einen bipolaren npn-Flächentransistor oder einen Feldeffekttransistor ("FET"), einschließen. In diesen Konstruktionen kann die Schaltung 130 (beispielsweise der Mikroprozessor 140) den Schalter 180 durch das Ändern des Zustands des Transistors 185 steuern. Wie in den 7 bis 9 gezeigt ist, kann der Source-Anschluss 190 des FET 180 elektrisch mit dem negativen Ende 95 der Batteriezelle 80a-e verbunden sein, und der Drain-Anschluss 195 des FET 180 kann elektrisch mit dem negativen Anschluss 115 verbunden sein. Der Schalter 180 kann auf einer zweiten PCB 200 (die in 7 gezeigt ist) montiert sein. In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten, wie beispielsweise den Konstruktionen, die in den 14A-E dargestellt sind, kann der Schalter 180 auf der PCB 145 montiert sein. In anderen Konstruktionen kann der Schalter 180 in einer anderen geeigneten Position oder an einem anderen geeigneten Ort montiert sein.
In einer beispielhaften Implementierung wird während des Entladens Strom durch den Schalter 180 vom Drain-Anschluss 195 bis zum Source-Anschluss 190 fließen, und es wird während des Ladens Strom durch den Schalter 180 vom Source-Anschluss 190 zum Drain-Anschluss 195 fließen. Wenn ein abnormaler Batteriezustand durch die Schaltung 130 (beispielsweise den Mikroprozessor 140) detektiert wird, kann der Mikroprozessor 140 beispielsweise den Transistor 185 anschalten, das heißt den Transistor 185 in einen leitenden Zustand vorspannen. Wenn sich der Transistor 185 in einem leitenden Zustand befindet, so befindet sich nicht genug Spannung über dem Gate-Anschluss 205 und dem Source-Anschluss 190 des FET 180, damit der Schalter 180 sich in einem leitenden Zustand befinden kann. Somit wird der FET 180 nicht leitend, und der Stromfluss wird unterbrochen.
In einigen Konstruktionen kann es sein, dass, wenn der Schalter 180 nicht leitend wird, sich der Schalter 180 nicht rücksetzt, obwohl der abnormale Zustand nicht länger detektiert wird. In einigen Konstruktionen kann die Schaltung 130 (beispielsweise der Mikroprozessor 140) den Schalter 180 nur dann zurücksetzen, wenn ein elektrisches Gerät, wie beispielsweise eine Batterieladevorrichtung 60, den Mikroprozessor 140 zu dieser Tätigkeit anleitet. In einigen Konstruktionen kann der Mikroprozessor 140 den Schalter 180 nach einer vorbestimmten Zeitdauer zurücksetzen. In einigen Konstruktionen kann, wenn der Mikroprozessor 140 einen abnormalen Batteriezustand während des Entladens detektiert, der Mikroprozessor 140 den Zustand des Schalters 180 in einen nicht leitenden Zustand so lange nicht ändern, bis der Mikroprozessor 140 auch einen Entladestrom unterhalb eines vorbestimmten Schwellwerts detektiert (das ist ein niedriger Entladestrom).
In einigen Konstruktionen kann der Schalter 180 konfiguriert werden, den Stromfluss nur dann zu unterbrechen, wenn sich die Batterie 50 entlädt. Das heißt, die Batterie 50 kann geladen werden, sogar dann, wenn sich der Schalter 180 im nicht leitenden Zustand befindet. Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, kann der Schalter 180 eine Körperdiode 210 einschließen, die in einigen Konstruktionen integral mit einem MOSFET und anderen Transistoren ausgebildet ist. In anderen Konstruktionen kann die Diode 210 elektrisch parallel zum Schalter 180 verbunden werden.
In einer anderen beispielhaften Implementierung fließt, wenn die Batterie 50 entladen wird (das ist in 5 dargestellt, wo sich der Schalter 215 in einer ersten Position 220 befindet, um es dem Strom zu ermöglichen, durch eine Last 225, wie beispielsweise ein Elektrowerkzeug 55, zu fließen), Strom durch die Batterie 50 in der Richtung 230, das ist durch den Drain-Anschluss 190 des FET 180 zum Source-Anschluss 190 des FET 180. Wenn die Batterie 50 geladen wird (das ist in 5 dargestellt, da der Schalter 215 in einer zweiten Position 235 angeordnet ist, um es dem Strom zu ermöglichen, von einem elektrischen Gerät, wie beispielsweise einer Batterieladevorrichtung 60, zu fließen), fließt Strom durch die Batterie 50 in der Richtung 240, das heißt durch den Source-Anschluss 190 des FET 180 zum Drain-Anschluss 195 des FET 180.
In dieser Implementierung kann der Stromfluss in der Richtung 230 unterbrochen werden, wenn sich der Schalter 180 im nicht leitenden Zustand befindet. Somit liefert die Batterie 50 nicht länger einen Entladestrom an die Last 225. In einigen Konstruktionen kann die Schaltung 130, die beispielsweise den Mikroprozessor 140 oder eine zusätzliche Schaltung 250 (die den Mikroprozessor 140 enthalten oder nicht enthalten kann) umfasst, den Zustand des Schalters 180 von nicht leitend zu leitend ändern, wenn der Mikroprozessor 140 eine Instruktion oder einen Befehl erhält, dies zu tun. In einigen Konstruktionen kann es sein, dass der Mikroprozessor 140 und/oder eine zusätzliche Schaltung 250 keinen Befehl oder keine Instruktion empfängt, und somit den Zustand des Schalters 180 nicht von nicht leitend nach leitend ändert. Beispielsweise kann die Batterie 50 so tief entladen werden, dass die Batterie 50 nicht genug Leistung hat, die Schaltung 130 mit Leistung zu versorgen, so dass es sein kann, dass eine Kommunikation (wie sie von der Schaltung 130 durchgeführt wird) zwischen der Batterie 50 und einem elektrischen Gerät (beispielsweise einer Batterieladevorrichtung 60) nicht stattfinden kann, und dann das elektrische Gerät nicht fähig sein kann, ein Steuersignal an die Batterie 50 zu senden, um den Schalter 180 wieder einzustellen. In diesen Fällen kann die Körperdiode 210, die im Schalter 180 eingeschlossen ist, Strom, der von einem elektrischen Gerät, wie beispielsweise der Batterieladevorrichtung 60 geliefert wird, in der Richtung 240 leiten (das ist ein Ladestrom). Dies kann es der Batterie 50 ermöglichen, sogar dann geladen zu werden, wenn der Schalter 180 nicht leitet, oder zumindest genug Ladung zu empfangen, um die Schaltung 130 mit Leistung zu versorgen, den Schalter 180 wieder zurück zu setzen und die Kommunikation oder das Laden zu beginnen.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann die Schaltung 130 (beispielsweise der Mikroprozessor 140) die Batteriezellenspannung auf einen abnormalen Zustand (beispielsweise eine niedrige Batteriezellenspannung) überwachen und den Schalter 180 aktivieren, um den Entladestrom zu unterbrechen, wenn ein abnormaler Zustand detektiert wird. In einigen Konstruktionen kann eine Beschädigung der Batteriezelle auftreten, wenn die Zellenspannung auf oder unter eine gewisse Spannung, wie beispielsweise eine Zellen "umkehr" spannung, fällt. In einigen Konstruktionen tritt die Zellenumkehr bei ungefähr 0 Volt auf. In einigen Konstruktionen kann der Mikroprozessor 140 oder die Schaltung 130 einen Zellenumkehrschwellwert als präventive Vorsichtsmaßnahme errichten. In einigen Konstruktionen kann der Zellenumkehrschwellwert auf die Zellenumkehrspannung eingestellt werden. In anderen Konstruktionen kann der Zellenumkehrschwellwert höher als die Zellenumkehrspannung gesetzt werden. Beispielsweise kann der Zellenumkehrschwellwert auf ungefähr 1 Volt eingestellt werden.
In einigen Fällen kann die Batterie 20 eine Spannungsverminderung (beispielsweise einen großen temporären Abfall der Spannung) während dem Beginn des Entladens erfahren. Der Spannungsabfall kann typischerweise temporär sein und zeigt sich am stärksten bei niedrigen Batterietemperaturen. In einigen Konstruktionen kann der Spannungsabfall auf oder unter den Zellenumkehrschwellwert auftreten.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann die Schaltung 130, wie der Mikroprozessor 140, variable Antwortzeiten für das Antworten oder die Reaktion auf überwachte Batterieeigenschaften aufweisen. In einigen Konstruktionen kann die variable Antwortzeit mehrere Überwachungsbetriebsarten für die Schaltung 130 einschließen. Das heißt, die Schal tung 130 (beispielsweise der Mikroprozessor 140) kann in mehreren Betriebsarten arbeiten, wenn Batterieeigenschaften, wie beispielsweise der Ladezustand der Zelle der Ladezustand der Batterie und andere ähnliche Batterieeigenschaften detektiert und/oder überwacht werden. Beispielsweise kann der Mikroprozessor 140 eine erste Betriebsart mit einer ersten Abtastrate und eine zweite Betriebsart mit einer zweiten Abtastrate einschließen. In einigen Konstruktionen kann die erste Abtastrate eingestellt werden und sich von der zweiten Abtastrate, die ebenfalls eingestellt werden kann, unterscheiden. In anderen Konstruktionen kann die erste Abtastrate von einem ersten Parameter abhängen, der beispielsweise ein oder mehrere Batterieeigenschaften, ein oder mehrere Steuersignale von einem elektrischen Gerät (beispielsweise dem Elektrowerkzeug 55 oder der Batterieladevorrichtung 60) oder dergleichen einschließen kann, und sie kann gemäß diesem ersten Parameter variieren. In ähnlicher Weise kann die zweite Abtastrate auch vom ersten Parameter abhängen oder sie kann von einem zweiten Parameter abhängen (der beispielsweise ähnlich wie der erste Parameter ist) und sie kann gemäß dem zweiten Parameter variieren. In anderen Konstruktionen kann der Mikroprozessor 140 zusätzliche Abtastraten und zusätzliche Betriebsarten einschließen, wie das unten diskutiert wird.
In einigen Konstruktionen kann der Mikroprozessor 140 beispielsweise in einer ersten Betriebsart oder einer "langsamen" Betriebsart arbeiten. In diesen Konstruktionen kann der Betrieb in der langsamen Betriebsart die Aktivierung des Schalters 180 durch die Spannungsabfälle durch das Verlangsamen der Antwortzeit reduzieren. In einigen Konstruktionen kann der Mikroprozessor 140 in der langsamen Betriebsart arbeiten, wenn die Last auf die Batterie 20 nicht hoch genug ist, um eine schnelle Antwortzeit zu erfordern (beispielsweise ist der gezogene Strom relativ niedrig). In einigen Konstruktionen kann der Mikroprozessor 140 in der langsamen Betriebsart arbeiten, bis der aktuelle Ladezustand der Batterie unter einen vorbestimmten Schwellwert, wie beispielsweise einen Zustand mit ungefähr 10% Restladung fällt.
In einer beispielhaften Implementierung kann der Mikroprozessor 140 die Zellenspannungen mit einer niedrigen Rate, wie beispielsweise einmal pro Sekunde, abtasten, wenn er in einer langsamen Betriebsart arbeitet. Da der Mikroprozessor 140 eine Abtastung mit einer langsamen Rate vornimmt, erfährt der Mikroprozessor 140 eine langsamere Antwortzeit. In einigen Konstruktionen kann die langsamere Betriebsart für die meisten Überwachungszustände passend sein, und sie kann den Ruhestrom, der durch die Schaltung 130 (beispielsweise den Mikroprozessor 140 und eine zusätzliche Schaltung) gezogen wird, reduzieren. In einigen Konstruktionen kann der Mikroprozessor in der langsamen Betriebsart arbeiten, so lange die Zellspannungen über einem vordefinierten Schwellwert oder einem "Betriebsartschaltschwellwert", wie beispielsweise 3,73 Volt, liegen.
In einigen Konstruktionen kann der Mikroprozessor 140 in einer zweiten Betriebsart oder einer "schnellen" Betriebsart arbeiten. In diesen Konstruktionen kann der Betrieb in einer schnellen Betriebsart die Antwortzeit für das Detektieren eines abnormalen Zustands beschleunigen. In einigen Konstruktionen kann der Mikroprozessor 140 in der schnellen Betriebsart arbeiten, wenn eine oder mehrere Zellspannungen auf den vordefinierten Schwellwert oder "Betriebsartschaltschwellwert", wie beispielsweise 3,73 Volt, fallen. In einigen Konstruktionen kann der Mikroprozessor 140 in der schnellen Betriebsart arbeiten, wenn der aktuell verbleibende Ladezustand der Batterie auf eine vordefinierten Schwellwert, wie beispielsweise einen Zustand von ungefähr 10% verbleibender Ladung, fällt.
In einer anderen beispielhaften Implementierung tastet der Mikroprozessor 140 die Zellspannungen in einer schnellen Rate ab, wie beispielsweise mit 100 Abtastungen pro Sekunde, wenn er in der schnellen Betriebsart arbeitet. In einigen Konstruktionen können die Zellspannungen, die vom Mikroprozessor 140 abgetastet werden, über eine gewisse Anzahl von Abtastungen gemittelt werden, bevor eine Aktivierung des Schalters 180 auftritt. In einigen Konstruktionen kann der Schalter 180 beispielsweise durch den Mikroprozessor 140 nicht aktiviert werden, es sei denn dass der Mittelwert von dreißig Abtastungen gleich oder kleiner als der Zellumkehrschwellwert ist. Das Mitteln der Proben kann eine Wirkung der digitalen "Filterung" der Spannungsinformation, die vom Mikroprozessor 140 gemessen wird, haben, und es kann eine Verzögerung für den Mikroprozessor 140 liefern, um die Anlaufstrom- und/oder Spannungserniedrigungen zu ignorieren. Das Mitteln der Abtastungen kann auch eine Wirkung der Filterung der Spannungsinformation gegenüber elektrischen Störungen durch externe Geschwindigkeitssteuerschaltungen haben. In einigen Konstruktionen kann die Anzahl der Abtastungen für das Mitteln in Abhängigkeit von der Betriebsart des Mikroprozessors 140, dem Typ der Batterieeigenschaft, die überwacht wird, und dergleichen, variieren.
In einigen Konstruktionen können die Spannungsschwellwerte (der Unterbrechungsschwellwert und der Zellenumkehrschwellwert) durch den Mikroprozessor 140 gemäß der Temperatur der Batterie nach oben oder unten eingestellt werden. Dies kann eine Optimierung auf der Basis der Temperatureigenschaften der Batterie ermöglichen.
In einer weiteren beispielhaften Implementierung kann der Mikroprozessor 140 die Antwortzeiten durch das Variieren der zu mittelnden Anzahl der Abtastungen variieren. Beispielsweise kann der Mikroprozessor 140 eine Batterieeigenschaft, wie beispielsweise die Temperatur der Batterie, abtasten. Gemäß einer ersten Betriebsart kann der Mikroprozessor 140 eine "langsame" Antwortzeit durch das Mitteln der Messungen der Batterietemperatur über 50 Abtastungen aufweisen. Gemäß einer zweiten Betriebsart kann der Mikroprozessor 140 eine "schnelle" Antwortzeit aufweisen, durch das Mitteln der Messungen der Batterietemperatur über 30 Abtastungen. In einigen Konstruktionen können die Messungen mit derselben Rate abgetastet werden. In anderen Konstruktionen können die Messungen mit verschiedenen Raten abgetastet werden. Beispielsweise kann die erste Betriebsart die Messungen mit einer Rate von ungefähr 1 Abtastung pro Sekunde abtasten, und die zweite Betriebsart kann die Messungen mit einer Rate von ungefähr 10 Abtastungen pro Sekunde abtasten.
In einigen Konstruktionen kann der Mikroprozessor 140 den gezogenen Strom steuern und begrenzen, ohne dass den Strom messende Vorrichtungen benötigt werden, da der Mikroprozessor 140 einen hohen Entladestrom durch das Überwachen der Zellspannungen messen kann. Wenn beispielsweise eine hohe Stromlast bewirkt, dass die Zellspannungen unter einen niedrigen Pegel fallen, wie beispielsweise den Abschalteschwellwert und/oder den Zellenumkehrschwellwert, so kann der Mikroprozessor 140 den Schalter 180 aktivieren und die Batterie 20 sperren. Der Mikroprozessor 140 kann indirekt den gezogenen Strom durch die Überwachung der Zellspannungen begrenzen und die Batterie 20 sperren, wenn die Zellspannungen auf gewisse Pegel (beispielsweise den Abschaltschwellwert und/oder den Zellenumkehrschwellwert) fallen.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann die Schaltung 130 (in einigen Konstruktionen beispielsweise der Mikroprozessor 140) die Batteriezustände (beispielsweise die Spannung der Batteriezelle/den aktuellen Ladezustand, die Temperatur der Batteriezelle, die Spannung des Batteriesat zes/den aktuellen Ladezustand, die Temperatur des Batteriesatzes etc.) periodisch überwachen, um den parasitären Strom, der aus der Batterie 50 gezogen wird, zu reduzieren. In diesen Konstruktionen kann der Mikroprozessor 140 in einer "schlafenden" Betriebsart für eine erste vorbestimmte Zeitdauer (das ist eine Zeitdauer der "schlafenden Betriebsart") arbeiten. Während der schlafenden Betriebsart kann der Mikroprozessor 140 einen niedrigen Ruhestrom aus der Batterie 50 ziehen. Nachdem die Zeitdauer der schlafenden Betriebsart abgelaufen ist, kann der Mikroprozessor 140 "aufwachen" oder, mit anderen Worten, in einer aktiven Betriebsart für eine zweite vordefinierte Zeitdauer (das ist eine "aktive Zeitdauer") arbeiten. In der aktiven Betriebsart kann der Mikroprozessor 140 einen oder mehrere Batteriezustände überwachen.
In einigen Konstruktionen kann die Zeitdauer der schlafenden Betriebsart größer als die der aktive Zeitdauer sein. In einigen Konstruktionen kann das Verhältnis der aktiven Zeitdauer zur Zeitdauer der schlafenden Betriebsart niedrig sein, so dass der mittlere gezogene parasitären Strom niedrig ist. In einigen Konstruktionen kann das Verhältnis während der Zeitabschnitte der bekannten Batterieaktivität, wie wenn beispielsweise der Mikroprozessor 140 einen Entladestrom oder einen Ladestrom misst, der ungefähr gleich einem vorbestimmten Schwellwert ist, eingestellt (beispielsweise erhöht) werden. In einigen Konstruktionen kann, wenn der Mikroprozessor 140 gewisse Spannungs- und/oder Temperatureigenschaften detektiert, die Zeitdauer der schlafenden Betriebsart erniedrigt und/oder die aktive Zeitdauer erhöht werden.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann die Schaltung 130 eine Spannungsdetektionsschaltung 259 einschließen. In einigen Konstruktionen kann die Spannungsdetektionsschaltung 259 eine Vielzahl von Widerständen 260, die ein Widerstandsteilernetz bilden, einschließen. Wie in der dargestellten Konstruktion gezeigt ist, kann die Vielzahl der Widerstände 260 die Widerstände 260a-d einschließen. Die Vielzahl der Widerstände 260 kann elektrisch mit einer oder mehreren Batteriezellen 80a-g und mit einer Vielzahl von Transistoren 265 verbunden sein. In der dargestellten Konstruktion kann die Vielzahl der Transistoren 265 die Transistoren 265a-d oder 265a-f einschließen. In einigen Konstruktionen kann die Anzahl der Widerstände, die in der Vielzahl der Widerstände 260 eingeschlossen ist, gleich der Anzahl der Transistoren, die in der Vielzahl der Transistoren 265 eingeschlossen ist, sein.
In einigen Konstruktionen können die Spannungseigenschaften der Batterie 50 und/oder der Batteriezellen 80 vom Mikroprozessor 140 durch die Vielzahl der Widerstände 260 gemessen werden, wenn sich der Mikroprozessor 140 in der aktiven Betriebsart befindet. In einigen Konstruktionen kann der Mikroprozessor 140 ein Spannungsmessereignis durch das Ausschalten des oder der Transistoren 270 initiieren (das heißt, der Transistor 270 wird nicht leitend). Wenn der oder die Transistoren 270 nicht leitend sind, werden die Transistoren 265a-d leitend, und Spannungsmessungen in Bezug auf die Batterie 50 und/oder die Batteriezellen 80 können vom Mikroprozessor 140 vorgenommen werden. Das Einschließen der Vielzahl der Transistoren 265 in der Batterie 50 kann den parasitären Strom, der aus der Batterie 50 gezogen wird, reduzieren, da die Transistoren 265 nur periodisch leitend sind.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten gibt der Mikroprozessor 140 die Eigenschaften des Batteriesatzes und/oder die Zustände der elektrischen Geräte, wie beispielsweise eines Elektrowerkzeugs 55 und/oder einer Batterieladevorrichtung 60, weiter, wenn die Batterie 50 und das elektrische Gerät elektrisch miteinander verbunden sind. In einigen Konstruktionen kommuniziert der Mikroprozessor 140 digital mit dem elektrischen Gerät in serieller Weise. Der Messanschluss 120 der Batterie 50 liefert eine serielle Kommunikationsverbindung zwischen dem Mikroprozessor 140 und dem elektrischen Gerät. Die Information im Hinblick auf die Batterie 50, die zwischen dem Mikroprozessor 140 und dem elektrischen Gerät ausgetauscht werden kann, umfasst in nicht einschränkender Weise den chemischen Aufbau des Batteriesatzes, die Nennspannung des Batteriesatzes, die Temperatur des Batteriesatzes, den aktuellen Ladezustand des Batteriesatzes, die Nennspannung der Batteriezelle(n), die Temperatur der Batteriezelle(n), den aktuellen Ladezustand der Batteriezelle(n), Kalibriertechnik/Information, Ladeinstruktionen, die Anzahl der Ladezyklen, die geschätzte verbleibende Lebensdauer, Entladeinformation etc.
In einigen Konstruktionen kann das elektrische Gerät, wie beispielsweise eine Batterieladevorrichtung 60, den Mikroprozessor 140 kalibrieren, wenn eine elektrische Verbindung errichtet ist. In einigen Konstruktionen wird die Messschaltung, die in der Batterieladevorrichtung 60 enthalten ist, präziser sein, als die Schaltung, die in der Batterie 50 enthalten ist. Somit kalibriert die Batterieladevorrichtung 60 den Mikroprozessor 140 und/oder die Schaltung 130, die in der Batterie 50 eingeschlossen ist, um die Batteriemessungen, die durch den Mikroprozessor 140 und/oder die Schaltung 130 gemacht werden, zu verbessern.
In einigen Konstruktionen kann die Schaltung 130 auch einen Spannungsregler 273 beinhalten. Der Spannungsregler 273 kann eine passende Spannung an den Mikroprozessor 140, die LEDs 17a-d der Vorratsanzeige 155 und jede andere zusätzliche elektrische Komponente, die eine konstante Eingangsspannung erfordert, geben. In der dargestellten Konstruktion kann der Spannungsregler 273 ungefähr 5 Volt ausgeben.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann die Batterie 50 eine Wärmesenke 275 einschließen. Die Wärmesenke 275 kann sich in thermischer Verbindung mit dem Leistungs-FET oder dem Schalter 180 befinden. Die Wärmesenke 275 kann dazu dienen, Wärme, die vom Schalter 180 erzeugt wird, vom Schalter 180 zu entfernen.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann die Batterie 50 auch einen (nicht gezeigten) Wärmehohlleiter oder einen (nicht gezeigten) Ventilator einschließen, um die Menge der Wärme, die von der Wärmesenke 275 transferiert wird, zu erhöhen. Ein solcher Wärmehohlleiter kann sich in thermischer Verbindung mit der Wärmesenke 275 befinden, um Wärme, die von der Wärmesenke 275 gesammelt wurde, zu entfernen. Ein solcher Ventilator oder ein solches Gebläse kann sich in einer Position befinden, um einen Fluss von Kühlluft zu schaffen, der über die Wärmesenke 275 hinweg geht. Lüftungsöffnungen (nicht gezeigt) können im Gehäuse 65 der Batterie 50 angeordnet sein, um es kühler Luft zu ermöglichen, in den Batteriesatz 50 einzutreten, und erwärmter Luft zu ermöglichen, den Batteriesatz 50 zu verlassen. In einigen Konstruktionen kann der Wärmehohlleiter und/oder der Ventilator so angeordnet sein, dass er Wärme, die von den Batteriezellen 80a-e erzeugt wird, zusätzlich oder als Ersatz für die Wärme, die durch die Wärmesenke 275 erzeugt wird, sammelt und/oder entfernt.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann die Batterie 50 auch ein Phasenänderungsmaterial 300 (siehe 20 bis 22) einschließen. In solchen Konstruktionen kann das Phasenänderungsmaterial 300 positioniert werden, um Wärme, die von den Batteriezellen 80a-g und den leitenden Verbindungen 100 (in den 20 bis 22 nicht gezeigt) erzeugt wird, zu absorbieren und/oder zu entfernen. Wenn das Phasenänderungsmaterial 300 eine Phasentransformation (beispielsweise von fest nach flüssig, von flüssig zu gasförmig, von flüssig zu fest, von gasförmig zu flüssig etc.) bei einer Phasenänderungstemperatur erfährt, wird eine große Menge Energie absorbiert oder freigegeben (das ist latente Schmelzwärme, latente Verdampfungswärme etc.). Während einer solchen Phasentransformation kann das Phasenänderungsmaterial 300 eine relativ konstante Temperatur aufweisen.
In einer beispielhaften Implementierung kann sich die Temperatur der Batteriezellen 80 erhöhen, wenn an die Batteriezellen 80 eine Last angelegt wird. In einigen Konstruktionen, wie sie in 20 dargestellt sind, kann das Phasenänderungsmaterial 300 jede der Batteriezellen 80 umgeben. In solchen Konstruktionen kann Wärme, die durch die Batteriezellen 80 erzeugt wird, zuerst zu einer äußeren Oberfläche 305 der Batteriezellen 80 und dann zum umgebenden Phasenänderungsmaterial 300 geleitet werden. Wenn das Phasenänderungsmaterial 300 weiter Wärme aus den Batteriezellen 80 und den leitenden Verbindungen 100 absorbiert, so kann die Temperatur des Phasenänderungsmaterials 300 ansteigen. Wenn die Temperatur des Phasenänderungsmaterials 300 die Phasenänderungstemperatur erreicht, so kann das Phasenänderungsmaterial 300 beginnen, eine Phasentransformation von einer ersten Phase zu einer zweiten Phase zu durchlaufen, während die Temperatur des Phasenänderungsmaterials 300 relativ konstant und ungefähr gleich der Phasenänderungstemperatur bleibt. In einigen Konstruktionen kann das Phasenänderungsmaterial 300 weiter eine Phasentransformation durchführen, bis das Phasenänderungsmaterial 300 vollständig in die zweite Phase umgewandelt ist und/oder bis die Last von den Batteriezellen 80 entfernt wurde (das heißt, die Batteriezellen 80 erzeugen nicht länger Wärme).
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann das Phasenänderungsmaterial 300 eine Phasenänderungstemperatur aufweisen, die größer als eine erwartete Umgebungstemperatur und kleiner als die maximal zulässige Temperatur der Batteriezelle ist. In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann das Phasenänderungsmaterial 300 eine Phasenänderungstemperatur zwischen –34°C und 116°C aufweisen. In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann das Phasenänderungsmaterial 300 eine Phasenänderungstemperatur zwischen 40°C und 80°C aufweisen. In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann das Phasenänderungsmaterial 300 eine Phasenänderungstemperatur zwischen 50°C und 65°C aufweisen.
Das Phasenänderungsmaterial 300 kann jedes geeignete Phasenänderungsmaterial sein, es kann eine hohe latente Wärme pro Masseneinheit haben, es kann thermisch zyklisch belastbar sein, inert, nicht korrodierend, nicht kontaminierend und es kann Paraffinwachse (wie sie von Rubitherm^® aus Hamburg, Deutschland erhältlich sind), eutektische Mischungen aus Salzen (wie sie von Climator in Skovde, Schweden erhältlich sind), halogenierte Kohlenwasserstoffe und Mischungen daraus, Salzhydratlösungen, Polyethylenglycol, Stearinsäure und Kombinationen daraus umfassen.
Eine alternative Konstruktion einer Batterie 50A ist in den 21 und 22 gezeigt. Gemeinsame Elemente haben dieselbe Bezugszahl "A".
In der dargestellten Konstruktion kann die Batterie 50A weiter eine Wärmesenke 275A einschließen, um Wärme von der Batteriezelle 80A über einen größeren Bereich des Phasenänderungsmaterials 300A zu verteilen. Die Wärmesenke 275A kann auch verwendet werden, um eine zusätzliche Wärmespeicherkapazität zu liefern, um Wärme, die von den Batteriezellen 80A erzeugt wird, zu absorbieren und/oder zu entfernen.
In einigen Konstruktionen kann die Wärmesenke 275A ein Element (nicht gezeigt) umfassen, das alle Batteriezellen 80a-e einwickelt. In anderen Konstruktionen kann die Wärmesenke 275A mehrere Stücke umfassen, so dass jede Batteriezelle 80A im wesentlichen durch eine Wärmesenke 275A eingewickelt wird, wie das in den 21 und 22 gezeigt ist. In nochmals anderen Konstruktionen, wie in 21 gezeigt, kann die Wärmesenke 275A einen inneren zylindrischen Teil 320 neben der äußeren Oberfläche 305A der Batteriezelle 80A, einen äußeren zylindrischen Teil 325, der in einer radialen Distanz vom inneren zylindrischen Teil 320 angeordnet ist, und radiale Rippen 330, die in einer Umfangdistanz im Abstand voneinander angeordnet sind, die den inneren zylindrischen Teil 320 und den äußeren zylindrischen Teil 325 verbinden, und einen Raum 335 dazwischen bilden, einschließen. Der Raum 335 kann mit dem Phasenänderungsmaterial 300A gefüllt werden. Eine ähnliche Konfiguration, wie sie in 21 gezeigt ist, kann auch verwendet werden, um mehrere (nicht gezeigte) Batteriezellen einzukapseln. In nochmals anderen Konstruktionen kann die Wärmesenke 275A radiale Rippen 330 umfassen, wie das oben beschrieben ist, ohne den inneren zylindrischen Teil 320 und/oder den äußeren zylindrischen Teil 325 zu verwenden.
In einer anderen alternativen Konstruktion, wie sie in 22 gezeigt ist, kann die Wärmesenke 275B einen inneren Zylinderteil 320B und radiale Rippen 330B einschließen, wie das oben beschrieben ist, und das Phasenänderungsmaterial 300B kann gegenüber der Batteriezelle 80B und der Wärmesenke 275B verschoben sein. Es sollte verständlich sein, dass andere Konfigurationen einer Wärmesenke und eines Phasenänderungsmaterials möglich sind. Die Wärmesenke 275 kann aus einem Metall (beispielsweise Aluminium), einem Polymer (beispielsweise Nylon) und/oder jedem anderen Material mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit und einer hohen spezifischen Wärmekapazität ausgebildet sein.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann die Batterie 50 Polsterelemente oder "Stoßdämpfer" 340 einschließen. Wie in den 20A und B gezeigt ist, kann die Innenseite 345 des Batteriegehäuses 65 ein oder mehrere Polsterelemente 340 einschließen. In einigen Konstruktionen können die Polsterelemente 340 integral mit dem Gehäuse 65 ausgebildet sein. In anderen Konstruktionen können die Polsterelemente 340 an der Innenseite 345 des Gehäuses 65 befestigt oder angebracht sein. In weiteren Konstruktionen kann das Polsterelement 340 mit einer oder mehreren Batteriezellen 80 oder einer Endkappe 350 (die in 16 teilweise gezeigt ist), die eine der Enden der Batteriezellen 80 umgibt, verbunden sein. In einigen Konstruktionen können die Polsterelemente 345 Energie während eines Aufschlags absorbieren und durch das Begrenzen der Menge der Energie, die an die Zellen 80 überführt wird, die Batteriezellen 80 während des Aufschlags schützen. Die Polsterelemente 345 können jeden thermoplastischen Gummi, wie beispielsweise Polypropylen RPT 100 FRHI (beispielsweise flammenhemmend – hoher Aufschlag) einschließen.
Wie in den 21A-C, 22 und 23 gezeigt ist, kann die Batterie 50 so konfiguriert werden, dass sie eine Verbindung mit einem elektrischen Gerät, wie einem Elektrowerkzeug 55 herstellt. Das Elektrowerkzeug 55 schließt ein Gehäuse 400 ein. Das Gehäuse kann einen Verbindungsteil 405 liefern, mit dem die Batterie 50 verbunden werden kann. Der Verbindungsteil 405 kann einen oder mehrere Anschlüsse des elektrischen Geräts (die in 22 schematisch gezeigt sind) einschließen, um die Batterie 50 mit dem Elektrowerkzeug 55 elektrisch zu verbinden. Die Anschlüsse, die im Elektrowerkzeug 55 eingeschlossen sind, sind so konfiguriert, dass sie zu den Anschlüssen 110, 115 und/oder 120, die in der Batterie 50 eingeschlossen sind, passen, und um Leistung und/oder Information von der Batterie 50 zu empfangen.
In einigen Konstruktionen, wie den Konstruktionen, die schematisch in den 21A-C gezeigt sind, kann das Elektrowerkzeug 55 eine Mikrosteuerung oder einen Mikroprozessor 420 einschließen, um mit der Batterie 50 zu kommunizieren, um Information von der Batterie 50 zu empfangen, um den Betrieb des Elektrowerkzeugs 55 zu steuern, und/oder um das Entladeverfahren der Batterie 50 zu steuern. In der dargestellten Konstruktion kann das Elektrowerkzeug 55 einen positiven Anschluss 430 für eine Verbindung mit dem positiven Anschluss 110 der Batterie 50, einen negativen Anschluss 435 für die Verbindung mit dem negativen Anschluss 115 der Batterie 50 und einen Messanschluss 440 für eine Verbindung mit dem Messanschluss 120 der Batterie 50 umfassen. Der Mikroprozessor 420 kann elektrisch mit jedem der Anschlüsse 430, 435 und 440 verbunden werden.
Der Mikroprozessor 420 kann mit der Batterie 50 kommunizieren oder Information von der Batterie 50 durch den Messanschluss 440 empfangen, unabhängig davon, ob die Batterie 50 einen Mikroprozessor, wie den Mikroprozessor 140, einschließt oder dies nicht tut. In Konstruktionen, bei denen die Batterie 50 einen Mikroprozessor, wie den Mikroprozessor 140 einschließt, kann eine Zweiwegekommunikation über die Messanschlüsse 120 und 440 ablaufen. Die Mikroprozessoren 140 und 420 können Information in Vorwärtsrichtung und in Rückwärtsrichtung, wie die Batterieeigenschaften, die Betriebszeit des Elektrowerkzeugs und die Anforderungen des Elektrowerkzeugs (beispielsweise Nennstrom und/oder Nennspannung) austauschen.
In Konstruktionen, in denen die Batterie 50 keinen Mikroprozessor einschließt, misst oder detektiert der Mikroprozessor 420 periodisch ein oder mehrere Elemente oder Komponenten innerhalb der Batterie 50, um die Batterieeigenschaften und/oder die Betriebsinformation der Batterie, wie beispiels weise den chemischen Aufbau der Batterie, die Nennspannung, den aktuellen Ladezustand der Batterie, die Zellspannungen, die Temperatur etc., zu bestimmen. Der Mikroprozessor 420 kann den Betrieb des Elektrowerkzeugs 55 auf der Basis dieser und anderer Batterieeigenschaften und Betriebsinformationen steuern.
In einigen Konstruktionen kann der Mikroprozessor 420 beispielsweise programmiert sein, um die Batterietemperatur zu detektieren und das Elektrowerkzeug 55 abzuschalten, wenn sich die Batterietemperatur über einer Schwellwerttemperatur befindet. In diesem Beispiel detektiert der Mikroprozessor 420 periodisch den Widerstand eines Thermistors 150, der in der Batterie 50 angeordnet ist, und bestimmt die Temperatur des Satzes 50 während des Betriebs des Werkzeugs (das heißt, wenn ein Motor 450 im Werkzeug 55 läuft). Der Mikroprozessor 420 bestimmt dann, ob die Temperatur der Batterie 50 sich innerhalb eines passenden Betriebsbereichs befindet. Dies kann durch das Speichern eines oder mehrerer Temperaturbereiche im Mikroprozessor 420 erzielt werden, was es dem Mikroprozessor 420 erlaubt, die detektierte Temperatur der Batterie 50 mit dem einen oder den mehreren Bereichen zu vergleichen. Wenn die Temperatur der Batterie 50 nicht im passenden Betriebsbereich liegt, unterbricht der Mikroprozessor 420 den Stromfluss von der Batterie 50 und/oder schaltet den Motor 450 ab. In einigen Konstruktionen hält der Mikroprozessor 420 den Motor 450 gestoppt und/oder unterbricht den Stromfluss von der Batterie 50, bis die Temperatur der Batterie 50 in einen passenden Betriebsbereich fällt. In einigen Konstruktionen, bei denen der Mikroprozessor 420 bestimmt, dass die Temperatur der Batterie 50 nicht innerhalb eines passenden Betriebsbereiches liegt, wird der Mikroprozessor 420 den Motor 450 nicht abschalten, bis der Mikroprozessor 420 detektiert, dass ein niedriger Entladestrom von der Batterie 50 an den Motor 450 geliefert wird. In einigen Konstruktionen wird der Motor 450 wieder freigegeben (das heißt, das Elektrowerkzeug 55 ist betreibbar), wenn der Mikroprozessor 420 detektiert, dass die Batterie 50 vom Elektrowerkzeug 55 entfernt wird.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann das Elektrowerkzeug 55 auch einen Lüfter oder ein Gebläse 470 umfassen, um Kühlluft durch das Werkzeug 55 und den Batteriesatz 50 zu drücken, wie das in 21B gezeigt ist. Die Batteriezellen 80a, die Wärmesenken 275, die (nicht gezeigten) Wärmehohlleiter und/oder der Leistungs-FET oder der Schalter 180, wenn sie in der Batterie 50 eingeschlossen sind, können durch die vorbei gehende Luft gekühlt werden. In einer solchen Konstruktion umfassen die Batterie 50 und das Elektrowerkzeug 55 eine oder mehrere Lüftungsöffnungen, um Kühlluft hinein und erwärmte Luft heraus zu führen. Das Elektrowerkzeug 55 umfasst eine oder mehrere Einlasslüftungsöffnungen 475, die in der dargestellten Konstruktion im wesentlichen oben auf dem Gehäuse 400 des Elektrowerkzeugs angeordnet sind. Das Elektrowerkzeug 55 umfasst auch eine oder mehrere Auslasslüftungsöffnungen 480, die im wesentlichen am Boden des Verbindungsteils 405 des Elektrowerkzeugs 55 angeordnet sind. Die Auslasslüftungsöffnungen 480, die im Elektrowerkzeug 55 eingeschlossen sind, sind auch so angeordnet, dass die Einlasslüftungsöffnungen (nicht gezeigt) der Batterie 50 im wesentlichen unter den Auslasslüftungsöffnungen 480 liegen. In der dargestellten Konstruktion treibt ein Motor 485, der im Elektrowerkzeug 55 enthalten ist, den Lüfter 470 an. In einigen Konstruktionen steuert ein Mikroprozessor 490, der im Elektrowerkzeug 55 eingeschlossen ist, den Betrieb des Lüfters 470. Der Mikroprozessor 490 kann den Lüfter 470 während vorbestimmter Zeitintervalle, und/oder wenn eine hohe Batterietemperatur detektiert wird, aktivieren.
Wie in 21C gezeigt ist, kann die Schaltung 130, die in der Batterie 50 eingeschlossen ist, die Information über den Ladezustand an die Mikrosteuerung 420, die im Elektrowerkzeug 55 eingeschlossen ist, übermitteln. In dieser Konstruktion kann die Mikrosteuerung 420 im Elektrowerkzeug 55 die Information über den Ladezustand der Batterie auf einem Ladeanzeiger 115a, der auf oder im Gehäuse des Werkzeugs 55 angeordnet ist, anzeigen. In dieser Konstruktion kann der Ladeanzeiger 155a ähnlich dem Ladeanzeiger 155 sein, der in der Batterie 50 enthalten ist, und er kann auf ähnliche Art betrieben werden (beispielsweise in einer automatischen Anzeigebetriebsart, in einer manuellen Anzeigebetriebsart und dergleichen). In einigen Konstruktionen kann der Ladeanzeiger 155a einen Druckknopf 160 einschließen und er kann mehr oder weniger LEDs (beispielsweise die LEDs 17a-d) als hier gezeigt und beschrieben sind, einschließen.
Wie in 23 gezeigt ist, kann die Schaltung 130, die in der Batterie 50 eingeschlossen ist, auch verwendet werden, um den Betrieb eines elektrischen Geräts, wie eines Elektrowerkzeugs 55, zu steuern. In der gezeigten Konstruktion umfasst das Elektrowerkzeug 55 einen Motor 450, einen Triggerschalter 491, der durch einen Nutzer aktiviert wird, eine Geschwindigkeitssteuerschaltung 492, eine elektrische Kupplung 493 und eine Bremse 494. Das Werkzeug 55 umfasst auch einen positiven Anschluss 900 für eine Verbindung mit dem positiven Anschluss 105 der Batterie 50, einen negativen Anschluss 901 für eine Verbindung mit dem negativen Anschluss 110 der Batterie 50, und zwei Messanschlüsse 902a und 902b für eine Verbindung mit den zwei Messanschlüssen 120a beziehungsweise 120b der Batterie 50. In anderen Konstruktionen können das Elektrowerkzeug 55 und die Batterie 50 mehr oder weniger Anschlüsse, als gezeigt und beschrieben sind, aufweisen.
In dieser Konstruktion kann die Schaltung 130 eine Werkzeuggeschwindigkeitssteuerung liefern als auch Parameter und Eigenschaften des Batteriesatzes überwachen. Der Leistungs- MOSFET oder der Schalter 180 kann die Schaltfunktion der Geschwindigkeitssteuerschaltung des Werkzeugs 55 steuern. In dieser Konstruktion kann der Leistungs-MOSFET, der für die Geschwindigkeitssteuerschaltung 492 verwendet wird, in der Batterie 50 statt im Elektrowerkzeug 55 eingeschlossen sein.
Wie in 24 gezeigt ist, ist die Batterie 50 auch konfiguriert, um eine Verbindung mit einem elektrischen Gerät, wie der Batterieladevorrichtung 60 zu ermöglichen. Die Batterieladevorrichtung 60 umfasst ein Gehäuse 500. Das Gehäuse 500 liefert einen Verbindungsteil 505, mit dem die Batterie 50 verbunden ist. Der Verbindungsteil 505 umfasst ein oder mehrere (nicht gezeigte) Anschlüsse des elektrischen Geräts, um die Batterie 50 elektrisch mit der Batterieladevorrichtung 60 zu verbinden. Die Anschlüsse, die in der Batterieladevorrichtung 60 enthalten sind, sind so konfiguriert, dass sie mit den Anschlüssen, die in der Batterie 50 enthalten sind, zusammenpassen, und um Leistung und Information an die Batterie 50 zu übertragen und von dieser zu empfangen.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten umfasst die Batterieladevorrichtung 60 auch einen Mikroprozessor oder eine Mikrosteuerung 510. Die Mikrosteuerung 510 steuert die Überführung von Leistung zwischen der Batterie 50 und der Batterieladevorrichtung 60. In einigen Konstruktionen steuert die Mikrosteuerung 510 die Überführung von Information zwischen der Batterie 50 und der Batterieladevorrichtung 60. In einigen Konstruktionen identifiziert und/oder bestimmt die Mikrosteuerung 510 eine oder mehrere Eigenschaften oder Zustände der Batterie 50 auf der Basis von Signalen, die von der Batterie 50 empfangen werden. Die Mikrosteuerung 510 kann auch den Betrieb der Ladevorrichtung 60 auf der Basis der identifizierenden Eigenschaften der Batterie 50 steuern.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten gründet die Batterieladevorrichtung 60 das Ladeschema oder das Verfahren für das Laden der Batterie 50 auf der Temperatur der Batterie 50. In einigen Konstruktionen liefert die Batterieladevorrichtung 60 einen Ladestrom an die Batterie 50, während sie periodisch die Temperatur der Batterie 50 detektiert oder überwacht. Wenn die Batterie 50 keinen Mikroprozessor einschließt, so misst die Batterieladevorrichtung 60 periodisch den Widerstand eines Thermistors, wie des Thermistors 150, nach vordefinierten Zeitabschnitten. Wenn die Batterie 50 einen Mikroprozessor, wie den Mikroprozessor 140, einschließt, dann führt die Batterieladevorrichtung 60 folgendes durch: 1) fragt den Mikroprozessor 140 periodisch ab, um die Batterietemperatur zu bestimmen und/oder um zu bestimmen, ob sich die Batterietemperatur außerhalb eines oder mehrerer passender Betriebsbereiche befindet; oder 2) wartet, um ein Signal vom Mikroprozessor 140 zu empfangen, das anzeigt, dass sich die Batterie nicht innerhalb eines passenden Betriebsbereiches befindet.
In einigen Konstruktionen unterbricht die Batterieladevorrichtung 60, wenn die Temperatur der Batterie einen vordefinierten Schwellwert überschreitet oder nicht in einen passenden Betriebsbereich fällt, den Ladestrom. Die Batterieladevorrichtung 60 detektiert oder überwacht weiter periodisch die Batterietemperatur oder wartet, um ein Signal vom Mikroprozessor 140 zu bekommen, das anzeigt, dass die Batterietemperatur sich innerhalb eines passenden Betriebsbereichs befindet. Wenn sich die Batterietemperatur innerhalb eines passenden Betriebsbereichs befindet, so kann die Batterieladevorrichtung 60 den Ladestrom, der an die Batterie 50 geliefert wird, wieder aufnehmen. Die Batterieladevorrichtung 60 überwacht weiter die Batterietemperatur und führt weiter eine Unterbrechung und Wiederaufnahme des Ladestroms auf der Basis der detektierten Batterietemperatur durch. In einigen Kon struktionen beendet die Batterieladevorrichtung 60 das Laden nach einer vorbestimmten Zeitdauer oder wenn der aktuelle Ladezustand der Batterie einen vordefinierten Schwellwert erreicht.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten können die Batterie 50 und/oder die elektrischen Geräte, wie das Elektrowerkzeug 55 und die Batterieladevorrichtung 60, sich im Ungleichgewicht befindliche Batteriezellen innerhalb der Batterie 50 detektieren. In einigen Konstruktionen überwacht ein Mikroprozessor, wie beispielsweise der Mikroprozessor 140, 420, 490 und/oder 510 (der "überwachende Mikroprozessor") nur zwei Gruppen von Batteriezellen 80 und bestimmt eine Zellenungleichheit unter Verwendung eines Verhältnisses der Spannungen der zwei Zellgruppen, statt dass jede Batteriezelle 80a-e einzeln überwacht wird.
Als Beispiel ist eine Batterie 600 in der 25 teilweise gezeigt. In einigen Konstruktionen ist die Batterie 600 ähnlich der Batterie 50 und umfasst einen Mikroprozessor 140. In anderen Konstruktionen umfasst die Batterie 600 keinen Mikroprozessor. In der dargestellten Konstruktion umfasst die Batterie 600 fünf Batteriezellen 605a, 605b, 605c, 605d und 605e, wobei jede im wesentlichen dieselben Nennspannung von beispielweise ungefähr 4 Volt aufweist.
Die Batteriezellen 605a-e sind in zwei Gruppen angeordnet, der Gruppe 610 und 615. Die Gruppe 610 umfasst die Batteriezellen 605a und 605b, und die Gruppe 615 umfasst die Batteriezellen 605c, 605d und 605e.
Die Batterie 600 umfasst auch einen Leiter oder einen Streifen 620, der eine Spannung V₆₁₅ über der Gruppe 615 liefert (das ist die Gesamtspannung der Batteriezellen 605c, 605d und 605e). Wenn die Batteriezellen 605a-e nahezu vollständig ge laden sind, so beträgt die Spannung V₆₁₅ der Gruppe 615 ungefähr 12 Volt. Die Spannung V_T ist die Spannung über allen Batteriezellen 605a-e. Wenn die Batteriezellen 605a-e im wesentlichen voll geladen sind, so beträgt die Spannung V_T ungefähr 20 Volt.
Der überwachende Mikroprozessor ist programmiert, um die Spannungen V₆₁₅ und V_T zu überwachen. In einigen Konstruktionen überwacht der überwachende Mikroprozessor die Spannungen V₆₁₅ und V_T. In einigen Konstruktionen überwacht der überwachende Mikroprozessor die Spannungen V₆₁₅ und V_T entweder kontinuierlich oder periodisch und berechnet ein Verhältnis R zwischen den gemessenen Spannungen V₆₁₅ und V_T. Das Verhältnis R wird durch die Gleichung R = V₆₁₅/V_T bestimmt.
Wenn die Zellen 605a-e sich im wesentlichen im Gleichgewicht befinden, so beträgt das Verhältnis R ungefähr 0,6. Wenn eine oder mehrere Zellen aus der ersten Gruppe 610 sich während des Ladens und Entladens nicht im Gleichgewicht befinden (das heißt eine aktuelle Zelle weist einen niedrigeren Ladezustand oder eine niedrigere Spannung als die anderen Zellen auf), wird das Verhältnis R größer als 0,6 sein. Wenn eine oder mehrere Zellen aus der zweiten Gruppe 615 sich während des Ladens oder Entladens nicht im Gleichgewicht befinden, wird das Verhältnis R niedriger als 0,6 sein. Wenn zwei Zellen, eine aus der ersten Gruppe 610 und eine aus der zweiten Gruppe 615 (beispielsweise die Zelle 605a und die Zelle 605e), sich während des Ladens oder Entladens nicht im Gleichgewicht befinden, wird das Verhältnis R größer als 0,6 sein. Mit anderen Worten, wenn eine sich nicht im Gleichgewicht befindliche Zelle auftritt, so wird das Verhältnis R in positiver oder negativer Richtung vom ausgeglichenen Verhältnis von 0,6 abweichen. Wenn der überwachende Mikroprozessor ein Zellenungleichgewicht entdeckt, das heißt ein Verhältnis R berechnet, das wesentlich höher oder niedriger als das Gleichgewichtsverhältnis von 0,6 ist, so wird der Betrieb der Batterie 600 (das ist das Laden und/oder Entladen) unterbrochen oder geändert. In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten wird der Betrieb der Batterie 600 unterbrochen oder geändert, wenn das Verhältnis R nicht innerhalb des Bereichs von 0,55 bis ungefähr 0,65 enthalten ist.
Die 26 und 27 sind Schaubilder, die ein Näherungsbeispiel zeigen, wenn ein Ungleichgewicht in der Batterie 600 auftritt, und die zeigen, wie das Verhältnis R dadurch von einem ausgeglichenen Verhältnis abweicht. In diesem Beispiel weist jede Zelle 605a-e eine Nennspannung von ungefähr 4 Volt auf, und der ausgeglichene Verhältniswert für das Verhältnis R liegt bei ungefähr 0,6 oder 60%.
In der dargestellten Konstruktion stellt die Achse 700 die Zeit in Sekunden dar, die Achse 705 stellt die Spannung in Volt dar, und die Achse 710 stellt ein Verhältnis oder ein Prozentsatz in Volt/Volt dar. Die Linie 715a stellt die Spannung der Zelle 605a über der Zeit dar, die Linie 715b stellt die Spannung der Zelle 605b über der Zeit dar, und die Linie 715c stellt die Spannung der Zelle 605c über der Zeit dar. Die Linie 715d stellt die Spannung der Zelle 605d über der Zeit dar, die Linie 715e stellt die Spannung der Zelle 605e über der Zeit dar, und die Linie 720 stellt das Verhältnis R über der Zeit dar.
Im dargestellten Beispiel tritt ein Ungleichgewicht (das im Schaubild durch die Zahl 725 dargestellt ist) bei ungefähr 86 Sekunden auf. Das Ungleichgewicht 725 wird durch die Zelle 605e, die in der Gruppe 615 enthalten ist, verursacht. Zu dieser Zeit (t = 86 s) beginnt das Verhältnis 720 zu fallen oder vom ausgeglichenen Verhältnis von 0,6 (das ist 60%) abzuweichen. Da das Verhältnis 720 abnimmt, kann bestimmt werden, dass die aus dem Gleichgewicht geratene Zelle sich in der Gruppe 615 befindet. Wenn das Verhältnis R sich 55,0 bei ungefähr 91 Sekunden annähert (in der 28 durch die Zahl 730 angezeigt), so beträgt die Spannung der Zelle 605e ungefähr 1 Volt. In einigen Konstruktionen detektiert der überwachende Mikroprozessor, dass das Verhältnis R auf ungefähr 55,0 gefallen ist und beendet den Betrieb der Batterie 600, um eine weitere Entladung der Zelle 605e zu vermeiden.
In einigen Konstruktionen überwacht der überwachende Mikroprozessor die Spannung jeder Batteriezelle statt ein auf das Verhältnis ausgerichtetes Verfahren der Überwachung zu verwenden, wie das beispielsweise der Mikroprozessor 140 tut. Wie vorher diskutiert wurde, umfasst die Batterie 50 die Vielzahl der Widerstände 260 für das Vorsehen von Spannungsmessungen der Batteriezellen 80. Die Vielzahl der Widerstände 260 ist so angeordnet, dass der Mikroprozessor 140 die Spannung jeder der Batteriezellen 80a-g ungefähr zur selben Zeit messen kann. In einigen Konstruktionen detektiert der Mikroprozessor 140 ein Ungleichgewicht in der Batterie 50, wenn eine oder mehrere Zellen 80 ungefähr 1 Volt erreichen.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann die Batterie 50 oder 600 die Zellen 80a-g oder 605a-e wieder ins Gleichgewicht bringen, wenn ein Ungleichgewicht detektiert wurde. In einigen Konstruktionen sperrt der überwachende Mikroprozessor die Batterie 50 oder 600 (unterbricht beispielsweise den Betrieb der Batterie, verhindert den Betrieb der Batterie etc.), wenn sich das ausgeglichene Verhältnis R nicht länger in einem akzeptablen Bereich befindet. Nachdem die Batterie 50 oder 600 gesperrt wurde, bestimmt der überwachende Mikroprozessor welche Zelle(n) 80a-e oder 605a-e sich nicht im Gleichgewicht befinden (die "Zelle mit der niedrigen Spannung").
In einigen Konstruktionen aktiviert der überwachende Mikroprozessor die jeweiligen Transistoren, wie beispielsweise die Transistoren 265a-f, die elektrisch mit solchen Zellen 80a-g oder 605a-e verbunden sind, die aktuell keinen niedrigen Ladezustand aufweisen (das heißt, die Zellen weisen einen aktuell höheren Ladezustand als die Zelle mit der niedrigen Spannung auf) oder er schaltet diese ein. Der überwachende Mikroprozessor beginnt eine gesteuerte Entladung der Zellen 80a-g oder 605a-e mit einem aktuell hohen Ladezustand. Beispielsweise wird der überwachende Mikroprozessor den kleinen Entladestrom, der von den sich im Gleichgewicht befindlichen Zellen 80a-e oder 605a-e durch die jeweiligen Transistoren fließt, steuern. Der überwachende Mikroprozessor wird weiter Spannungsmessungen der Zellen 80a-g oder 605a-e während des gesteuerten Entladeverfahrens durchführen. Der überwachende Mikroprozessor wird das gesteuerte Entladeverfahren beenden, wenn der aktuelle Ladezustand der Zellen 80a-g oder 605a-e mit einem höheren Ladezustand reduziert wird, so dass er ungefähr gleich der Zelle mit der vorherigen niedrigen Spannung ist.
In einigen Konstruktionen verwendet der überwachende Mikroprozessor das gesteuerte Entladeverfahren, um eine Anzeige mit Leistung zu versorgen, wie beispielsweise das Blinken aller LEDs 170a-d auf der Ladeanzeige 155. In dieser Konstruktion zeigen die blinken LEDs 170a-d einer Bedienperson oder einem Nutzer an, dass die Batterie 50 oder 600 gesperrt ist und/oder sich aktuell im Verfahren des Wieder-ins-Gleichgewicht-Bringens der Zellen 80a-g oder 605a-e befindet.
Das weitere schematische Diagramm der Batterie 50 ist schematisch in 28 dargestellt. In einigen Konstruktionen umfasst die Schaltung 130 eine elektrische Komponente, wie beispielsweise einen Identifikationswiderstand 750, und der Identifikationswiderstand 750 kann einen festgesetzten Wider stand aufweisen. In anderen Konstruktionen kann die elektrische Komponente ein Kondensator, eine Spule, ein Transistor, ein Halbleiterbauelement, eine elektrische Schaltung oder eine andere Komponente, die einen Widerstand aufweist oder fähig ist, ein elektrisches Signal zu senden, wie beispielsweise ein Mikroprozessor, eine digitale Logikkomponente und dergleichen, sein. In der dargestellten Konstruktion kann der Widerstandswert des Identifikationswiderstands 750 auf der Basis der Eigenschaften der Batterie 50, wie der Nennspannung und dem chemischen Aufbau der Batteriezellen 80, gewählt werden. Ein Messanschluss 120 kann eine elektrische Verbindung mit dem Identifikationswiderstand 750 herstellen.
Die Batterie 50, die schematisch in 28 gezeigt ist, kann elektrisch mit einem elektrischen Gerät, wie einer Batterieladevorrichtung 820 (die auch schematisch gezeigt ist) verbunden sein, um Leistung zu empfangen oder zu überführen. Die Batterieladevorrichtung 820 kann einen positiven Anschluss 825, einen negativen Anschluss 828 und einen Messanschluss 830 einschließen. Jeder Anschluss 820, 828, 830 der Batterieladevorrichtung 820 kann (jeweils) elektrisch mit dem entsprechenden Anschluss 110, 115, 120 der Batterie 50 verbunden sein. Die Batterieladevorrichtung 820 kann auch eine Schaltung einschließen, die elektrische Komponenten aufweist, wie beispielsweise einen ersten Widerstand 835, einen zweiten Widerstand 840, eine elektronische Halbleitervorrichtung oder einen Halbleiter 855, eine Vergleichsvorrichtung 860 und einen Prozessor oder eine Mikrosteuerung (nicht gezeigt). In einigen Konstruktionen kann der Halbleiter 855 einen Transistor einschließen, der in der Sättigung oder einem "AN"-Zustand arbeiten kann, und der im abgeschnittenen oder "AUS"-Zustand arbeiten kann. In einigen Konstruktionen kann die Vergleichsvorrichtung 860 eine zugewiesene Spannungsüberwachungsvorrichtung, ein Mikroprozessor oder eine Verarbeitungseinheit sein. In anderen Konstruktionen kann die Ver gleichsvorrichtung 860 in der Mikrosteuerung enthalten sein (nicht gezeigt).
In einigen Konstruktionen kann die (nicht gezeigte) Mikrosteuerung programmiert sein, um den Widerstandswert der elektrischen Komponente in der Batterie 50, wie den Identifikationswiderstand 750, zu identifizieren. Die Mikrosteuerung kann auch programmiert sein, um eine oder mehrere Eigenschaften der Batterie 50, wie beispielsweise den chemischen Aufbau der Batterie und die Nennspannung der Batterie 50, zu bestimmen. Wie vorher erwähnt wurde, kann der Widerstandswert des Identifikationswiderstands 750 einem zugewiesenen Wert, der mit einer oder mehreren speziellen Batterieeigenschaften verbunden ist, entsprechen. Beispielsweise kann der Widerstandswert des Identifikationswiderstands 750 in einem Bereich von Widerstandswerten enthalten sein, die dem chemischen Aufbau und der Nennspannung der Batterie 50 entsprechen.
In einigen Konstruktionen kann die Mikrosteuerung programmiert sein, um einen Vielzahl der Widerstandswerte des Identifikationswiderstands 750 zu erkennen. In diesen Konstruktionen kann jeder Bereich einem chemischen Aufbau der Batterie, wie beispielsweise NiCd, NiMH, Li-Ionen und dergleichen, entsprechen. In einigen Konstruktionen kann die Mikrosteuerung zusätzliche Widerstandsbereiche erkennen, wobei jeder einem anderen chemischen Aufbau der Batterie oder einer anderen Batterieeigenschaft entspricht.
In einigen Konstruktionen kann die Mikrosteuerung programmiert sein, um eine Vielzahl von Spannungsbereichen zu erkennen. Die Spannungen, die in den Spannungsbereichen eingeschlossen sind, können vom Widerstandswert des Identifikationswiderstands 750 abhängen oder diesem entsprechen, so dass die Mikrosteuerung den Wert des Widerstands 750 auf der Basis der gemessenen Spannung bestimmen kann.
In einigen Konstruktionen kann der Widerstandswert des Identifikationswiderstands 750 weiter so gewählt werden, dass er für jeden möglichen Nennspannungswert der Batterie 50 eindeutig ist. Beispielsweise kann in einem Bereich von Widerstandswerten ein erster zugewiesener Widerstandswert einer Nennspannung von 21 Volt entsprechen, ein zweiter zugewiesener Widerstandswert kann einer Nennspannung von 16,8 Volt entsprechen, und ein dritter zugewiesener Widerstandswert kann einer Nennspannung von 12,6 Volt entsprechen. In einigen Konstruktionen kann es mehr oder weniger zugewiesene Widerstandswerte geben, wobei jeder einer möglichen Nennspannung der Batterie 50, die mit dem Widerstandsbereich verbunden ist, entspricht.
In einer beispielhaften Implementierung stellt die Batterie 50 eine elektrische Verbindung mit der Batterieladevorrichtung 820 her. Um eine erste Batterieeigenschaft zu identifizieren, schaltet der Halbleiter 855 in den "AN"-Zustand unter der Steuerung einer (nicht gezeigten) zusätzlichen Schaltung. Wenn sich der Halbleiter 855 im "AN"-Zustand befindet, können der Identifikationswiderstand 750 und die Widerstände 835 und 840 ein Spannungsteilernetz schaffen. Das Netz errichtet eine Spannung V_A an einem ersten Referenzpunkt 875. Wenn der Widerstandswert des Widerstands 840 wesentlich niedriger als der Widerstandswert des Widerstands 835 ist, so wird die Spannung V_A von den Widerstandswerten des Identifikationswiderstands 750 und des Widerstands 840 abhängen. In dieser Implementierung befindet sich die Spannung V_A in einem Bereich, der durch den Widerstandswert des Identifikationswiderstands 750 bestimmt wird. Die (nicht gezeigte) Mikrosteuerung misst die Spannung V_A am ersten Referenzpunkt 875 und bestimmt den Widerstandswert des Identifikationswiderstands 750 auf der Basis der Spannung V_A. In einigen Konstruktionen vergleicht die Mikrosteuerung die Spannung V_A mit einer Viel zahl von Spannungsbereichen, um die Batterieeigenschaft zu bestimmen.
In einigen Konstruktionen kann die erste zu identifizierende Batterieeigenschaft den chemischen Aufbau der Batterie einschließen. Beispielsweise kann jeder Widerstandswert unterhalb 150 kOhm anzeigen, dass die Batterie 50 einen chemischen Aufbau aus NiCd oder NiMH hat, und jeder Widerstandswert von ungefähr 150 kOhm oder darüber kann anzeigen, dass die Batterie 50 einen chemischen Aufbau aus Li oder Li-Ionen aufweist. Wenn die Mikrosteuerung den chemischen Aufbau der Batterie 50 bestimmt und identifiziert, kann ein passender Ladealgorithmus oder ein Verfahren ausgewählt werden. In anderen Konstruktionen gibt es mehr Widerstandsbereiche, die jeweils einem anderen chemischen Aufbau einer Batterie als im obigen Beispiel entsprechen.
Wenn man mit der beispielhaften Implementierung fortfährt, so schaltet der Halbleiter 855, um eine zweite Batterieeigenschaft zu identifizieren, unter der Steuerung der zusätzlichen Schaltung in den "AUS"-Zustand. Wenn der Halbleiter 855 in den "AUS"-Zustand schaltet, so schaffen der Identifikationswiderstand 750 und der Widerstand 835 ein Spannungsteilernetz. Die Spannung V_A am ersten Referenzpunkt 875 wird nun durch die Widerstandswerte des Identifikationswiderstands 750 und des Widerstands 835 bestimmt. Der Widerstandswert des Identifikationswiderstands 750 wird so ausgewählt, dass wenn die Spannung V_BATT an einem zweiten Referenzpunkt 880 im wesentlichen gleich der Nennspannung der Batterie 50 ist, die Spannung V_A am ersten Referenzpunkt 875 im wesentlichen gleich einer Spannung V_REF am dritten Referenzpunkt 885 ist. Wenn die Spannung V_A am ersten Referenzpunkt 875 die feste Spannung V_REF am dritten Referenzpunkt 885 übersteigt, so ändert ein Ausgangssignal V_OUT der Vergleichsvorrichtung 860 seinen Zustand. In einigen Konstruktionen kann das Ausgangs signal V_OUT verwendet werden, um ein Laden zu beenden oder um als eine Anzeige zu dienen, um zusätzliche Funktionen zu beginnen, wie eine Wartungsroutine, eine Ausgleichroutine, eine Entladefunktion, zusätzliche Ladeschemata und dergleichen. In einigen Konstruktionen kann die Spannung V_REF eine feste Referenzspannung sein.
In einigen Konstruktionen kann die zweite zu identifizierende Batterieeigenschaft eine Nennspannung der Batterie 50 einschließen. Beispielsweise kann eine allgemeine Gleichung für das Berechnen des Widerstandswert für den Identifikationswiderstand 750 folgendermaßen aussehen: R100 = (VREF·R135)/(VBATT – VREF)wobei R₁₀₀ der Widerstandswert des Identifikationswiderstands 750 ist, wobei R₁₃₅ der Widerstandswert des Widerstands 835 ist, wobei V_BATT die Nennspannung der Batterie 50 ist, und wobei V_REF eine feste Spannung, wie beispielsweise ungefähr 2,5 Volt, ist. Beispielsweise kann im Bereich der Widerstandswerte für den chemischen Aufbau aus Li-Ionen (der oben angegeben wurde) ein Widerstandswert von ungefähr 150 kOhm für den Identifikationswiderstand 750 einer Nennspannung von ungefähr 21 Volt entsprechen, ein Widerstandswert von ungefähr 194 kOhm kann einer Nennspannung von ungefähr 16,8 Volt entsprechen, und ein Widerstandswert von ungefähr 274,7 kOhm kann einer Nennspannung von ungefähr 12,6 Volt entsprechen. In anderen Konstruktionen können mehr oder weniger zugewiesene Widerstandswerte zusätzlichen oder anderen Nennspannungswerten des Batteriesatzes entsprechen.
In der dargestellten Konstruktion können sowohl der Identifikationswiderstand 750 als auch der dritte Referenzpunkt 885 auf der "hohen" Seite eines Strommesswiderstands 890 angeordnet sein. Das Positionieren des Identifikationswiderstands 750 und des dritten Referenzpunkt 885 in dieser Weise kann alle relativen Spannungsfluktuationen V_A und V_REF reduzieren, wenn ein Ladestrom vorhanden ist. Spannungsfluktuationen können in der Spannung V_A auftauchen, wenn der Identifikationswiderstand 750 und der dritte Referenzpunkt 885 auf Erde 895 bezogen werden, und ein Ladestrom an die Batterie 50 gelegt wird.
In einigen Konstruktionen kann die Batterieladevorrichtung 820 auch eine Ladesteuerfunktion einschließen. Wie vorher diskutiert wurde, so ändert, wenn die Spannung V_A im wesentlichen gleich der Spannung V_REF (die anzeigt, dass die Spannung V_BATT gleich der Nennspannung der Batterie 50 ist) ist, das Ausgangssignal V_OUT der Vergleichsvorrichtung 860 seinen Zustand. In einigen Konstruktionen wird der Ladestrom nicht länger an die Batterie 50 geliefert, wenn das Ausgangssignal V_OUT der Vergleichsvorrichtung 860 seinen Zustand ändert. Wenn der Ladestrom unterbrochen wird, so beginnt die Batteriespannung V_BATT abzunehmen. Wenn die Spannung V_BATT einen unteren Schwellwert erreicht, so ändert das Ausgangssignal V_OUT der Vergleichsvorrichtung 860 wieder seinen Zustand. In einigen Konstruktionen wird der untere Schwellwert der Spannung V_BATT durch den Widerstandswert eines Hysteresewiderstands 898 bestimmt. Der Ladestrom wird wieder aufgenommen, wenn das Ausgangssignal V_OUT der Vergleichsvorrichtung 860 seinen Zustand wieder ändert. In einigen Konstruktionen wiederholt sich dieser Zyklus während einer vorbestimmten Zeitdauer, wie sie von der Mikrosteuerung bestimmt wird, oder für eine gewisse Anzahl von Zustandsänderungen, die von der Vergleichsvorrichtung 860 vorgenommen werden. In einigen Konstruktionen wiederholt sich dieser Zyklus, bis die Batterie 50 aus der Batterieladevorrichtung 820 entfernt wird.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann die Schaltung 130 der Batterie 50 auch eine oder mehrere Batterieeigenschaft(en) anzeigen. In einigen Konstruktionen können die Batterieeigenschaften beispielsweise eine Nennspannung und eine Temperatur der Batterie 50 einschließen. Die Schaltung 130 umfasst eine elektrische Identifikationskomponente oder einen Identifikationswiderstand 910, eine Temperaturmessvorrichtung oder einen Thermistor 914, eine erste Strombegrenzungsvorrichtung oder Schutzdiode 918, eine zweite Strombegrenzungsvorrichtung oder Schutzdiode 922 und einen Kondensator 926. Der Identifikationswiderstand 910 weist einen festgesetzten Widerstandswert auf, der einer oder mehreren Batterieeigenschaft(en) entspricht. In einigen Konstruktionen entspricht der Widerstandswert des Identifikationswiderstands 910 der Nennspannung der Batterie 50 oder der Batteriezelle 80. In einigen Konstruktionen entspricht der Widerstandswert dem chemischen Aufbau der Batterie 50. In einigen Konstruktionen entspricht der Widerstandswert zwei oder mehr Batterieeigenschaften oder er entspricht verschiedenen Batterieeigenschaften. Der Widerstandswert des Thermistors 914 zeigt die Temperatur der Batteriezelle 80 an und ändert sich, wenn sich die Temperatur der Batteriezelle 80 ändert. Ein Messanschluss 930 ist elektrisch mit der Schaltung 130 verbunden.
Die Batterie 50, die schematisch in 29 gezeigt ist, stellt eine elektrische Verbindung mit einem elektrischen Gerät, wie einer Batterieladevorrichtung 942 (die auch schematisch gezeigt ist) her. Die Batterieladevorrichtung 942 umfasst einen positiven Anschluss 946, einen negativen Anschluss 950 und einen Messanschluss 954. In einer ähnlichen Weise wie bei der Batterie 50 und der Batterieladevorrichtung 820, die in 28 gezeigt sind, sind der positive Anschluss 934, der negative Anschluss 938 und der Messanschluss 930 der Batterie 50 elektrisch mit dem positiven Anschluss 946, dem negativen Anschluss 950 beziehungsweise dem Messanschluss 954 der Batterieladevorrichtung 942 verbunden. Die Batterieladevorrichtung 942 umfasst auch eine Steuerschal tung, wie eine Steuervorrichtung, einen Prozessor, eine Mikrosteuerung oder Steuerung 958 und eine elektrische Komponente oder einen Widerstand 962.
Der Betrieb der Batterie 50 und der Batterieladevorrichtung 942 wird unter Bezug auf die 29 und 30A-B diskutiert. In einigen Konstruktionen erhöht, wenn die Batterie 50 elektrisch mit der Batterieladevorrichtung 942 verbunden ist, und wenn der Kondensator 926 anfänglich entladen ist, die Steuerung 958 eine Spannung V_A an einem ersten Referenzpunkt 964 auf ungefähr einen ersten Schwellwert. In einigen Konstruktionen beträgt der erste Schwellwert ungefähr 5 Volt. Wie in 30A gezeigt ist, erhöht die Steuerung 958 die Spannung V_A auf den ersten Schwellwert zu ungefähr einer Zeit T₁.
Wenn der erste Schwellwert auf den ersten Referenzpunkt 964 angewandt wird, wird ein erster Strompfad in der Batterie 50 und der Batterieladevorrichtung 942 errichtet. Der erste Strompfad umfasst den Widerstand 962, den Kondensator 926, die erste Diode 918 und den Identifikationswiderstand 910. Wenn die Spannung V_A auf ungefähr den ersten Schwellwert erhöht wird, so misst die Steuerung 958 die Spannung V_OUT am zweiten Referenzpunkt 966. Die Spannung V_OUT am zweiten Referenzpunkt 966 steigt schnell auf eine Spannung an, die durch ein Spannungsteilernetz bestimmt wird, das aus dem Identifikationswiderstand 910, dem Widerstand 962 und dem Spannungsabfall über der Diode 918 in Vorwärtsrichtung besteht. In einigen Konstruktionen wird die Spannung V_OUT in einem Bereich von ungefähr 0 Volt bis leicht unterhalb der Spannung V_A liegen. Wie in 30B gezeigt ist, so tritt ein Anstieg der Spannung V_OUT ungefähr zur Zeit T₂ auf, und die Steuerung 985 misst die Spannung V_OUT ungefähr zur Zeit T₂ oder kurz danach. In einigen Konstruktionen ist die Zeit T₂ ungefähr gleich der Zeit T₁. In einigen Konstruktionen tritt die Zeit T₂ nahezu direkt nach der Zeit T₁ auf. Die Zeit T₂ kann basierend auf Toleranzen in der Messung später liegen.
In einer Konstruktion entspricht die Spannung V_OUT, die durch die Steuerung 958 gemessen wird, einem Widerstandswert für den Identifikationswiderstand 910. Der Widerstandswert entspricht der Nennspannung der Batterie 50. In einigen Konstruktionen nimmt, wenn der Widerstandswert des Identifikationswiderstands 910 abnimmt, die Spannung V_OUT ebenfalls ab.
In der dargestellten Konstruktion steigt die Spannung V_OUT schließlich ungefähr auf die Spannung V_A an, wenn der Kondensator 926 voll geladen wird. Nachdem der Kondensator 926 voll geladen ist, erniedrigt die Steuerung 958 die Spannung V_A am ersten Referenzpunkt 964 auf einen zweiten Schwellwert. In einigen Konstruktionen beträgt der zweite Schwellwert ungefähr 0 Volt. Wie in 30A gezeigt ist, erniedrigt die Steuerung 958 die Spannung V_A auf den zweiten Schwellwert ungefähr zur Zeit T₃.
Wenn der zweite Schwellwert auf den ersten Referenzpunkt 964 angewandt wird, so wird ein zweiter Strompfad innerhalb der Batterie 50 und der Batterieladevorrichtung 942 errichtet. Der zweite Strompfad umfasst den Widerstand 962, den Kondensator 926, die zweite Diode 922 und den Thermistor 914. Wenn die Spannung V_A auf ungefähr den zweiten Schwellwert erniedrigt wurde, so misst die Steuerung 958 die Spannung V_OUT nochmals am zweiten Referenzpunkt 966. Die Spannung V_OUT am zweiten Referenzpunkt 966 nimmt schnell auf eine Spannung ab, die durch ein Spannungsteilernetz bestimmt wird, das aus dem Thermistor 914, dem Widerstand 962 und dem Spannungsabfall in Vorwärtsrichtung über der Diode 922 besteht. In einigen Konstruktionen wird sich V_OUT im Bereich von ungefähr 0 Volt bis leicht unterhalb der Spannung V_A bewegen. Wie in 30B gezeigt ist, so tritt eine Erniedrigung der Spannung V_OUT un gefähr zur Zeit T₄ auf, und die Steuerung 958 misst die Spannung V_OUT ungefähr zur Zeit T₄ oder kurz nach der Zeit T₄. In einigen Konstruktionen ist die Zeit T₄ ungefähr gleich der Zeit T₃. In einigen Konstruktionen tritt die Zeit T₄ ungefähr sofort nach der Zeit T₃ auf. Die Zeit T₄ kann auf der Basis von Toleranzen der Messung später liegen.
In einer Konstruktion entspricht die Spannung V_OUT, die durch die Steuerung 958 zur Zeit T₄ gemessen wird, einem Widerstandswert für den Thermistor 914. Der Widerstandswert entspricht der Batterie 50. In einigen Konstruktionen nimmt der Widerstandswert des Thermistors 914 ab, und die Spannung V_OUT nimmt zu.
In einigen Konstruktionen liefert der Kondensator 926 eine Gleichspannungsblockierfunktion. Der Kondensator 926 verhindert, dass existierende Batterieladevorrichtungen (beispielsweise die Batterieladevorrichtungen, die keine neueren chemischen Eigenschaften der Batterien, wie beispielsweise ein Aufbau aus Li oder Li-Ionen erkennen, und die nicht die geforderten entsprechenden Ladealgorithmen für neuere chemischen Zusammensetzungen haben) fähig sind, einen Batteriesatz, der die Schaltung 130 aufweist, zu laden.
Eine existierende Batterie 968 eines Elektrowerkzeugs ist schematisch in 31 dargestellt, und eine weitere Konstruktion einer Batterie 970 ist schematisch in 32 dargestellt. Betrachtet man die 31 bis 34, so umfasst ein Batterieladesystem beide Batterien 968 und 970, eine existierende Batterieladevorrichtung 972 (in 33 gezeigt) und eine Batterieladevorrichtung 974 (in 34 gezeigt), die Aspekte der Erfindung verkörpern.
Betrachtet man die 31, so umfasst die existierende Batterie 968 eine oder mehrere Batteriezellen 976, wobei jede einen chemischen Aufbau aufweist und eine Nennspannung liefert. Typischerweise ist der chemische Aufbau der Batteriezelle 976 Blei-Säure, NiCd oder NiMH. Die Batteriezelle 976 umfasst ein positives Ende 978 und ein negatives Ende 980. Ein positiver Anschluss 982 stellt eine elektrische Verbindung zum negativen Ende 980 der Zelle 976 dar.
Die Batterie 968 umfasst auch eine elektrische Komponente oder einen Thermistor 986. Der Widerstandswert des Thermistors 986 zeigt die Temperatur der Batteriezelle 976 an und ändert sich, wenn sich die Temperatur der Batteriezelle 976 ändert. In einigen Konstruktionen ist der Widerstandswert des Thermistors 986 in einem ersten Bereich von Widerstandswerten eingeschlossen. Die existierende Batterieladevorrichtung 972 kann einen Widerstandswert des Thermistors 986 innerhalb dieses ersten Bereichs identifizieren und die existierende Batterie 968 entsprechend laden. Beispielsweise umfasst dieser erste Bereich von Widerstandswerten die Widerstandswerte, die ungefähr gleich und kleiner als 130 kOhm sind. Wenn der Widerstandswert des Thermistors 986 nicht im ersten Bereich der Widerstandswerte eingeschlossen ist, so kann die existierende Batterieladevorrichtung 972 die existierende Batterie 968 nicht laden. Die existierende Batterie 968 umfasst auch einen Messanschluss 988, der elektrisch mit dem Thermistor 986 verbunden ist.
Wie in 32 gezeigt ist, so umfasst die Batterie 970 eine oder mehrere Batteriezellen 990, die jeweils einen chemischen Aufbau aufweisen und eine Nennspannung der Batterie 970 liefern. Typischerweise umfasst der chemische Aufbau der Batteriezelle 990 beispielsweise einen chemischen Aufbau aus Li, Li-Ionen oder einer anderen auf Li basierenden Chemie. Die Batteriezelle 990 umfasst ein positives Ende 992 und ein negatives Ende 993. Ein positiver Anschluss 994 stellt elektrisch eine Verbindung zum positiven Ende 992 der Zelle 990 her, und ein negativer Anschluss 995 stellt elektrisch eine Verbindung mit dem negativen Ende 993 der Zelle 990 her.
Die Batterie 970 umfasst auch zwei Messanschlüsse 996 und 997. Der erste Messanschluss 996 stellt eine elektrische Verbindung zu einer ersten elektrischen Komponente oder einem Identifikationswiderstand 998 her, und der zweite Messanschluss 997 stellt eine elektrische Verbindung zu einer zweiten elektrischen Komponente oder einer Temperaturmessvorrichtung oder dem Thermistor 999 her. In einigen Konstruktionen ist der Widerstandswert des Identifikationswiderstands 998 nicht im ersten Bereich der Widerstandswerte, der durch die existierende Batterieladevorrichtung 972 identifiziert werden kann, eingeschlossen. Beispielsweise ist der Widerstandswert des Identifikationswiderstands 998 ungefähr gleich oder größer als 150 kOhm. Der Widerstandswert des Thermistors 986 zeigt die Temperatur der Batteriezelle 990 an und ändert sich, wenn sich die Temperatur der Batteriezelle 990 ändert.
Wie in 34 und den meisten Konstruktionen gezeigt ist, so umfasst die Batterieladevorrichtung 974 einen positiven Anschluss 1001, einen negativen Anschluss 1002, einen ersten Messanschluss 1003 und einen zweiten Messanschluss 1004. Der erste Messanschluss 1003 der Batterieladevorrichtung 974 stellt eine elektrische Verbindung entweder mit dem ersten Messanschluss 996 der Batterie 970 oder dem Messanschluss 988 der existierenden Batterie 968 her.
Wie in 33 und in einigen Konstruktionen gezeigt ist, so umfasst die existierende Batterieladevorrichtung 972 einen positiven Anschluss 1005, einen negativen Anschluss 1006 und einen Messanschluss 1007. Der Messanschluss 1007 der existierenden Batterieladevorrichtung 972 stellt eine elektrische Verbindung entweder zum ersten Messanschluss 996 der Batterie 970 oder zum Messanschluss 988 der existierenden Batterie 968 her.
Wenn die existierende Batterie 968 eine elektrische Verbindung mit der Batterieladevorrichtung 974 herstellt, so ist der zweite Messanschluss 1004 der Batterieladevorrichtung 974 elektrisch nicht mit einem Batterieanschluss verbunden. In einigen Konstruktionen bestimmt eine Steuervorrichtung, ein Mikroprozessor, eine Mikrosteuerung oder eine Steuerung 1008, die in der neuen Batterieladevorrichtung 974 enthalten ist, den Widerstandswert des Thermistors 986 durch den ersten Messanschluss 1003 und identifiziert die Batterie 968 als eine Batterie, die einen chemischen Aufbau aus NiCd oder NiMH besitzt. Die Steuerung 1008 wählt ein passendes Ladeverfahren oder einen Algorithmus für die existierende Batterie 968 auf der Basis des chemischen Aufbaus und der Temperatur der Batterie 968 aus. Die Batterieladevorrichtung 974 lädt die existierende Batterie 968 entsprechend.
Wenn die Batterie 970 eine elektrische Verbindung mit der Batterieladevorrichtung 974 herstellt, so stellt der zweite Messanschluss 1004 der Batterieladevorrichtung 974 eine elektrische Verbindung zum zweiten Messanschluss 997 der Batterie 970 her. In einigen Konstruktionen bestimmt die Steuerung 1008 den Widerstandswert des Identifikationswiderstands 998 und identifiziert die Batterie 970 als eine Batterie, die beispielsweise einen chemischen Aufbau aus Li, Li-Ionen oder einer anderen Li-Basis aufweist. Beispielsweise entspricht ein Widerstandswert des Identifikationswiderstands von ungefähr 150 kOhm oder mehr einem chemischen Aufbau aus Li, Li-Ionen oder einem anderen auf Li basierenden chemischen Aufbau.
In einigen Konstruktionen wird der Widerstandswert des Identifikationswiderstands 998 weiter auf der Basis der Nennspan nung der Batterie 970 gewählt. Beispielsweise zeigt ein Widerstandswert von ungefähr 150 kOhm für den Identifikationswiderstand 998 an, dass die Batterie 970 eine Nennspannung von ungefähr 21 Volt aufweist. Ein Widerstandswert von ungefähr 300 kOhm entspricht einer Nennspannung von ungefähr 16,8 Volt, und ein Widerstandswert von ungefähr 450 kOhm entspricht einer Nennspannung von ungefähr 12,6 Volt. In einigen Konstruktionen nimmt, wenn der Widerstandswert des Identifikationswiderstands 998 zunimmt, die Nennspannung der Batterie 970 ab. In einigen Konstruktionen bestimmt die Steuerung 1008 auch den Widerstandswert des Thermistors 385. Die Steuerung 1008 wählt ein passendes Ladeverfahren oder einen passenden Ladealgorithmus für die Batterie 970 auf der Basis ihres chemischen Aufbaus, der Nennspannung und/oder der Temperatur aus. Die Batterieladevorrichtung 974 lädt die Batterie 970 entsprechend.
Wenn die existierende Batterie 968 elektrisch mit der existierenden Batterieladevorrichtung 972 verbunden ist, stellt der Messanschluss 1007 der Batterieladevorrichtung 972 eine elektrische Verbindung mit dem Messanschluss 988 der existierenden Batterie 968 her. In einigen Konstruktionen bestimmt die Mikrosteuerung 1009, die in der existierenden Batterieladevorrichtung 972 enthalten ist, den Widerstandswert des Thermistors 986 und identifiziert die Batterie 968 als eine Batterie, die einen chemischen Aufbau aus NiCd oder NiMH hat, wenn der Widerstandswert des Thermistors 986 im ersten Bereich der Widerstandswerte enthalten ist. Die existierende Batterieladevorrichtung 972 bestimmt die Temperatur der existierenden Batterie 968 auf der Basis des Widerstandswerts des Thermistors 986 und wählt ein passendes Ladeverfahren oder einen passenden Ladealgorithmus für die Batterie 968 auf der Basis der Temperatur aus. Die existierende Batterieladevorrichtung 972 lädt die existierende Batterie 968 entsprechend.
Wenn die Batterie 970 elektrisch mit der existierenden Batterieladevorrichtung 972 verbunden ist, so stellt der Messanschluss 1007 der existierenden Batterieladevorrichtung 972 eine elektrische Verbindung mit dem ersten Messanschluss 996 der Batterie 970 her. Der zweite Messanschluss 997 der Batterie 970 ist nicht elektrisch mit irgend einem Anschluss der Batterieladevorrichtung der existierenden Batterieladevorrichtung 972 verbunden. In einigen Konstruktionen bestimmt die Mikrosteuerung 1009 den Widerstandswert des Identifikationswiderstands 998. In einigen Konstruktionen ist der Widerstandswert des Identifikationswiderstands 998 nicht im ersten Bereich der Widerstandswerte, die durch die Mikrosteuerung 1009 erkannt werden, enthalten. Da die Mikrosteuerung 1009 die Batterie 970 nicht identifizieren kann, implementiert die existierende Batterieladevorrichtung 972 kein Ladeverfahren und keinen Ladealgorithmus. Die Batterie 970 wird elektronisch gegen ein Laden durch die existierende Batterieladevorrichtung 972 "blockiert" oder es wird ein solches Laden verhindert.
Eine andere Batterie 1030, die Aspekte der Erfindung verkörpert, ist in den 35-37, 40-41, 48A, 49-52 dargestellt. Die Batterie 1030 kann ähnlich der Batterie 50 sein, die in den 1 bis 5 dargestellt ist. Beispielsweise kann die Batterie 1030 mit einem elektrischen Gerät oder einer Ausrüstung, wie beispielsweise einem schnurlosen Elektrowerkzeug 1034 (das in 48A gezeigt ist) verbunden werden, um das Elektrowerkzeug 1034 ausgewählt mit Leistung zu versorgen. Die Batterie 1030 kann aus dem Elektrowerkzeug 1034 entfernt werden und durch eine Batterieladevorrichtung 1038 (die in den 40-44 gezeigt ist) wieder aufgeladen werden.
Wie in den 35 bis 37 gezeigt ist, so kann die Batterie 1030 ein Gehäuse 1042 und mindestens eine wiederauflad bare Batteriezelle 1046 (die schematisch in 41 gezeigt ist), die vom Gehäuse 1042 getragen wird, einschließen. In der dargestellten Konstruktion kann die Batterie 1030 ein 18 Volt Batteriesatz sein, der fünf Batteriezellen 1046 (eine gezeigt) von ungefähr 3,6 Volt, die in Serie verbunden sind, einschließt, oder sie kann ein Batteriesatz von 21 Volt sein, der fünf Batteriezellen 1046 (von denen eine gezeigt ist) von ungefähr 4,2 Volt, die in Serie verbunden sind, einschließt. In anderen (nicht gezeigten) Konstruktionen kann die Batterie 1030 eine andere Batterienennspannung von beispielsweise 9,6 Volt, 12 Volt, 14,4 Volt, 24 Volt, 28 Volt und dergleichen aufweisen, um die elektrische Ausrüstung mit Leistung zu versorgen, und um durch die Batterieladevorrichtung 1038 geladen zu werden. Es sollte verständlich sein, dass in anderen (nicht gezeigten) Konstruktionen die Batteriezellen 1046 eine andere Zellennennspannung aufweisen können, und/oder dass sie in einer anderen Konfiguration, wie beispielsweise in einer parallelen oder in einer parallelen/seriellen Konfiguration verbunden sein können.
Die Batteriezelle 1046 kann jede wiederaufladbare Batteriezelle mit einem chemischen Aufbau von beispielsweise Nickel-Cadmium (NiCd), Nickel-Metall-Hydrid (NiMH), Lithium (Li), Lithium-Ionen (Li-Ionen) oder einer anderen auf Lithium basierenden chemischen Zusammensetzung oder eine andere wiederaufladbare Batterie mit einem anderen chemischen Aufbau etc. sein. In der dargestellten Konstruktion sind die Batteriezellen 1046 Li-Ionen-Batteriezellen.
Das Gehäuse 1042 kann einen Halteteil 1050 für das Halten der Batterie 1030 auf einem elektrischen Gerät, wie dem Elektrowerkzeug 1034 oder der Batterieladevorrichtung 1038, sein. In der dargestellten Konstruktion kann der Halteteil 1050 einen C-förmigen Querschnitt liefern (siehe 37), der mit einem Halteteil mit einem komplementären T-förmig geformten Querschnitt auf dem elektrischen Gerät verbindbar ist. Wie in den 35 bis 37 gezeigt ist, so kann der Halteteil 1050 Schienen 1054, die sich entlang einer Halteachse 1058 erstrecken und die Rillen 1062 bilden, einschließen. Eine dazwischen angeordnete Rippe 1066 kann auch vorgesehen werden, um in eine Oberfläche des Halteteils des elektrischen Geräts einzugreifen. Vertiefungen 1070 (siehe 35 bis 36) können in der Rippe 1066 definiert werden, so dass die Rippe 1066 sich seitlich nach außen erstreckende Teile 1072 aufweist.
Die Batterie 1030 kann auch (siehe 35-37) einen Verriegelungsaufbau 1074, der betreibbar ist, um die Batterie 1030 mit einem elektrischen Gerät, wie beispielsweise dem Elektrowerkzeug 1034 und/oder einer Batterieladevorrichtung 1038, zu verriegeln. In einigen Konstruktionen kann der Verriegelungsaufbau 1074 Verriegelungselemente 1078, die zwischen einer verriegelten Position, in der die Verriegelungselemente 1078 in ein entsprechendes Verriegelungselement auf dem elektrischen Gerät eingreifen, um die Batterie 1030 mit dem elektrischen Gerät zu verriegeln, und einer entriegelten Position beweglich sein. Der Verriegelungsaufbau 1074 kann auch Betätigungsvorrichtungen 1082 für das Bewegen der Verriegelungselemente 1078 zwischen der verriegelten Position und der entriegelten Position einschließen. Vorspannelemente (nicht gezeigt) können die Verriegelungselemente 1078 in die verriegelte Position vorspannen.
Die Batterie 1030 kann auch (siehe 35-39 und 41) einen Anschlussaufbau 1086, der betreibbar ist, um die Batteriezellen 1046 mit einer Schaltung im elektrischen Gerät zu verbinden, einschließen. Der Anschlussaufbau 1086 kann (siehe 35-37) ein Anschlussgehäuse 1090, das durch das Gehäuse 1042 geliefert wird, einschließen. In der dargestellten Konstruktion und in einigen Aspekten kann ein Fenster oder eine Öffnung 1094 im Anschlussgehäuse 1090 vorgesehen sein. Der Anschlussaufbau 1086 kann (siehe 35, 37-39 und 41) einen positiven Batterieanschluss 1098, einen Erdanschluss 1102, einen ersten Messanschluss 1106 und einen zweiten Messanschluss 1110 einschließen. Wie schematisch in 41 gezeigt ist, so sind die Anschlüsse 1098 und 1102 mit den entgegengesetzten Enden der Zelle oder der Serie von Zellen 1046 verbunden.
Die Messanschlüsse 1106 und 1110 können mit elektrischen Komponenten 1114 beziehungsweise 1118 verbunden sein, die wiederum in der Schaltung der Batterie 1030 verbunden sind. Die Messanschlüsse 1106 und 1110 können Information in Bezug auf die Batterie 1030 an ein elektrisches Gerät übertragen. Beispielsweise kann ein elektrische Komponente, wie die elektrische Komponente 1114, die mit dem Messanschluss 1106 verbunden ist, eine Identifikationskomponente, wie ein Widerstand sein, um die Identifikation einer Eigenschaft der Batterie 1030, wie beispielsweise den chemischen Aufbau der Batteriezellen 1046, die Nennspannung der Batterie 1030 etc. mitzuteilen. Die andere elektrische Komponente, wie die elektrische Komponente 1118, die mit dem Messanschluss 1110 verbunden ist, kann eine Temperaturmessvorrichtung oder ein Thermistor sein, um die Temperatur der Batterie 1030 und/oder der Batteriezelle(n) 1046 mitzuteilen.
In anderen Konstruktionen können die elektrischen Komponenten 1114 und 1118 andere geeignete elektrische Komponenten, die ein elektrisches Signal erzeugen können, wie beispielsweise ein Mikroprozessor, eine Steuerung, digitale Logikkomponenten und dergleichen sein, oder die Komponenten 1114 und 1118 können andere geeignete passive elektrische Komponenten, wie beispielsweise Widerstände, Kondensatoren, Spulen, Dioden und dergleichen sein.
Es sollte verständlich sein, dass in anderen (nicht gezeigten) Konstruktionen die elektrischen Komponenten 1114 und 1118 andere Typen elektrischer Komponenten sein können und dass sie andere Eigenschaften oder Informationen über die Batterie 1030 und/oder die Batteriezelle(n) 1046 mitteilen können. Es sollte auch verständlich sein, dass die Ausdrücke "Mitteilung" und "mitteilen", wie sie in Bezug auf die elektrischen Komponenten 1114 und 1118 verwendet werden, auch die elektrischen Komponente(n) 1114 und/oder 1118 umfassen können, die sich in einem Zustand oder Stadium befinden, der oder das durch einen Sensor oder eine Vorrichtung gemessen wird, die den Zustand oder das Stadium der elektrischen Komponente(n) 1114 und/oder 1118 bestimmen kann.
Wie in 39 gezeigt ist, können die Anschlüsse 1098, 1102 und 1106 in Ebenen P₁, P₂ beziehungsweise P₃, die im wesentlichen parallel zueinander sind, ausgerichtet sein. Der Anschluss 1110 kann in einer Ebene P₄ ausgerichtet sein, die zu mindestens einer und in der dargestellten Konstruktion zu allen anderen Ebenen P₁, P₂ und P₃ nicht parallel ausgerichtet ist. In einer Konstruktion kann die Ebene P₄ rechtwinklig zu den Ebenen P₁, P₂ und P₃ sein. Die Anschlüsse 1098, 1102, 1106 und 1110 können sich entlang den jeweiligen Achsen A₁, A₂, A₃ und A₄ erstrecken, und in der dargestellten Konstruktion sind die Anschlussachsen A₁, A₂, A₃ und A₄ parallel zur Halteachse 1058 (siehe 35 und 37).
Wie in den 40 bis 44 gezeigt ist, kann die Batterieladevorrichtung 1038, die Aspekte der Erfindung verkörpert, mit der Batterie 1030 verbindbar sein (wie das in 40 gezeigt ist), und sie kann betreibbar sein, um die Batterie 1030 zu laden. Die Batterieladevorrichtung 1038 kann ein Ladevorrichtungsgehäuse 1122 und eine Ladeschaltung 1126 (die schematisch in 41 gezeigt ist), die vom Gehäuse 1122 getragen wird und mit einer (nicht gezeigten) Leistungsquelle verbindbar ist, einschließen. Die Ladeschaltung 1126 kann mit dem Anschlussaufbau 1086 der Batterie 1030 verbindbar sein (wie das schematisch in 41 dargestellt ist) und sie kann betreibbar sein, um Leistung an die Batterie 1030 zu überführen, um die Batteriezelle(n) 1046 zu laden.
In einigen Konstruktionen und in einigen Aspekten kann die Ladeschaltung 1126 arbeiten, um die Batterie 1030 in einer Weise zu laden, die ähnlich der ist, die im US-Patent Nr. 6,456,035, das am 24. September 2002 erteilt wurde, und im US-Patent 6,222,343, das am 24. April 2001 erteilt wurde, die hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen werden, beschrieben ist. In anderen Konstruktionen kann die Ladeschaltung 1126 arbeiten, um die Batterie 1030 in einer Weise zu laden, die ähnlich der ist, die in der früher eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 60/440,692, die am 17. Januar 2003 eingereicht wurde, beschrieben ist, wobei ihr Inhalt hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
Wie in den 42 bis 44 gezeigt ist, kann das Gehäuse 1122 einen Batteriehalteteil 1130 für das Halten der Batterie 1030 liefern. Der Halteteil 1130 kann (siehe 42) einen im allgemeinen T-förmigen Querschnitt aufweisen, der komplementär zum C-förmigen Querschnitt des Halteteils 1050 der Batterie 1030 sein kann. Der Halteteil 1130 kann (siehe 42-44) Schienen 1134 einschließen, die sich entlang einer Halteachse 1138 erstrecken, und die Rillen 1142 bilden. Der Halteteil 1130 kann auch eine Oberfläche 1146 einschließen, die mit der Rippe 1066 in Eingriff gebracht werden kann.
Vorsprünge oder Rippen 1150 können sich von der Oberfläche 1146 erstrecken. Wenn die Batterie 1030 auf dem Halteteil 1130 positioniert ist, so können die Rippen 1150 im allgemeinen seitlich mit den Verriegelungselementen 1078 ausgerichtet sein, um die Verriegelungselemente 1078 in der Verriegelungs position zu halten. In einer Konstruktion werden die Rippen 1150 erniedrigt, um zu gewährleisten, dass die Rippen 1150 nicht in die Rippe 1066 auf dem Halteteil 1050 der Batterie 1030 eingreifen, was verhindern würde, dass die Batterie 1030 mit der Batterieladevorrichtung 1038 verbunden wird.
Die Batterieladevorrichtung 1038 kann auch (siehe 41 bis 47) einen Anschlussaufbau 1154 einschließen, der betreibbar ist, um elektrisch die Ladeschaltung 1126 mit dem Anschlussaufbau 1086 der Batterie 1030 zu verbinden (wie das schematisch in 41 dargestellt ist). Wie in den 42 bis 44 und 46 bis 47 gezeigt ist, kann der Anschlussaufbau 1154 ein Anschlussgehäuse 1158, das durch den Halteteil 1130 geliefert wird, einschließen. Der Anschlussaufbau 1154 kann auch (siehe 41 bis 47) einen positiven Anschluss 1162, einen negativen Anschluss 1166, einen ersten Messanschluss 1170 und einen zweiten Messanschluss 1174 einschließen. Die Anschlüsse 1162, 1166, 1170 und 1174 der Ladevorrichtung können mit den Batterieanschlüssen 1098, 1102, 1106 beziehungsweise 1110 verbindbar sein (wie das schematisch in 41 dargestellt ist).
Die Anschlüsse 1162, 1166, 1170 und 1174 der Ladevorrichtung können mit der Ladeschaltung 1126 verbunden werden. Die Ladeschaltung 1126 kann eine Mikrosteuerung 1178 für das Steuern des Ladens der Batterie 1030 einschließen. Die Steuerung 1178 ist betreibbar, um mit den elektrischen Komponenten 1114 und 1118 der Batterie 1030 zu kommunizieren oder deren Zustand oder Stadium zu messen, um eine oder mehrere Eigenschaften und/oder Zustände der Batterie 1030, wie beispielsweise die Nennspannung der Batterie 1030, den chemischen Aufbau der Batteriezelle(n) 1046, die Temperatur der Batterie 1030 und/oder der Batteriezelle(n) 1046 etc. zu identifizieren. Auf der Basis der Bestimmungen, die durch die Steuerung 1178 vorgenommen wurden, kann die Steuerung 1178 die Ladeschaltung 1126 steuern, um die Batterie 1030 korrekt zu laden.
Wie in den 35 und 37 bis 39 gezeigt ist, können die Batterieanschlüsse 1098, 1102 und 1106 als Flachstecker ausgebildet sein. Wie in 42 gezeigt ist, können die Anschlüsse 1162, 1166 und 1170 der Ladevorrichtung Buchsenanschlüsse sein, die verwendbar sind, um die Flachsteckeranschlüsse 1098, 1102 und 1106 aufzunehmen. Der Batterieanschluss 1110 (siehe 35 bis 39) und der Anschluss 1174 der Ladevorrichtung (siehe 42 bis 44) kann einen Eingriff in Form einer Auslegerfeder liefern. In der dargestellten Konstruktion (siehe die 42 bis 44) kann sich der Anschluss 1174 der Ladevorrichtung im allgemeinen rechtwinklig zur Halteachse 1138 erstrecken, um einen gleitenden Eingriff und Kontakt mit dem Batterieanschluss 1110 zu liefern.
Die Batterie 1030 kann mit einem elektrischen Gerät, wie beispielsweise dem Elektrowerkzeug 1034 (das in 48A gezeigt ist) verbunden werden, um das Werkzeug 1034 mit Leistung zu versorgen. Das Elektrowerkzeug 1034 umfasst ein Gehäuse 1182, das einen Elektromotor 1184 (schematisch dargestellt) trägt, der ausgewählt durch die Batterie 1030 mit Leistung versorgt wird. Das Gehäuse 1182 kann (siehe 48B) einen Halteteil 1186 liefern, auf dem die Batterie 1030 gehalten werden kann. Der Halteteil 1186 kann einen im allgemeinen T-förmigen Querschnitt aufweisen, der komplementär zum C-formigen Querschnitt des Halteteils 1050 der Batterie 1030 ist. Der Halteteil 1186 kann auch Verriegelungsvertiefungen 1188 (eine ist gezeigt) bilden, in die die Verriegelungselemente 1078 in Eingriff gebracht werden können, um die Batterie 1030 mit dem Elektrowerkzeug 1034 zu verriegeln.
Das Elektrowerkzeug 1034 kann auch einen Anschlussaufbau 1190 (der teilweise in 48B gezeigt ist), der mit dem An schlussaufbau 1086 der Batterie 1030 verbindbar ist, einschließen, so dass Leistung von der Batterie 1030 zum Elektrowerkzeug 1034 überführt werden kann. In der dargestellten Konstruktion kann der Anschlussaufbau 1190 einen positiven Anschluss 1194 und einen negativen Anschluss 1198, die jeweils mit den Anschlüssen 1098 und 1102 der Batterie 1030 verbunden sind, einschließen.
Es sollte verständlich sein, dass in anderen (nicht gezeigten) Konstruktionen der Anschlussaufbau 1190 zusätzliche (nicht gezeigte) Anschlüsse umfassen kann, die mit den Messanschlüssen 1106 und/oder 1110 verbindbar sind, so dass Information in Bezug auf die Batterie 1030, wie beispielsweise eine oder mehrere Eigenschaften der Batterie 1030 und/oder Zustände der Batterie 1030 dem Elektrowerkzeug 1034 mitgeteilt oder von diesem gemessen werden können. In solchen Konstruktionen kann das Elektrowerkzeug 1034 eine (nicht gezeigte) Steuerung umfassen, um die mitgeteilte oder gemessene Information in Bezug auf die Batterie 1030 zu bestimmen, und um den Betrieb des Elektrowerkzeugs 1034 auf der Basis dieser Information zu steuern.
Eine alternative Konstruktion einer Batterie 1030A, die Aspekte der Erfindung verkörpert, ist in den 53 bis 56 gezeigt. Gemeinsame Elemente werden durch dieselbe Bezugszahl "A" identifiziert.
Wie in den 53 bis 56 gezeigt ist, kann die Batterie 1030A ein Gehäuse 1042A einschließen, das eine oder mehrere Zellen trägt (die nicht gezeigt sind, die aber ähnlich den Zellen 1046 sind). Die Batterie 1030A kann einen Halteteil 1050A einschließen, der (siehe 56) einen im allgemeinen C-förmigen Querschnitt aufweist, der komplementär (siehe 42) zum Halteteil 1130 der Batterieladevorrichtung 1038 und zum (siehe 48B) Halteteil 1186 des Elektrowerkzeugs 1034 ist, so dass die Batterie 1030A mit der Batterieladevorrichtung 1038 und dem Elektrowerkzeug 1034 verbindbar ist.
Wie in den 53 bis 56 gezeigt ist, so kann der Halteteil 1050A die Rippe 1066A einschließen. Wie in 55 gezeigt ist, so kann sich die Rippe 1066A weiter zu einer seitlichen Seite (die untere seitliche Seite in 55) erstrecken, um einen sich seitlich nach außen erstreckenden Teil 1072A zu liefern.
Für einige Konstruktionen und für einige Aspekte sind zusätzliche unabhängige Merkmale, die Struktur und der Betrieb der Batterie 1030A oben detaillierter beschrieben.
Wenn die Batterie 1030A auf dem Halteteil 1130 der Batterieladevorrichtung 1038 positioniert ist, so greifen die unteren Rippen 1150 (die in 42 gezeigt sind) nicht (siehe 55) in den erweiterten Teil 1072A der Rippe 1066A auf dem Halteteil 1050A der Batterie 1030A ein, so dass nicht verhindert wird, dass die Batterie 1030A mit der Batterieladevorrichtung 1038 verbunden wird.
Die 57 bis 61 zeigen eine Batterie 1230 des Stands der Technik. Die Batterie 1230 kann ein Gehäuse 1242 und mindestens eine wieder aufladbare Batteriezelle 1246 (die schematisch in 61 gezeigt ist), die vom Gehäuse 1242 gehalten wird, einschließen. In der dargestellten Konstruktion ist die Batterie 1230 ein 18 Volt Batteriesatz, der 15 Batteriezellen 1246 von ungefähr 1,2 Volt einschließt, die in Serie verbunden sind. In anderen (nicht gezeigten) Konstruktionen kann die Batterie 1230 eine andere Nennspannung, wie beispielsweise 9,6 V, 12 V, 14,4 V 24 V etc. aufweisen, um die elektrische Ausrüstung mit Leistung zu versorgen und um durch die Batterieladevorrichtung 1038 geladen zu werden. Es sollte verständlich sein, dass in anderen (nicht gezeigten) Kon struktionen die Batteriezellen 1246 eine andere Nennzellenspannung haben und/oder in einer anderen Konfiguration verbunden sein können, wie beispielsweise in paralleler Konfiguration oder in einer kombinierten parallelen, seriellen Konfiguration. Die Batteriezellen 1246 können wiederaufladbare Batteriezellen mit einem chemischen Aufbau von beispielsweise NiCd oder NiMH sein.
Wie in den 57 bis 60 gezeigt ist, so kann das Gehäuse 1242 einen Halteteil 1250 für das Halten der Batterie 1230 auf einem elektrischen Gerät, wie dem Elektrowerkzeug 1034 (das in 48 gezeigt ist) oder der Batterieladevorrichtung 1038 (die in 42) gezeigt ist, liefern. In der dargestellten Konstruktion kann der Halteteil 1250 (siehe 60) einen C-förmigen Querschnitt aufweisen, der mit einem komplementären Halteteil mit T-förmigem Querschnitt am elektrischen Gerät (dem Halteteil 1186 auf dem Elektrowerkzeug 1034 (in 48B gezeigt) und/oder dem Batteriehalteteil 1130 auf der Batterieladevorrichtung 1038 (in 42 gezeigt)) verbindbar ist. Wie in den 57 bis 60 gezeigt ist, kann der Halteteil 1250 Schienen 1254 einschließen, die sich entlang einer Halteachse 1258 erstrecken und Rillen 1262 bilden, wobei eine mittlere Rippe 1266 vorgesehen werden kann, um in eine Oberfläche des Halteteils des elektrischen Geräts einzugreifen. Die Rippe 1266 kann im wesentlichen lineare und nicht unterbrochene Seitenflächen 1272 aufweisen. Die Rippe 1266 liefert keine sich seitlich nach außen erstreckenden Teile (wie die erweiterten Teile 1072 der Batterie 1030 (in 36 gezeigt) oder der erweiterte Teil 1072A der Batterie 1030A (in 55 gezeigt)).
Die Batterie 1230 kann auch (siehe 57 bis 60) einen Verriegelungsaufbau 1274 einschließen, der betreibbar ist, um die Batterie 1230 mit einem elektrischen Gerät, wie beispielsweise dem Elektrowerkzeug 1034 (in 48A gezeigt) und/oder einer Batterieladevorrichtung zu verriegeln. Der Verriegelungsaufbau 1274 kann (siehe 57 bis 60) Verriegelungselemente 1278, die zwischen einer verriegelten Position, in welcher die Verriegelungselemente 1278 in ein entsprechendes Verriegelungselement auf dem elektrischen Gerät (wie der Verriegelungsvertiefung 1188 auf dem Elektrowerkzeug 1034) eingreifen können, um die Batterie 1230 mit dem elektrischen Gerät zu verriegeln, und einer entriegelten Position bewegbar sein. Der Verriegelungsaufbau 1274 kann auch Betätigungsvorrichtung 1282 für das Bewegen der Verriegelungselemente 1278 zwischen der verriegelten Position und der entriegelten Position einschließen. Vorspannelemente (nicht gezeigt) können die Verriegelungselemente 1278 auf die verriegelte Position hin vorspannen.
Die Batterie 1230 kann (siehe 58 und 60) einen Anschlussaufbau 1286, der betreibbar ist, um die Batteriezellen 1246 mit einer Schaltung im elektrischen Gerät zu verbinden, einschließen. Der Anschlussaufbau 1286 kann ein Anschlussgehäuse 1290, das durch das Gehäuse 1242 geliefert wird, einschließen. Der Anschlussaufbau 1286 kann einen positiven Batterieanschluss 1298, einen Erdanschluss 1302 und einen Messanschluss 1306 einschließen. Wie in den 58 und 60 gezeigt ist, können die Anschlüsse 1298, 1302 und 1306 in Ebenen ausgerichtet sein, die im wesentlichen parallel zueinander sind und die sich entlang jeweiliger Achsen erstrecken, die parallel zur Halteachse 1258 sind.
Wie schematisch in 61 dargestellt ist, so können die Anschlüsse 1298 und 1302 mit den entgegengesetzten Enden der Zelle oder der Serie von Zellen 1246 verbunden sein. Der Messanschluss 1306 kann mit einer elektrischen Komponente 1314 verbunden sein, die in der Schaltung der Batterie 1230 verbunden ist. In der dargestellten Konstruktion kann die elektrische Komponente 1314 eine Temperaturmessvorrichtung oder ein Thermistor sein, um die Temperatur der Batterie 1230 und/oder der Batteriezellen 1246 mitzuteilen.
Wie schematisch in 61 dargestellt ist, so kann die Batterie 1230 mit der Batterieladevorrichtung 1038 verbindbar sein, und die Batterieladevorrichtung 1038 kann betrieben werden, um die Batterie 1230 aufzuladen. Die Batterieanschlüsse 1298, 1302 und 1306 können mit drei der Ladeanschlüsse 1162, 1166 beziehungsweise 1170 verbindbar sein. Die Mikrosteuerung 1178 kann die Batterie 1230 identifizieren (oder bestimmen, dass die Batterie 1230 nicht eine Batterie 1030 oder eine Batterie 1030A ist) und sie kann den Zustand der elektrischen Komponente 1314 oder des Thermistors, um die Temperatur der Batterie 1230 zu messen, identifizieren. Die Mikrosteuerung 1178 kann das Laden der Batterie 1230 steuern.
Die Batterie 1230 kann auf dem Halteteil 1130 der Batterieladevorrichtung 1038 gehalten werden. Die Rippen 1150 (die in 42 gezeigt sind), können nicht in die Rippe 1266 auf dem Halteteil 1250 der Batterie 1230 eingreifen (in den 57 bis 60 gezeigt), so dass nicht verhindert wird, dass die Batterie 1230 mit der Batterieladevorrichtung 1038 verbunden wird.
Die Batterie 1230 kann mit einer elektrischen Ausrüstung, wie beispielsweise dem Elektrowerkzeug 1034 (das in 48A gezeigt ist), verbunden werden, um das Elektrowerkzeug 1034 mit Leistung zu versorgen. Die Batterie 1230 kann auf dem Halteteil 1186 des Elektrowerkzeugs 1034 gehalten werden (in 48B gezeigt) und sie kann mit dem Motor 1184 (der schematisch in 48A gezeigt ist) verbunden werden, um den Motor 1184 mit Leistung zu versorgen.
Die 62 bis 65 zeigen eine andere Batterieladevorrichtung 1338. Die Batterieladevorrichtung 1338 kann ein Ladevor richtungsgehäuse 1342 und eine Ladeschaltung 1346 (die schematisch in 65 gezeigt ist), die vom Gehäuse 1342 gehalten wird und die mit einer (nicht gezeigten) Leistungsquelle verbindbar ist, einschließen. Die Ladeschaltung 1346 kann mit dem Anschlussaufbau 1286 der Batterie 1230 verbindbar sein, und sie kann betreibbar sein, um Leistung zur Batterie 1230 zu übertragen, um die Batteriezellen 1246 zu laden.
Wie in den 62 bis 64 gezeigt ist, so kann das Gehäuse 1342 einen Batteriehalteteil 1350 für das Halten der Batterie 1230 liefern. Der Halteteil 1350 kann (siehe 62) einen im allgemeinen T-förmigen Querschnitt haben, der komplementär zum C-förmigen Querschnitt des Halteteils 1250 der Batterie 1230 (in 60 gezeigt) ist. Der Halteteil 1350 kann (siehe 62 bis 64) Schienen 1354, die sich entlang einer Halteachse 1358 erstrecken und die Rillen 1362 bilden, aufweisen. Der Halteteil 1350 kann eine Fläche 1366 einschließen, die mit der Rippe 1266 in Eingriff gebracht werden kann.
Vorsprünge oder Rippen 1370 können sich von der Fläche 1366 erstrecken. Die Rippen 1370 können sich weiter von der Fläche 1366 als (siehe 43 bis 44) sich die Rippen 1150 von der Fläche 1146 der Batterieladevorrichtung 1038 erstrecken, erstrecken. Wenn die Batterie 1230 auf dem Halteteil 1350 gehalten wird, so können die Rippen 1370 entlang (siehe 59) den seitlichen Rändern der Rippe 1266 gleiten, so dass die Batterie 1230 mit der Batterieladevorrichtung 1338 verbindbar ist. Die Rippe 1266 der Batterie 1230 kann in der seitlichen Richtung schmäler als (siehe 36) die Rippe 1066 der Batterie 1030 sein und sie kann die erweiterten Teile 1072 nicht enthalten.
Wie in den 62 bis 65 gezeigt ist, so kann die Batterieladevorrichtung 1338 einen Anschlussaufbau 1374, der betreibbar ist, um die Ladeschaltung 1346 elektrisch mit dem Anschlussaufbau 1286 der Batterie 1230 zu verbinden, einschließen. Der Anschlussaufbau 1374 kann (siehe 62 bis 64) ein Anschlussgehäuse 1378, das durch den Halteteil 1350 geliefert wird, einschließen. Der Anschlussaufbau 1374 kann auch einen positiven Anschluss 1382, einen negativen Anschluss 1386 und einen Messanschluss 1390 einschließen. Wie schematisch in 65 gezeigt ist, so können die Anschlüsse 1382, 1386 und 1390 der Ladevorrichtung mit den Batterieanschlüssen 1298, 1302 beziehungsweise 1306 verbindbar sein.
Die Ladeschaltung 1346 kann eine Mikrosteuerung 1394 für das Steuern des Ladens der Batterie 1230 einschließen. Die Steuerung 1394 kann die Temperatur der Batterie 1230 durch das Messen des Zustands der elektrischen Komponente 1314 oder des Thermistors bestimmen. Auf der Basis der Bestimmung, die durch die Steuerung 1394 vorgenommen wurde, kann die Steuerung 1394 die Ladeschaltung 1346 steuern, um die Batterie 1230 passend zu laden.
In einer beispielhaften Implementierung kann, wenn ein Nutzer versucht, die Batterie 1030 mit der Batterieladevorrichtung 1338 zu verbinden, ein Teil der Batterieladevorrichtung 1338, wie die sich nach oben erstreckenden Rippen 1370 (die in 62 gezeigt sind), verhindern, dass die Batterie 1030, mit der Batterieladevorrichtung 1338 verbunden wird. Wenn die Batterie 1030 auf dem Halteteil 1350 positioniert wird, so greifen die Rippen 1370 in die seitlich breiteren erweiterten Teile 1072 der Rippe 1066 des Halteteils 1050 der Batterie 1030 ein (in 36 gezeigt), um zu verhindern, dass die Batterie 1030 vollständig mit der Batterieladevorrichtung 1338 verbunden wird. Die Rippen 1370 sind auf dem Halteteil 1350 so angeordnet, dass der Anschlussaufbau 1086 der Batterie 1030 nicht mit dem Anschlussaufbau 1374 der Ladevorrichtung 1338 verbindbar ist.
In einigen Aspekten liefert die Erfindung eine Batterie, wie die Batterie 1030 oder 1030A und/oder eine Batterieladevorrichtung, wie die Batterieladevorrichtung 1038, die zusätzliche Kommunikations- oder Messpfade aufweist. In einigen Aspekten liefert die Erfindung eine Ladevorrichtung, wie die Ladevorrichtung 1038, die Batteriesätze laden kann, die zusätzliche Kommunikations- oder Messpfade aufweisen, wie die Batterie 1030 oder 1030A, und Batterien, die die zusätzlichen Kommunikations- oder Messpfade nicht aufweisen, wie die Batterie 1230. In einigen Aspekten liefert die Erfindung eine "mechanische Aussperrung", um zu verhindern, dass eine Batterie, wie die Batterie 1030 oder 1030A, mit einer Ladevorrichtung verbunden wird, wie einer existierenden Ladevorrichtung 1338, während die Batterie, wie die Batterie 1030 oder 1030A, mit einem entsprechenden existierenden elektrischen Gerät, wie dem Elektrowerkzeug 1034, verwendet werden kann.
Die oben beschriebenen und in den Figuren dargestellten Konstruktionen werden nur beispielhaft präsentiert und sollen keine Begrenzung der Konzepte und Prinzipien der vorliegenden Erfindung darstellen. Somit wird von einem Durchschnittsfachmann auf diesem technischen Gebiet erkannt, dass verschiedene Änderungen in den Elementen und ihrer Konfiguration und Anordnung möglich sind, ohne vom Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung, wie sie in den angefügten Ansprüchen ausgeführt ist, abzuweichen.

Claims

Verfahren für das Durchführen einer Operation, die einen Batteriesatz einschließt, wobei das Verfahren folgende Aktionen umfasst: Überwachen eines ersten Batteriesatzzustandes mit einer ersten Überwachungsrate; Bestimmen, wann ein zweiter Batteriesatzzustand einen Schwellwert erreicht; Nachdem der zweite Batteriesatzzustand den Schwellwert erreicht, Überwachen des ersten Batteriesatzzustandes mit einer zweiten Überwachungsrate, wobei sich die zweite Überwachungsrate von der ersten Überwachungsrate unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Überwachungsaktion durchgeführt wird, wenn der zweite Batteriesatzzustand gleich oder größer als der Schwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweite Überwachungsaktion durchgeführt wird, wenn der zweite Batteriesatzzustand gleich oder kleiner als der Schwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Batteriesatzzustand die Spannung des Batteriesatzes ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Batteriesatzzustand eine Spannung des Batteriesatzes ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich beim ersten Batteriesatzzustand und beim zweiten Batteriesatzzustand um denselben Batteriesatzzustand handelt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der erste Batteriesatzzustand und der zweite Batteriesatzzustand die Batteriesatzspannung sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Überwachungsrate langsamer als die zweite Überwachungsrate ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweite Überwachungsrate schneller als die erste Überwachungsrate ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei es weiter die Aktion des Überführens von Leistung zwischen dem Batteriesatz und einem elektrischen Gerät umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Aktion des Überführens die Aktion des Lieferns von Leistung vom Batteriesatz an ein elektrisches Gerät, um das elektrische Gerät zu betreiben, einschließt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei es weiter folgende Aktionen umfasst: Bestimmen, wann der zweite Batteriezustand einen zweiten Schwellwert erreicht; und Unterbrechen des Lieferns von Leistung vom Batteriesatz an das elektrische Gerät, um den Betrieb des elektrischen Geräts zu unterbrechen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Batteriesatz eine Zelle einschließt, und wobei der erste Batteriesatzzustand eine Zellenspannung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Batteriesatz eine Zelle einschließt, und wobei der zweite Batteriesatzzustand eine Zellenspannung ist.
Verfahren nach Anspruch 1 und weiter umfassend die Aktion der Verbindung einer Steuerung mit dem Batteriesatz, wobei die Steuerung die Überwachungsaktionen und die Bestimmungsaktion durchführt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Batteriesatz ein Batteriesatz eines Elektrowerkzeugs ist, und wobei das Verfahren weiter die Aktion der Verbindung des Batteriesatzes mit einem Elektrowerkzeug umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Überwachungsrate und/oder die zweite Überwachungsrate eine feste Überwachungsrate ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Überwachungsrate ungefähr 1 Messung/Sekunde beträgt.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die zweite Überwachungsrate ungefähr 100 Messungen/Sekunde beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Überwachungsrate und/oder die zweite Überwachungsrate eine variable Überwachungsrate ist.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei es weiter die Aktion der Bestimmung der variablen Überwachungsrate umfasst.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Aktion der Bestimmung der variablen Überwachungsrate die Aktion der Bestimmung der variablen Überwachungsrate auf der Basis des ersten Batteriesatzzustandes und/oder des zweiten Batteriesatzzustandes, einschließt.
Batteriesatz, umfassend: ein Gehäuse; eine Zelle, die eine Spannung aufweist, wobei Leistung zwischen der Zelle und einem elektrischen Gerät überführbar ist; eine Steuerung, die betreibbar ist, um eine Funktion des Batteriesatzes zu steuern, wobei die Steuerung mit einer Spannung betreibbar ist, die gleich oder größer als ein Betriebsspannungsschwellwert ist, wobei die Zelle betreibbar ist, um ausgewählt Spannung an die Steuerung zu liefern; und eine Schaltung, die betreibbar ist, um es der Steuerung zu ermöglichen, zu arbeiten, wenn die Spannung, die von der Zelle geliefert wird, unterhalb des Betriebsspannungsschwellwerts liegt.
Batteriesatz nach Anspruch 23, wobei die Schaltung betreibbar ist, um Spannung an die Steuerung zu liefern, so dass die Spannung, die an die Steuerung geliefert wird, gleich oder größer als ein Betriebsspannungsschwellwert ist.
Batteriesatz nach Anspruch 24, wobei die Schaltung eine Verstärkungsschaltung einschließt, die betreibbar ist, um die Spannung, die von der Zelle geliefert wird, auf eine Spannung, die gleich oder größer als ein Betriebsspannungsschwellwert ist, zu verstärken.
Batteriesatz nach Anspruch 24, wobei die Schaltung eine Leistungsquelle einschließt, die betreibbar ist, um Spannung an die Steuerung zu liefern, so dass die Spannung, die an die Steuerung geliefert wird, gleich oder größer als ein Betriebsspannungsschwellwert ist, wobei die Leistungsquelle nicht betreibbar ist, um Leistung an das elektrische Gerät zu liefern.
Batteriesatz nach Anspruch 26, wobei die Leistungsquelle eine Leistungskomponente einschließt, die betreibbar ist, um Spannung an die Steuerung zu liefern, so dass die Spannung, die an die Steuerung geliefert wird, gleich oder größer als ein Betriebsspannungsschwellwert ist.
Batteriesatz nach Anspruch 27, wobei die Leistungskomponente einen Kondensator einschließt, der betreibbar ist, um Spannung an die Steuerung zu liefern, so dass die Spannung, die an die Steuerung geliefert wird, gleich oder größer als ein Betriebsspannungsschwellwert ist.
Batteriesatz nach Anspruch 27, wobei die Leistungskomponente eine Batteriezelle einschließt, die betreibbar ist, um Spannung an die Steuerung zu liefern, so dass die Spannung, die an die Steuerung geliefert wird, gleich oder größer als ein Betriebsspannungsschwellwert ist.
Batteriesatz nach Anspruch 23, wobei die Schaltung einen Schalter einschließt, der betreibbar ist, um die Überführung von Leistung zwischen der Zelle und dem elektrischen Gerät ausgewählt zu unterbrechen, wobei die Steuerung betreibbar ist, um den Schalter zu steuern, so dass die Spannung, die durch die Zelle an die Steuerung geliefert wird, gleich oder größer als ein Betriebsspannungsschwellwert ist.
Batteriesatz nach Anspruch 30, wobei der Schalter einen FET einschließt, wobei die Steuerung betreibbar ist, um den FET zu steuern, so dass die Spannung, die durch die Zelle an die Steuerung geliefert wird, gleich oder größer als ein Betriebsspannungsschwellwert ist.
Batteriesatz nach Anspruch 23, wobei die Zelle betreibbar ist, um Leistung an das elektrische Gerät zu liefern, um das elektrische Gerät zu betreiben.
Batteriesatz nach Anspruch 32, wobei der Batteriesatz ein Batteriesatz eines Elektrowerkzeugs ist, wobei das elektri sche Gerät ein Elektrowerkzeug ist, und wobei die Zelle betreibbar ist, um Leistung an das Elektrowerkzeug zu liefern, um das Elektrowerkzeug zu betreiben.
Batteriesatz nach Anspruch 32, wobei, wenn die Zelle sich auf einer niedrigen Temperatur befindet, die Lieferung von Leistung an das elektrische Gerät verursacht, dass die Spannung, die durch die Zelle an die Steuerung geliefert wird, unterhalb des Betriebsspannungsschwellwerts liegt.
Batteriesatz nach Anspruch 34, wobei, wenn sich die Zelle auf einer hohen Temperatur befindet, die Lieferung von Leistung an das elektrische Gerät nicht bewirkt, dass die Spannung, die durch die Zelle an die Steuerung geliefert wird, unterhalb des Betriebsspannungsschwellwerts liegt.
Batteriesatz nach Anspruch 32, wobei, wenn die Umgebungstemperatur eine niedrige Temperatur ist, die Lieferung von Leistung an das elektrische Gerät bewirkt, dass die Spannung, die von der Zelle an die Steuerung geliefert wird, sich unterhalb des Betriebsspannungsschwellwerts befindet.
Batteriesatz nach Anspruch 36, wobei, wenn die Umgebungstemperatur sich auf einer höheren Temperatur befindet, die Lieferung von Leistung an das elektrische Gerät nicht verursacht, dass Spannung, die von der Zelle an die Steuerung geliefert wird, sich unter dem Betriebsspannungsschwellwert befindet.
Batteriesatz nach Anspruch 32, wobei eine Last am elektrischen Gerät bewirkt, dass die Spannung, die von der Zelle an die Steuerung geliefert wird, sich unterhalb des Betriebsspannungsschwellwerts befindet.
Batteriesatz nach Anspruch 32, wobei der Betriebsspannungsschwellwert bei ungefähr 5 Volt liegt.
Batteriesatz nach Anspruch 32, wobei der Betriebsspannungsschwellwert bei ungefähr 3 Volt liegt.
Batteriesatz nach Anspruch 33, wobei die Funktion das Unterbrechen der Überführung von Leistung zwischen der Zelle und dem elektrischen Gerät einschließt.
Batteriesatz nach Anspruch 41, wobei die Zelle betreibbar ist, um Leistung an das elektrische Gerät zu liefern, um das elektrische Gerät zu betreiben, und wobei die Funktion das Unterbrechen des Lieferns von Leistung von der Zelle an das elektrische Gerät einschließt.
Batteriesatz nach Anspruch 41, wobei das elektrische Gerät ein Elektrowerkzeug ist, und wobei die Funktion das Unterbrechen des Lieferns von Leistung von der Zelle an das Elektrowerkzeug einschließt.
Verfahren für das Betreiben eines Batteriesatzes, wobei der Batteriesatz einen Batteriesatzzustand aufweist, wobei der Batteriesatzzustand einen Bereich aufweist, wobei das Verfahren folgende Aktionen umfasst: Durchführen einer Operation, die den Batteriesatz einschließt; Messen einer ersten Messgröße des Batteriesatzzustands; Messen einer zweiten Messgröße des Batteriesatzzustands, wobei mindestens einer der ersten und zweiten Messgrößen sich außerhalb des Bereichs befindet; Mitteln der ersten Messung und der zweiten Messung, um eine Bemittelte Messung zu liefern; und wenn die gemittelte Messung innerhalb des Bereichs liegt, Fortsetzen der Operation, die den Batteriesatz einschließt.
Verfahren nach Anspruch 44, wobei es weiter die Aktion der Bereitstellung einer Steuerung umfasst, und wobei die Messaktionen und die Mittelungsaktion durch die Steuerung durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 45, wobei die Aktion des Bereitstellens die Aktion der Bereitstellung des Batteriesatzes, der die Steuerung einschließt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 44, wobei der Batteriesatzzustand eine Spannung ist.
Verfahren nach Anspruch 44, wobei der Batteriesatzzustand eine Temperatur ist.
Verfahren nach Anspruch 44, wobei es weiter die Aktion des Messens einer dritten Messgröße des Batteriesatzzustands umfasst, und wobei die Aktion des Mittelns die Aktion des Mittelns der ersten Messung, der zweiten Messung und der dritten Messung einschließt, um die gemittelte Messung zu liefern.
Verfahren nach Anspruch 44, wobei es weiter die Aktion des Nichtfortsetzens der Operation, die den Batteriesatz einschließt, umfasst, wenn die gemittelte Messung sich außerhalb des Bereichs befindet.
Verfahren nach Anspruch 50, wobei der Bereich einen Bereichsschwellwert einschließt und wobei die Aktion des Nichtfortsetzens die Aktion des Nichtfortsetzens der Operation einschließt, wenn die gemittelte Messung gleich oder größer als der Bereichsschwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 50, wobei der Bereich einen Bereichsschwellwert einschließt und wobei die Aktion des Nichtfortsetzens die Aktion des Nichtfortsetzens der Operation einschließt, wenn die gemittelte Messung gleich oder kleiner als der Bereichsschwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 44, wobei die Aktion des Leitens und die Fortsetzungsaktion die Aktion des Lieferns von Leistung vom Batteriesatz an ein elektrisches Gerät einschließt, um das elektrische Gerät zu betreiben.
Verfahren nach Anspruch 53, wobei die Aktion des Lieferns das Liefern von Leistung vom Batteriesatz an ein Elektrowerkzeug umfasst, um das Elektrowerkzeug zu betreiben.
Verfahren nach Anspruch 54, wobei die Aktion des Leitens die Aktion des Lieferns eines Einschaltstroms an das Elektrowerkzeug einschließt, wobei die Aktion des Lieferns des Einschaltstroms bewirkt, dass die erste Messung und/oder die zweite Messung sich außerhalb des Bereichs befinden.
Verfahren nach Anspruch 54, wobei die Aktion des Leitens die Aktion des Lieferns eines Geschwindigkeitssteuersignals an das Elektrowerkzeug einschließt, wobei die Aktion des Lieferns des Geschwindigkeitssteuersignals bewirkt, dass die erste Messung und/oder die zweite Messung sich außerhalb des Bereichs befinden.
Verfahren nach Anspruch 54, wobei die Aktion des Leitens die Aktion des Blockierens des Elektrowerkzeugs einschließt, wobei die Aktion des Blockierens des Elektrowerkzeugs be wirkt, dass die erste Messung und/oder die zweite Messung außerhalb des Bereichs liegt.
Verfahren nach Anspruch 44, wobei die Aktion des Leitens und die Aktion des Fortsetzens die Aktion des Lieferns von Leistung an den Batteriesatz, um den Batteriesatz zu laden, einschließt.
Verfahren zur Durchführung einer Operation, die einen Batteriesatz einschließt, wobei das Verfahren die folgenden Aktionen umfasst: Überwachen eines Batteriesatzzustandes; und Steuern einer Funktion des Batteriesatzes, wobei die Steueraktion die folgenden Aktionen einschließt, wenn sich der Batteriesatzzustand in einem ersten Bereich befindet, Steuern der Funktion mit einer ersten Antwortzeit für die Funktion; und wenn sich der Batteriesatzzustand in einem zweiten Bereich befindet, Steuern der Funktion mit einer zweiten Antwortzeit für die Funktion, wobei sich die zweite Antwortzeit von der ersten Antwortzeit unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 59, wobei es weiter die Aktion des Vorsehens einer Steuerung umfasst, und wobei die Überwachungsaktion und die Steueraktion durch die Steuerung durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 60, wobei die Aktion des Vorsehens die Aktion des Vorsehens des Batteriesatzes, der die Steuerung umfasst, einschließt.
Verfahren nach Anspruch 59, wobei der Batteriesatzzustand eine Spannung ist.
Verfahren nach Anspruch 59, wobei der Batteriesatzzustand eine Temperatur ist.
Verfahren nach Anspruch 59, wobei die Überwachungsaktion folgende Aktionen einschließt: Messen einer ersten Messgröße des Batteriesatzzustandes; Messen einer zweiten Messgröße des Batteriesatzzustandes; und Mitteln der ersten Messung und der zweiten Messung, um eine gemittelte Messung zu liefern.
Verfahren nach Anspruch 64, wobei die Aktion der Steuerung folgende Aktionen einschließt: wenn sich die gemittelte Messung im ersten Bereich befindet, Steuern der Funktion mit der ersten Antwortzeit für die Funktion; und wenn sich die gemittelte Messung im zweiten Bereich befindet, Steuern der Funktion mit der zweiten Antwortzeit für die Funktion.
Verfahren nach Anspruch 59, wobei es weiter die Aktion des Durchführens einer Operation, die den Batteriesatz einschließt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 66, wobei die Funktion die Aktion des Nichtfortsetzens der Operation, die den Batteriesatz einschließt, ist.
Verfahren nach Anspruch 67, wobei der erste Bereich einen Bereichsschwellwert einschließt.
Verfahren nach Anspruch 68, wobei die Aktion des Nichtfortsetzens die Aktion des Nichtfortsetzens der Operation einschließt, wenn die gemittelte Messung gleich oder größer als der Bereichsschwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 68, wobei die Aktion des Nichtfortsetzens die Aktion des Nichtfortsetzens der Operation einschließt, wenn die gemittelte Messung gleich oder kleiner als der Bereichsschwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 68, wobei der Bereichsschwellwert zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich liegt.
Verfahren nach Anspruch 66, wobei die Aktion des Leitens die Aktion des Lieferns von Leistung vom Batteriesatz an ein elektrisches Gerät, um das elektrische Gerät zu betreiben, einschließt.
Verfahren nach Anspruch 72, wobei die Aktion des Lieferns das Liefern von Leistung vom Batteriesatz an ein Elektrowerkzeug, um das Elektrowerkzeug zu betreiben, einschließt.
Verfahren nach Anspruch 72, wobei die Aktion des Leitens die Aktion des Lieferns eines Anlaufstroms an das Elektrowerkzeug einschließt, wobei die Aktion des Lieferns des Anlaufstroms verursacht, dass der Batteriesatzzustand sich im ersten Bereich oder im zweiten Bereich befindet.
Verfahren nach Anspruch 72, wobei die Aktion des Leitens die Aktion des Lieferns eines Geschwindigkeitssteuersignals an das Elektrowerkzeug einschließt, wobei die Aktion des Lieferns des Geschwindigkeitssteuersignals verursacht, dass sich der Batteriesatzzustand im ersten Bereich oder im zweiten Bereich befindet.
Verfahren nach Anspruch 72, wobei die Aktion des Leitens die Aktion des Blockierens des Elektrowerkzeugs einschließt, wobei die Aktion des Blockierens des Elektrowerkzeugs verur sacht, dass sich der Batteriesatzzustand im ersten Bereich oder im zweiten Bereich befindet.
Verfahren nach Anspruch 66, wobei die Aktion des Leitens die Aktion des Lieferns von Leistung an den Batteriesatz einschließt, um den Batteriesatz zu laden.
Verfahren nach Anspruch 59, wobei die erste Antwortzeit langsamer als die zweite Antwortzeit ist.
Verfahren nach Anspruch 59, wobei die erste Antwortzeit schneller als die zweite Antwortzeit ist.
Verfahren nach Anspruch 59, wobei die erste Antwortzeit und/oder die zweite Antwortzeit fest eingestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 59, wobei die erste Antwortzeit und/oder die zweite Antwortzeit variabel ist.
Verfahren nach Anspruch 81, wobei es weiter die Aktion der Bestimmung der ersten Antwortzeit oder der zweiten Antwortzeit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 59, wobei die Funktion die Aktion der Unterbrechung der Übertragung von Leistung zwischen der Zelle und dem elektrischen Gerät einschließt.
Verfahren nach Anspruch 83, wobei die Zelle betreibbar ist, um Leistung an das elektrische Gerät zu liefern, um das elektrische Gerät zu betreiben, und wobei die Funktion die Aktion der Unterbrechung des Lieferns von Leistung von der Zelle an das elektrische Gerät einschließt.
Verfahren nach Anspruch 83, wobei das elektrische Gerät ein Elektrowerkzeug ist, und wobei die Funktion die Aktion der Unterbrechung des Lieferns von Leistung von der Zelle an das Elektrowerkzeug einschließt.
Batteriesatz, umfassend: ein Gehäuse; eine Zelle, die vom Gehäuse getragen wird, wobei Leistung zwischen der Zelle und einem elektrischen Gerät übertragen werden kann; eine Schaltung, die vom Gehäuse getragen wird und betreibbar ist, um eine Funktion des Batteriesatzes zu steuern; und eine Wärmesenke in einer Wärmeüberführungsbeziehung mit der Schaltung und betreibbar, um Wärme aus der Schaltung abzuführen.
Batteriesatz nach Anspruch 86, wobei die Schaltung eine Steuerung einschließt, und wobei die Wärmesenke sich in einer Wärmeüberführungsbeziehung mit der Steuerung befindet und betreibbar ist, um Wärme von der Steuerung abzuführen.
Batteriesatz nach Anspruch 86, wobei die Schaltung einen Schalter einschließt, der betreibbar ist, um die Übertragung von Leistung zwischen der Zelle und dem elektrischen Gerät zu unterbrechen, und wobei die Wärmesenke sich in einer Wärmeüberführungsbeziehung mit dem Schalter befindet und betreibbar ist, um die Wärme vom Schalter abzuführen.
Batteriesatz nach Anspruch 88, wobei der Schalter einen FET einschließt, und wobei sich die Wärmesenke in einer Wärmeüberführungsbeziehung mit dem FET befindet und betreibbar ist, um die Wärme vom FET abzuführen.
Batteriesatz nach Anspruch 89, wobei die Schaltung eine Steuerung einschließt, und wobei die Wärmesenke sich in einer Wärmeüberführungsbeziehung mit der Steuerung befindet und betreibbar ist, um Wärme von der Steuerung abzuführen.
Batteriesatz nach Anspruch 86, wobei die Funktion das Unterbrechen der Übertragung von Leistung zwischen der Zelle und dem elektrischen Gerät einschließt.
Batteriesatz nach Anspruch 91, wobei die Zelle betreibbar ist, um Leistung an das elektrische Gerät zu liefern, um das elektrische Gerät zu betreiben, und wobei die Funktion das Unterbrechen der Lieferung der Leistung von der Zelle an das elektrische Gerät einschließt.
Batteriesatz nach Anspruch 91, wobei das elektrische Gerät ein Elektrowerkzeug ist und wobei die Funktion das Unterbrechen der Lieferung der Leistung von der Zelle an das Elektrowerkzeug einschließt.
Verfahren zum Durchführen einer Operation, das eine Batterie einschließt, wobei die Batterie eine Zelle mit einer Spannung aufweist, wobei Leistung zwischen der Zelle und einem elektrischen Gerät übertragbar ist, das eine Steuerung einschließt, um eine Funktion des Batteriesatzes zu steuern, wobei die Steuerung mit einer Spannung betreibbar ist, die gleich oder größer als ein Betriebsspannungsschwellwert ist, wobei die Zelle betreibbar ist, um ausgewählt Spannung an die Steuerung zu liefern, wobei das Verfahren die Aktion der Freigabe der Steuerung zu arbeiten umfasst, wenn die Spannung die von der Zelle geliefert wird, sich unterhalb des Betriebsspannungsschwellwerts befindet.
Verfahren nach Anspruch 94, wobei die Batterie eine Schaltung einschließt, die betreibbar ist, um Spannung an die Steuerung zu liefern, und wobei die Aktion der Freigabe die Aktion des Lieferns einer Spannung mit der Schaltung an die Steuerung einschließt, so dass die Spannung, die an die Steuerung geliefert wird, gleich oder größer als der Betriebsspannungsschwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 95, wobei die Schaltung eine Verstärkungsschaltung einschließt, die betreibbar ist, um die Spannung zu verstärken, die durch die Zelle geliefert wird, und wobei die Aktion des Lieferns das Verstärken der Spannung, die an die Steuerung durch die Zelle geliefert wird, auf eine Spannung, die gleich oder größer als der Betriebsspannungsschwellwert ist, einschließt.
Verfahren nach Anspruch 95, wobei die Schaltung eine Leistungsquelle einschließt, die betreibbar ist, um Spannung an die Steuerung zu liefern, wobei die Leistungsquelle nicht betreibbar ist, um Leistung an das elektrische Gerät zu liefern, und wobei die Aktion des Lieferns die Aktion des Lieferns von Spannung von der Leistungsquelle an die Steuerung einschließt, so dass die Spannung, die an die Steuerung geliefert wird, gleich oder größer als der Betriebsspannungsschwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 97, wobei die Leistungsquelle eine Leistungskomponente einschließt, die betreibbar ist, um Leistung an die Steuerung zu liefern, und wobei die Aktion des Lieferns die Aktion des Lieferns von Spannung von der Leistungskomponente an die Steuerung einschließt, so dass die Spannung, die an die Steuerung geliefert wird, gleich oder größer als der Betriebsspannungsschwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 98, wobei die Leistungskomponente einen Kondensator einschließt, der betreibbar ist, um Spannung an die Steuerung zu liefern, und wobei die Aktion des Lieferns die Aktion des Lieferns von Spannung vom Kondensator an die Steuerung einschließt, so dass die Spannung, die an die Steuerung geliefert wird, gleich oder größer als ein Betriebsspannungsschwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 98, wobei die Leistungskomponente eine Batteriezelle einschließt, die betreibbar ist, um Spannung an die Steuerung zu liefern, und wobei die Aktion des Lieferns die Aktion des Lieferns von Spannung von der Batteriezelle an die Steuerung einschließt, so dass die Spannung, die an die Steuerung geliefert wird, gleich oder größer als ein Betriebsspannungsschwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 94, wobei die Schaltung einen Schalter einschließt, der betreibbar ist, um ausgewählt den Transport der Leistung zwischen der Zelle und dem elektrischen Gerät zu unterbrechen, und wobei die Aktion der Freigabe die Aktion der Steuerung des Schalters einschließt, so dass die Spannung, die durch die Zelle an die Steuerung geliefert wird, gleich oder größer als ein Betriebsspannungsschwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 101, wobei der Schalter einen FET einschließt, und wobei die Aktion des Freigebens die Aktion der Steuerung des FET so, dass die Spannung, die von der Zelle an die Steuerung geliefert wird, gleich oder größer als der Betriebsspannungsschwellwert ist, einschließt.
Verfahren nach Anspruch 94, wobei es weiter die Aktion des Lieferns von Leistung von der Zelle an das elektrische Gerät, um das elektrische Gerät zu betreiben, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 103, wobei der Batteriesatz ein Batteriesatz eines Elektrowerkzeugs ist, wobei das elektrische Gerät ein Elektrowerkzeug ist, und wobei die Aktion des Lieferns die Aktion des Lieferns von Leistung von der Zelle an das Elektrowerkzeug umfasst, um das Elektrowerkzeug zu betreiben.
Verfahren nach Anspruch 94, wobei es weiter mit der Steuerung die Aktion des Unterbrechens der Übertragung von Leistung zwischen der Zelle und dem elektrischen Gerät umfasst.
Verfahren nach Anspruch 105, wobei die Zelle betreibbar ist, um Leistung an das elektrische Gerät zu schicken, um das elektrische Gerät zu betreiben, und wobei die Aktion des Unterbrechens die Aktion des Unterbrechens des Lieferns von Leistung von der Zelle an das elektrische Gerät einschließt.
Verfahren nach Anspruch 105, wobei das elektrische Gerät ein Elektrowerkzeug ist, und wobei die Aktion des Unterbrechens die Aktion des Unterbrechens der Lieferung von Leistung von der Zelle an das Elektrowerkzeug einschließt.