DE60213502T2

DE60213502T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines geeigneten Zeitpunkts zur Aufladung wiederaufladbarer Batterien

Info

Publication number: DE60213502T2
Application number: DE60213502T
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Anjo-Shi Sakakibara
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2001-04-17
Filing date: 2002-04-16
Publication date: 2007-03-15
Anticipated expiration: 2022-04-17
Also published as: EP1251618A2; JP2002315198A; DE60213502D1; US6577104B2; US20020149346A1; EP1251618B1; EP1251618A3

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2001-117576, die am 17. April 2001 eingereicht wurde.
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Techniken zum Bestimmen einer geeigneten Zeitablaufsteuerung, um die Verwendung von wieder aufladbaren Batterien vor einem Aufladen zu stoppen. Derartige wieder aufladbare Batterien können vorzugsweise verwendet werden, um Kraftwerkzeuge anzutreiben.
Einige bekannte batteriebetriebene Vorrichtungen enthalten ein Mittel zum Warnen des Benutzers darüber, dass die wieder aufladbaren Batterien aufgeladen werden sollten. Wenn die Energiemenge, die die wieder aufladbaren Batterien weiter an die Vorrichtung liefern können (im Folgenden als "verbleibende Batteriekapazität" bezeichnet) um einen bestimmten Wert abnimmt, warnt beispielsweise das Warnmittel den Benutzer vor einer geringen verbleibenden Batteriekapazität. Andere bekannte batteriebetriebene Vorrichtungen enthalten ein Mittel zum Abschalten der Stromlieferung von der wieder aufladbaren Batterie, wenn die Batteriespannung unter einen bestimmten Spannungspegel fällt.
Beispielsweise offenbart das ungeprüfte japanische Gebrauchsmuster mit der Veröffentlichungsnummer 4-32224 eine batteriebetriebene Vorrichtung, die eine Anzeige auslöst, wenn die Batteriespannung unter eine Referenzspannung gefallen ist, wodurch dem Benutzer geraten wird die wieder aufladbaren Batterien aufzuladen. Die offen gelegte japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung mit der Nummer 5-26278 offenbart eine batteriebetriebene Vorrichtung, die die Stromlieferung an einen Motor unterbricht, wenn die detektierte Batteriespannung unter einem vorbestimmten Wert liegt. Darüber hinaus unterbricht die batteriebetriebene Vorrichtung gemäß der japanischen Patentoffenlegung mit der Nummer 7-1350 den Stromfluss von den wieder aufladbaren Batterien, indem ein Schalter ausgeschaltet wird, wenn die verbleibende Batteriekapazität unter einem vorbestimmten Wert liegt, oder wenn eine Überlast an die Batterien angelegt wird. Der Schalter wird also AUS-geschaltet, um den Stromfluss positiv zu stoppen. Folglich wird verhindert, dass die verbleibende Batteriekapazität weiter abnimmt.
In jeder der oben beschriebenen Vorrichtungen wird verhindert, dass die batteriebetriebene Vorrichtung angetrieben wird unter Verwendung einer nicht ausreichenden Energie, was dazu führen kann, dass der Arbeitsvorgang unvollständig durchgeführt wird. Darüber hinaus, durch das Verhindern, dass die wieder aufladbaren Batterien übermäßig entladen werden, kann eine Beschädigung der wieder aufladbaren Batterien verhindert werden.
Wenn wieder aufladbare Batterien jedoch aufgeladen werden, wenn die verbleibende Batteriekapazität relativ groß oder hoch ist (also wenn die wieder aufladbaren Batterien aufgeladen werden, bevor die verbleibende Batteriekapazität entsprechend reduziert worden ist), kann die Energiemenge, die von der vollgeladenen Batterie (im Folgenden als "voll aufgeladene Batteriekapazität" bezeichnet) abnehmen, aufgrund von "Speichereffekten". Wenn der Ladevorgang wiederholt durchgeführt wird, bevor die verbleibende Batteriekapazität sich entsprechend reduziert hat, nimmt darüber hinaus die vollgeladene Batteriekapazität erheblich ab. Folglich sind verschiedene Techniken vorgeschlagen worden, um das Problem von Speichereffekten zu lösen und eine Reduktion der vollgeladenen Batteriekapazität zu verhindern.
Allgemein gesprochen kann die Verwendungsdauer von wieder aufladbaren Batterien (beispielsweise Nickel-Kadmium Batterien, Nickelmetallhydridbatterien, etc.) verlängert werden, indem die Batterien wiederaufgeladen werden, bevor die verbleibende Batteriekapazität der Batterien erheblich abnimmt. Mit anderen Worten, wenn die Batterien wiederholt und im Wesentlichen entladen werden, um zu verhindern, dass die vollgeladene Batteriekapazität abnimmt (also um Speichereffekte zu verhindern), können die Batterien irreparabel beschädigt werden, wodurch die verwendbare Batterielebensdauer reduziert wird. Wenn die Batterien jedoch wiederholt geladen werden, bevor eine wesentliche Abnahme der verbleibenden Batteriekapazität aufgetreten ist, um eine Beschädigung der Batterien zu verhindern, nimmt die vollgeladene Batteriekapazität im Allgemeinen jedoch aufgrund der Speichereffekte ab.
Wie in der oben erwähnten ungeprüften japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung mit der Nummer 4-32224, der ungeprüften japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung mit der Nummer 5-26278 und der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung mit der Nummer 7-1350 offenbart, wird die Batterieverwendung gestoppt, bevor die verbleibende Batteriekapazität wesentlich abgenommen hat, um die Batterielebensdauer zu verlängern. Jedoch reduzieren möglicherweise Speichereffekte die vollgeladene Batteriekapazität, wodurch die verwendbare Batterielebensdauer zwischen dem Laden und dem Entladen bei einem Zyklus reduziert wird.
Die WO 99/4816511 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 6.
Es ist entsprechend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung Verfahren und eine Vorrichtung zu lehren, die ein oder mehrere Probleme des Standes der Technik lösen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 6 gelöst.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Lehren kann die Abnahme der vollgeladenen Batteriekapazität von wieder aufladbaren Batterien aufgrund von Speichereffekten verhindert werden ohne Beschädigung der Batterien durch übermäßiges Entladen, wodurch eine lange Batterielebensdauer sichergestellt wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Lehren kann eine Vorrichtung ebenfalls optional ein Mittel enthalten (beispielsweise Ton- und/oder Visualmittel) zum Warnen eines Benutzers darüber, dass die wieder aufladbaren Batterien, die Energie (Strom) an eine batteriebetriebene Vorrichtung liefern, auf den ausgewählten Referenzspannungspegel entladen sind. Wie oben erwähnt, kann der Referenzspannungspegel geändert werden während des Betriebs, und der Referenzspannungspegel wird ausgewählt basierend auf Verwendungshistorieinformation der wieder aufladbaren Batterien. Anschließend, wenn die verbleibende Batteriekapazität unter den ausgewählten (oder eingestellten) Referenzspannungspegel abgefallen ist, wird eine Warnung an den Benutzer ausgegeben. Der Referenzspannungspegel wird ausgewählt, um eine Beschädigung der wieder aufladbaren Batterien aufgrund einer übermäßigen Entladung zu verhindern, wobei auch Speichereffekte verhindert werden, die durch ein permanentes Aufladen der wieder aufladbaren Batterien verursacht werden. Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Lehren kann die vollgeladene Batteriekapazität der wieder aufladbaren Batterien davor bewahrt werden abzunehmen aufgrund von Speichereffekten, und die Batterielebensdauer kann verlängert werden, im Vergleich zum Stand der Technik.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Lehren kann eine Vorrichtung optional ein Mittel enthalten zum Unterbrechen (Abschalten) des Stromflusses von den wieder aufladbaren Batterien zu der batteriebetriebenen Vorrichtung. Das Stromstopp(abschalt)mittel kann optional zusammen mit dem Warnmittel oder an Stelle des Warnmittels verwendet werden. In diesem Aspekt kann der Stromfluss gestoppt werden, beispielsweise wenn die wieder aufladbaren Batterien auf den ausgewählten Referenzspannungspegel entladen sind. Wie weiter oben und im Folgenden beschrieben, wird der Referenzspannungspegel ausgewählt basierend auf der Verwendungshistorie der wieder aufladbaren Batterien. Gemäß diesem Aspekt kann die vollgeladene Batteriekapazität der wieder aufladbaren Batterien davor bewahrt werden abzunehmen aufgrund von Speichereffekten, und die Lebensdauer der wieder aufladbaren Batterien kann verlängert werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Lehren verwendet ein Mittel zum Ändern (Auswählen) des Referenzspannungspegels eine vorbestimmte Bedingung, um zu bestimmen, ob eine Änderung des Referenzspannungspegels aufgetreten ist. Mit anderen Worten, die Benutzerhistorie erfüllt nicht die vorbestimmte Bedingung, Priorität wird darauf gelegt eine Abnahme der Batterielebensdauer zu verhindern (beispielsweise indem eine Beschädigung verhindert wird, die durch übermäßiges Entladen verursacht wird). Andererseits, wenn die Benutzerhistorie die vorbestimmte Bedingung erfüllt, wird Priorität darauf gelegt, dass eine Abnahme der vollgeladenen Batteriekapazität aufgrund von Speichereffekten verhindert wird. Folglich ist es möglich nicht nur zu verhindern, dass die vollgeladene Batteriekapazität der wieder aufladbaren Batterien abnimmt (beispielsweise aufgrund von Speichereffekten), sondern auch, dass die Lebensdauer von Batterien verlängert wird, indem eine Beschädigung verhindert wird, die verursacht wird durch ein übermäßiges Entladen der Batterien.
Diese Aspekte und Merkmale können einzeln oder in Kombination verwendet werden, um verbesserte wieder aufladbare Batteriepacks zu bilden, Batterieladegeräte, Kraftwerkzeuge und andere batteriebetriebene Vorrichtungen und Adapter für die Verwendung mit wieder aufladbaren Batteriepacks. Darüber hinaus werden andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren leichter verstanden, nach dem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und Ansprüchen. Natürlich können die zusätzlichen Merkmale und Aspekte, die offenbart werden, einzeln oder in Kombination mit den oben beschriebenen Aspekten und Merkmalen verwendet werden.
Bevor die detaillierte Diskussion der vorliegenden Lehren fortgesetzt wird, werden die beigefügten Zeichnungen kurz beschrieben, es zeigen:
1 ein schematisches Diagramm einer repräsentativen elektrischen Schaltung gemäß einem ersten repräsentativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ein repräsentatives Äußeres eines ersten repräsentativen Kraftwerkzeugs;
3 ein repräsentatives Äußeres eines ersten repräsentativen Batteriepacks, das mit dem ersten repräsentativen Kraftwerkzeug verbunden werden kann;
4 ein Flussdiagramm eines ersten repräsentativen Batterieverwendungssteuerungsprozesses;
5 ein Flussdiagramm, das eine Modifikation des ersten repräsentativen Batterieverwendungssteuerungsprozesses zeigt;
6 ein Flussdiagramm, das eine andere Modifikation des ersten repräsentativen Batterieverwendungssteuerungsprozess zeigt;
7 ein schematisches Diagramm einer repräsentativen elektrischen Schaltung gemäß einem zweiten repräsentativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
8 eine Draufsicht, die ein repräsentatives Äußeres eines zweiten repräsentativen Batteriepacks zeigt;
9 eine Seitenansicht des Batteriepacks gemäß 8, gesehen von der Richtung des Pfeils IX in 8.
10 ein schematisches Diagramm einer repräsentativen elektrischen Schaltung gemäß einem dritten repräsentativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
11 eine Draufsicht, die einen repräsentativen Adapter gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 eine Seitenansicht des Adapters gemäß 11 gesehen von der Richtung des Pfeils XII in 11;
13 eine Seitenansicht des Adapters gemäß 11, gesehen von der Richtung des Pfeils XIII in 11;
14 einen Batteriepack, der an ein Kraftwerkzeug über den Adapter gemäß den 11-13 angebracht ist;
15 ein repräsentatives Lade- und Entlademuster für wieder aufladbare Batterien.
Es werden Vorrichtungen gelehrt, die einen Spannungsdetektor enthalten, der in der Lage ist den Spannungspegel mindestens einer der wieder aufladbaren Batterien zu detektieren. Ferner vergleicht eine Steuerung oder ein Prozessor den Batteriespannungspegel, der durch den Spannungsdetektor detektiert wird, mit einem von einer Mehrzahl von Referenzspannungspegeln. Die Steuerung wählt einen geeigneten Referenzspannungspegel basierend auf einer gespeicherten Verwendungshistorie der wieder aufladbaren Batterien aus, wobei die Verwendungshistorie in einem Speicher gespeichert ist. Darüber hinaus signalisiert die Steuerung einem Benutzer, dass die wieder aufladbaren Batterien fällig sind zum Wiederaufladen, wenn der detektierte Batteriespannungspegel gleich oder kleiner als der ausgewählte Referenzspannungspegel wird (oder als ein abgeleiteter Pegel des ausgewählten Referenzspannungspegels).
Die Steuerung wählt einen ersten Referenzspannungspegel, wenn die Verwendungshistorie eine vorbestimmte Bedingung nicht erfüllt. Die Steuerung wählt einen zweiten Referenzspannungspegel, wenn die Verwendungshistorie die vorbestimmte Bedingung erfüllt. Der zweite Referenzspannungspegel ist kleiner als der erste Referenzspannungspegel. Darüber hinaus reflektiert der zweite Referenzspannungspegel eine tiefere Entladung der wieder aufladbaren Batterien, als der erste Referenzspannungspegel.
Optional kann mindestens ein Mittel bereitgestellt werden zum Warnen eines Benutzers darüber, dass die wieder aufladbaren Batterien fällig sind für ein Wiederaufladen, wenn die detektierte Spannung der wieder aufladbaren Batterien gleich oder kleiner wird als der ausgewählte Referenzspannungspegel (oder als eine Ableitung des ausgewählten Referenzspannungspegels). Verschiedene Warnmittel sind geeignet zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, ein visuelles Mittel (beispielsweise Lichter oder Anzeigen) und Tonmittel (beispielsweise Tonausgabevorrichtungen).
Optional kann ein Mittel bereitgestellt werden zum Abschalten des elektrischen Stroms, der durch die wieder aufladbaren Batterien an eine Last (beispielsweise einen Kraftwerkzeugmotor) geliefert wird, wenn die detektierte Spannung der wieder aufladbaren Batterien gleich oder kleiner wird als der ausgewählte Referenzspannungspegel oder der ausgewählte Referenzspannungspegel minus eine kleine Spannung (EV-ΔV). Ein derartiges Mittel kann automatisch die Batterien von der Last trennen, um zu verhindern, dass die wieder aufladbaren Batterien übermäßig entladen werden, was die Verwendungslebensdauer der Batterien reduzieren kann.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden beide, das Warnmittel und das Stromabschaltmittel bereitgestellt. Beispielsweise kann das Warnmittel dem Benutzer signalisieren, dass die wieder aufladbaren Batterien fällig sind für ein Wiederaufladen, wenn die detektierte Batteriespannung kleiner wird als der ausgewählte Referenzspannungspegel. Ferner kann der elektrische Strom, der durch die wieder aufladbaren Batterien geliefert wird, unterbrochen oder gestoppt werden, wenn die detektierte Batteriespannung gleich oder kleiner wird als der ausgewählte Referenzspannungspegel minus eine kleine Spannung EV-ΔV. Wenn der Benutzer die Verwendung der wieder aufladbaren Batterien nicht aussetzt, bevor die detektierte Batteriespannung unter den ausgewählten Referenzspannungspegel minus die kleine Spannung EV-ΔV fällt, kann das Stromabschaltmittel automatisch die Lieferung von einem elektrischen Strom von den wieder aufladbaren Batterien an die Last stoppen.
Natürlich kann jede dieser Ausführungsbeispiele mit Kraftwerkzeugen verwendet werden, und mit anderen batteriebetriebenen Vorrichtungen, um die verwendbare Lebensdauer der wieder aufladbaren Batterien zu verlängern.
Verfahren werden ebenfalls gelehrt zum Bestimmen einer geeigneten Zeitablaufsteuerung für das Wiederaufladen mindestens einer wieder aufladbaren Batterie. Spezieller wird der Spannungspegel der mindestens einen wieder aufladbaren Batterie detektiert (beispielsweise wiederholt detektiert). Entweder vor oder nach dem Spannungsdetektionsschritt wird ein Referenzspannungspegel von einer Mehrzahl von Referenzspannungspegeln ausgewählt basierend auf der Verwendungshistorie der mindestens einen wieder aufladbaren Batterie. Der Referenzspannungspegel und die Verwendungshistorieninformation können aus einem Halbleiterspeicher geholt werden. Der detektierte Batteriespannungspegel wird dann mit dem ausgewählten Referenzspannungspegel verglichen. Ferner wird einem Benutzer eine Angabe bereitgestellt, dass die mindestens eine wieder aufladbaren Batterie fällig ist zum Wiederaufladen, wenn der detektierte Batteriespannungspegel gleich oder kleiner ist, als der ausgewählte Referenzspannungspegel (oder eine Ableitung des ausgewählten Referenzspannungspegel). Optional kann das Verfahren ferner ein Abschalten des elektrischen Stroms enthalten, der von den wieder aufladba ren Batterien geliefert wird, wenn die detektierte Batteriespannung gleich oder kleiner als der ausgewählte Referenzspannungspegel minus eine kleine Spannung EV-ΔV ist. Darüber hinaus kann der Strom von der mindestens einen wieder aufladbaren Batterie an einen Motor eines Kraftwerkzeugs geliefert werden, während der Spannungspegel der mindestens einen wieder aufladbaren Batterie detektiert wird.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden Vorrichtungen gelehrt zum Bestimmen einer geeigneten Zeitablaufsteuerung für das Wiederaufladen mindestens einer wieder aufladbaren Batterie. Eine derartige Vorrichtung kann ein Mittel enthalten zum Detektieren des Spannungspegels von mindestens einer wieder aufladbaren Batterie. Ein Mittel kann bereitgestellt werden zum Speichern einer Mehrzahl von Referenzspannungspegel und Verwendungshistorieninformation, die die mindestens eine wieder aufladbaren Batterie betrifft. Darüber hinaus kann ein Mittel bereitgestellt werden zum Auswählen eines Referenzspannungspegels von einer Mehrzahl von Referenzspannungspegeln basierend auf der Verwendungshistorie für die mindestens eine wieder aufladbaren Batterie. Ein Mittel kann auch bereitgestellt werden zum Vergleichen des detektierten Batteriespannungspegels mit dem ausgewählten Referenzspannungspegel (oder einer Ableitung des ausgewählten Referenzspannungspegels). Ferner kann ein Mittel bereitgestellt werden, um einem Benutzer anzuzeigen, dass die mindestens eine wieder aufladbare Batterie fällig ist für ein Wiederaufladen, wenn der detektierte Batteriespannungspegel gleich oder kleiner als der ausgewählte Referenzspannungspegel wird. Eine Steuerung oder ein Prozessor können eine oder mehrere dieser Funktionen durchführen. Ferner kann eine derartige Vorrichtung an Kraftwerkzeugen, Adaptern für Kraftwerkzeuge und/oder Batteriepacks angebracht oder darin enthalten sein.
Jedes der weiteren Merkmale und Verfahrensschritte, die oben und im Folgenden offenbart werden, können separat oder in Verbindung mit anderen Merkmalen, Elementen und Verfahrensschritten verwendet werden, um verbesserte Batterieverwendungs- und Ladetechniken bereitzustellen. Detaillierte repräsentative Beispiele der vorliegenden Erfindung, die im Folgenden beispielhaft beschrieben werden, verwenden viele dieser zusätzlichen Merkmale und Verfahrensschritte in Verbindung. Diese detaillierte Beschreibung dient jedoch lediglich einem Fachmann auf diesem Gebiet zum Lehren weiterer Einzelheiten für die praktische Umsetzung bevorzugter Aspekte der vorliegenden Erfindung, und soll nicht den Bereich der Erfindung einschränken. Nur die Ansprüche definieren den Schutzbereich der beanspruchten Erfindung. Folglich können Kombinationen von Merkmalen und Schritten, die in der folgenden detaillierten Beschreibung offenbart werden, nicht notwendig sein für die praktische Realisierung der vorliegenden Erfindung in ihrem breitesten Sinne, und werden statt dessen lediglich gelehrt, um speziell repräsentative und bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu beschreiben, die im Folgenden detaillierter unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben werden. Natürlich können die Merkmale und Schritte, die in dieser Beschreibung und in den abhängigen Ansprüchen beschrieben werden, in irgendeiner Art und Weise kombiniert werden, die nicht speziell genannt ist, um andere nützliche und neue Ausführungsformen der vorliegenden Lehren zu erhalten, und der Erfinder sieht ausdrücklich derartige zusätzliche Kombinationen in Erwägung.
Erstes detailliertes repräsentatives Ausführungsbeispiel
1 zeigt ein Blockdiagramm einer repräsentativen elektrischen Schaltung für ein Batteriepack 40 und eine repräsentative elektrische Schaltung für ein Kraftwerkzeug 20. Natürlich kann das Batteriepack 40 an dem Kraftwerkzeug 20 angebracht sein, um einen Strom an das Kraftwerkzeug 20 zu liefern. 2 zeigt eine repräsentative äußere Erscheinung für das Kraftwerkzeug 20, und 3 zeigt eine Ansicht, die eine repräsentative äußere Erscheinung für den Batteriepack 20 zeigt. Darüber hinaus zeigt 2 eine Teilquerschnittsansicht innerhalb eines Kreises α, was angegeben ist durch eine Zwei-Punkt gestrichelte Linie.
Bezug nehmend auf 2 enthält ein Kraftwerkzeug 20 ein Hauptgehäuse 21, einen Griff oder Handgriff 24, und eine Batteriepackhalterung 25. Ein Motor M (siehe 1) kann innerhalb des Hauptgehäuses 21 angeordnet sein, und kann drehbar ein Werkzeug (nicht gezeigt) antreiben, das an einer Spannvorrichtung 22 angebracht ist. Der Handgriff 24 ist vorzugsweise zwischen der Batteriepackhalterung 25 und dem Gehäuse 21 angeordnet. Der Batteriepack 40 kann vorzugsweise entfernbar an der Batteriepackhalterung 25 angebracht sein. Wie in 1 gezeigt, kann die Batteriepackhalterung 25 einen positiven Anschluss t1 und einen negativen Anschluss t3 enthalten, die jeweils mit einem positiven Anschluss t1' und einem negativen Anschluss t3' des Batteriepacks 40 verbunden werden können. Folglich kann eine Treiberenergie (Strom) über die Anschlüsse t1, t3 geliefert werden, um den Motor M anzutreiben.
Wie in 2 gezeigt, kann ein Schalter 23 verschiebbar innerhalb des Handgriffs 24 montiert sein, und der Schalter 23 kann betätigt werden (also von der AUS-Position in die EIN-Position verschoben werden), wenn der Schalter 23 nach innen gedrückt wird. Wenn der Schalter 23 betätigt wird, wird von dem Batteriepack 40 ein Strom geliefert, um den Motor M anzutreiben. Der Schalter 23 kann beispielsweise elektrisch angeordnet sein zwischen dem positiven Anschluss t1 und dem Antriebsmotor M, wie in 1 gezeigt. Folglich kann der Schalter 23 die Lieferung und die Unterbrechung von Strom von dem Batteriepack 40 an das Kraftwerkzeug 20 steuern. Wenn der Schalter 23 in der gedrückten Stellung gehalten wird, wird Strom kontinuierlich von dem Batteriepack 40 an den Antriebsmotor M geliefert. Als ein Ergebnis dreht die Spannvorrichtung 22 mit einem vorbestimmten Drehmoment in einer vorbestimmten Richtung.
Erneut Bezug nehmend auf 2, kann ein Lichtstrahler 27 an dem Ende des Hauptgehäuses 21, das der Spannvorrichtung 22 gegenüber liegt, angeordnet sein. Der Lichtstrahler 27 kann eine oder mehrere Licht emittierende Dioden (LEDs) 29 enthalten, obwohl andere Beleuchtungsmittel verwendet werden können, beispielsweise eine oder mehrere Glühlampen. Die LED 29 kann leuchten, wenn die Steuerung 32 ein gespeichertes Steuerungsprogramm ausführt, und bestimmt wird, dass der Batteriepack 40 fällig ist für ein Wiederaufladen. Repräsentative Batterieverwendungssteuerungsprogramme zum Bestimmen, wann der Lichtstrahler 27 leuchten soll, werden im Einzelnen später beschrieben. Gemäß einem repräsentativen Ausführungsbeispiel kann die LED 29, beispielsweise leuchten, wenn ein vorbestimmter Zeitablauf für das Laden des Batteriepacks 40 (also die beste Zeitablaufsteuerung für das Laden des Batteriepacks 40) erreicht ist. Wenn die LED 29 leuchtet, weiß folglich der Benutzer, dass die Verwendung des Batteriepacks 40 schnell gestoppt und das Batteriepack 40 ohne weitere Verwendung wieder aufgeladen werden sollte.
Erneut Bezug nehmend auf 1 wird die repräsentative elektrische Schaltung für ein Kraftwerkzeug 20 weiter erklärt. Das Kraftwerkzeug 20 kann beispielsweise einen Prozessor oder eine Steuerung 32, einen Spannungsdetektor 34, einen Schalter 36, eine LED 29, eine Hupe BZ und einen Antriebsmotor M enthalten.
Die Steuerung 32 kann vorzugsweise einen integrierten Mikroprozessor enthalten, der beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit, einen Hauptspeicher, Eingabe- und Ausgabe(I/O)-Schnittstellen, verschiedene Arten von Registern und andere Schaltungen enthält. Eine Vielzahl von Mikroprozessoren und Speichern kann verwendet werden für die Steuerung 32, und dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung ist nicht besonders begrenzt. Das Steuerprogramm kann Anweisungen enthalten zum Übertragen von Daten zwischen der zentralen Verarbeitungseinheit und dem Spannungsdetektor 34/Schalter 36 über die I/O-Schnittstellen.
Der Spannungsdetektor 34 detektiert die Batteriespannung (Vbatt) des Batteriepacks 40 und gibt ein Signal an die Steuerung 32. Der Spannungsdetektor 34 kann zwei Eingänge enthalten. Ein Eingang kann an den positiven Batterieanschluss gekoppelt sein, und der andere Eingang kann an einen negativen Batterieanschluss gekoppelt sein. Der Ausgang des Spannungsdetektors 34 kann an die Steuerung 32 gekoppelt sein.
Der Spannungsdetektor 34 kann beispielsweise einen A/D-Wandler enthalten, der eine Eingangsspannung zwischen den Anschlüssen t1 und t3 von einem analogen Signal in ein digitales Signal umwandelt. Das digitale Signal kann von Natur aus aus einem Bitstrom bestehen, der eine vorbestimmte Anzahl an Bits hat. Der Spannungsdetektor 34 kann dann das digitale Signal an die Steuerung 32 übertragen. Die Batteriespannung Vbatt des Batteriepacks 40 über den Anschlüssen t1 und t3 kann an die Steuerung 32 als digitale Information eingegeben werden, und die Steuerung 32 kann eine Batteriespannungsinformation von dem Batteriepack 40 erhalten.
Der Spannungsdetektor 34 muss keinen A/D-Wandler enthalten. Stattdessen kann der Spannungsdetektor 34 beispielsweise eine Mehrzahl von Spannungsbestimmungsschaltungen enthalten, die in bestimmten Spannungsintervallen bereitgestellt sind. Jede Spannungsbestimmungsschaltung kann einen Komparator und eine Referenzspannungsquelle enthalten. Wenn die Spannungsbestimmungsschaltungen verwendet werden, können Komponentenkosten reduziert werden, verglichen zu einem A/D-Wandler. Von Natur aus kann der Spannungsdetektor in verschiedener Weise gebildet sein, was allgemein bekannt ist, und die vorliegende Erfindung ist dies bezüglich nicht eingeschränkt.
Der Schalter 36 kann beispielsweise eine Halbleitervorrichtung (beispielsweise ein Transistor) enthalten, der arbeitet, um eine Energiequellenschaltung elektrisch mit dem Antriebsmotor M zu verbinden oder zu trennen. Beispielsweise kann die Energiequellenschaltung sich erstrecken von den Anschlüssen t1, t3 zu dem Antriebsmotor M. Obwohl andere Schalter natürlich verwendet werden können mit der vorliegenden Erfindung, ist der Schalter 36 vorzugsweise beispielsweise ein Leistungs-MOSFET. Allgemein gesprochen ist ein MOSFET in der Lage einen Drain-Anschluss und einen Source-Anschluss elektrisch zu verbinden, wenn eine vorbestimmte Spannung beispielsweise an seinen Gate-Anschluss angelegt ist. Folglich ist der Gate-Anschluss des Schalters 36 vorzugsweise an einen Ausgangsanschluss der Steuerung 32 gekoppelt. Der Drain-Anschluss ist vorzugsweise an den Antriebsmotor M gekoppelt, und der Source-Anschluss ist vorzugsweise an den negativen Anschluss t3 gekoppelt. Gemäß einer Alternative kann der Source-Anschluss an den Antriebsmotor M gekoppelt sein, und der Drain-Anschluss kann an den negativen Anschluss t3 gekoppelt sein. Eine vorbestimmte Spannung kann an den Gate-Anschluss beispielsweise über eine Treiberschaltung (nicht gezeigt) angelegt werden.
Die LED 29 kann beispielsweise rotes sichtbares Licht aussenden, wenn ein Strom durch die LED 29 fließt. Die LED 29 kann an einen Ausgangsanschluss der Steuerung 32 beispielsweise über die Treiberschaltung gekoppelt sein, und kann derart gesteuert sein, dass sie leuchtet in Antwort auf ein vorbestimmtes Signal, das von der Steuerung 32 geliefert wird. Folglich kann unter Verwendung eines Steuerungsprogramms die LED leuchten, wenn der Batteriepack 40 fällig ist für ein Wiederaufladen, da die Batteriespannung auf einen bestimmten Referenzspannungspegel abgefallen ist.
Darüber hinaus oder alternativ kann eine Hupe BZ an einen Ausgangsanschluss der Steuerung 32 über die Treiberschaltung gekoppelt sein, und kann selektiv betrieben werden, um einen Warnton in Antwort auf Ausgangssignale von der Steuerung 32 auszugeben. Unter Verwendung des Steuerungsprogramms kann folglich die Hupe BZ einen Warnton ausgeben, wenn das Batteriepack 40 wiederaufgeladen werden soll. Entsprechend kann der Warnton den Benutzer darüber informieren, dass das Batteriepack 40 bereit ist für ein Laden.
Der Treibermotor M kann vorzugsweise einen elektrischen Motor enthalten, in dem ein Rotor (nicht gezeigt) rotiert aufgrund eines Stroms, der von dem Batteriepack 40 geliefert wird, wenn der Schalter 23 betätigt wird. Allgemein gesprochen, kann der Antriebsmotor M auch einen Stator (nicht gezeigt) enthalten, der um den Rotor herum angeordnet ist. Die Spannvorrichtung 22 kann an einer Welle befestigt sein, die zusammen mit dem Rotor dreht. Folglich dreht sich die Spannvorrichtung 22, wenn der Schalter 23 betätigt wird.
Eine repräsentative äußere Struktur des Batteriepacks 40 wird jetzt unter Bezugnahme auf die 1 und 3 beschrieben. Der Batteriepack 40 kann ein hartes Harz oder Plastikgehäuse 41 enthalten. Das Gehäuse 41 kann beispielsweise eine im Wesentlichen rechteckige Form haben, obwohl eine Vielzahl von Formen verwendet werden kann, und die vorliegende Erfindung diesbezüglich nicht eingeschränkt ist. Eine oder mehrere Batteriezellen, beispielsweise Nickelmetallhydrid(NMH)Batteriezellen können innerhalb des Gehäuses 41 angeordnet sein, und die jeweiligen Batteriezellen können elektrisch in Serie geschaltet sein. Im Folgenden werden die elektrisch verbundenen Batteriezellen als eine "Zellengruppe" bezeichnet. Ferner können die Batteriezellen optional in zwei Blöcke A, B, wie in 1 gezeigt, unterteilt sein. Das Gehäuse 41 kann auch Temperatursensoren TM1, TM2 enthalten, die angeordnet sind, um Batteriezellentemperaturen der entsprechenden Blöcke A und B zu detektieren, und ein EEPROM 52, das zugehörige Information speichert, beispielsweise die Verwendungshistorie der Zellengruppe. Ferner kann ein Thermoelement TH bereitgestellt werden, um automatisch die Lieferung von Strom an den Motor M zu unterbrechen oder zu stoppen, wenn die Batterietemperatur über eine Schwellenwerttemperatur ansteigt. Folglich kann das Thermoelement TH eine Beschädigung der Batterien verhindern, indem die Verwendung der Batterien unterbrochen wird, bevor die Batterien eine übermäßige Temperatur erreichen.
Die Verwendungshistorieninformation und andere spezifische Information muss nicht in einem EEPROM gespeichert werden, da eine Vielzahl von unterschiedlichen Typen von Halbleiterspeicherelementen verwendet werden kann, um diese Information zu speichern. Beispielsweise können ein DRAM, ein SRAM, ein SDRAM, ein EDRAM oder andere Speichertypen ebenfalls wirkungsvoll gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Gemäß einer alternativen kann eine Speicherkarte wirkungsvoll verwendet werden, und die Speicherkarte kann beispielsweise ein DRAM, SRAM, SDRAM, EDRAM, etc. sein.
Bezug nehmend auf 3 können Passbereiche 42 optional auf einer oberen Oberfläche des Gehäuses 42 in der Form eines Paars von parallel angeordneten Schienen definiert sein. Jeder Passbereich 42 kann eine Passrille 43 enthalten, die das oben beschriebene Kraftwerkzeug 20 kontaktiert oder einen Batterielader (nicht gezeigt) kontaktiert. Darüber hinaus kann optional ein Haken 44 angeordnet sein, um vertikal vorzustehen oder von der oberen Oberfläche des Gehäuses 41 zurückzustehen, beispielsweise nahe einem Ende der Passbereiche 42. Ferner können eine Öffnung 46, eine Positivanschlussrille 47, eine Mittelanschlussrille 48, eine Negativanschlussrille 49, ein Verbinder 50 und andere Strukturen optional definiert oder auf der oberen Fläche des Gehäuses 41 bereitgestellt werden.
Der Haken 44 kann mit einem Hebel 45 integriert gebildet sein, der auf einer Seite des Gehäuses 41 angeordnet sein kann. Eine Spulenfeder (nicht gezeigt) kann den Haken 44 nach oben vorspannen oder drängen. Wenn das Batteriepack 40 an dem Kraftwerkzeug 20 oder einem Batterielader angebracht wird, kann der Haken 44 in eine entsprechende Hakenrille eingreifen, die auf dem Kraftwerkzeug 20 oder dem Batterielader definiert ist. Folglich wird verhindert, dass der Batteriepack 40 leicht von dem Kraftwerkzeug 20 oder dem Batterielader abnehmbar ist. Andererseits, durch Nachuntendrücken des Hebels 45 gegen die Vorspannungskraft der Spulenfeder, und folglich in Richtung unteres Ende des Gehäuses 41, wird der Haken 44 nach Innen in das Gehäuse 41 zurückgezogen. Als Ergebnis löst sich der Haken 44 von der Hakenrille, wodurch es möglich wird das Batteriepack 40 von dem Kraftwerkzeug 20 oder dem Batterielader zu entfernen.
Die Positivanschlussrille 47, die Mittelanschlussrille 48 und die Negativanschlussrille 49 können jeweils einen positiven Anschluss t1', einen mittleren Anschluss t2' und einen negativen Anschluss t3' enthalten. Jeder Anschluss t1', t2' und t3' kann mit einer gedruckten Leiterplatte, die innerhalb des Gehäuses 41 angeordnet ist, verlötet sein. Wenn das Batteriepack 40 an das Kraftwerkzeug 20 oder den Batterielader angebracht wird, können die Anschlüsse t1', t2' und t3' jeweils entsprechende Anschlüsse kontaktieren. Der positive Anschluss t1' und der negative Anschluss t2' können jeweils die positive Elektrode von Block A und die negative Elektrode von Block B der Zellengruppe, die in dem Gehäuse 41 angeordnet ist, verbunden sein. Verbinder der Blöcke A und B der Zellengruppe können mit dem mittleren Anschluss t2' über das Thermoelement TH elektrisch verbunden sein.
Der Verbinder 50 kann auf der oberen Fläche des Gehäuses 41 freigelegt sein, und kann mit der gedruckten Leiterplatte, die in dem Gehäuse 41 angeordnet ist, verlötet sein. Wie in 1 gezeigt, können eine Mehrzahl von Verbindungsanschlüssen t4a', t4b', t5', t6' in dem Verbinder 50 angeordnet sein. Wenn der Batteriepack 40 an einem Kraftwerkzeug 20 oder dem Batterielader angebracht ist, können die Verbindungsanschlüsse spezifische Information zwischen dem Batteriepack 40 und dem Kraftwerkzeug 20 oder zwischen dem Batteriepack 40 und dem Batterielader selektiv senden oder empfangen. In den repräsentativen Ausführungsbeispielen kann der Verbinder 50 beispielsweise Benutzertemperaturinformation senden, die durch die Temperatursensoren TM1, TM2 detektiert wird, die in dem Batteriepack 40 angeordnet sind. Ferner kann der Verbinder 50 selektiv Verwendungshistorieninformation (beispielsweise Pegel der Batterieentladung), die in dem EEPROM 52 gespeichert ist, senden oder empfangen.
Bezug nehmend auf die 4 bis 6 und 15, werden repräsentative Batterieverwendungssteuerungsprogramme für die Steuerung 32 beschrieben, welche Programme bestimmen, wann das Batteriepack 40 fällig ist für ein Wiederaufladen, gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Steuerprogramme sind in dem Speicher 52 der Steuerung 32 gespeichert und können durch die zentrale Verarbeitungseinheit ausgeführt werden. 15 zeigt ein idealisiertes Verwendungsmuster für das Batteriepack 40, bei dem das Batteriepack 40 auf einen ersten Spannungspegel (Spannungsabfall) entladen werden kann, für eine oder für mehrere Verwendungen, bevor der Batteriepack 40 fällig ist für ein Wiederaufladen. Jedoch darf der Batteriepack 40 periodisch (beispielsweise einmal alle drei Verwendungszyklen) sich auf einen niedrigeren Spannungspegel (also ein größerer Spannungsabfall) entladen, bevor das Steuerungsprogramm bestimmt, das das Batteriepack 40 fällig ist für ein Wiederaufladen.
Wie weiter unten diskutiert, kann das Steuerungsprogramm optional Anweisungen enthalten zum Warnen des Benutzers bezüglich der geeigneten Zeitablaufsteuerung, um die Verwendung des Batteriepacks 40 zu stoppen und den Batteriepack 40 wieder aufzuladen. Darüber hinaus enthält das Steuerungsprogramm Anweisungen, um den Referenzspannungsabfall (Spannungsentladepegel) zu ändern, auf den die Batteriezellen sich entladen können bevor der Batteriepack wieder aufgeladen werden sollte. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann folglich der Batteriepack 40 sich entladen nur auf einen relativen schmalen Spannungsabfall (also eine relativ hohe Referenzspannung) für zwei aufeinander folgende Zeitpunkte, bevor eine Warnung an den Benutzer gegeben wird. In jedem Fall sollte das Batteriepack 40 wiederaufgeladen werden, wenn die Batteriespannung auf die relativ hohe Referenzspannung fällt, obwohl die Batteriespannung nicht sehr viel abgefallen ist. Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung unterstützt die Verlängerung der verwendbaren Lebensdauer des Batteriepacks 40.
Bei der dritten Verwendung kann jedoch dem Batteriepack 40 erlaubt werden Strom an das Kraftwerkzeug 20 zu liefern, bis die Batteriespannung eine relativ niedrige Referenzspannung (also ein relativ großer Spannungsabfall ist aufgetreten) erreicht hat, wie in 15 gezeigt. Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung unterstützt die Verhinderung, dass der Batteriepack 40 einen "Speicher" entwickelt, wie oben diskutiert.
Ein derartiger Lade/Entlade-Zyklus wird wiederholt, so dass die Batterielebensdauer ausgedehnt werden kann. Wenn die Batterien sich nur auf einen relativ hohen Referenzspannungspegel entladen dürfen, kann eine Beschädigung aufgrund eines Überentladens der Batterien minimiert werden. Jedoch können auch Speichereffekte verhindert werden durch gelegentliches oder periodisches Entladen der Batterien auf einen relativ niedrigen Referenzspannungspegel.
4 zeigt Anweisungen oder Verfahrensschritte für ein erstes repräsentatives Batterieverwendungssteuerungsprogramm, das mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Beispielsweise wird in Schritt S101 Verwendungshistorieninformation zuerst aus dem EEPROM 52 des Batteriepacks 40 in eine Steuerung 32 des Kraftwerkzeugs 20 gelesen. Die Verwendungshistorieninformation kann vorzugsweise spezielle Verwendungsinformation enthalten, die in dem EEPROM 52 von der ersten Verwendung des Batteriepacks 40 bis zur Gegenwart gespeichert sind. Beispiele für eine derartige spezifische Information enthalten die Anzahl an Zeitpunkten, zu denen der Batteriepack 40 entladen und wieder aufgeladen worden ist, den Spannungsabfall für jedes Entladen und Batterietemperaturen (beispielsweise maximale Temperaturen) während des Ladens und/oder Wiederaufladens. Die Verwendungshistorieninformation kann vorzugsweise einen ersten Referenzspannungszähler N1 enthalten, der die Anzahl an aufeinander folgenden Zeitpunkten speichert, zu denen die Batterien auf einen ersten Referenzspannungspegel entladen wurden, der beispielsweise ein relativ hoher Spannungspegel in diesem Ausführungsbeispiel sein kann.
In Schritt S103 extrahiert die Steuerung 32 die Daten, die die Anzahl an Zeitpunkten betreffen, zu denen der Batteriepack 40 aufeinander folgend auf den ersten Referenzspannungspegel entladen worden ist, beispielsweise aus dem ersten Referenzspannungspegelzähler N1 (auch hier bezeichnet als "Zählwert N1"). Die Daten, die in dem Zähler N1 gespeichert sind, können separat von der spezifischen Verwendungsinformation gelesen werden, oder können in der spezifischen Verwendungsinformation, die aus dem EEPROM 52 gelesen wird, enthalten sein.
In dem repräsentativen Steuerungsprogramm bestimmt der Zähler 32 dann, ob der Zählwert N1 kleiner oder gleich 2 ist (Schritt S105). Wenn der Zählwert N1 kleiner oder gleich 2 ist (JA in Schritt S105), wird der Referenzspannungspegel EV eingestellt, so dass eine Warnung ausgegeben wird zum Wiederaufladen des Batteriepacks 40, wenn die Batteriespannung des Batteriepacks 40 auf die erste Referenzspannung fällt (also auf eine relativ hohe Referenzspannung) (S107). Andererseits, wenn der Zählwert N1 größer als 2 in Schritt S105 ist, wird der Referenzspannungspegel EV eingestellt, so dass die Warnung ausgegeben wird, wenn die Batteriespannung des Batteriepacks 40 auf einen zweiten Referenzspannungspegel abfällt, welcher zweite Referenzspannungspegel kleiner als der erste Referenzspannungspegel (Schritt S109). Obwohl das repräsentative Steuerungsprogramm den Referenzspannungspegel EV ändert basierend darauf, ob der Zählwert N1 größer oder gleich 2 ist, kann natürlich diese Zahl ein ganzzahliger Wert größer als 2 sein, beispielsweise 3, 4, 5, etc.
In dem ersten repräsentativen Ausführungsbeispiel wird der Referenzspannungspegel EV von dem ersten Referenzspannungspegel zu dem zweiten Referenzspannungspegel geändert, wenn die Zahl, die in dem ersten Referenzspannungspegelzähler N1 gespeichert ist, größer als 2 ist (Schritt S105). Wenn der Batteriepack 40 aufeinander folgend auf den ersten Referenzspannungspegel drei mal entladen worden ist (also der höhere Referenzspannungspegel) (NEIN in Schritt S105), darf sich das Batteriepack 40 dann auf den zweiten Referenzspannungspegel entladen (also den niedrigeren Referenzspannungspegel). Dieses Merkmal des Steuerungsprogramms verhindert wiederholte unvollständige Entladungen des Batteriepacks 40, wodurch Memoryeffekte reduziert oder eliminiert werden.
Der erste Referenzspannungspegel kann beispielsweise auf das 1,0 fache der Anzahl der Batteriezellen CL(V) gesetzt werden. In diesem Fall wird eine Warnung ausgegeben, wenn das Batteriepack 40 auf einen relativen schmalen Entladepegel entladen worden ist, beispielsweise wenn die Batteriespannung über jeder Batteriezelle auf 1,0 V abgefallen ist (Schritt S107). Der zweite Referenzspannungspegel kann dann beispielsweise auf das 0,8 fache der Anzahl an Batteriezellen CL(V) gesetzt werden. In diesem Fall wird eine Warnung ausgegeben, wenn der Batteriepack 40 sich relativ vollständig entladen hat, beispielsweise wenn die Batteriespannung über jeder Batteriezelle auf 0,8 V abgefallen ist (Schritt S109). Natürlich wird die Warnung bereitgestellt, um den Benutzer zu drängen das Batteriepack 40 wiederaufzuladen.
Wenn der Referenzspannungspegel EV auf den ersten Referenzspannungspegel in Schritt S107 gesetzt ist, wird der erste Referenzspannungspegelzählwert N1 um 1 inkrementiert (N1 = N1 + 1). Das Ergebnis dieser Addition wird dann in das EEPROM 52 geschrieben (jeweils Schritte S111 und S115). Andererseits, wenn der Referenzspannungspegel EV auf den zweiten Referenzspannungspegel gesetzt ist (Schritt S109), wird der erste Referenzspannungspegelzähler N1 auf Null gelöscht (N1 = 0), und der Wert Null wird in das EEPROM 52 geschrieben (jeweils Schritte S113 und S115). Andererseits, wenn der Referenzspannungspegel EV auf den zweiten Referenzspannungspegel gesetzt ist (Schritt S109), wird der erste Referenzspannungspegelzählwert N1 auf Null gelöscht (N1 = 0), und der Wert Null wird in das EEPROM 52 geschrieben (jeweils Schritte S113 und S115).
Nachdem die Daten in dem ersten Referenzspannungspegelzähler N1 aktualisiert worden sind (Schritt S115), wird die Batteriespannung Vbatt des Batteriepacks 40 von dem Spannungsdetektor 34 gewonnen. Die Steuerung 32 bestimmt dann, ob die Batteriespannung Vbatt auf den eingestellten Referenzspannungspegel EV abgefallen ist (also der erste Referenzspannungspegel oder der zweite Referenzspannungspegel). Dieser Bestimmungsschritt wird wiederholt, bis die Batteriespannung Vbatt gleich oder kleiner als der eingestellte Referenzspannungspegel EV wird. Der Bestimmungsschritt (Schritt S117) wird immer wieder durchgeführt, bis die verbleibende Batteriekapazität des Batteriepacks 40 auf den Referenzspannungspegel EV reduziert worden ist.
Wenn die Steuerung 32 bestimmt, dass die Batteriespannung Vbatt des Batteriepacks 40 sich reduziert hat auf den eingestellten Referenzspannungspegel EV oder darunter (JA in Schritt S117), sollte das Batteriepack 40 vorzugsweise ohne weitere Verwendung wieder aufgeladen werden. Folglich kann die Steuerung 32 ein vorbestimmtes Signal an die LED 29 senden (in dem nachfolgenden Schritt S119), um die LED 29 einzuschalten und/oder eine Hupe BZ zu betätigen. Die Steuerung 32 kann dann optional ein anderes vorbestimmtes Signal an den Schalter 36 ausgeben, um den Schalter 36 von dem EIN-Zustand in den AUS-Zustand zu ändern (Schritt S121). Wenn der Schalter 36 deaktiviert wird, kann folglich das Kraftwerkzeug 20 nicht wieder betrieben werden, bis die Steuerung 32 den Schalter 36 zurücksetzt. Durch Ändern des Schalters 36 in den AUS-Zustand, um den Antriebsmotor M zu deaktivieren, muss folglich der Benutzer des Kraftwerkzeugs 20 den Batteriepack 40 neu laden, ohne den Batteriepack 40 weiter zu verwenden. Dieses optionale Merkmal des repräsentativen Steuerungsprogramms stellt sicher, dass der Batteriepack 40 auf einen entsprechenden Pegel entladen wird (also es wird verhindert, dass der Batteriepack 40 überentladen wird), wodurch die Lebensdauer des Batteriepacks 40 verlängert wird.
Wenn der erste Referenzspannungspegelzählwert N1 größer als 2 ist (NEIN in Schritt S105), fährt der Prozess bei Schritt S109 fort, um den Referenzspannungspegel EV auf den zweiten Referenzspannungspegel zu setzen. Der Schritt S105 kann jedoch erweitert werden, um einen dritten Referenzspannungspegel, einen vierten Referenzspannungspegel, etc. bereitzustellen. Beispielsweise, wenn der erste Referenzspannungspegelzählwert N1 zwischen 2 und 4 liegt, kann der Referenzspannungspegel EV auf den zweiten Referenzspannungspegel gesetzt werden. Wenn der erste Referenzspannungspegelzählwert N1 zwischen 5 und 7 liegt, kann der Referenzspannungspegel EV auf den dritten Referenzspannungspegel gesetzt werden. Vorzugsweise ist der zweite Referenzspannungspegel größer als der dritte Referenzspannungspegel. Wenn der erste Referenzspannungspegelzählwert N1 gleich oder größer als 8 ist, kann der Referenzspannungspegel EV auf den vierten Referenzspannungspegel gesetzt werden. Vorzugsweise ist der dritte Referenzspannungspegel größer als der vierte Referenzspannungspegel. Folglich, wenn zusätzliche Referenzspannungspegel bereitgestellt werden, kann der optimale Batterieentladungspegel bestimmt werden gemäß der Verwendungshistorie des Batteriepacks 40. Folglich können Speichereffekte zuverlässiger verhindert werden, wodurch die Lebensdauer des Batteriepacks 40 verlängert wird.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das Steuerungsprogramm, wie in 4 gezeigt, modifiziert werden. Folglich werden zwei modifizierte Steuerungsprogramme bezüglich der 5 und 6 diskutiert. Zuerst Bezug nehmend auf 5, kann die Verwendungshistorieninformation, die in Schritt S201 gelesen wird, die kumulative Anzahl an Zeitpunkten enthalten, zu denen der Batteriepack 40 wiederaufgeladen worden ist, nachdem er von der ersten Verwendung des Batteriepacks 40 entladen worden ist, bis jetzt. Beispielsweise kann diese Information in einem kumulativen Lade-und-Entlade-Zyklus Zähler Nt gespeichert werden, welcher Zähler Nt verwendet werden kann, an Stelle des oben beschriebenen ersten Referenzspannungspegelzählers N1. Wenn die Anzahl, die in dem kumulativen Lade-und-Entlade-Zyklus Zähler Nt beispielsweise ein Vielfaches von 5 ist, kann der Referenzspannungspegel EV von dem ersten Referenzspannungspegel in den zweiten Referenzspannungspegel geändert werden. Der Entwickler ist frei bei der Auswahl eines geeigneten Vielfachen und die vorliegende Erfindung ist nicht speziell diesbezüglich eingeschränkt. Anschließend erfolgen die Schritte S201, 215, 217 und 219, allgemein gesprochen funktional äquivalent zu den entsprechenden Schritten S101, 117,119 und 121, die oben unter Bezugnahme auf 4 beschrieben wurden. In Schritt S211 kann eine Summations- (oder Additions-) Operation durchgeführt werden, um die Anzahl zu berechnen, die in dem kumulativen Lade-und-Entlade-Zyklus Zähler Nt gespeichert wird.
Wie oben erwähnt, kann der kumulative Lade-und-Entlade-Zyklus Zähler Nt an Stelle des ersten Referenzspannungspegelzählers N1 verwendet werden. Wenn die Anzahl, die in dem kumulativen Lade-und-Entlade-Zyklus Zähler Nt gespeichert ist, ein Vielfaches von fünf ist, also alle fünf Zeitpunkte (JA in Schritt S205), wird der Referenzspannungspegel EV auf den zweiten Referenzspannungspegel gesetzt, der eine kleinere Spannung als der erste Referenzspannungspegel ist (Schritt S209). Folglich wird das Batteriepack 40 alle fünf Ladezyklen vollständig entladen und Speichereffekte können reduziert oder beseitigt werden.
6 zeigt eine andere Modifikation des repräsentativen Steuerungsprogramms. In dieser Modifikation wird die Verwendungshistorieninformation in Schritt S301 gelesen, und ein Statusflag Fs wird aus der Verwendungshistorieninformation wieder gewonnen (Schritt S303). Das Statusflag Fs kann vorzugsweise die verbleibende Batteriekapazität des Batteriepacks 40 unmittelbar nachdem es von dem Kraftwerkzeug 20 entfernt worden ist, angeben, bevor der vorherigen Wiederaufladeoperation. Alternativ kann das Statusflag Fs erzeugt werden basierend auf der Verwendungshistorieninformation, die in Schritt S301 gelesen wurde. Dieses Statusflag Fs kann verwendet werden, um den geeigneten Referenzspannungspegel zu bestimmen, um ihn als Referenzspannungspegel EV zu setzen, so dass die Batteriezellen auf den entsprechenden Referenzspannungspegel entladen werden.
Das Statusflag Fs kann beispielsweise ein Wert von 0,1 oder 2 sein (also das Register für das Statusflag Fs kann zwei Bit sein). Wenn das Batteriepack 40 von dem Kraftwerkzeug 20 entfernt wird zum Wiederaufladen, bevor sich die Batteriespannung Vbatt des Batteriepacks 40 auf den eingestellten Referenzspannungspegel EV reduziert hat, wird das Statusflag Fs auf 0 gesetzt (Fs = 0). Wenn der Batteriepack 40 von dem Kraftwerkzeug 20 entfernt wird für ein Wiederaufladen, wenn die Batteriespannung Vbatt gleich oder kleiner als der eingestellte Referenzspannungspegel EV ist, die Batteriespannung Vbatt jedoch größer oder gleich dem Wert EV-ΔV ist, wird das Statusflag auf 1 gesetzt (Fs = 1). Darüber hinaus, wenn das Batteriepack 40 von dem Kraftwerkzeug 20 entfernt wird für ein Wiederaufladen, wenn die Batteriespannung Vbatt kleiner als der Wert EV-ΔV ist, wird das Statusflag auf 2 gesetzt (Fs = 2).
Wie im Folgenden diskutiert, kann der Wert von ΔV verwendet werden, um eine Warnung an den Benutzer zu geben, bevor der Schalter 36 geöffnet wird, und bevor dadurch das Kraftwerkzeug 20 deaktiviert wird. Beispielsweise kann die LED 29 leuchten und/oder die Hupe BZ kann einen Warnton ausgeben, bevor das Kraftwerkzeug 20 deaktiviert wird, indem der Strom an den Motor M unterbrochen wird (also Öffnen des Schalters 36). Folglich kann der Benutzer den augenblicklichen Kraftwerkzeugvorgang beenden, und der Benutzer wird nicht dadurch beeinträchtigt, dass das Kraftwerkzeug 20 abrupt stoppt. Der Benutzer weiß jedoch auch, dass der Strom an den Motor M in sehr naher Zukunft unterbrochen werden wird, um zu verhindern, dass die Batteriezellen überentladen werden. Folglich unterbricht der Benutzer vorzugsweise die Verwendung des Kraftwerkzeugs 20 kurz nachdem die LED 29 aufgeleuchtet und/oder die Hupe BZ einen Warnton ausgegeben hat, und entfernt den Batteriepack 40 zur Wiederaufladung. Wenn der Benutzer nicht die Verwendung des Kraftwerkzeugs 20 in zeitnaher Art und Weise beendet, veranlasst die Steuerung 20 den Schalter 36 zu öffnen und folglich automatisch das Kraftwerkzeug 20 zu deaktivieren, um zu verhindern, dass der Batteriepack 40 aufgrund einer Über-Entladung beschädigt wird.
Der Wert des Statusflag Fs kann folglich in Schritt S305 basierend auf dem Wert von Fs, der in dem EEPROM 52 gespeichert ist, bestimmt werden. Beispielsweise kann der Zustand Fs = 0 angeben, dass das Batteriepack 40 von dem Kraftwerkzeug 20 entfernt worden ist für ein Wiederaufladen, bevor die Batteriespannung Vbatt sich auf (oder unter) die eingestellten Referenzspannungspegel EV reduziert hat. In diesem Fall wird der Referenzspannungspegel EV auf den zweiten Referenzspannungspegel gesetzt, der kleiner oder unterhalb dem ersten Referenzspannungspegel liegt. Da die vorherige Entladung nicht sehr tief war, bevor der vorherigen Wiederaufladung, ist die nächste Batterieentladung vorzugsweise relativ tief. Folglich wird der zweite Referenzspannungspegel verwendet werden.
Der Zustand Fs = 1 kann angeben, dass das Batteriepack 40 von dem Kraftwerkzeug 20 entfernt worden ist zum Wiederaufladen, wenn die Batteriespannung Vbatt kleiner oder gleich dem eingestellten Referenzspannungspegel EV war, die Batteriespannung Vbatt jedoch größer oder gleich EV-ΔV war. In diesem Fall ist der Referenzspannungspegel EV auf den ersten Referenzspannungspegel gesetzt, der höher oder größer als der zweite Referenzspannungspegel ist. In diesem Fall werden folglich die Batterien auf einen mittleren Entladepegel entladen, bevor sie wieder geladen werden.
Darüber hinaus kann der Zustand Fs = 2 angeben, dass das Batteriepack 40 von dem Kraftwerkzeug 20 entfernt worden ist zum Wiederaufladen, wenn die Batteriespannung Vbatt kleiner oder gleich EV-ΔV war. In diesem Fall wird der Referenzspannungspegel EV auf einen 0-ten Referenzspannungspegel gesetzt, der größer oder höher als der erste Referenzspannungspegel ist. Da die vorherige Entladung sehr tief war, wird die nächste Entladung relativ flach, bevor der nächste Wiederaufladevorgang erfolgt.
In Schritt S317 wird das Statusflag Fs auf 0 gesetzt und F = 0 wird in das EEPROM 52 geschrieben. Das Statusflag Fs wird auf 0 gesetzt, so dass der Batteriepack 40 von dem Kraftwerkzeug 20 entfernt wird, um ungefähr zu dem Zeitpunkt wieder aufgeladen zu werden, zu dem die Batteriespannung Vbatt des Batteriepacks 40 den zweiten Referenzspannungspegel erreicht. Gemäß einer Alternative kann der Batterielader das Statusflag Fs auf 0 setzen.
Die Steuerung 32 bestimmt dann, ob die Batteriespannung Vbatt des Batteriepacks 40, welche Batteriespannung durch den Spannungsdetektor 34 detektiert wird, gleich oder kleiner als der eingestellte Referenzspannungspegel EV ist (Schritt S319). Dieser Bestimmungsschritt (S319) wird wiederholt, bis die verbleibende Batteriekapazität des Batteriepacks 40 sich auf den eingestellten Referenzspannungspegel EV reduziert.
Wenn die Steuerung 32 bestimmt, dass die Batteriespannung Vbatt des Batteriepacks 40 gleich oder kleiner dem eingestellten Referenzspannungspegel EV wird (JA in Schritt S319), wäre es geeignet den Batteriepack 40 von dem Kraftwerkzeug 20 zu entfernen und den Batteriepack 40 wiederaufzuladen. Folglich wird das Statusflag Fs auf 1 gesetzt und Fs = 1 wird in das EEPROM 52 geschrieben (Schritt S321). Darüber hinaus kann die Steuerung 32 ein vorbestimmtes Signal an die LED 29 ausgeben, um die LED 29 zum Leuchten zu bringen (S323) und/oder an eine Hupe BZ, um einen Warnton auszugeben. Folglich kann die LED 29 und/oder die Hupe BS den Benutzer darüber informieren oder warnen, dass der Batteriepack 40 fällig ist für ein Wiederaufladen. In der Zwischenzeit darf jedoch der Benutzer die Verwendung des Kraftwerkzeugs 20 und des Batteriepacks 40 fortsetzen, obwohl die Batteriespannung des Batteriepacks 40 kleiner oder gleich dem eingestellten Referenzspannungspegel EV ist. Der Benutzer weiß jedoch vorzugsweise, dass ein weiterer Betrieb des Kraftwerkzeugs 20 schnell abgeschlossen werden sollte, um eine automatische Deaktivierung des Motors B zu vermeiden, wie im Folgenden diskutiert.
Wenn der Benutzer den Betrieb des Kraftwerkzeugs 20 fortsetzt, nachdem er eine Warnung empfangen hat (beispielsweise leuchtet die LED 29 und/oder die Hupe BZ gibt einen Warnton aus), kann der Prozess optional zu Schritt S325 gehen, bei dem die Steuerung 32 bestimmt, ob die Batteriespannung Vbatt des Batteriepacks 40 kleiner oder gleich dem Wert (EV-ΔV) geworden ist. Wenn die Batteriespannung Vbatt größer als (EV-ΔV), bleibt die LED 29 leuchten, der Benutzer darf jedoch das Kraftwerkzeug 20 betreiben. Wenn die Batteriespannung Vbatt jedoch gleich oder kleiner als (EV-ΔV) ist, wird das Statusflag Fs in Schritt S327 auf 2 gesetzt, und Fs = 2 in das EEPROM 52 geschrieben. Ferner wird der Schalter 36 ausgeschaltet (deakti viert), um den Strom, der an den Motor M des Kraftwerkzeugs 20 zu stoppen (Schritt S329). Folglich kann der Benutzer das Kraftwerkzeug 20 so lange nicht benutzen, bis ein wieder aufgeladenes Batteriepack 40 in der Batteriepackhalterung 25 installiert wird. Folglich verhindert dieses optionale Merkmal des repräsentativen Steuerungsprogramms, dass Batterien überentladen werden, was die Batterielebensdauer verkürzen würde.
Die in den 5 und 6 gezeigten repräsentativen Steuerungsprogramme können weiter modifiziert werden. Beispielsweise kann die Information, die Batterietemperaturen) während der Verwendung betrifft (im Folgenden "Verwendungstemperaturhistorie") in der Verwendungshistorieninformation enthalten sein, die in dem EEPROM 52 gespeichert ist. Diese Verwendungstemperaturinformation kann verwendet werden, um den eingestellten Referenzspannungspegel EV auszuwählen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Modifikation, wenn die Batteriezellentemperatur während der vorherigen Verwendung des Batteriepacks 40 größer war als ein vorbestimmter Batterietemperaturschwellenwert, können der nullte oder der erste Referenzspannungspegel, der relativ seicht ist, kann als der Referenzspannungspegel EV gesetzt werden. Folglich kann die Wärmemenge, die erzeugt wird, wenn der Batteriepack 40 bei dem nächsten Verwendungszyklus entladen wird, minimiert werden, um den Batteriepack 40 vor Beschädigung zu schützen. Da eine übermäßige Wärmeerzeugung durch den Batteriepack 40 verhindert werden kann während der nächsten Verwendung des Batteriepacks 40, kann die Batterielebensdauer verlängert werden.
Wie oben beschrieben, können eine LED 29, eine Hupe BZ und eine Steuerung 32 verwendet werden, um den Benutzer darüber zu warnen, dass der Batteriepack 40 auf einen vorbestimmten Referenzspannungspegel EV entladen worden ist. Folglich sollte der Batteriepack 40 von dem Kraftwerkzeug 20 entfernt und entladen werden, um eine Beschädigung der Batteriezellen innerhalb des Batteriepacks 40 zu vermeiden. Darüber hinaus ändert die Steuerung 32 den eingestellten Referenzspannungspegel EV basierend auf der Verwendungshistorieninformation, beispielsweise basierend auf dem ersten Referenzspannungspegelzählwert N1, dem kumulativen Lade-und-Entlade-Zyklus Zählwert Nt, dem Statusflag Fs und/oder der Verwendungstemperaturinformation, die in dem EEPROM 52 des Batteriepacks 40 gespeichert sind. Da der Benutzer vorzugsweise gewarnt wird, dass der Batteriepack 40 entfernt und wiederaufgeladen werden sollte, kann der Benutzer sicher sein, dass der Batteriepack 40 zu einem geeigneten Zeitpunkt in Übereinstimmung mit der Verwendungshistorie des Batteriepacks 40 wiederaufgeladen wird. Folglich erlaubt dieses Merkmal die weitere Verwaltung des Ausmaßes der Batteriespannungsentladung für jede Verwendung des Batteriepacks 40. Folglich kann ein Überentladen und somit Speichereffekte verhindert werden, um somit die Lebensdauer des Batteriepacks 40 zu verlängern.
Darüber hinaus kann der Schalter 36 und die Steuerung 32 positiv die Energieversorgung für das Kraftwerkzeug 20 abschalten, wenn der Batteriepack 40 auf den eingestellten Referenzspannungspegel EV (oder EV-ΔV) entladen ist. Die Steuerung 32 ändert den eingestellten Referenzspannungspegel EV basierend auf der Verwendungshistorieninformation bezüglich des Batteriepacks 40, beispielsweise der erste Referenzspannungspegelzählwert N1, der kumulative Lade-und-Entlade-Zyklus Zählwert Nt, das Statusflag Fs und/oder die Verwendungstemperaturinformation. Da der Strom, der an das Kraftwerkzeug 20 geliefert wird, automatisch stoppt oder unterbrochen wird basierend auf dem eingestellten Referenzspannungspegel EV (oder EV-ΔV), welcher Referenzspannungspegel EV gemäß der Verwendungshistorieninformation des Batteriepacks 40 ausgewählt worden ist, ist es möglich die Verwendung des Batteriepacks 40 mit einer optimalen Zeitablaufsteuerung gemäß der Verwendungshistorie des Batteriepacks 40 zu unterbrechen. Folglich wird der Pegel der Batterieentladung unmittelbar bevor der Batteriepack 40 wieder aufgeladen wird, verwaltet, wodurch Beides, eine Überentladung und Speichereffekte verhindert werden. Es ist also möglich Speichereffekte und eine Verkürzung der Lebensdauer des Batteriepacks 40 gleichzeitig zu verhindern.
Ferner ist der Referenzspannungspegel EV auf den ersten Referenzspannungspegel gesetzt, wenn die Verwendungshistorie, beispielsweise der erste Referenzspannungspegelzähler N1 oder die kumulative Lade-und-Entladefrequenz Nt nicht eine vorbestimmte Bedingung erfüllen. Andererseits, wird der Referenzspannungspegel EV auf mindestens den zweiten Referenzspannungspegel gesetzt, der größer oder tiefer als der erste Referenzspannungspegel ist, wenn die Verwendungshistorie die vorbestimmte Bedingung erfüllt. Wenn der Batteriepack 40 auf den zweiten Referenzspannungspegel entladen worden ist, wenn die Verwendungshistorie die vorbestimmte Bedingung erfüllt, können die LED 29 (und/oder die Hupe BZ) und die Steuerung 32 den Benutzer über das Erreichen eines Zeitablaufs für das Wiederaufladen des Batteriepacks 40 warnen. Wenn der Benutzer diese Warnung nicht beachtet, schalten der Schalter 36 und die Steuerung 32 dann automatisch die Lieferung von Strom an den Motor M ab. Wenn die Verwendungshistorie (beispielsweise der erste Referenzspannungspegelzählwert N1 oder der kumulative Lade-und-Entlade-Zyklus Zählwert Nt) die vorbestimmte Bedingung erfüllen, kann der Batteriepack 40 tiefer entladen werden, als wenn die Verwendungshistorie nicht die vorbestimmte Bedingung erfüllt. Als ein Ergebnis kann der Batteriepack 40 auf eine entsprechend gleiche Tiefe entladen werden, als wenn eine Auffrischfunktion ausgelöst wird. Folglich kann dieses Merkmal der vorliegenden Erfindung ein Überentladen und Speichereffekte des Batteriepacks 40 verhindern, ohne Reduzierung der Lebensdauer des Batteriepacks 40.
Zweites detailliertes repräsentatives Ausführungsbeispiel
Die batteriebetriebenen Vorrichtungen gemäß dem zweiten repräsentativen Beispiel der vorliegenden Erfindung werden jetzt unter Bezugnahme auf die 7 bis 9 beschrieben. 7 zeigt ein Blockdiagramm, das eine repräsentative elektrische Schaltung eines zweiten repräsentativen Batteriepacks 60 zeigt. 8 und 9 zeigen Draufsichten, die das Äußere des zweiten repräsentativen Batteriepacks 60 zeigen.
Der Batteriepack 60 kann eine Steuerung 32, einen Spannungsdetektor 34, einen Schalter 36, eine Hupe BZ und eine LED 29 enthalten, welche Elemente innerhalb des Kraftwerkzeugs 20 in dem ersten repräsentativen Ausführungsbeispiel angeordnet sind. Das Äußere des Batteriepacks 60 kann im Wesentlichen gleich dem Äußeren des Batteriepacks 40 sein. Folglich werden die gleichen Bezugszeichen verwendet für die gleichen Teile, und Erklärungen dieser oder ähnlicher Teile werden weggelassen. Darüber hinaus kann die Steuerung 32 ein oder mehrere repräsentative Steuerungsprogramme, wie in den 4 bis 6 gezeigt, aufführen, die oben im Einzelnen diskutiert wurden. Folglich wird die Beschreibung der repräsentativen Steuerungsprogramme gemäß den 4 bis 6 durch Bezugnahme in das zweite Ausführungsbeispiel eingearbeitet zur Verwendung mit dem Batteriepack 60. Folglich ist es nicht notwendig diese repräsentativen Steuerungsprogramme erneut zu beschreiben.
Obwohl das Äußere des Batteriepacks 60 im Wesentlichen gleich dem Äußeren des Batteriepacks 40 sein kann, wie in den 8 und 9 gezeigt, kann der Lichtstrahler 61 auf einer oberen Seite des Gehäuses 41 unter einem Fenster angeordnet werden, welches Fenster aus getöntem oder farblosem transparenten Harz sein kann. Der Lichtstrahler 61 kann mindestens eine LED 29 enthalten, wie in 7 gezeigt. Wenn die Steuerung 32 bestimmt, dass der Batteriepack 60 wieder aufgeladen werden soll basierend auf dem ausgeführten Steuerungsprogramm, kann die LED 29 leuchten, um den Benutzer zu warnen den Batteriepack wieder aufzuladen.
Darüber hinaus kann die Hupe BZ innerhalb des Gehäuses 41 des Batteriepacks 60 angeordnet sein. Beispielsweise kann die Hupe BZ mit der Steuerung 32 über eine Treiberschaltung (nicht gezeigt) in der gleichen Weise, wie die LED 29 verbunden sein. Die Steuerung 32 kann die Hupe BZ veranlassen einen Warnton auszugeben, wenn die Steuerung 32 bestimmt, dass der Batteriepack 40 fällig ist für ein Wiederaufladen. Folglich kann durch Bereitstellung eines Warntons die Hupe BZ den Benutzer darüber informieren die Verwendung des Kraftwerkzeugs 20 zu unterbrechen und den Batteriepack 60 aufzuladen.
Wie in 7 gezeigt kann die repräsentative elektrische Schaltung des Batteriepacks 60 Elemente enthalten, die im Wesentlichen die gleichen sind, wie bei der elektrischen Schaltung gemäß dem Kraftwerkzeug 20, das mit dem ersten repräsentativen Batteriepack 40 verbunden ist. Der Schalter 23 und der Antriebsmotor M sind natürlich nicht in dem Batteriepack 60 enthalten.
Ähnlich dem Batteriepack 40 enthält auch das Batteriepack 60 eine Zellengruppe (beispielsweise eine Mehrzahl von Nickelkadmium oder Nickelmetallhydridbatterien), die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Ferner können Temperatursensoren TM1, TM2 bereitgestellt sein, um die Temperaturen der Batteriezellen zu detektieren, wenn die Batteriezellen in Blöcke A, B unterteilt sind. Darüber hinaus kann ein Thermoelement TH optional bereitgestellt werden, um ein weiteres Entladen der Batteriezellen automatisch zu unterbrechen, wenn die Temperatur der Batteriezellen einen vorbestimmten Temperaturschwellenwert unterschreitet. Folglich kann das Thermoelement TH optional verwendet werden, um zu verhindern, dass die Batteriezellen übermäßige Temperaturen erreichen.
In dem zweiten repräsentativen Ausführungsbeispiel sind folglich die LED 29, die Hupe BZ und die Steuerung 32 von dem Kraftwerkzeug 20 auf den Batteriepack 60 übertragen, und diese Teile können verwendet werden, um den Benutzer zu warnen, wenn es Zeit ist das Batterie pack 60 wieder aufzuladen. Beispielsweise können diese Elemente den Benutzer informieren, wenn das Batteriepack 60 auf einen eingestellten (ausgewählten) Referenzspannungspegel EV entladen worden ist. Ähnlich dem ersten repräsentativen Ausführungsbeispiel ändert die Steuerung 32 den Referenzspannungspegel EV gemäß der gespeicherten Verwendungshistorieninformation, beispielsweise gemäß dem ersten Referenzspannungspegelzählwert N1, dem kumulativen Lade-und-Entlade-Zyklus Zählwert Nt, dem Statusflag Fs und der Verwendungstemperaturinformation, die in dem EEPROM 52 des Batteriepacks 60 gespeichert sind. In der Tat kann das zweite repräsentative Ausführungsbeispiel irgendeines der repräsentativen Steuerungsprogramme, wie oben unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 beschrieben, verwenden. Folglich kann das zweite repräsentative Ausführungsbeispiel designed werden, um alle oder im Wesentlichen alle gleichen Vorteile und Merkmale, wie bei dem ersten repräsentativen Ausführungsbeispiel bereitzustellen. Folglich ist es nicht notwendig explizit die Vorteile und Merkmale des ersten repräsentativen Ausführungsbeispiels zu wiederholen, die statt dessen durch Bezugnahme in das zweite repräsentative Ausführungsbeispiel mit aufgenommen werden.
Eine Zusammenfassung von relevanten Merkmalen der repräsentativen Batteriepacks wird jedoch gegeben. Zuerst werden Batteriepacks 60 gelehrt, die eine oder mehrere wieder aufladbare Batterien enthalten können, welche Batterien verwendet werden können, um einen Strom an eine batteriebetriebene Vorrichtung zu liefern. Ferner kann das Batteriepack 60 ein Mittel enthalten (beispielsweise ein Licht und/oder eine Hupe) zum Warnen des Benutzers darüber, dass die wieder aufladbaren Batterien wiederaufgeladen werden sollten. Beispielsweise kann das Warnmittel den Benutzer informieren, wenn die wieder aufladbaren Batterien auf einen eingestellten (ausgewählten) Referenzspannungspegel entladen worden sind. Darüber hinaus kann der Batteriepack 60 ein Mittel enthalten (beispielsweise einen Prozessor oder eine andere Steuerung) zum Ändern des Referenzspannungspegels, auf den die wieder aufladbaren Batterien entladen werden, bevor die Warnung erfolgt. Beispielsweise kann das Referenzspannungspegeländerungsmittel den Referenzspannungspegel gemäß der Verwendungshistorie der wieder aufladbaren Batterien ändern.
In einem derartigen Batteriepack, wenn die wieder aufladbaren Batterien auf den vorbestimmten Referenzspannungspegel entladen worden sind, warnt folglich das Warnmittel den Benutzer darüber, dass die wieder aufladbaren Batterien wiederaufgeladen werden sollten. Der Referenzspannungspegel kann gemäß den Lehren, die oben gegeben werden, geändert werden, beispielsweise in Übereinstimmung mit der Verwendungshistorie der wieder aufladbaren Batterien. Die Zeit, zu der die Warnung bereitgestellt wird, kann in einer Art und Weise geändert werden, die ein Überentladen der wieder aufladbaren Batterien verhindert, Speicherdefekte verhindert und die verwendbare Lebensdauer der wieder aufladbaren Batterien verlängert, gemäß der vorliegenden Erfindung.
Darüber hinaus oder alternativ zu dem Warnmittel können die Batteriepacks 60 auch ein Mittel enthalten (beispielsweise einen Prozessor und einen Schalter) zum automatischen Abschalten der Lieferung von Strom an den Motor M, wenn die wieder aufladbaren Batterien auf den eingestellten (ausgewählten) vorbestimmten Referenzspannungspegel EV (oder EV-ΔV) entladen worden sind. Das oben beschriebene Warnmittel kann optional in diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden.
In einem derartigen Batteriepack, wenn die wieder aufladbaren Batterien auf den eingestellten (ausgewählten) Referenzspannungspegel EV (oder EV-ΔV) entladen sind, wird folglich die Lieferung von Strom an die batteriebetriebene Vorrichtung (beispielsweise Kraftwerkzeug 20) automatisch abgeschaltet. Der/die Referenzspannungspegel kann können den/die gleichen Referenzspannungspegel haben, die verwendet wurden zum Warnen des Benutzers. Wenn das Warnmittel mit derartigen Batteriepacks bereitgestellt ist, kann alternativ der/die Referenzspannungspegel zum automatischen Abschalten des Stroms kleiner sein, als der/die Referenzspannungspegel, die zum Warnen des Benutzers verwendet werden. Das Referenzspannungspegeländerungsmittel kann im Wesentlichen in der gleichen Art und Weise, wie oben beschrieben, arbeiten (beispielsweise kann die Verwendungshistorie der wieder aufladbaren Batterien berücksichtigt werden, um den entsprechenden Referenzspannungspegel EV zu setzen).
In jedem der oben beschriebenen Batteriepacks 60 ist der Referenzspannungspegel auf einen ersten Referenzspannungspegel gesetzt, wenn die Verwendungshistorie eine vorbestimmte Bedingung nicht erfüllt. Andererseits ist der Referenzspannungspegel auf mindestens einen zweiten Referenzspannungspegel gesetzt, der größer als der erste Referenzspannungspegel ist, wenn die Verwendungshistorie die vorbestimmte Bedingung erfüllt. In diesem Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung, wenn die wieder aufladbaren Batterien auf mindestens den zweiten Referenzspannungspegel entladen sind, und die Verwendungshistorie die vorbestimmte(n) Bedingung(en) erfüllt, warnt das Warnmittel den Benutzer darüber, dass die wieder aufladbaren Batterien wiederaufgeladen werden sollen und/oder das Abschaltmittel unterbricht die Lieferung von Strom an die batteriebetriebene Vorrichtung (beispielsweise Kraftwerkzeug 20). Wenn die Verwendungshistorie die vorbestimmte(n) Bedingung(en) erfüllt, können die wieder aufladbaren Batterien tiefer entladen werden, als wenn die Verwendungshistorie die vorbestimmte Bedingung(en) nicht erfüllt. Als ein Ergebnis kann der Batteriepack 60 im Wesentlichen tiefer entladen werden, als wenn eine Auffrischfunktion bereitgestellt ist. Dieses Ausführungsbeispiel ist auch in der Lage alle Vorteile, die weiter oben diskutiert wurden, bereitzustellen.
Drittes detailliertes repräsentatives Ausführungsbeispiel
Ein drittes repräsentatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 10 bis 14 erklärt. 10 zeigt ein Blockdiagramm, das eine repräsentative elektrische Schaltung zeigt, die mit einem Adapter 70 verwendet werden kann. Wie in 10 gezeigt, kann der Adapter 70 zwischen dem Batteriepack 40 und dem Kraftwerkzeug (nicht gezeigt) angeordnet sein. 11 zeigt eine Draufsicht, die ein repräsentatives Äußeres für den Adapter 70 zeigt. 12 und 13 zeigen Seitenansichten, die das repräsentative Äußere für den Adapter 70 zeigen. 14 zeigt den Batteriepack 40 an das Kraftwerkzeug 90 über den Adapter 70 angebracht.
Zuerst Bezug nehmend auf 14, kann der Adapter 70 verwendet werden, um das Kraftwerkzeug 90 mit dem Batteriepack 40 zu verbinden. In diesem Ausführungsbeispiel muss weder das Kraftwerkzeug 90 noch der Batteriepack 40 eine Warnfunktion enthalten, um den Benutzer anzuweisen, wenn es Zeit ist den Batteriepack 40 wieder aufzuladen. Stattdessen kann der Adapter 70 diese Funktion bereitstellen. Folglich kann der Adapter 70 eine Steuerung 32, einen Spannungsdetektor 34, einen Schalter 36, eine Hupe BZ und/oder eine LED 29 enthalten. In dem ersten repräsentativen Ausführungsbeispiel waren diese Elemente in dem Kraftwerkzeug 20 enthalten, und in dem zweiten repräsentativen Ausführungsbeispiel waren diese Elemente in dem Batteriepack 60 enthalten. Folglich ist der bestimmte Ort dieser Elemente nicht speziell eingeschränkt gemäß der vorliegenden Erfindung. Ferner, da im Wesentlichen die gleichen Elemente verwendet werden können in dem dritten repräsentativen Ausführungsbeispiel, werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, und eine weitere Erklärung dieser oder ähnlicher Teile kann weggelassen werden.
Darüber hinaus kann der Adapter 70 irgendeines der repräsentativen Steuerungsprogramme, die oben unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 beschrieben wurden, verwenden, welche repräsentativen Steuerungsprogramme in das dritte repräsentative Ausführungsbeispiel durch Bezugnahme eingearbeitet werden. Eine weitere Erklärung der repräsentativen Steuerungsprogramme zur Verwendung mit dem dritten repräsentativen Ausführungsbeispiel ist folglich nicht notwendig.
Wie in den 10 bis 13 gezeigt, kann der Adapter 70 eine Gehäuse 71 aus einem harten Harz oder einem Plastikmaterial enthalten. Die Form des Gehäuses 71 kann entsprechend rechteckig säulenförmig sein, obwohl die Form des Gehäuses 71 entsprechend ausgewählt werden kann, um zu der Form der entsprechenden batteriebetriebenen Vorrichtung zu passen (beispielsweise Kraftwerkzeug 20) und das entsprechende Batteriepack 40. Das Gehäuse 71 kann eine Steuerung 32, einen Spannungsdetektor 34, einen Schalter 36, einen Lichtstrahler 31, eine LED 29, eine Hupe BZ sowie andere entsprechende Teile enthalten.
Ähnlich dem Batteriepack 20 kann der Adapter 70 Passbereiche 72 enthalten, die auf der oberen Fläche des Gehäuses 71 in Form eines Paars von parallelen Schienen definiert sein können. Die Passbereiche 71 können jeweils eine Passrille 73 enthalten, die angeordnet und konstruiert ist, um an dem Kraftwerkzeug 90 anzugreifen. Darüber hinaus kann ein Haken 74 auf der oberen Fläche des Gehäuses 71 angeordnet sein, beispielsweise nahe einem Ende der Passbereiche 72. Vorzugsweise kann der Haken 74 vertikal vorstehen oder zurückgezogen sein. Ferner können eine Positivanschlussrille 77, eine Mittelanschlussrille 78, eine Negativanschlussrille 79, ein Verbinder 80 und andere Teile auf dem Adapter 70 bereitgestellt werden.
Ferner kann ein Halterabschnitt 71a auf der unteren Fläche des Gehäuses 71 definiert sein, um dem Batteriepack 40 zu erlauben wieder lösbar an dem Adapter 70 angebracht zu werden. Der Halterabschnitt 71a kann Passbereiche 76 enthalten, die in der Form eines Paars von parallelen Schienen angeordnet sind, um an dem Batteriepack 40 anzugreifen. Beispielsweise können die Passbereiche 76 dem Kraftwerkzeug 90 erlauben gleitend mit dem Halterabschnitt 71a einzugreifen. Der Halterabschnitt 71a kann auch Verbindungsanschlüsse t11, t12, t13 enthalten, die jeweils mit dem positiven Anschluss t1', dem Mittelanschluss t2', dem negativen Anschluss t3' des Batteriepacks 40 verbunden sind.
Der Haken 74 kann integriert mit einem Hebel (nicht gezeigt) gebildet werden, welcher Hebel detaillierter bezüglich des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde. Der Hebel kann beispielsweise auf einer Seite des Gehäuses 71 angeordnet sein. Der Haken 74 kann in eine Wegstehrichtung durch eine Spulenfeder (nicht gezeigt) gedrängt werden. Wenn der Adapter 70 auf dem Kraftwerkzeug 90 montiert ist, kann der Haken 74 eine entsprechende Hakenrille, die in dem Kraftwerkzeug 90 gebildet ist, eingreifen. Folglich wird verhindert, dass der Adapter 70 einfach von dem Kraftwerkzeug 90 entfernt werden kann. Andererseits, durch Nachuntendrücken des Hebels in Richtung unteres Ende des Gehäuses 71 gegen die Drängkraft der Spulenfeder, wird der Haken 74 zurückgeholt. Folglich macht sich der Haken 74 frei von der Hakenrille, wodurch der Adapter 70 von dem Kraftwerkzeug 90 entfernt werden kann.
Die Positivanschlussrille 77, die Mittelanschlussrille 78 und die Negativanschlussrille 99 können jeweils den positiven Anschluss t21, den mittleren Anschluss t22 und den negativen Anschluss t23 enthalten. Jedes dieser Elemente kann mit der gedruckten Leiterplatte verlötet werden, die in dem Gehäuse 71 integriert ist. Wenn der Adapter 70 an das Kraftwerkzeug 90 angebracht ist, können die Anschlüsse t21, t22 und t23 die entsprechenden Anschlüsse des Kraftwerkzeugs 90 kontaktieren. Der positive Anschluss t21 und der negative Anschluss t23 können jeweils mit der positiven Elektrode t11 und der negativen Elektrode t13 des Halterabschnitts 71a elektrisch verbunden sein. Der zentrale Anschluss t22 kann elektrisch mit der zentralen Elektrode t12 des Halterabschnitts 71a verbunden sein. Folglich kann der Strom von dem Batteriepack 40 über den Adapter 70 an das Kraftwerkzeug 90 geliefert werden.
Der Verbinder 80 kann auf der oberen Fläche des Gehäuses 71 freigelegt sein und kann mit der gedruckten Leiterplatte verlötet werden, die in dem Gehäuse 71 angeordnet ist. Wenn Information nicht von dem Batteriepack 40 an das Kraftwerkzeug 90 gesendet wird, ist die Verwendung eines Verbinders 80 jedoch nicht notwendig.
Der Lichtstrahler 81 kann optional in einem Fenster aus getöntem oder farblosem transparentem Harz angeordnet sein. Ferner kann der Lichtstrahler 81 auf einer Seite der oberen Fläche des Gehäuses 71 angeordnet sein. Der Lichtstrahler 81 kann eine LED 29 enthalten, die in 10 gezeigt ist. Wenn die Steuerung 32 bestimmt, dass der Batteriepack 40 wiederaufgeladen werden sollte, basierend auf dem ausgeführten Steuerungsprogramm, kann die LED 29 leuchten, um den Benutzer des Kraftwerkzeug 90 zu warnen.
Darüber hinaus oder alternativ kann ein Hupe BZ optional in dem Gehäuse 71 des Adapters 70 angeordnet sein. Die Hupe BZ kann an die Steuerung 32 über eine Treiberschaltung (nicht gezeigt) in der gleichen Art und Weise, wie die LED 29 gekoppelt sein. Die Hupe BZ kann in der gleichen Weise verwendet werden, wie gemäß dem ersten und zweiten repräsentativen Ausführungsbeispiel beschrieben. Folglich ist eine weitere Beschreibung der Verwendung der Hupe BZ nicht notwendig.
Da der Adapter 70, die Steuerung 32, den Lichtstrahler 81, die Hupe BZ und den Schalter 36 enthält, kann der Adapter 70 die gleichen Warn- und Abschaltfunktionen durchführen, wie das Kraftwerkzeug 20 (erstes repräsentatives Ausführungsbeispiel) und der Batteriepack 60 (zweites repräsentatives Ausführungsbeispiel). Da diese Funktionen und repräsentativen Schaltungen zum Durchführen dieser Funktionen im Einzelnen oben beschrieben wurden, ist es nicht notwendig den detaillierten Betrieb des Adapters 70 hier zu wiederholen. Stattdessen werden die Beschreibungen bezüglich der Warn- und Abschaltfunktionen, sowie die repräsentativen Steuerungsprogramme, wie in den 4 bis 6 gezeigt, durch Bezugnahme Bestandteil dieses dritten repräsentativen Ausführungsbeispiels.
Der Adapter 70 kann optional einen Schalter 36 enthalten, der zusammen mit der Steuerung 32 die Lieferung von Strom an das Kraftwerkzeug 90 abschalten kann, wenn der Batteriepack 40 auf den eingestellten (ausgewählten) Referenzspannungspegel EV (oder EV-ΔV) entladen ist. Der Schalter 36 kann natürlich in dem Kraftwerkzeug 70 enthalten sein. Durch Einfügen der Steuerung 32, des Schalters 36 und eines oder mehrerer Lichtstrahler 81 und der Hupe BZ, kann der Adapter 70 mit Kraftwerkzeugen und Batteriepacks verwendet werden, die nicht derartige Merkmale haben. Folglich kann der Adapter 70 vorteilhaft verwendet werden, um die oben beschriebenen Warn- und Stromabschalt- und Entladefunktionen bekannter Kraftwerkzeuge und bekannter Batteriepacks hinzuzufügen.
Folglich kann das dritte repräsentative Ausführungsbeispiel Adapter bereitstellen, die angeordnet und konstruiert sind, um zwischen einer batteriebetriebenen Vorrichtung und einem wieder aufladbaren Batteriepack montiert zu werden. Ferner können die Adapter optional ein Mittel enthalten (beispielsweise ein Licht oder eine Hupe) zum Warnen des Benutzers darüber, dass die wieder aufladbaren Batterien aufgeladen werden sollten. Beispielsweise kann das Warnmittel den Benutzer informieren, wenn die wieder aufladbaren Batterien auf einen vorbestimmten Referenzspannungspegel entladen worden sind. Darüber hinaus enthalten die Adapter optional ein Mittel (beispielsweise einen Prozessor und einen Schalte) zum automatischen Abschalten der Lieferung von Strom an den Motor, wenn die wieder aufladbaren Batterien auf einen vorbestimmten Referenzspannungspegel entladen sind. Darüber hinaus können die Adapter ein Mittel (beispielsweise einen Prozessor oder eine andere Steuerung) enthalten zum Ändern des Referenzspannungspegels, auf den die wieder aufladbaren Batterien entladen werden, bevor eine Warnung erfolgt. Beispielsweise kann das Referenzspannungspegeländerungsmittel den Referenzspannungspegel gemäß der Verwendungshistorie der wieder aufladbaren Batterien ändern, wie oben genauer diskutiert.
In derartigen Adaptern, wenn die wieder aufladbaren Batterien auf den vorbestimmten Referenzspannungspegel entladen sind, kann folglich das Warnmittel optional den Benutzer darüber warnen, dass die wieder aufladbaren Batterien wiederaufgeladen werden sollten. Der Referenzspannungspegel wird gemäß der Verwendungshistorie der wieder aufladbaren Batterien geändert. Die Zeit, zu der die Warnung bereitgestellt wird, kann in einer Art und Weise geändert werden, die ein Überentladen der wieder aufladbaren Batterien verhindert, Speichereffekte verhindert und die verwendbare Lebensdauer der wieder aufladbaren Batterien verlängert.
Ferner, wenn die wieder aufladbaren Batterien auf den vorbestimmten Referenzspannungspegel entladen sind, kann der Adapter automatisch die Lieferung von Strom an die batteriebetriebene Vorrichtung unterbrechen. Der/die Referenzspannungspegel kann/können der/die gleichen Referenzspannungspegel sein, die zum Warnen des Benutzers verwendet werden. Alternativ, wenn das Warnmittel mit derartigen Adaptern bereitgestellt ist, kann/können der/die Referenz spannungspegel für das automatische Abschalten des Stroms kleiner sein (beispielsweise EV-ΔV) als der/die Referenzspannungspegel, die zum Warnen des Benutzers verwendet werden. Das Referenzspannungspegeländerungsmittel kann im Wesentlichen in der gleichen Art und Weise, wie oben beschrieben, betrieben werden (also die Verwendungshistorie der wieder aufladbaren Batterien wird berücksichtigt, um den entsprechenden Referenzspannungspegel EV einzustellen).
In irgendeinem der oben beschriebenen Adapter ist der Referenzspannungspegel auf einen ersten Referenzspannungspegel gesetzt, wenn die Verwendungshistorie eine vorgebestimmte Bedingung nicht erfüllt. Andererseits ist der Referenzspannungspegel auf mindestens einen zweiten Referenzspannungspegel gesetzt, der größer als der erste Referenzspannungspegel ist, wenn die Verwendungshistorie die vorbestimmte Bedingung erfüllt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wenn die wieder aufladbaren Batterien auf mindestens den zweiten Referenzspannungspegel entladen sind, und die Verwendungshistorie die vorbestimmte Bedingung(en) erfüllt, warnt das Warnmittel den Benutzer darüber, dass die wieder aufladbaren Batterien wiederaufgeladen werden sollten und/oder das Abschaltmittel schaltet die Lieferung von Strom an die batteriebetriebene Vorrichtung ab (beispielsweise Kraftwerkzeug 20). Wenn die Verwendungshistorie die vorbestimmte Bedingung(en) erfüllt, können die wieder aufladbaren Batterien tiefer entladen werden, als wenn die Verwendungshistorie die vorbestimmte Bedingung(en) nicht erfüllt. Als ein Ergebnis können die wieder aufladbaren Batterien im Wesentlichen genauso tief entladen werden, als wenn eine Auffrischfunktion durchgeführt wird. Folglich ist dieses Ausführungsbeispiel auch in der Lage alle Vorteile, die weiter oben diskutiert wurden, bereitzustellen.
Die vorliegenden Batterieverwendungs- und Ladetechniken können mit einer Vielzahl von batteriebetriebenen Vorrichtungen verwendet werden, und die vorliegenden Lehren sind nicht nur auf Kraftwerkzeuge beschränkt. Ferner ist das Warnmittel nicht eingeschränkt auf eine Hupe BZ und Lichtstrahler 27, 61, 81. Verschiedene Typen von Tonwarnungen können bereitgestellt werden, beispielsweise über einen Lautsprecher oder andere Tonerzeugungsvorrichtungen. Darüber hinaus können verschiedene Typen von visuellen Warnungen bereitgestellt werden, beispielsweise über eine Flüssigkristallanzeige oder andere Bilderzeugungsvorrichtungen.
Natürlich sind die vorliegenden Lehren nicht eingeschränkt auf irgendeine bestimmte Batterieladetechnik oder ein Batteriepackdesign, und verschiedene Batterieladetechniken, die bekannt sind, können mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Beispielsweise können die Batterieladetechniken und die Batteriepackdesigns, wie sie gezeigt sind in US 6,075,347 , 6,124,698, 6,191,554, 6,191,560, 6,204,640, 6,204,641, 6,225,786, 6,229,280, 6,275,009, 6,278,261, 6,346,793 und 6,363,600, in der europäischen Patentveröffentlichung mit der Nummer 0 004 523 und der japanischen Patentveröffentlichung mit der Nummer 2001-143768 verwendet werden mit der vorliegenden Erfindung. Diese Patente und veröffentlichten Patentanmeldungen offenbaren Batterieladetechniken, die allgemein gesprochen ein Detektieren der Batterietemperatur der wieder aufladbaren Batterien enthalten, indem ein Temperatursensor verwendet wird, und indem der Ladestrom basierend auf den detektierten Batterietemperaturen erhöht oder reduziert wird. Darüber hinaus enthalten diese Batteriepackdesigns allgemein ein Abschirmen der Batteriezellen von Druckluft, die durch den Batteriepack strömt, um die Batteriezellen während des Wiederaufladens zu kühlen. Darüber hinaus können andere Ladetechniken mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, beispielsweise die Ladetechniken, die beispielsweise beschrieben werden in der US 5,550,453 , 5,627,451, 5,945,803 und 6,008,628 und in der europäischen Patentveröffentlichung mit der Nummer 966089. Ein Fachmann auf diesem Gebiet erkennt unmittelbar die Vorteile des Kombinierens der vorliegenden Erfindung mit einer oder mit mehreren Lehren der oben genannten Patente und Patentanmeldungen.
Es wird explizit erwähnt, dass alle Merkmale, die in der Beschreibung und/oder in den Ansprüchen offenbart sind, separat und unabhängig voneinander offenbart sein sollen, zum Zwecke der ursprünglichen Offenbarung, sowie zum Zweck der Einschränkung der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Zusammenstellungen der Merkmale in den Ausführungsbeispielen und/oder den Ansprüchen. Es wird explizit erwähnt, dass alle Wertbereiche oder Angaben von Gruppen von Einheiten alle möglichen Zwischenwerte oder Zwischeneinheiten enthalten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung sowie zum Zweck der Einschränkung der beanspruchten Erfindung.

Claims

Vorrichtung (20, 60, 70), die ausgelegt ist zum Verbinden mit mindestens einer wiederaufladbaren Batterie (40, A, B), und enthaltend einen Spannungsdetektor (34), der ausgelegt ist zum Detektieren des Spannungspegels (Vbatt) der mindestens einen wiederaufladbaren Batterie (40, A, B), und eine Steuerung (32), die ausgelegt ist zum – Auswählen eines Referenzspannungspegels (EV) aus einer Mehrzahl von gespeicherten Referenzspannungspegeln, basierend auf einer Benutzungshistorie der mindestens einen wiederaufladbaren Batterie, die in einem Speicher (52) gespeichert ist, – Vergleichen des detektierten Batteriespannungspegels mit dem ausgewählten Referenzspannungspegel, und – Angeben, dass die mindestens eine wiederaufladbare Batterie fällig ist zum Wiederaufladen, wenn der detektierte Batteriespannungspegel gleich oder kleiner als der ausgewählte Referenzspannungspegel (EV) wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ausgelegt ist zum typischen Auswählen eines ersten Referenzspannungspegels und zum gelegentlichen und/oder periodischen Auswählen eines zweiten Referenzspannungspegels, der kleiner als der erste Referenzspannungspegel ist, basierend auf der Benutzungshistorie, die von – einem ersten Referenzspannungszählerwert (N1), der die Anzahl an aufeinander folgenden Zeitpunkten speichert, zu denen die mindestens eine wiederaufladbare Batterie auf den ersten Referenzspannungspegel entladen worden ist, – einem kumulativen Lade-und-Entlade-Zyklus Zählerwert (N_t), – einem Statusflag (F_S), das die restliche Batteriekapazität oder den Batteriespannungspegel zu einem Zeitpunkt angibt, zu dem die mindestens eine wiederaufladbare Batterie von der Vorrichtung getrennt worden ist, und – einer Benutzungstemperaturinformation, mindestens eins enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner enthaltend mindestens ein Mittel (29, BZ) zum Warnen eines Benutzers, das die mindestens eine wiederaufladbare Batterie (A, B) fällig ist zum Wiederaufladen, wenn die detektierte Spannung der mindestens einen wiederaufladbaren Batterie gleich oder kleiner als der ausgewählte Referenzspannungspegel (EV) wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner enthaltend ein Mittel (36) zum Abschalten eines elektrischen Stroms, der von der mindestens einen wiederaufladbaren Batterie (A, B) an eine Last (M) geliefert wird, wenn die detektierte Spannung der mindestens einen wiederaufladbaren Batterie gleich oder kleiner als die ausgewählte Referenzspannungspegel (EV) oder die ausgewählte Referenzspannungspegel minus eine Spannung (EV-ΔV) wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuerung (32) und das Warnmittel (29, BZ) ausgelegt ist, um zuerst den Benutzer zu warnen, wenn die detektierte Spannung der mindestens einen wiederaufladbaren Batterie (A, B) unter die ausgewählte Referenzspannung (EV) fällt, und wenn der Benutzer die Benutzung der mindestens einen wiederaufladbaren Batterie nicht unterbricht, bevor die detektierte Spannung der mindestens einen wiederaufladbaren Batterie unter den ausgewählten Referenzspannungspegel minus eine Spannung (EV-ΔV) fällt, das Abschaltemittel (36) ausgelegt ist zum automatischen Stoppen der Lieferung von elektrischem Strom von der mindestens einen wiederaufladbaren Batterie an die Last (M).
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, ferner enthaltend ein Kraftwerkzeug (20; 90), das durch die mindestens eine wiederaufladbare Batterie (A, B) angetrieben wird.
Verfahren zum Bestimmen einer geeigneten zeitlichen Planung zum Wiederaufladen mindestens einer wiederaufladbaren Batterie (40, A, B), wobei die mindestens eine wiederaufladbare Batterie ausgelegt ist, um mit einer Vorrichtung (20, 60, 70) verbunden zu werden, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Detektieren des Spannungspegels (Vbatt) der mindestens einen wiederaufladbaren Batterie (40, A, B), Auswählen eines Referenzspannungspegels (EV) aus einer Mehrzahl von gespeicherten Referenzspannungspegeln, basierend auf einer Benutzungshistorie der mindestens einen wiederaufladbaren Batterie, die in einem Speicher (52) gespeichert ist, Vergleichen des detektierten Batteriespannungspegels mit dem ausgewählten Referenzspannungspegel, und Angeben, dass die mindestens eine wiederaufladbare Batterie fällig ist für ein Wiederaufladen, wenn der detektierte Batteriespannungspegel gleich oder kleiner als der ausgewählte Referenzspannungspegel (EV) wird, gekennzeichnet durch ein typisches Auswählen eines ersten Referenzspannungspegels, und ein gelegentliches und/oder periodisches Auswählen eines zweiten Referenzspannungspegels, der kleiner als der erste Referenzspannungspegel ist, basierend auf der Benutzungshistorie, die von – einem ersten Referenzspannungszählerwert (N1), der die Anzahl an aufeinander folgenden Zeitpunkten speichert, zu denen die mindestens eine wiederaufladbare Batterie auf den ersten Referenzspannungspegel entladen worden ist, – einem kumulativen Lade-und-Entlade-Zyklus Zählerwert (N_t), – einem Statusflag (F_S), das die restliche Batteriekapazität oder den Batteriespannungspegel zu einem Zeitpunkt angibt, zu dem die mindestens eine wiederaufladbare Batterie von der Vorrichtung getrennt worden ist, und – einer Benutzungstemperaturinformation, mindestens eines enthält.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner mit einem Abschalten eines elektrischen Stroms, der von der mindestens einen wiederaufladbaren Batterie (A, B) geliefert wird, wenn die detektierte Batteriespannung gleich oder kleiner als die ausgewählte Referenzspannungspegel minus eine Spannung (EV-ΔV) wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Vorrichtung ein Kraftwerkzeug ist, und Strom von der mindestens einen wiederaufladbaren Batterie (A, B) an einen Motor (M) des Kraftwerkzeugs (20, 90) geliefert wird, während der Spannungspegel der mindestens einen wiederaufladbaren Batterie detektiert wird.