TW200527793A - Methods of discharge control for a battery pack of a cordless power tool system, a cordless power tool system and battery pack adapted to provide over-discharge protection and discharge control - Google Patents

Description

200527793 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明相關於可再充電電池的放電控制方法；相關於一 無線電動工具系統，其調適成提供過度放電保護及所連接 笔池組的放電控制；及相關於一電池組，其包括放電控制 及過度放電保護電路及零件。 【先前技術】 過去幾年，在筆記型個人電腦等低電壓可攜式電子裝置 中，鋰離子（Li離子）電池已開始取代鎳鎘（NiCd)、鎳金屬氫 化物（NiMH)及鉛酸電池。如與NiCc^NiMH電池相比，u 離子電池較輕，但每單位體積卻具有較大容量。為此理由， 對於較佳是輕的且需要忍受長時間持續使用的低電壓裝置 而言，鋰離子電池通常較合適。惟在過度放電的狀態中， 鋰離子電池會迅速劣化，因此鋰離子電池需要過度放電保 護。 在可攜式電子裝置中使用的電池組通常具有複數個串聯 的电池。-電池組中串聯電池的最大數目係由電池組的輸 出電壓與充電期間從外界供應的電源電壓決定。例如，一 NiCd電池或一 _電池的典型輸出電壓為。V，而在充 電期間從外界供應的電源電壓約為i 7v。假設來自一電池 組的-18 v輸出電壓適於大部分的通用電子裝置，在該電 池組中串聯的NlcdstNiMH電池的最大數目為"個。另一方 面，一_子電池的典型輸出電壓約為3.6 V。因此，在一 虛構的18 V鐘離子電池組中串聯的輯子電池的最大數目 96478.doc 200527793 將是5個。 不像NiCd電池組及NiMH電池組，該鋰離子電池組可包括 用以防4 Μ離子電池組内部及外部故障狀況的功能。此防 止鋰離子電池組中的電池劣化及縮短該組的使用壽命。例 士右在鋰離子電池組内部或外部發生如短路等故障狀 況，可提供一熔絲以中斷過度放電的電流或過度充電的電 流（若該放電電流或充電電流變成大於一已知電流位準）。 在Saeki等人的美國專利號6,492,79 i已揭示用於鋰離子 電池等輔助電池的充電/放電控制及過度放電保護。圖i以 方塊圖祝明該’791專利號揭示的先前技藝電池。該電池單元 1係裝配在一電子裝置11上，並供應電力給電子裝置11。電 池單元1包括數個電池E1、£2及£3，一電壓監控電路丨， 一熔絲102, p通道場效電晶體（FET)1〇3及1〇4，及數個電力 供應端子105及1〇6。 電子裳置11包括一 DC-DC轉換器12、一裝置主體13、一 電壓監控電路14、一調節器15、一主開關16，及一重設開 關17。DC-DC轉換器12連接至電池單元1的電源端子1〇5， 亚將電池單元1供應的電壓轉換成一想要的電壓。DC-DC轉 換斋12亦連接至調節器15，並將調節器15供應的電壓轉換 成一想要的電壓。 由DC-DC轉換器12轉換的電壓經由該主開關16而供應至 &置主體13。打開主開關16而將DC-DC轉換器12轉換的電 壓供應至裝置主體13。主開關16與該重設開關17連鎖，俾 打開主開關16時，亦打開重設開關丨7。 96478.doc 200527793 ， 圖2以電路圖說明圖1先前技藝電池的電壓監控電路。如 圖2所示’電壓監控電路1〇ι包括一過度充電監控電路1〇la 及一過度放電監控電路l〇lb。該過度充電監控電路101 a監 控該等電池El、E2及E3是否在一過度充電狀態中，並在該 等電池在一過度充電狀態時關閉該FET 1 03。過度放電監控 電路101b監控該等電池Ei、E2及E3是否在一過度放電狀態 中，並在該等電池El、E2及E3在一過度放電狀態時關閉該 FET 104 〇 過度充電監控電路l〇la包括一比較器121，其比較電池E1 的電壓與一參考電源ela所產生的一參考電壓Vrefl。若電池 E1的電壓高於參考電壓Vrefl，則比較器121輸出"丨”。若電 池E1的電壓低於參考電壓Vrefl，則比較器ι21輸出”〇”。在 此，’’ 1π表示一比較器的輸出係在一高邏輯位準，”〇”表示一 比較器的輸出係在一低邏輯位準。同樣地，用於電池Ε2， 若電池Ε2的電壓高於參考電源eib所產生的參考電壓vrefl， 則比較器122輸出’’Γ’，否則其輸出”〇，，。此外，比較器123 比較電池E3的電壓，並依電池E3的電壓高於或低於參考電 源elc所產生的參考電壓Vrefl而輸出”1”或”〇”。 該等比較器12卜122及123的輸出係依在一 〇R閘124的OR 運算，OR閘124將該OR運算的結果供應至FET ι〇3的閘極。 若該等比較器121、122及123的輸出中任一者為”1”，意即 若該等電池El、E2及E3中任一者係在過度充電狀態中，及 從OR閘124供應至FET 103的閘極的信號係”丨”，則停止導通 FET 103，以便防止過度充電。 96478.doc 200527793 過度放電監控電路l〇lb包括一比較器lu，其比較電池E1 的電壓與一參考電源4a所產生的一參考電壓Vref2。若電池 E1的電壓高於參考電壓Vref2，則比較器lu輸出，，〇，，。若電 池E1的電壓低於參考電壓Vref2，則比較器lu輸出f，丨，，。同 樣地，比較器112比較電池E2的電壓與參考電源所產生的 一麥考電壓Vref2。若電池E2的電壓高於參考電壓，則 比較裔112輸出。若電池E2的電壓低於參考電壓， 則比較器112輸出”1”。比較器113的功能亦類似；若£3電池 的電壓高於參考電源〜所產生的义必，則比較器i 13輸出 ” 〇π ’否則比較器113即輸出1，，。 該等比較器11卜112及113的輸出係依在一 011閘114的〇及 運异，OR閘114將該OR運算的結果供應至FET 1〇4的閘極。 右遠等比較器11卜112及113的輸出中任一者為”丨，，，意即若 該等電池El、E2及E3中任一者係在過度放電狀態中，及從 OR閘114供應至FET 1 04的閘極的信號係” 1 ”，則停止導通 FET 104，以便防止電池單元i的過度放電。 圖3以電路圖說明在圖丨先前技藝電池中的放電控制電路 2。圖3係供以說明放電控制電路2與過度放電監控電路1〇lb 間的關係。 放電控制電路2包括一正反器5，其具有一設定端子及一 重没端子。當正反器5的設定端子設定在”丨，，時，其輸出則 没定在” 1 ”。當正反器5的重設端子設定在，，丨，，時，其輸出則 重δ又在Π〇’’。設定端子3連接至正反器5的設定端子，及一OR 閘6的輸出供應至正反器5的重設端子。 96478.doc 200527793 以施至重設端子4的_重設信號及一比較器8 则6,以便該重設信號及比較器8的輸出上執行一 〇= 异。比較叫貞測在充電控制FET⑻的源極與汲極間的電 昼。若«極與該汲極間的電壓高於_臨限值，則比較器8 輸出间位準仏號。若該源極與該汲極間的 限值，則轉^輸出„低位準㈣。依此，比較器8判= S亥充電電Μ是否高於—預設位準，或並非來自充電控制F Ε τ 1〇3的源極與没極間的電壓，藉此重設正反器5。 田充電鈾正反器5係設定及放電控制FET J 〇4係停止導通 (OFF)時，比較器8亦從充電控制而i 〇3的源極與没極間的 _測電氣化。若摘測到電氣化，則重設正反器5，正反 益5的輸出變"低"，並導通放電控制FET 104。 田《又疋鈿子3成為"1"時，正反器5輸出"丨”。當重設端子4 的輸出或比較器8的輸出成為"1"時，正反器5輸出”〇”。將正 反器5的輸出供應至一 〇尺閘7。以過度放電控制電路⑺比的 輸出以及正反器5的輸出供應OR閘7。OR閘7在正反器5的輸 出及過度放電控制電路1〇11?的輸出上執行—〇R運算。 〇R閘7的輸出供應至放電控制FET 1〇4。放電控制ρΕτ 104在OR閘7的輸出為"丨，，時係停止導通（〇FF)，而在該〇尺閘 的輸出為”0”時係導通（〇N)。換言之，當設定正反器5時， 放電控制FET 104成為”1"並停止導通。當正反器5係重設及 輸出”〇"時，放電控制FET 104則依過度放電控制電路1〇lb 的輸出而導通或停止導通。 上述具有充電/放電控制及過度放電保護的電池主要設 96478.doc -10- 200527793 計用於低電壓可攜電子裝置，諸如筆記型個人電腦、 電話等，其通常要求約2至4伏的電壓。此類裝置的特徵為 使用由數個電池（諸如輯子、NiCd、NiMH電池）構成的電 池組，其提供約4.2伏/電池的最大輸出電壓。 包 惟’用於無線電動卫具等高功率電子裝置則需要遠高於 上述的電壓。因此，會在過程巾為無線電動卫具發展較高 功率電池組n高功率”電池組可提供比習用_及 NiMH電池組高的電壓輸出（及大體上比個人電腦及行動電 話所習用的輯子組高的功率），及更輕的重量（相較於在 習用無線電動卫具中用作電源的f靠心或犯觀電池 組)。此等電池組的特徵為，該等電池組相較於習用则、

NiMH及/或4至較低功㈣輯子組，可展現大體上較低 的阻抗特性。 惟，在此電池科技進展時，引入較低阻抗化學（諸如鍾離 子化學等）及構造型態以發展辅助電池，用以產生大體上高 於約4.2伏/電池的輸出電壓’可能會與現有無線電動工具產 生相容議題。當總内部組阻抗下降時，該組可供應大體上 較高電流至所連接的-電子零件（諸如—電動卫具）。當通過 所連接工具的工具馬達的電流增加時’去磁力(例如該馬達 的電樞臣數乘上該電流’安培，可大體上增加至該馬達的 期望或設計限制H類不I的去仙此會潛在地燒壞 工具馬達。 例如K具保持在停止運轉時，—較低阻抗電源會 對該工具的馬達造成損壞。馬達停止運轉期間，由於馬達 96478.doc -11- 200527793 並無產生返回電動勢（EMF)，因此馬達及電池阻抗係用以限 制電流的唯一機構。利用較低阻抗組，電流會較高。較高 電流通過馬達會造成比該工具的永久磁鐵所設計以忍受者 ，更強的去磁力。此外，該工具的起動會產生過量的開始電 ^ ，及造成馬達的去磁。當新電池的設計比原初設計的無 線電動工具系統能執行地更長及更賣力時在現有電動工具 中使用低阻抗電源亦會造成熱過度負載的結果。因此，例 如在此等開發中的較低阻抗電池可與現有無線電動工具配 合使用之前，會需要適當的過度放電及/或其他電流限制控 【發明内容】 通常，本發明的數個示範實施例係指向無線電動工具系 、’先私池組，及才曰向在該系統及/或電池組中提供放電控制

其可依連接至該組的零件而加以調整。 【實施方式】

綠電動工具例如包括一 明一根據本發明數個實施例的教示 系統。所顯示該系統的數個示範無 圓鋸10(圖22)、一往復式電鋸2〇(圖 96478.doc •12- 200527793 23)及-電鑽3〇(圖24)。該等工具1〇、職％各可包括— 用式直流（DC)馬達（未顯示），其調適成由具有-已知額二 電壓等級的電源供應電力。在數個示範實施例中，該等^ 具10、20及30可由-可抽換電源驅動，該電源具有至工 伏的額定電壓等級。熟諳此藝者應明白本發明並未偈心 附圖中所示特殊類型工具，亦未偈限制特定電愚。在這二 點上，本發明的教示實際上可應用至任何類型無線電^工 具及任何供應電壓。 繼續參照至該物W，該抽取式電源可實作為—電池植 4〇。在所述示範實施例中，該電池組可為一可充電式電池 組4〇。電池組40可包括串聯的複數個電池，及/或複數個串 聯電池串，其中該等串係互相並聯。為說明本發明數個實 施例，電池組40可由具有鐘離子電池化學組成的數個電、、也 所構成。由於該等示範實施例係指向無線電動卫具環境， 其需要的電源具有遠高於使用鐘離子電池科技的習用低電 產裝置（諸如膝上型電腦及行動電話等）的電堡等級，因此電 池組40的額定電壓等級可為至少丨8 v。 包 惟’依照組40的個別電池、電極及電解液的化學組成， 組40可由含另一類鋰化學組成的電池所構成，諸如鋰金屬 或鍾聚合物’或其他如鎳鑛（NiCd)、鎳金屬氫化物⑼卿 及鉛酸等化學組成。 以下所用”較低阻抗電池組，，一詞可定義為希望用以補充 或取代-無線電動工具系統中的現有習用電池組的一電池 組。如上述經離子電池組等較低阻抗電池組在下文中有時 96478.doc -13 - 200527793 稱為一，，第一"電池組，並可應用於任何示範無線電動工具 系統（如圖22至24所示）及對等電動工具系統中的組4〇。— 用於無線電動工具的現有電池組（如習用的NiCd4NiMH電 池組等）’為清楚說明目的及與該較低阻抗電池組區分，在 下文中有時稱為一”標準”電池組或”第二”電池組。 相較於標準電池組，較低阻抗電池組可至少產生一類似 的輸出電壓（及/或較佳產生較高„)，但具有較低内部組 P抗此|又低内部阻抗設計成容許該組具較少電壓降及加 溫賴高充電及放電電流的使用’接著可能利用目前使用 於無線電動工具系統中的標準電池組。因此，較低阻抗電 ^組相較於其對應的標準電池組，由於其用以供應一無線 电動工具電力的較低總内部組阻抗，可提供較高電流，因 而可提供較高功率。 新工具”一詞（有時亦稱為，，第一電動工具”）可定義為設 计成（及能夠）利用上述較低阻低電池組作為無線電動工具 系^諸如圖22至24所示的示範者等）的一部分而操作的無 、、、包動’、°亥第包動工具較佳可與現有無線工具系統 相谷。因此，新（或第一）電動工具可在連接至該較低阻抗電 池組時以較高電流操作，因而以高於現有無線電動工具系 統可能做到的功率位準操作（由於所連接的較低阻抗組中 的較低内部組阻抗）’其中現有電動工具係由標準電池組供 應毛力。此外’第一電動工具可調適成將用於該電動工具 的至少一功率限制、電流限制及/或電壓限制連通至所連接 的車乂低阻抗私池組。例如在較低阻抗電池組及第一電動 96478.doc •14- 200527793 工具中之一者或兩者提供的智慧或電子學即能做到此類通 訊。 現有無線電動工具系統可由以下各項所組成：一充電 器、用於無線電動工具的標準電池組（即NiCd、NiMH等）， 及符合彼此零件設計規格及性能的多種電動工具。為清楚 與新或第一電動工具區別，用於現有無線電動工具系統的 電動工具有時可稱為”舊”或”第二"電動工具。 因此第二電動工具係設計成以較低電流的標準電池組操 作，標準電池組因此可輸出較低電流及因而較低功率（由於 …内σ卩組阻抗南於第一電池組）。相反地，第一電池組的 特徵因此可為提供較高電流及較高功率，原因是其内部阻 抗低於配合習用（第二）電動工具操作的第二（標準化）電池 組。 數個解決方案可容許使用此等新的較低阻抗電池組。首 先，可將新的較低阻抗電池組鎖在現有電動工具基體外 面，或許藉由重新配置組至工具介面，以便防止配合現有 工具使用。第二，可將一升級的配套元件焊接成與工具馬 達或工具電子設備一體成型，以便提供一機構使現有電動 八月b η彳于住新的較低阻抗電池組的較極致性能。一示範 性升級配套^件可包括—新（或代替）的I具馬達，其具有較 厚磁鐵以管控當使用較低阻抗電池組時在停止運轉所產生 的車父南磁場。 另一替代例可為限制來自較低阻抗電池組的最大電流， 及或a加忒私池組的有效阻抗，俾使其匹配今日為標準電 96478.doc -15- 200527793 池組及現有無線電動工具系統設計的性能。限制較低阻抗 電池的最大電流係設計成防止在嚴重負載或開始狀況期間 的過量電流。 較低阻抗電池組的過多功率性能對連接的工具還會發生 其他的損壞。以一已知電流（即4〇安培），較低阻抗電池組會 比標準電池組在該阻内部有較少的電壓降。當標準電池組 (從18伏的無負載電壓）可具有12伏輸出電壓時，較低阻抗電 池組（具有標準電池組至少一半的内部阻抗）在相同安培 放黾電μ下^具有約1 5伏的輸出電麼。由標準電池組供 應電力的工具馬達約控制48〇瓦的輸入功率，而由較低阻抗 供應電力的相同馬達會至少控制約6〇〇瓦的輸入功率。 在此範例中可明顯看出，若第二或舊電動工具配合較低 阻抗電池組使用，應可掌控較高功率性能。利用此想法， 因此想要限制X力帛’俾較低阻抗電池組可用於現有未曾設 計用於較高功率位準的舊工具。纟—概H m揭示可 詳述如何限制來自較低阻抗電池組的最大電流，及/或如何 可升高該電池組的有效内部阻抗，俾使較低阻抗電池組可 配合現有及開發中較高功率輸出的兩卫具系統使用。 圖4A以方塊圖說明_現有的標準電池組，而圖根據本 毛月示範貝苑例，以方塊圖說明一示範的較低阻抗電池 組。mil 4A ’現有的標準電池組_(諸如目前在無線 電動工具系統中使用的傳統NiCd或NiMH組等）可包括複數 個電池410’其可爭聯地連接（為求簡化而顯示五個，組4〇〇 可，、有夕於五個電池）。標準組4〇〇亦可包括一組ID ，其 96478.doc -16- 200527793 連接至一輸出端子430，在插入該充電器時用於組400的識 別。組ID 420可包括型號、版本、電池配置及電池類型（例 如鐘離子電池、NiCd電池或NiMH電池等）。組ID 420可實 作為至少一通訊碼，其由組4〇〇中的非同步全雙工通訊系統 k该電池組的輸出端子430所接收（諸如Hiratsuka等人的美 國專利號5,680,027所揭示等）。惟，此僅為一範例（因該組1〇 亦可由一ID電阻器而實作），LED顯示器顯示該組的識別資 料，一旦銜接即傳送串列資料並由工具/充電器感應，透過 二中介面將資料訊框中的場傳送至工具/充電器等。 標準組400尚可包括一溫度感應器44〇。溫度感應器44〇 例如可將電池組4〇〇内部的溫度連通至所連接的一充電器 或工具（未顯示）。因此類溫度感應器為此藝所習知，為求簡 明扼要’因此省略功能操作的詳細說明。 圖4B所示電池組45〇(較低阻抗組）可包括額外的特徵，及 較低阻抗電池 工具系統，其包括至 k器。組450可了解為 可為一無線電動工具系統的一部分。因此， 組450可應用（及/或設計）用於無線電動工具 少一無線電動工具、該電池組及一充電器。 用於高功率電動工具操作的一抽取式電源。在一範例中， 電池組450可具有至少18伏的額定電壓等級，及/或具有至 少約385瓦的最大功率輸出。惟，熟請此藝者應可明顯看 出，本發明不需侷限於圖22至24所示的特殊工具類型，亦 不需侷限於上述的特定電壓等級及/或功率輸出規格。

96478.doc -17- 200527793 所組成，該等串列串互相並聯）。在一範例中，電池組 可由至少五個串聯電池所構成，該等電池具有一鋰離子電 池化學組成，如此配置俾使組45〇可具有至少18伏的額定電 壓等級，及/或具有至少385瓦的最大輸出功率。惟，組4 = 例如可依照組450個別電池、電極及電解液的化學組成，而 實作為具有另一含鋰化學組成的組，或實作為鎳鎘、鎳金 屬氫化物及/或鉛酸組。 在圖4B中說明用於組450的五個（5)端子（雖然組45〇可具 有少於或多於五個端子）。如此藝所知，當組45〇銜接至一 電動工具或充電器時，該等多種不同的端子可操作地銜接 至對應的接點或端子，因此為求簡明扼要，圖4β中省略組 至工具與組至充電器間多種不同端子/接點連接的詳細說 明（除非為較詳細說明示範實施例，否則後續某些圖中有時 會省略）。 除了上述組ID及溫度感應器之外，較低阻抗電池組45〇 尚可包3 —充電器控制電路460，其能監控電池電壓（經由 一電壓監控制路415)、電池電流（經由一電流感應器47〇)， 及電池溫度（經由溫度感應器44〇)。電流感應器47〇可實作為 習用的電流電應器零件，諸如分流電阻器、電流轉變器等， 其可將代表組450中感應電流的信號提供至放電控制電路 460。電壓監控電路415例如可由任何習知電壓監控電路而 貫施，並可配置成感應個別電池電壓及/或該串電池41〇的 總組電壓（”堆疊電壓”），用以將代表該個別電池或堆疊電 壓的信號提供至放電控制電路460。 96478.doc -18- 200527793 放電控制電路460可為一智慧裝置，其以硬體或軟體實作 為-數位微控制器、如Pentium微處理晶片等微處理哭：， :匕電路：數位信號處理器’或例如藉由應用特定積體電： ASIC)寺至少一數位IC。組45〇亦彳配置成經由數個通訊端 子·連接或感應來自所連接工具（未顯示）的資訊。在一範 例中，若組45〇操作地連接至該第—電動卫具（或配置㈣ 慧（如微處理器等）或其他電子處理器的電動工具卜則电彻 的放電控制電路460能經由端子接收第一電動工具的功 率限制、電流限制及/或電壓限制中至少—者的相關資訊。 使用此資料的組合’放電控制電路46〇可作用以限制通過 電池450的最大功率及電流。放電控制電路46〇可藉由控制 一功率限制裝置490而完成此功用，功率限制裝置49〇=設 =成串聯電池41G。功率限制|置携可限制電池組45〇中的 電流，因而限制輸出的功率。功率限制裝置49〇亦可了解為 (及/或有時稱為）一電流限制構件（裝置或電路）及/或一阻抗 匹配構件（裝置或電路）中的至少一者。用以提供較低阻抗電 池組450的放電控制的多種不同配置將詳述如下。 圖5 A至5E根據本發明一示範實施例，說明使用被動電阻 以增加較低阻抗電池組的阻抗。圖5八至5E(及後續的方塊 (或電路）圖）可僅顯示圖4B中組45〇的一部分，以強調功率限 制裝置490及/或其他放電控制特徵的範例，應了解此等後 、’^電路（或方塊）圖中的教示可應用至圖4B中的較低阻抗組 450 °因此，為求簡明扼要及清晰，圖5A至5E(及其他數個 後績圖不）可僅顯示組45〇的正端子及負端子及一單一電池 96478.doc -19- 200527793 41〇(其可代表圖48中數個串聯電池410)，為求清晰故省略 圖4B中的數個零件。 在一概念中，如圖4B的組450中所示的功率限制裝置490 可貫作為一被動電阻裝置。若想要使低阻抗電池組45〇永久 地解除功率，以配合現有電動工具使用（即限制最大輸出電 流，以便不會損壞所連接的現有電力工具，其專特設計以 傳、’充電池組彳木作），則可升高較低阻抗電池組〇的總組阻 抗，以便大體上匹配現有標準電池組（即組4〇〇)的阻抗，其 係設計用於舊的現有電動卫具線路。升高較低阻抗電池組 的總内部組阻抗同時降低其輸出功率性能及其最大輸出電 流/因而將較低阻抗電池組45〇解除功率，俾使其滿足現有 (弟一）¾動工具的設計或操作特性。 在一示範實施例中，藉由利用較低阻抗電池組45〇中的$ 動电阻可使升高該電池組的内部電阻生效。例如，可在4 低阻抗電池組4 5 〇至少一電池4丨〇之間增加—串聯電阻言 (圖5A)，以增加總內部電池組阻抗。所提㈣系統可在★ 等電池的串聯連接與正電池端子間包括增加的電阻㈣ 其亦可加在該正或負端子連接與該等串聯電池之間）。’， 當較低阻抗電池組450操作地連接至設計用於標準電列 組的現有電動工具時，使用圖从所示一串聯電阻 聋 限制裝置490係唯一方法以增加較 "、 罕乂低阻抗電池組450中的降 以便匹配標準電池㈣阻抗特性4者（或在增加串喷 =之外)’尚可错由加長從電池至電極組的 功率限制裝置490,以便增加總組阻抗。如圖5β所示心 96478.doc -20- 200527793 體上加長在電池組45〇的—㈤更多）電池4iq與—電極⑽2 間的連接線川。作為進—步的替代例，可改良圖％所示用 以連接組450的㈣電池41〇的電池帶413，以增加總組阻 抗。藉由減低電池帶413的剖面積，該帶的電阻會增加。外， 可改變該帶材料。該帶材料通常可由如不銹鋼等較不導電 (因而較高電阻）材料所組成。 此外，印刷電路板（PCB)執跡亦可用卩增加總組阻抗（如 圖5D所示）。代替使用電池帶川，可在數個電池彻上方設 置-PCB軌跡417，不僅用以連接該等電池4ι〇，亦經由該 等連接銅執跡418而增加小阻抗。甚至與電流串聯的一照明 燈絲419(如圖5E所示）亦可增加該組的總阻抗。使用者亦可 見到燈絲41 9的照明強度以顯示使用的電流量。應可輕易了 解可組合上述圖5八至沾中該等被動電阻方案中的至少一 者，以升高組450的總組阻抗。上述方案各可代表功率限制 裝置490的替代實施例，其可用以增加總組阻抗，以便如限 制功率輸出等。 藉由增加對該等較低阻抗電池的阻抗，該等較低阻抗電 池的較咼電流及較大功率性能不會減低整體系統可靠度。 口此，藉由升咼該較低阻抗電池組的内部阻抗，以努力減 m的輸出功率能力及最大輸出電流’可對該較低阻抗 電池組的數個電池提供放電控制及過度放電保護。 圖6根據本發明一不範實施例，以方塊圖說明使用主動電 阻以增加較低阻電池的阻抗。可由一主動電阻裝置的〇實作 圖4B的組450中所示的功率限制裝置49〇。若想要較低阻抗 96478.doc 21 200527793 電池組450的總組阻抗在負載 適地、田 貝戟欠動蚪亦變動(即動態地或調 主)私可使用一主動電阻裝置_。例如u參照至圖6)， : 間。因此’裝置600可用以增加總組阻抗，以便限 呈^:出。主動電阻裝置_可實作為—半導體裝置，或 /、有电 限制功能的其他裝置或 1及私路（通常如圖ό中所示）。 或者，主動電阻裝置600可為 #_ 芍至ν一（或更多）半導體裝置， :亚％操作並具有電流限制功能，以串_至少_串聯電 池中的至少一者而形成一並聯組合。作為進一步的範例， 有數個現貨供應的半導體（”智彗 V曰科技），其以固定或 可程式臨限值執行自動電流限制。 用以限制功率輸出的主動電 初包I且衣置600尚可實作為正溫 度係數（PTC)元件，或包含ptc的壯要ΊΊ 3 的U。f WTC元件為保 護元件’由於其在過量電流狀況中散發熱時，其電阻值合 增加’因此可用以控制流經待保護電路的電流。例如，已 使用PTC熱敏電阻器作為過量電流保護元件。當電流過度 負載時’ -PTC熱敏電阻器的傳導聚合體（其具有PTC特性） 發熱及熱膨脹而變成高電阻，藉此將電路中的電流減低成 安全的較小電流位準。 因此’若上述等p T c裝置與電池串聯而連接，該p T c裝置 的阻抗會因電流增加而增加’因而該組的阻抗亦增加。若 需要大體上低的阻抗而祐/ 机向亚热市售早個PTC可提供所想的低 阻抗及/或電流能力，則可連接多個並聯的PTC以分擔電 流。應可輕易了解上述的主動電阻方法可併入該低阻抗電 96478.doc -22- 200527793 池組的電池電路中，用以根據一已知的連接工具的負載狀 况而動恶地升咼總組阻抗。藉由增加電阻至該等低阻抗電 池，該等較低阻抗電池的較高電流能力不會減弱整體系統 的可靠度。藉此放電控制及過度放電保護可適當地用於較 低阻抗電池組450的數個電池4丨〇。 圖7根據本發明一示範實施例，以簡圖說明雙模電池設計 背後的基本概念。圖7說明的原則為，當期望較低阻抗電池 組450可配合新一代無線電動工具（其可以高於目前可用的 私机及/或功率位準刼作）使用時，電池組45〇應亦可配合現 有無線電動'工具（以較低功率位準操作）使用。換言之，需要 保護舊電動工具免於過度電流及/或過度功率位準（其可由 圖4B的較低阻抗電池組45〇產生）。因此，會期望一雙模電 池叹计，其谷許較低阻抗電池組45〇可配合新及舊兩電動工 具使用，為努力促進此雙料，可湘電子感應機構。 圖8根據本發明一不範實施例，以方塊圖說明一用於較低 阻抗電池的感測器及阻抗增加電路。參照至圖8，為努力提 供可適以配合”新”及”舊”電動卫具使用的較低阻抗電池 一軚低阻抗電池組450可包含一阻抗增加電路800(例如一 半導體U等）’其可根據接收自-感應器81G的-感應信 α、而曰加串耳外則几。感應器8 i 〇例如—旦與電池組銜接及/ 或藉由電動玉具連料，即可感應玉具的類型（新或舊），及 直接將錢應^號傳送至阻抗增加電路刪，用以指明連接 至新或舊電動工具。藉此，阻抗增加電路8〇〇配置成接收來 自感應$810的感應信號，用以為限制最大電流及輸出功率 96478.doc -23- 200527793 勺目的而增加阻抗，或用以維持較低阻抗電池組450的較低 内部阻抗。 在一替代例中，較低阻抗電池組450的放電控制電路 460(或組450中的其他智慧裝置或微處理器）可使用該感應 化號（或缺少该信號），以控制阻抗增加電路8〇〇而調整（或維 持）用於電池組450的總組阻抗。控制電池組45〇的阻抗容許 在叹计成配合組450使用的新無線電動工具基礎中使該組 的裨益增至最大，同時亦防止該組中會發生過度放電狀 況，其會對現有（或舊）無線電動工具基礎造成對應的過度負 載損壞。 ~ 感應器8 10例如可實作為一磁感應器或一電感撿拾 (Pick-up)感應器，其感應新工具中的信號。以下情形係在 本發明數個示範實施例的範圍内；使用射頻通訊及光 學感應作為其他感應形式例如用以區分是否新的工具線 (適以配合較低抗電池組45〇使用的無線電動工具），或較老 一代的工具（即配置以配合標準組4〇〇使用的工具）正連接至 較低抗電池組450。 圖9 A及9B根據本發明一示範實施例，以方塊圖說明用以 判定一已知工具的期望阻抗模式的熱敏電阻端子配置。如 上述清晰及/或簡要的理由，兩圖僅顯示組45〇中電路的縮 寫部分。圖9A及9B包括一阻抗變化電路950，其可根據其 輸入狀怨（即來自一第三端子940的輸入）而變動或變化較低 阻抗電池組450的阻抗。該第三端子例如可實作為一熱敏電 阻杰的一熱破黾阻端子940。阻抗變化電路115〇可包括在圖 96478.doc -24- 200527793 财的放電控制裝置460中，或由該裝置加以控制。 該等工具（新或舊）可包括一馬達91〇、半導體襄 控制電路跡半導料置92_控”路咖例如可讓卞 工具能用於數個可變速率模式中。控制電路93G例如可實作/ 為-合適智縣置’諸如—半導體晶片。習知在—電動工 具中的此一控制電路930可谓測該電動工具的觸發開關，及 產生一脈衝寬調變（PWM)信號以輸人至半導體裝置920。节 PWM信號可打開及關閉半導體裝置92q迅速”脈衝”該裝 置’以產生橫越馬達910的平均電麼，其低於施加的電池電 I並…亥电動卫具的觸發設^成正比。在無可變速率的 私動工具中，僅有馬達91()連接至該等端子，並不需要半導 體裝置920及控制電路93〇。 、 、至圖9A，當新工具連接至較低阻抗電池組45〇時，可 將第三（熱敏電阻）端子94〇在操作該工具的觸發器或電力啟 動器（未顯示）時”拉”至正⑴極。較低阻抗電池組45〇尚可包 括一感應電路980，其例如可實作為阻抗變化電路95〇的一 電路零件，用以感應熱敏電阻器97〇的熱敏電阻端子94〇係 拉高或仍打開，以判定用於該已知工具的期望阻抗模式。 右電池組450連接至舊工具，則熱敏電阻端子94〇僅經由 熱敏電阻器940向左連接至負電池端子。在熱敏電阻端子 940上的電壓相對於該電池負端子將為零。在一範例中，該 感應電路可為一比較器980。比較器980比較此電壓一預設 蒼考位準990。由於熱敏電阻端子940電壓低於參考位準 990 ’因此該比較器輸出係低的（在圖9A及9B中，L=較高阻 96478.doc -25- 200527793 抗），及此組執行為一高阻抗組，造成阻抗變化電路950的 阻抗裝置975增加一串聯電阻，以便升高該組的總内部組阻 抗，藉此限制輸出電流，因而限制功率。阻抗變化電路950 的阻抗裝置975可為圖4B的功率限制裝置490的另一範例， 並可實作為上述數個示範實施例中的至少一者（即被動電 阻（電阻器、加長型連接線、改良式電池帶）；主動電阻（（數 個）半導體裝置、（數個）PTC等）。 若電池組450如圖9A般連接至新工具，則熱敏電阻端子 940由端子960推高，端子960係經由一工具觸發開關及電阻 器965而連接至該電池正端子。由電阻器956產生的電阻分 隔及熱敏電阻器970在熱敏電阻端子940產生一升壓，其可 大於參考電壓990。比較器980輸出將因此是高的（在圖9A及 9B中’ H=低阻抗）’並將組450啟動成低阻抗模式’其中阻 抗變化電路950的阻抗裝置975未增加一串聯電阻，以維持 在其法線低阻抗位準中的内部組阻抗。 如上述，感應電路980可為圖4B所示放電控制電路460的 一部分。該感應電路僅注視熱敏電阻端子940的”狀態”以設 定電池組450的阻抗模式。如圖9B所示，當該組連接至現有 工具時，熱敏電阻端子940不連接至任何事物。該電池的控 制電路（可（或不可）為放電控制電路460的一部分）可判定此 ’’浮動π狀態而將模式設定成高阻抗。 圖10Α及10Β根據本發明一示範實施例中，以方塊圖說明 額外的接點配置，用以判定一已知無線電動工具的期望阻 抗模式。圖10Α及10Β提供一額外功率接點1005，俾使較低 96478.doc -26- 200527793 阻抗電池組450的電池電路由兩個放電路徑所組成。一特 包括-阻抗增加電路1010,而另一路徑則無。圖i〇A及刚 的工具侧包括前述的馬達91G、半導料置92q及控制電路 930，用以說明一典型的可變速率配置。 阻抗增加電路1010係圖犯中功率限制裝置的另—實 施例，並可實作為上述示範實施例中之至少—者（即被動電 阻（電阻器、加長連接線、修飾條紋）；主動電阻（半導體裝 =、ptc等））。阻抗增加電路1G1G可在—智慧型或智慧處理 器（諸如放電控制電路46〇等）的控制之下，或可具有獨立内 建控制及智慧（例如一 ASIC等）。 較低阻抗電池組450可視需要而包括額外的功率接點。例 如可想像圖10A及l〇B所示系統，在圖1〇A中的低阻抗電池 組450中加入一額外的功率接點。以使用i接電池連接的新 工具，可達成一低阻抗源。現有的”舊”工具仍會與低阻抗 電池組450内的阻抗增加電路1〇1〇接觸，並藉此因阻抗增加 電路1 0 10增加的阻抗而免受過度負載。 圖11A及11B根據本發明一示範實施例，以方塊圖說明用 以選擇一期望阻抗模式的端子配置。若圖丨〇A及丨的額外 功率接點證明並非如兩接點配置般具彈性，則可利用圖“A 及11B所示端子配置。電池組45〇可包含如上述的相同阻抗 增加電路1〇1〇，但可利用一第三端子1120作為阻抗選擇機 構。 圖11A所示上述新工具範例使用一熱敏電阻接點電壓以 判定電池阻抗模式的同時，圖丨1A亦說明設置在該電池（代 96478.doc 27- 200527793 表、、且450)與電動工具間的一通訊線112〇。設置在新(或開發) 〇代的热線電動工具的電子學可將-已知指示/或感應信 號，經由端？1120提供至阻抗增加電路1010，肖以在較低 Ρ抗電池組450中建立一已知阻抗模式（例如相對於圖8所 示的類似情形。 例如，該端子指示可實作為一簡單指示器，諸如連接於 :特定極性設定(類似圖11Α所示熱敏電阻接點)的識別㈣ 包阻益等。或者，該端子指示可實作為微處理器控制電子 電路93〇|(其設置在新工具中）内的實際通訊資訊。新工具中 的電子電路930,會根據該工具的性能（或馬達91〇的速率、扭 力及/或溫度馬達特性），而通訊該組想要的阻抗模式。若較 低阻抗電池組450連接至舊工具（如圖UB所示），則在端子 20上不會有工具通訊，因此阻抗增加電路預設成電 池組450中的高阻抗模式。 圖^以輸出電壓對輸出電流的圖表說明用於電池輸出的 低及高阻抗狀態的電流剖析資料。在低阻抗模式中，來自 數们私池的私流流經工具中的馬達，並流回到具極少電阻 的數個電池。電池電壓相對於電池電流將具有一斜率Α(如 圖所示）田"亥組在南阻抗模式中時，增加的阻抗造成電 池組效能中的損失，及該V-I曲線將具有斜率B。 圖13A至13D根據本發明另一實施例，以方塊圖說明放電 控制。利用前述如何判定阻抗模式的技術，應評估藉由控 制低阻抗電池組的總組阻抗以限制電流的方法。圖BA至 13D僅顯示較低阻抗電池組45〇的示範電路的縮寫部分；應 96478.doc -28- 200527793 了解圖13A至13D的教不可應用於較低阻抗電池組45{)。 圖13A說明一（或更多）電池（代表數個串聯電池41〇)，其具 有數個輸出端子（+,-)用以連接至一工具或充電器介面（未 顯不）。圖13A包括一半導體裝置132〇及無迴轉二極體 1330(在放電控制電路131〇的控制下），其可用以控制電流 (如圖13A所示）。放電控制電路131〇可與圖4B的放電控制電 路490相似，並例如可實作為具有智慧及/或處理能力。 半導體裝置13 20顯示為一;^通道]^〇81^丁(1?£11132〇)，以 下有時可稱為”放電FET";惟，根據該等示範實施例，任何 能通過/阻斷電流的半導體裝置皆可利用於放電控制的目 的。通常，在-範例中FET 132〇可設定成（即在製造時間） 乂已矣电"丨L $通/裇止導通，或可從放電控制電路工3 i 〇接收 一控制信號而以（數個）已知電流導通/停止導通，諸如當組 電流達一最大電流臨限值時。 匕胃卜FET 1320可叉到脈衝而橫越工具馬達以提供一平 均電壓。當負載週期（操作時間與馬達重設時間之間的關幻 降低時’該平均電壓下降，I自該組的最大電流能力亦下 降。若FET 132G的負載仙增加，該平均輸出電壓會增加， 因=該最大電流能力亦會增加。在此配置中，㈣132〇仍 為全導通，直到電流超過某上限。然後放電控制電路⑶〇 可減低FET 132G上的負載週期以降低提供至工具馬達的平 均輸出電壓。輸出電壓中的此下降減低該輸出電流。放電 控制電路1310因此可藉由改變來自電池組450的平均幹出 電壓，而將提供至工具的電流限制成某已知最大== 96478.doc -29- 200527793 值。由工具一面來看，由於該放電控制可限制來自該電池 組的電流及電壓，因此有效控制該電池組的總内部阻抗（或 ’’有效阻抗π)。舉例來說，若放電控制電路13 10直接或經由 接收自一電流感應裝置（如圖4Β的電流感應器470等）的一 信號而感應組至工具操作期間的組電流，則放電控制電路 1310將FET 1320維持導通，直到感應的電流到達或超過一 已知最大電流臨限值。由電動工具一面來看，放電控制電 路1310然後可脈衝寬調變！^丁132〇以升高一有效内部組阻 抗，直到感應的電流下降到該已知臨限值以下。 因在大部分馬達中發現固有的電感，因此當FET 132〇根 據該組中的過量電流狀況而停止導通時，電流無法瞬間改 *交。圖13八所不再循環二極體133〇容許馬達電流在該組的負 端子與正端子間再循環，及最終衰減至零，或直到 回到導通（即，當電流下降至該已知臨限值以下，俾使過量 電流狀況清除時）。當！^丁 132〇導通⑴…時，二極體丨〕川阻 斷任何嘗試繞過工具馬達的電流。 圖13B說明可如何使用多個FET 132〇、132〇，以幫助分擔 功率消散。所顯示的FET 132〇及132〇，係在並聯組合中，其 與該等電池串聯。可同時啟動FET132〇、132〇，以分擔該電 流。士在導通（ON)狀態期間，功率損失等於作。由於兩^導 體裝置係並聯，因此各裝置會接收一半的電流及四分之一 的功率消散。其會得到的整體系統消散為圖nA的單一順 1320解決方法的一半。 圖况中顯示圖13A令二極體測的一替代設置。在此， 96478.doc -30- 200527793 取代設置在該組中’-再循環二極體1330’可設置在該工具 中。如今，再循環路徑係在該工具中，因此功率損失從該 組移出至該工具中。類似於圖UA，當而132〇根據一感應 • 過量電流狀況而停止導通時，再循環二極體1330·容許馬達 ， 電流在工具的負端子與正端子間再循環，最終並衰減至 零’或直到FET 1320回到導通（即當電流下降該已知臨限值 以下，俾便過置電流狀況清除）。二極體i 33〇,前送電壓降乘 上電流等於其功率損失。例如，若FET 132〇在工具馬達中 係在具40安培的5〇%pwM傳導，及在二極體133〇,中前送的 電壓降為1伏特，則二極體1330,中的功率損失將是5〇%sisi V*40A=20瓦特。將此功率從電池組移出至工具中可有助於 分散熱及/或限制功率損失。 為努力更進一步減低功率損失，可使用圖13D的電路。在 圖13D中，由一第二FET 1325(稱為”再循環FET")取代二極 體13 3 0。利用放電控制電路13 1 〇控制的兩fet的負載週期， 將此再循環FET 1325偏離放電FET 1320的相位而啟動。再 循環FET 1325與放電FET 1320同步操作。當放電FET 132〇 係導通（ON)時，再循環叩丁 1325保持停止導通及電流橫越 馬達流過並回到該等電池。當放電FET丨32〇解除能量（停止 導通）時（如相對於圖13A所述例子），其中感應的電流已到 達或超過一已知最大電流臨限值，則供應再循環FET 1325 此1使導通，及容許馬達電流經由再循環FET 1325而再循 環’直到電流下降壓該已知臨限值以下位準，之後Fet 1320 及1325分別在放電控制電路13 1 〇的控制下回復到導通及停 96478.doc -31 - 200527793 止導通狀態。經由再循環FET 1325的損失可了解為η*”導通 電阻’’。例如使用一典型的FET電阻，再循環FET 1325損失 可為50%*4〇Α2*〇·〇〇5歐姆=4瓦。此功率損失明顯低於二極 體1330 ’其如相對於圖13Α所述消散20瓦。 已將放電控制電路460/13 10說明為包含智慧。若此類智 慧調適成（經由圖4Β所示電流感應器470或直接）監控流通 该等電池的電流，則放電控制電路46〇/131〇可藉由切換Fet 1320(及/或FET 132〇及132〇，）的半導體狀態而動態地（即進 行中）改變阻抗。因此，圖13 A至13 D中任一者可包括一電流 感應器（諸如圖4B所示感應器470)，其設置在該組的一端子 與至少一電池之間，用以感應電池電流，及用以將感應信 號輸出至放電控制電路13 1 〇。 例如，§連接至一現有”舊”工具而用於所有正常操作 時，電池組450可以FET 1320(或1320及1320，）在導通狀態而 仍留在低阻抗模式。僅在停止運轉及開始狀況期間（當馬達 阻抗大體上是低的及電流太高時），會有需要藉由減低pwM 負載週期而改變總内部組阻抗。 在微控制器或DSP控制器等放電控制電路46〇/131〇中（或 例如可能在分開的電池控制電路中）的智慧，可經由如上述 圖4B的電流感應器470等電流感應裝置（其例如可實作為分 流電阻器或電流轉變器(未顯示))週期性地感應電流，並將 FET 1320及/或FET 1320及132〇’脈衝寬調變（pwM)成較低 的負載週期。電池組450的平均輪出電壓會突然下降，其造 成電流在所連接的工具中下降。降低的負載週期會仍保持 96478.doc -32- 200527793 有效，直到電 H久z t I机卜降到一預定（或已知）臨限值以下。此範例 的一些細節詳述如下。 圖14以輸出電壓對輪出電流的圖表說明用於停止運轉及 開始狀况的電流剖析，其中脈衝寬調變圖13八至131)中的半 導體U132G °用於以下圖14及圖16中的說明，係相對於 FET 1320而說明控制，應了解此類控制亦可應用於圖IB 的多重FET範例。用於斜率c所界定的曲線，在點1的電流 疋低的。§負載增加，電壓由於較低組阻抗而稍降。在點2， 私机達到已知電流臨限值，及放電控制開始pWM調變該 FET立即地，该組電壓減低（由於較高阻抗），及限制該停 止運轉電流。當負載降低時，輸出電壓隨著斜率D回到某預 定臨限值。在此點上，FET 132〇以1〇〇%負載週期導通，及 藉此致能正常的低阻抗組操作。為防止該電路在中斷臨限 值振盪，會使FET 132〇回到導通的電流應低於在初始中斷 點的電流。斜率D描繪回到正常操作的代表性合理路徑。 參照至圖14的”膝”（在點2的斜率c)，當轉變為pwM及電 池的平均輪出電壓下降時工具可立即停止運轉是可能的。 無任何警告，工具會失去動力及留在停止運轉，直到移除 負載。工具的使用者不能適當地預測此情形；因此在此例 中可使用一替代設計。 正好在圖14的膝之前，FET 1320可受脈衝而在圖14的斜 率c與斜率D間的某處產生一人工阻抗。圖15以輸出電壓對 輸出電流的圖表說明一電流剖析資料，其用於總組阻抗的 逐步變化，及說明數個示範電流斷面’其可用以逐漸改變 96478.doc -33- 200527793 組45 0的總内部組阻抗，從低至高及再回來。 圖13A至13D所示放電控制係執行所稱為，，電流定型"者。 電流疋型可定義為使用主動電子控制以改變一電池輸出的 V-I曲線。利用電流定型，可將四的電池輸出修飾成看來 像圖15的輸出。當電流增加時(其例如可由電流感應器47〇 連通放電控制裝置1310而感應到），圖13A至nD的放電控 制電路13H)可開始脈衝寬調變（pWM)FET 132〇，用以容許 電壓在圖14的斜率C與斜率D間的某處下降。使用者可將電 麼中的逐步下降感知為馬達每分鐘旋轉（RpM)中的小下 降。通常，想要避開停止運轉狀況的使用者會放棄施至工 具的負載。專業工具使用者不自覺地自動"調整，，馬達噪 音’及趨向不使馬達停止運轉，而保持馬達以最大功率執 行。 囚此 ^固…兄明當感應組電流在組至工具操作期間接近 最大屯冰L限值呀，放電控制電路131〇可脈衝寬調變FE】 1320,以選擇地減低 王丄异馬運的電壓，用以在來自該 組的電壓及電流中造成逐步下降。 ° 圖1 6根據本發明_ ~ ^ 乾貫轭例，以輸出電壓對輸出電流 的圖表說明電流定型。圖13Α至13D中的輸出電流亦可定型 成具有如圖16中的尖銳”膝"(在斜㈣。此係例如藉由設定 如該已知最大臨界電流值等電流限制而產生。對一過量電 流狀況夠低的馬達阻抗皆會造成平均輸出㈣中的立即下 降。不命馬達阻抗下降多 # 夕低电，爪會在某最大值保持固定。 右〜 u冑流形η線可弄圓成像斜率H。為使 96478.doc -34- 200527793 曲線變圓，在到達該電流限制之前，應稍下降平均輸出電 壓。藉由在到達電流限制之前下降輸出電屡，用於使用: 控制工具負載，常態導通模式與電流限制模式(與功率限制 松式同）間的轉變較柔和且較少突兀。 在圖13A至13D任-者中的電路亦可在'線性模式中使 用附132〇(或FET⑽及⑽，）。例如，ρΕτ }咖不合受 ^衝’但會部分㈣。藉由在線性模式執行，FET 132〇 可谷許一些電流通過，而同時阻斷其他電流。若在附⑴〇 上建立小心控制的閘壓，FET 132〇將作用像一電阻器，及 在工具接近（及在）停止運轉狀況（期間）時限制電流。亦可使 用:偶極電晶體’但此等裝置係以基極至射極電流控制。 右旦工具停止運轉，使用者即應在工具再開始前關掉 觸2益，則亚不需要限制電流（及功率同）的想法。此例的此 類乾例可能是圓鑛停止運轉而困在一塊木頭中的情形。若 觸發器保持開啟，I 1腺@ + L、它Μ ^ 具將留在停止運轉，並浪費能源使馬 達及電池組加熱。惟’若一旦到達停止運轉臨限值，電流 即關掉，會強迫使用者放開觸發器，將鋸子從束缚中移除， 然後再觸發以重新開始。藉由使@1从至13£>中的feti32〇 保持停止導通，直到放開工具觸發器，避免在停止運轉期 間浪費能源。 圖17根據本务明另一示範實施例，以電路圖說明放電控 制。圖17僅顯示較低阻抗電池組45〇的電路縮寫部分；應了 解圖17的教示亦可應用在較低阻抗電池組45〇。一不使用半 導體的不同替代例為電流控制繼電器。如以下所示，該電 96478.doc -35- 200527793 流控制繼電器可設置在該組的一電流路徑中，利用磁滯現 象以提供一電流限制功能，該磁滯現象將組45〇來的電流限 制至所連接的一電動工具的工具馬達。 圖Π說明用於組45〇的放電控制電路，其可由一電流控制 繼電器17 10而實施。電流控制繼電器171〇可由兩線圈（主線 圈1735及辅助線圈174〇)所組成，其磁性地連接至一開關 1750。该開關串聯主線圈1735及電池組45〇的至少一電池 (代表電池410)。該開關具有一第一狀態，其連接電池組與 工具的馬達，及一第二狀態，其中斷到工具的電流。一無 迴轉二極體1730連接在正端子與辅助線圈174〇之間。在圖 17的範例中，N匝的主線圈1735可由電流供應能量。 女所灰在以工具電動标作期間流經該組的電流在主線 圈1735與辅助線圈174〇間產生一磁場。當該磁場足以啟動 碭關175 0 I由一極體丨73 0及具N+匝的辅助線圈174〇使電 流轉向。因第二分支（辅助線圈174〇)有較多匝，因此當電流 經由二極體173G及辅助線圈⑽而在電池組内衰減時，使 開關mo保持在該位置。在—第二低臨限值，流經辅助線 圈⑽的N+繞的電流可減低至不足以保持開關π㈣開關 狀態的'點，該開關再回到原初狀態，其再一次連接電池 組及工具馬達。此過程因此產生具磁滞現㈣馬達電流限 制。 或者，錢用一單極雙抛（SPDT)繼電器（一 SPDT係用以 控制高電流拉力裝置的通用繼電器)，則利用相同類型的電 路’但繼電器線圈的各分支連接至分開的接點。在此替代 96478.doc -36· 200527793 只轭例中，不再需要大型的無迴轉二極體丨73〇，並可簡化 設計。 圖1 8根據本發明一不範實施例，以方塊圖說明一電池組 的放私控制，連同所連接一工具的速率控制。圖丨8僅顯示 車乂低阻抗電池組450的電路縮寫部分；應了解圖丨8的教示亦 可應用在車乂低阻抗電池組45〇。圖1 8中的放電控制電路1 8 15 例汝可貝作為一智慧型或智慧裝置，其類似於上述放電控 制電路460及1310中任一者。 在圖18中，顯示可變速率控制係位於該電池組中。尤其 為絰由控制端子1 805提供一控制信號以控制該電池組中的 FET 1820,可在該工具增加一第三端子c，該工具可為新工 具線或舊工具線的工具，其已利用一第三端子c加以改型。 例如，該工具中一電壓感應裝置（諸如分壓器1810或類似裝 置寻）可感應對應至一期望速率的電壓值，及經由端子c及 控制端子1805將一控制信號轉送至一放電控制電路i8i5， 其因此控制FET 1820。可依用於圖13A至13E^FET 132〇的 4似方式’以與控制端子ls〇5的電位成正比的負載週期脈 衝寬調變FET 182〇。藉由控制該工具的速率，可控制來自 该電池組的電流，因而可控制放電速率。 圖19根據本發明另一示範實施例，以方塊圖說明一電池 組的放電控制’連同所連接一工具的速率控制。圖Η僅顯 不較低阻抗電池組45()的電路縮寫部分；應了解圖Μ的教示 亦可應用纟較低阻抗電池組45〇。圖19中的放電控制電路 测例如可實作為一智慧型或智慧裝置，其類似於上述放 96478.doc -37- 200527793 電控制電路460、1310及1815中任一者。 在圖19中，用於電池組的放電控制位於該電池組中，及 可變速率控制位於該工具中。一開關FEt 1920例如可利用

一放電控制裝置191 5以控制該電池組的放電速率（如圖丨3 A 至13D所示）。在該工具側可利用一第二pWMFET1912以根 據使用者想要的速率而控制該工具的可變速率。該工具可 包括一切換開關1925，例如可由使用者在〇n(用於工具馬達 全速的繞道位置）、0FF&VS(可變速率）間切換。控制191〇 例如可在硬體及/或軟體中實作。控制191〇可實作為一智慧 型處理器或預先配置的處理裝置，諸如一微控制器、微處 理晶片，DSP、應用特定積體電路（ASIC)等。該工具中的控 制1910(諸如從一觸發器操作或速率刻度盤）感應一想要的 速率，及變化該工具PWMFET 1912的負載週期，以產生所 心的馬達速率。该工具亦包含一繞道接點i93〇(切換開關 1925顯示在圖19的繞道位置中）。當想要全速時可銜接繞道 接點1930。由於工具pwM fet 1912在所有時間會在ON狀 態中，因此會想要完全繞過!^丁 1912。因此，當觸發器拉 至該觸發器的全發射（即1〇〇%)時，電流將流經繞道接點 1930。 圖20根據本發明另一示範實施例，以方塊圖說明一電池 組的放電控制，連同所連接一工具的速率控制。圖2〇僅顯 不車乂低阻抗私池組450的電路縮寫部分；應了解圖2〇的教示 亦可應用在較低阻抗電池組45〇。 在圖20中，可經由一智慧裝置（諸如位於工具中的一微處 96478.doc -38- 200527793 理器20 10等）而控制速率及放電控制。該工具及電池組各描 緣出兩個額外的接點：該組上的控制端子2〇丨7及接點 2021 ;該工具上的接點2〇19及2023。微處理器2010可從一 電流感應杰2 01 5接收感應信號以控制該電池組中的電流， 因而控制放電速率。微處理器2〇1〇亦可從分壓器2〇2〇接收 可變電阻信號（其可轉變成一電壓值），以控制該工具中的速 率。微處理器2010尚可從該電池組及/或該工具中的至少一 溫度感應器2025(為求方便而顯示在圖2〇的工具側）接收一 信號’以感應及控制該電池組及/或工具溫度。 作為放電控制的一範例，若電流感應器2〇丨5感應電池功 率（例如i2/r)在一已知臨限值以上，則電流感應器2〇15可傳 达一信號至微處理器2〇 1 〇。然後微處理器2〇丨〇輸出一控制 L號’經由接點2019至控制端子2017，及因而到達FET 2〇3〇(諸如一 N通道MOSFET等），用以停止導通MOSFET 2030 ’及因此解除電池組的能量供應。到達m〇sfet 2〇3〇 的控制信號可為用以導通及停止導通fet的信號，如以上在 圖13A至13D中佐以圖14及15的¥1圖，及/或圖16的馬達電流 對馬達阻抗圖所說明者；因此為求簡明扼要，在此省略FET 刼作在微處理器2〇 1 〇控制下的詳細說明。 用於可變速率控制，從分壓器2〇2〇等電壓感應裝置所測 里的可變電阻可輸入微處理器2010(其具有合適的類比至 數位（A/D)轉換，未顯示）。微處理器2〇1〇可根據該可變電 阻而判定該電壓值，並（經由傳送至MOSFET 2030的一控制 L唬）因此可控制速率。同樣，根據在接點2〇3與2〇2丨間的 96478.doc •39- 200527793 路徑上感應並由溫度感應器2025傳送的一值，例如若該感 應值係在一已知溫度範圍之外，則微處理器2〇1〇可傳送一 信號以停止導通MOSFET 2030。在所有情形中，可利用單 一MOSFET 2030以執行可變速率控制及放電控制兩者。 額外過度放電保護 圖21根據本發明一示範實施例，說明用以提供過度放電 保護的偵測電路。或者，若電池電路結構包含可判定一内 部裝置已失靈的智慧，則電池組的智慧可通訊（至充電器）， 電池組已失靈，不應再充電。 蒼照至圖21，該較低阻抗電池組可具有一故障偵測電路 2110，以判定一主動電阻電路212〇是否已失靈（即叩丁短 路）。若偵測到故障，則故障偵測電路211〇將一第三端子驅 動至一高或低電氣狀態，該第三端子可實作為熱敏電阻器 2 125的一熱敏電阻端子213〇。當電池組位於充電器中時， 在充電器中的微控制器2140感應在熱敏電阻端子213〇上的 此高或低狀態，並防止將該組充電。同理，故障偵測電路 2 110亦可在一故障狀況期間將一端子213〇(諸如一組〗〇端 子等）驅動至一高或低電氣狀態。當電池組位於充電器中 時，在充電器中的微控制器214〇感應在組1〇端子上的此高 或低狀態’並防止將該組充電。 在另一貫施例中，故障偵測電路2110可使用熱敏電阻端 子2130或該組識別（id)端子或電池組的正端子上的某資料 通訊類型，而將一故障狀態連通至充電器。亦可由充電器 感應一電池組熔絲2i45在電池插入充電器時已打開，而偵 96478.doc -40- 200527793 測主動電阻電路2120中的一故障狀況。 藉此說明本發明的數個示笳容 本士 丁乾貝轭例，明顯看出該等示範 貝施例可在許多方式中變 # 一 此颁父化不應視為背離本發 月數CI不範貫施例的精神 J顶岬夂靶圍，如熟諳此藝者所明白， 所有此類修改希望包括方 匕祜在以下凊求項的範圍内。 【圖式簡單說明】 由以上詳細說明及附圖，可更加完全明白本發明，附圖 中相似讀由相似參考數字代表，及首要及多個首要記法 指明㈣替代實施例中的類似元件，該等實施例僅以說明 方式提供，並非用以限制本發明。 圖1以方塊圖說明一先前技藝電池； 圖2以私路圖说明圖1先前技藝電池之電壓監控電路 圖3以電路圖說明一先前技藝放電控制電路； 圖4A以方塊圖說明一現有標準電池組； 圖4B根據本發明一示範實施例，以方塊圖說明一示範的 較低阻抗電池組； 圖5 A至5E根據本發明一示範實施例，說明使用被動電阻 以增加一較低阻抗電池組的阻抗； 圖6根據本發明一示範實施例，以方塊圖說明使用主動電 阻以增加一較低阻抗電池的阻抗； 圖7根據本發明一示範實施例，以簡圖說明雙模電池設計 背後的基本概念； 圖8根據本發明一示範實施例，以方塊圖說明用於一較低 阻抗電池之感應器及阻抗增加電路； 96478.doc -41 - 200527793 圖9 A及9B根據本發明一示範實施例，以方塊圖說明一熱 敏電阻接觸配置，其係用以判定想要用於一已知工具之阻 抗模式； 圖10A及10B根據本發明一示範實施例，以方塊圖說明數 個外加接觸配置，其係用以判定想要用於一已知工具之阻 抗模式； 圖11A及11B根據本發明一示範實施例，以方塊圖說明一 端子配置，其用以選擇想要的阻抗模式； 圖12以輸出電壓對輸出電流之圖表說明該電池組的不同 阻抗模式； 圖13A至13D根據本發明另一示範實施例，以方塊圖說明 放電控制； 圖14以輸出電壓對輸出電流之圖表說明用於停止運轉及 開始狀況的電流斷面； 圖15以輸出電壓對輸出電流之圖表說明用於總組阻抗的 逐步改變的電流斷面； 圖16根據本發明_ +欽者^ , , u n 不耗貝靶例，以輸出電壓對輸出電流 之圖表說明電流成形； 圖1 7根據本發明另一+々 不祀貝她例，以電路圖說明放電控 制； 圖18根據本發明—示範實施例’以方塊圖說明一電池组 的放電控制配合所連接的-卫具的速率控制； 圖19根據本發明另—示範實施例，以方塊圖說明一電池 組的放電控制配合所連接的—工具的速率控制； 96478.doc '42- 200527793 電池 電保 工具 圖20根據本發明另一示範實施例，以方塊圖說明一 組的放電控制配合所連接的一工具的速度控制，· 圖21根據本發明一示範實施例說明用以提供過度放 護的偵測電路；及 圖22至24根據本發明一示範 ^ 死汽她例祝明一無線電動 系統的數個示範的無線電動 【主要元件符號說明】 1 電池 2, 460, 13 10, 1815, 1915 放電控制電路 3 設定端子 4 重設端子 5 正反器 6, 114, 124 OR閘 8, 111，112, 113, 121，122， 比較器 123, 980 10 圓鋸 11 電子裝置 12 DC-DC轉換器 13 裝置主體 14, 101， 415 電壓監控電路 15 調節器 16 主開關 17 重設開關 20 往復式電鋸 96478.doc -43· 200527793 30 電鑽 40, 400 標準電池組 101a 過度充電監控電路 101b 過度放電監控電路 102 熔絲 103, 104, 1320, 1320，，1820, 場效電晶體（FET) 2030 105, 106 電力供應端子 410, El, E2, E3 電池 411 連接線 412 電極組 413 電池帶 417 印刷電路板（PCB)軌跡 419 燈絲 420 組ID 430 輸出端子 440, 2025 溫度感應器 450 較低阻抗電池組 470, 2015 電流感應器 490 功率限制裝置 600 主動電阻裝置 800, 1010 阻抗增加電路 810 感應器 910 馬達 96478.doc -44- 200527793 920,： L320 半導體裝置 930 控制電路 930f 微處理器控制電子電路 940, 2130 熱敏電阻端子 965 電阻器 970, 2125 熱敏電阻器 975 阻抗裝置 1005 功率接點 1120 第三端子 1150 阻抗變化電路 1320 放電FET 1325 再循環FET 1330, 1330f 再循環二極體 1710 電流控制繼電器 1730 無迴轉二極體 1735 主線圈 1740 輔助線圈 1750, 1925 開關 1805, 2017 控制端子 1810, 2020 分壓器 1910 控制 1912 工具PWM FET 1920 開關FET 1930 繞道接點 96478.doc -45- 200527793 2010 微處理器 2019, 2021，2023 接點 2110 故障偵測電路 2120 主動電阻電路 2140 微控制器 2145 熔絲 C 端子 96478.doc 46-

Claims (1)

1. 200527793 十、申請專利範圍··

   無線電動工具，及連 一種電池組’其可抽換地連接至— 接至一充電器，該電池組包括： 至少一電池；及 至少一電池串 池組之功率及 至少-功率限制裝置，其配置成與該 如，以根據連接至該組之零件而限制該電 電流輸出之至少一者。 2.如請求項1之電池組，其中 該零件係一無線電動工具，及 一==組調適成提供—第_電流及功率之—者以驅動 :動I具’其設計成以該電池組操作及用以驅動 一第二電動卫具，其配置成以低於該第—電流或功率之 第=電流及功率中之-操作，該第二電動卫具設計成以 一弟一電池組操作。 3·,請求項2之電池組，纟中該功率限制裝置調適成在，當 操作地連接及提供電力至該第二電動工具時，升高該電 池組之内部阻抗以匹配該第二電池組之内部阻抗，藉此 限制該電池組内之最大電流及該電池組可輸出至該第二 電動工具之最大功率中之一者。 4·如請求項1之電池組，其中該零件係一充電器。 5 .如請求項1之電池組，尚包括： 一識別裝置，一旦連接至一外部零件，用以識別該電 池組。 6.如請求項1之電池組，尚包括： 96478.doc 200527793 一放電控制電路，用以限制可從該電池組輪出之最大 功率及最大電流中之至少一者。 7. 8. 如凊求項6之電池組’纟中該放電控制電路配置成監控電 池私壓、電池電流及電池溫度。 如請求項6之電池組，尚包括： μ度感應器，用以感應電池溫度，以 號至該放電控制電路； 口 一電流感應器’用以感應電池電流，以輸出—感應信 號至該放電控制電路；及 σ “電[孤控電路，用以感應該組之個別電池電壓及全 、且包C中之一者，以輪出一感應信號至該放電控制電路。 9·如請求項6之電池組，尚包括： 至少一通訊端子，用以連通資訊至一連接之外部零 件，及從该連接之外部零件感應資訊。 月求員1之包池組，其中至少一電池具有一鋰離子電池 化學組成。 徑無綠電動工具系統 一電動工具；及 電池組，其可抽換地連接至該電動工具，該組包 至H也及與該至少—電池串聯配置之至少一功率 制衣置’用以限制來自該電池組之功率輸出及電流輪 中之一者。 12. 用以在恶線電動工具系統中限制來自一電池 之功率及電流輪出中之一者，該無線電動工具系統包 96478.doc -2 - 200527793 括電池組’其可抽換地連接至一電動工具及連接至一 充電器，該方法包括： 限制该組之功率及電流輸出中之一者，當作該零件連 接至该電池組時的一功能。 13. 14. 15. 16. 如請求項12之方法，其中 該零件實作為一電動工具，及 該電池組調適成提供一第一電流及第一功率中之_ 者，以驅動一第一電動工具，其以該電池組操作及用以 驅動一第二電動工具，該第二電動工具配置以低於該第 一電流或功率之第二電流及第二功率中之一者操作，該 第二電動工具設計成以一第二電池組操作。 如請求項13之方法，其中限制該電池組之功率及電流輪 出中之一者尚包括： 备才呆作地連接及提供電力至該第二電動工具時，升高 該電池組之内部阻抗以匹配該第二電池組之内部阻抗， 藉此阻制該電池組内之最大電流及該電池組可輸出至該 第二電動工具之最大功率中之一者。 如明求項1 3之方法，其中限制該電池組之功率及電流輸 出中之一者尚包括： 當操作地連接及提供電力至該第一電動工具時，維持 該電池組之内部阻抗。 一種方法，用以在具有一電動工具及一電池組之無線電 動工具系統中，控制該電池組中複數個串聯電池之放電 速率之方法，該電池組可抽換地連接至該電動工具，該 96478.doc 200527793 17. 18. 19. 20. 21. 22. 方法包括： =第-電池組操作地連接及提供電力至—已知電動 工八蛉，升高該第一電池組之總 該已知電動工具設計之第二錄i以匹配為 制爷第—+ 一電池、、且之内部阻抗，以便控 μ弟电池組中數個串聯電池之放電球耄、 第-電池细中之至小…之放電逮羊，以防止該 7 到達—過度放電狀態及—電 机過Ϊ狀況_之一者。 ^ :::項16之方法’其中升高總内部組阻抗包括增加該 …—中之數個電池之串聯連接與該第—電池組之 接點間之串聯電阻’以增加該第-電池組之總内::求項16之方法’其中升高總内部組阻抗包括加長在 、电池與-端子連接點間延伸之連接線，以增加該第一 電池組之總内部阻抗。 h求項16之方法’其中升高總内部組阻抗包括修改用 以連接該等電池之電池帶之剖面積，以增加該第—電池 組之總内部阻抗。 、，月求員16之方法，其中升高總内部組阻抗包括動態地 Λ等甩池之串聯連接與該第一電池組之一端子連接 ·::、之串取ρ黾阻，作為在該第一電池组上之電動工具負 載之1¾數，以增加該第一電池組之總内部阻抗。 如請求項20之方法，其中藉由該第一電池組之至少一半 導版叙置執行一電流限制功能而實施該動態增加電阻。 如明求項20之方法，其中藉由該第一電池組之一正溫度 96478.doc 200527793 係數（PCT)元件而實施該動態增加電阻。 23. —種無線電動工具系統，包括·· 一電動工具；及 一電池組，可抽換地連接至該電動工具， 該電池組中包括至少一串聯電池，及至少一功率限制 裝置與該等串聯電池中之至少一者串聯，該至少一功/ 限制裝置調適成升高該電池組之總内部組阻抗，以匹配 一第二電池組之内部阻抗，該第二電池組設計成用於該 電動工具之操作，以便該電池組操作地連接及提供電力 至該電動工具時，控制該等串聯電池之放電速率，及防 止至少一電池達到過度放電狀態及電流過量狀態中之一 者。 24·如凊求項23之系統，其中 。亥電動工具包含設計成以該第一電池組操作之第一電 動 /、 及5又什成以该弟二電池組操作之第二電動工 具，及 第—電池組之特徵為，在低於該第二電池組之總内部 組阻抗下提供一較高電流及一較高功率。 25· —種電池組，其可操作地連接至數個不同速率之無線電 動工具’该電池組調適成在其中控制放電速率，該電池 組包括： 至夕一串聯電池，用以提供一第一電流及第一功率兩 者之—’以驅動一第一電動工具，其設計成以該電池組 操作’及用以驅動一第二電動工具，其配置成以低於該 96478.doc 200527793 二功率兩者之一而操 第一電流或功率之第二電流及第 作；及 、至少-功率限制裝置，用以升高該電池組之内部阻抗 以匹配另-、第二電池組之内部阻抗，該第二電池组設 計成配合該第二電動工具操作以控制該電池組中數個電 池之放電速率，以便在以該第二電動卫具操作期間，防 止至少-電池達到過度放電狀態及電流過量狀態兩者之 26. 27. 28. 29. 30. 31. 如請求項25之電池組’其中該至少一功率限制裝置包括 一被動電阻裝置，用以升高該電池組之總内部阻抗。 如請求項26之電池組，其中該被動電阻裝置係一電阻 器，其設置成在該等電池之一與該電池組之一端子之間 串聯該等電池。 如請求項26之電池組，其中藉由各電池與一端子間延伸 之連接線而實作該被動電阻裝置，使該等連接線加長以 增加該電池組之總内部阻抗。 如請求項26之電池組，其中藉由修改用以連接該等電池 之電池條而實施該被動電阻裝置，以增加該電池組之總 内部阻抗。 如請求項25之電池組，其中該至少一功率限制裝置包括 一主動電阻裝置，以增加該電池組之總内部阻抗。 如請求項30之電池組，其中該主動電阻裝置動態地增加 一串聯電阻，作為該等電池之一串聯連接與該電池之一 端子連接點間工具負載之函數，以增加該電池組之總内 96478.doc 200527793 部阻抗。 32. 33. 34. 35. 36. 37. 如請求項3 0之電池組，並中上 & ’、 ^主動電阻裝置係具有電流 限制功能之至少一半導體萝 、置，其串聯該至少一串聯電 池中之至少一者。 如請求項30之電池組，苴中 ^ Τ该主動電阻裝置係具有電流 限制功能之至少二半導體裝 罝具亚聯刼作以形成一並 恥組合，與該至少一串聯 太 ，中之至少一者串聯。 如μ求項30之電池組，其中 係數（PCT)元件。正溫度 々。月求項25之電池組中該電池組係一鋰離子電池 、、且’及具有待匹配内部阻 .β 抗之弟二^池組係一鎳鎘或鎳 金屬氫化物電池組。 -種電池組，其調適成供應—第一電動工具及一第二電 -电力。亥第一電動工具配置成以高於該第二電動 :具之電流或功率操作，該電池組之特徵為，在一低於 :第=電池組内部阻抗之内部阻抗下提供一較高電流及 車又间功率，§亥第二電池組係設計成配合該第二電動工 具操作’該電池組包括： 感應為，其調適成根據一指示信號而選擇地增加該 ^池組中之内部阻抗，該指示信號係指明該電池組連接 至該第一或第二電動工具中之一者；及 一主動電阻裝置，依該指示信號用以動態地增加一串 聯電阻以增加該電池組之總内部阻抗。 如請求項36之電池組，其中當該指示信號指明該第一電 96478.doc 200527793 動工具連接至該電池組時，繞過該主動電阻裝置。 3 8.如請求項36之電池組，其中當該指示信號指明該第二電 動工具連接至該電池組時，啟動該主動電阻裝置增加該 電池組中之内部阻抗，用以促進該電池組中内部阻抗之 升高，以匹配該第二電池組之内部阻抗，該第二電池組 係設計成配合該第二電動工具操作。 39·如請求項36之電池組，其中該感應器實作為電感撿拾感 應器、磁感應器、射頻感應器及光學感應器之一，用以 感應一對應之電感信號、磁信號、射頻信號或光學信號， 该等彳§號係根據該第一及第二電動工具兩者之一與該電 池組之銜接而產生。 40. 種電池組’其調適成供應一第一電動工具電力，該第 一電動工具配置成以高於一第二電動工具之電流及功率 兩者之一操作，該電池組包括： 一正端子； 一負端子； 一第三端子’當該组連接至該端子時，用以感應該第 一或第二電動工具之功率操作，以提供一感應信號；及 一控制電路，其經由該第三端子而根據從該第一及第 二電動工具中一連接者接收之感應信號，而判定用於該 電池組之期望内部阻抗模式。 41. 如請求項4〇之電池組，其中該電池組調適成在低於一第 二電池組之總内部組阻抗下提供一較高電流及一較高功 率’ 4第二電池組係設計成配合該第二電動工具操作。 96478.doc 200527793 42,如請求項41之電池組，其中 一 S亥第三端子係一熱敏電阻接觸端子，當該、组連至該第 一电動工具時該端子即打開，及 、該控制電路根據未接收該感應信號而設I高阻抗模 式币用以增加電阻以升高該組之内部阻抗，以匹配該第 一私池、、且之内部阻抗’該第二電池組係設計成配合該第 一電動工具操作。 43·如請求項42之電池組，其中 當該組連接至該第一電動 y批μ兩 、 私斯工具捋，该熱敏電阻接觸端 子感應來自該第一電動工具之信號，及 該控制電路根據接收之感 、 Α應彳σ琥而没疋一低阻抗模 式。 、 44·如請求項41之電池組，其中 該第三端子係一外加電力接觸端子，及 該控制電路係一電流限制裝 ^ w衣直其配置成根據該外加 “接觸端子與第-及第二電動工具兩者之—之對岸電 力接觸端子之連接銜接，而選擇地增加電阻以升高始内 部組阻抗。 " 45.如請求項44之電池組，其中 僅有該第一電動工具具有—對應電力接觸端子，及 該電流限制裝置根據經由該第一 茨弟電動工具之對應電力 接觸端子所接收之信號而維持一低阻抗模式。 46·如請求項44之電池組，其中僅. + 甲僅在该電池組連接至該第二 笔動工具時，該電流限制電路 干 阿阻抗杈式，用以 96478.doc 200527793 曰加包阻以升高該組之内部阻抗，以匹配該第二電池組 之内核抗，該第二電池組係、設計成配合該第二電動工 具操作。 47. 48. 49. 50. ^书池、、且，其调適成供應一第一電動工具電力，該第 電動工具配置成以高於一第二電動工具之電流及功率 :者之一操作，該第-及第二電動工具包括一馬達、半 導體^置及控制電路，該半導體裝置及控制電路調適成 在-亥第-或第二電動工具之馬達中提供可變速率控制， 該電池組包括： 一正端子； 一負端子； 一第三端子’其用以從該第-及第二電動工具兩者之 一之半導體裝置接收一指示；及 -電流限制裝置，其連接至該第三端子，及配置成根 據該接收指示而選擇—想要阻抗模式，以選擇地增加電 阻而升高該電池組之内部阻抗。 如請求項47之電池組，其中該電池組配置成在低於一第 二電池組之内部阻抗下提供一較高電流及—較高功率， 該第二電池組係設計成配合該第二電動工具操作。 如請求項48之電池組，其中當連接至該第二電動工具時 未接收該指示信號，令該電流限制裝置選擇一高阻抗模 式以增加電阻，用以升高該組之内部阻抗以匹配該第二 電池組之内部阻抗。 如凊求項47之電池組，纟中接收該#示信號令該電流限 96478.doc -10- 200527793 制裝置選擇一低阻抗模式用於 部阻抗。 用以維持該組之内 51. 如請求項5〇之電池組，其 狀恶立L 工具之半導體 衣產生之指示實作為以下各項中 工具之-已知電阻值、極性：ΓΓ 第一電動 及馬達場力值。㈣叹疋、轉矩值、速率、溫度 52. -種無線電動卫具，其具有__正端子、 半導體裝置及控制電路 、 … ,,也相Μ 电路°亥無線電動工具設計成以-電 二子且知作’該電池組具有—正端子、—負端子及一第三 鳊子，該無線電動工具包括： 弟二端子’用以將該半導體裝置產生之-指示傳送 ^电池之對應第三端子，用以指示將選擇用於該無 、、泉廷動工具之阻抗模式。 3 士明求項52之無線電動卫具，其中該指示實作為以下各 2中之一者··該無線電動工具之一已知電阻值、極性設 Μ定、轉矩值、速率、溫度及馬達場力值。 工=方法，其在具有一電動工具及一電池組之無線電動 +具系統中，用以控制該電池組中至少一串聯電池之放 $ k率H蔓該等電池避開電流過量之狀況，該電池 組y由換地連接至該電動工具，該方法包括： &制5亥組中之至少一半導體裝置，以便選擇地控制總 内邠包池組阻抗，該至少一半導體裝置係與該至少一串 聯電池中之至少一者串聯。 4明求項54之方法，其中控制尚包括控制至少二半導體 96478.doc 200527793 2 ’其並聯操作以形成一並聯組合，該組合係與該至 ’ 奉聯電池中之至少一者串聯。 56. 57. 58. 59. 60. 如睛求項55之方法，尚包括： 在氣動工具操作期間感應該組中之電流， /其：控制尚包括維持該至少一半導體裝置通電，直到 :應毛流到達或超過一已知最大電流臨限值，脈衝寬調 一半導體裝置，以升高由該電動工具看來有效 :内部組阻抗，直到該感應電流落到該已知臨限值以下。 一種無線電動工具系統，包括： 一電動工具，及 兔池組，其具有複數個串聯電池，及可抽換地連接 牵言亥泰 | 工具，該組包括一放電控制電路，其用以控制 、，t “ ^ ‘體裝置，以便選擇地控制施至該工具馬達之 =電C以便控制從該電池組輸出之功率及電流中之 至少一者。 項57之系統，其中該至少一半導體裝置係一讀 电二體，其與該複數個串聯電池中之至少一者串聯。 二明求項57之系統，其中該電池組包括至少二場效， 其亚聯#作以形成—並聯組合，該組合係與該筹 聯電池中之至少一者串聯。 如請求項57之系統，其中 括二：池組在該組之一端子與該等電池之至少一者間包 “化感應為，用以感應電池電流及用以輸出一感應 吕唬至該放電控制電路，及 96478.doc -12- 200527793 當該組提供電力至該電動工具之工具馬達時，該放電 控制電路控制該至少—半導體裝置之負載週期，以選擇 也&制把至α亥工具馬達之平均電壓，以便控制從該電池 組輸出之功率及電流中之至少一者。 61. 如請求項60之系統，其中 忒至少一半導體裝置係一脈衝寬調變場效電晶體 (FET)，及 田、、’具知"作期間感應電流接近一最大電流臨限值 柃4放電控制電路脈衝寬調變該FET，以選擇地減低施 至該工具馬達之電壓，以便在來自該組之電壓及電流中 引起逐步下降。 62. :請求項61之系統，其中輸出電壓中之逐步減低令馬達 每分鐘旋轉數（rpm)下降，其改變馬達噪音，用以通知該 工具使用纟該工具正接近停止運轉及過度負載狀況中之 一者。 63·如凊求項60之系統，其中該放電控制電路控制該至少一 之負载週期，俾使該仍導通直到組電流達到一最 大電流臨限值，在該臨限值上該FET停止導通，及該工具 馬達之一電感本質強迫電流流動由該電池組與該電動工 具兩者之一令之回流路徑而回到該馬達。 64.如明求項63之系統，其中該回流路徑係在該電池組中， 及已括一極體，用以在該至少一 FET導通時阻斷電流， 但容許電流從該電動工具之一負端子通過而到達該電動 工具之一正端子。 96478.doc -13- 200527793 65. 66. 67. 68. 69. 月长項63之系統，其中該回流路徑係在該電動工具 七 匕括—極體’用以在該至少-FET導通時阻斷電 許電流從該電動卫具之_負端子通過而到達該 包動工具之一正端子。 如請求項60之系統，其中 人^半‘體裝置包括第一及第二脈衝寬調變場效 電晶，（FET)，該第二而與該第—航同步操作，及 士 、、'八心作期間當感應電流接近一最大電流臨限值 r °亥放屯控制電路脈衝寬調變該第一及第二FET，以選 擇地減低施至該工具馬達之電壓，以便在來自該組之電 壓及電流中引起逐步下降。 如明求項66之系、、统，其中該放電控制電路控制該第一及 第二FET之負載週期，俾使該第一 fet仍導通，及該第二 FET停止導通，直到電池電流達一最大電流臨限值，在該 ^限值上δ亥第一 FET停止導通及該第二導通，俾使該 工具馬達之一電感本質強迫電流流動由該電池組中之一 回机路徑而回到該馬達，該回流路徑包括該第二fet。 如明求項67之系統，其中一旦該組中之感應電流下降至 該電流臨限值以下，該第一FET即回復至一導通狀態，及 3玄弟一 FET即停止導通。 一種恶線電動工具系統，其具有一電動工具及一可抽換 地連接至該電動工具之電池組，該電池組包括至少一串 聯電池及一放電控制電路，該系統包括·· 私控制繼電為’其設置在該組之電流路徑中，以 96478.doc •14- 200527793 提供具磁滯現象之電流限制功能，其限制從該組至該工 具之馬達之電流。 70. 71. 72. 73. 如請求項69之系統，其中該電流控制繼電器尚包括： 一主線圈，其具有N匝； 一開關’該開關及主線圈在該組之一負端子與該組之 至少一電池間串聯； 一輔助線圈，其具有第一及第二末端，至少N+1匝，該 輔助線圈之第一末端以磁性連接至該開關；及 一極體，其在該組之一正端子與該辅助線圈之第二 末端間連接， 其中該開關具有一第一狀態，其連接該電池組與該工 具之馬達，及一第二狀態，其中斷到該工具之電流。 如請求項70之系統，其中 在該電動工具操作期間流經該組之電流在該主線圈與 輔助線圈間產生一磁場，及 當该組中之電流增加至電動工具操作之一已知最大電 抓^限值時，所產生的磁場啟動該開關至該第二狀態， 用以中斷至該工具之電流。 如》月求項70之系統’其中該辅助線圈之外加阻能使該辅 助線圈將該開關保持在該第二狀態中，俾能使該組内之 電：經由該輔助線圈及二極體而衰減，直到該電流降至 第一私限值，使該磁場無法將該開關保持在其第二狀 態’該開關即回復到該第-狀態以連接該組與該工具。 一種無線電動工具系統，包括： 96478.doc -15- 200527793 一電動工具，其包括一工具馬達；及 一電池組，其具有複數個雷碲，芬 双，也及可抽換地連接至該 電動工具以提供電力至該馬達，其中—控制信號與該工 具之馬達所用之速率控制資訊相關’該控制信號係一輸 入’用以控制該等電池輪出之雷、、* ^ w m ，爪，以供應該工具電力。 74. 75. 請求項7 3之系統，其中用於炎白兮· έ τ /fl孓水目遠組之電流之放電控制 及用以控制該工具速率之速率控制位於該電池組中。 求項73之系統，其中該電池組尚包括： 一正端子； 一負端子； 一控制端子； 至少一半導體裝置，其位於該負端子與至少一電池之 間，用以提供用於該工具馬達之可變速率控制； 一放電控制電路，其操作地連接至該正端子及控制端 子，及操作地連接至該半導體裝置以控制該半導體裝置， 其中該電動工具尚包括·· 一對電力供應端子，一電力供應端子連接至該正端 子’及另一電力供應端子連接至該組之負端子； 一電墨感應裝置，位於該對電力供應端子之間，用 以感應一對應至一已知工具馬達速率之電壓值，以產 生該控制信號；及 弟二端子’其連接該電壓感應裝置與該組之控制 端子，及 當該電壓感應裝置將該控制信號經由該第三端子及 96478.doc -16- 200527793 該放電控制裝 ，用以控制來 控制端子而傳送至該放電控制裝置時， 置根據該控制信號而控制該半導體裝置 自該組之電流及該工具馬達之速率。 76. 一種無線電動工具系統，包括·· 工具馬達及用於該工具馬達之 一電動工具，其具有一 可變速率控制之構件；及 -笔池組’其具有複數個電池及可抽換地連接至該電 動工具，該組包括-放電控制裝置，用以控制—半導體 1置，以便選擇地升高内部電池組阻抗，以限制來自該 組之數個電池之電流。 77· —種無線電動工具系統，包括·· 一電動工具，其包括一工具馬達；及 予一電池組，其具有複數個電池，及可抽換地連接至該 電動工具以提供電力至該馬達，其中用以控制來自該組 之電流之放電控制及用以控制該工具之速率之速率控制 位於該電動工具中。 78·如請求項77之系統，其中該工具包括一微處理器，用以 控制該電池組中數個電池之放電速率，及用以控制該工 具馬達之速率。 79·如請求項78之系統，其中該電池組包括： 笔机感應器’用以將代表該組中之感應電流之信號 連通至該微處理器；及 一半導體裝置，其操作地連通該電動工具中之微處理 為’及可操作以中斷該電池組中之電流，及 96478.doc -17· 200527793 其中根據從該電池組中之電流感應器接收之感應電流 信號’該微處理器可操作以傳送_控制信號，以停止導 通該電池組中之半導體裝置以中斷電流。 80. 81. 82. 83. 如請求項79之系統，其中尚可由該電動工具中之微處理 器控制該電池組中之半導體裝置，以提供用於該工具馬 達之可變速率控制。 -種方法，其在包括一電池組之無線電動工具系統中， j電池組係可抽換地連接至一電動工具及連接至一充電 器’該方法將該電隸中之故障連通至該充電器，該方 法包括： 偵測該電池組中之一故障；及 -旦與該充電器組銜接，將該故障連通至該充電器。 一種無線電動工具系統，包括： 一充電器；及 兩、* ^池、、且’其可抽換地連接至該充電器以接收一充電 ^及連接至該系、統之_電動卫具以供應該工具電 :二電：組包括-故㈣測裝置，用以㈣該電池組 ^ 一與"亥充電器組銜接，便將該故障連 通至該充電器。 如明求項82之系統，該電池組尚包括： 一正端子； 一負端子； 動電阻電路，其用以限制該電池組中之充電電 …故障偵測電路配置成監控該主動電阻電路以用於 96478.doc -18 - 200527793 其中之故障，·及 一第三端子，其可操作地連接至該故障偵測電路，其 I該故障偵測電路若在該主動電阻電路令偵測到一故 更將°亥第二端子驅動至一向或低之電狀態。 84. 85. ，項8 3之系統，該充電态尚包括一微控制器，一旦 組至充電銜接，其即操作地連通該第三端子以感應用以 指二該故障之電狀態，以便防止該電池組充電。 士明求項83之系、統’其中該第三端子係—熱敏電阻端子 或一組識別端子。 96478.doc -19-