TWI705655B

TWI705655B - 電動工具的電源控制方法及電源控制裝置

Info

Publication number: TWI705655B
Application number: TW106107693A
Authority: TW
Inventors: 蔡承恩; 陳鴻賀
Original assignee: 鑽全實業股份有限公司
Priority date: 2017-03-09
Filing date: 2017-03-09
Publication date: 2020-09-21
Also published as: TW201834378A

Abstract

一種電動工具的電源控制裝置，該電動工具包括分別用於觸發一個動力裝置轉換電能為動能、觸發一個驅動裝置輸出動能的二個開關，及供應該電動工具所需電能的一個電池與一個電源電路，每一個開關輸出一個開關信號。該電源控制裝置在每一次安裝該電池或該電池卸除再插回後，電連接該電池並導引該電池之電流進入該電源電路。該微處理器在前述電流導通後，計數一個休眠時間，並於該休眠時間到達且沒有接收任一開關信號時，阻斷該電池之電流進入該電源電路。藉此，由前述供電的機制，使休眠狀態的耗電量極小化，而大幅減少休眠狀態時的耗電量，並提升待機時間。

Description

電動工具的電源控制方法及電源控制裝置

本發明是有關於一種電流控制方法，特別是指一種電動工具的電源控制方法及電源控制裝置。

以美國專利公開號2015/0298308專利案所揭露的一種驅動工具為例，主要包括用於完成擊釘動作的一個馬達、用於決定電流供給狀態而驅動該馬達的一個控制單元，及提供驅動工具所需電能的一個電池組。該控制單元能夠根據該馬達的運轉狀態及停止時間，切換該驅動工具進入睡眠模式。在睡眠模式中，電流只供給到該控制單元中的一個睡眠控制裝置，用於在該馬達重新運轉後解除睡眠模式，其它電組件的電流供給量則被切斷，而停止運作。藉此，降低了驅動工具在待機狀態時的耗電量。

惟，由於該馬達在運轉後，屬於耗電量最大的組件，且在電路中屬較末端的元件，因此，以該馬達是否運轉來決定是否進入睡眠模式，在不擊釘狀態下，仍然會因為該馬達持續運作而耗用極大的電能，且前述睡眠模式雖然可以減少驅動工具在待機狀態時的耗電量，但是，在該睡眠控制裝置必須持續運作的情形下，該電池組也就必須持續供電，而還是有耗電的情形，且待機時間仍然有提升的空間。

因此，本發明的目的，即在提供一種可以大幅減少待機時的耗電量，並提升待機時間的電動工具的電源控制方法及電源控制裝置。

於是，本發明電動工具的電源控制方法，由安裝在該電動工具的一個電源控制裝置實現，該電動工具包含一個安裝面、轉換電能為動能的一個動力裝置、用於輸出動能的一個驅動裝置、分別用於觸發該動力裝置啟動、觸發該驅動裝置動作的二個開關，及供應該電動工具所需電能的一個電池與一個電源電路，每一個開關被觸發而輸出一個開關信號，該電池相對該安裝面在一個脫離位置與一個供電位置間位移，在該脫離位置時，該電池脫離該安裝面，在該供電位置時，該電池安裝在該安裝面，該控制方法包含下列步驟：

步驟a：該電源控制裝置在每一次該電池由該脫離位置位移至該供電位置時，電連接於該電池，並導引該電池之電流進入該電源電路；

步驟b：該電源控制裝置計數一個休眠時間。

步驟c：該電源控制裝置在該休眠時間到達，且沒有接收該等開關信號二者其中一個時，阻斷該供電位置之電池的電流進入該電源電路。

一種電動工具的電源控制裝置，該電動工具包含一個安裝面、轉換電能為動能的一個動力裝置、用於輸出動能的一個驅動裝置、分別用於觸發該動力裝置啟動、觸發該驅動裝置動作的二個開關，及供應該電動工具所需電能的一個電池與一個電源電路，每一個開關輸出一個開關信號，該電池相對該安裝面在一個脫離位置與一個供電位置間位移，在該脫離位置時，該電池脫離該安裝面，在該供電位置時，該電池安裝在該安裝面，該電源控制裝置包含：一個電源控制開關，及一個微處理器。

該電源控制開關電連接於該電源電路間，且在每一次導通該電池由該脫離位置位移至該供電位置時，導引該電池之電流進入該電源電路。

該微處理器電連接於該電源電路、該電源控制開關、該等開關與該動力裝置，且在前述電流導通後，開始計數一個休眠時間，並於該休眠時間到達且沒有接收任一開關信號時，關閉該電源控制開關，而阻斷該供電位置之電池的電流進入該電源電路。

本發明的功效在於：藉由前述供電的機制，使休眠狀態的耗電量極小化，而大幅減少休眠狀態時的耗電量，並提升待機時間。

1:電動工具

11:機架

111:安裝面

12:動力裝置

121:馬達

1211:飛輪

122:切換電路

123:驅動電路

13:驅動裝置

131:擺臂

132:衝擊件

133:電磁閥

14:電池

15:電源電路

16:開關

17:開關

18:保險件

19:扳機

2:電源控制模組

21:啟動延遲電路

22:控制開關

3:微處理器

41~53:步驟流程

S1:開關信號

S2:開關信號

S3:控制信號

S4:啟動信號

S5:驅動信號

S6:關閉信號

S7:電壓信號

t₀:暫通時間

t₁:休眠時間

t₂:睡眠時間

t₃:連動時間

V₀:預設電壓值

V:電壓值

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一張立體圖，說明本發明電動工具的電源控制方法及電源控制裝置的一個實施例；圖2是該實施例的一張電路方塊圖；及圖3是該實施例的一張流程圖。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1與圖2，本發明電源控制裝置的一個實施例，安裝在一個電動工具1。該電動工具1在本實施為一個電動釘槍，包含一個機架11、安裝在該機架11且轉換電能為動能的一個動力裝置12、安裝在該機架11且用於輸出動能的一個驅動裝置13、安裝在該機架11且供應該電動工具1所需電能的一個電池14與一個電源電路15，安裝在該機架11的二個開關16、17。該等開關16、17二者其中一個用於觸發該動力裝置12啟動。該等開關16、17二者另外一個用於觸發該驅動裝置13。

該機架11具有一個安裝面111。

該動力裝置12包括一個馬達121、電連接於該馬達121與該電池14間且用於切換電壓而改變該馬達121轉速的一個切換電路122，及電連接於該切換電路122且控制該切換電路122形成通路的一個驅動電路123。該馬達121具有一個飛輪1211。

該驅動裝置13包括樞設在該機架11的一擺臂131、滑行於該擺臂131且用於擊釘的一衝擊件132，及驅動該擺臂131連動該衝擊件132與該飛輪1211接觸而被拋甩的一電磁閥133。由於前述動力裝置12、驅動裝置13為先前技術且不是本案技術特徵，本領域中具有通常知識者根據以上說明可以推知擴充細節，因此不多加說明。

該電池14相對該安裝面111在一個脫離位置與一個供電位置(如圖1)間位移。在該脫離位置時，該電池14脫離該安裝面111，在該供電位置時，該電池14安裝在該安裝面111。

該開關16在本實施例是被受迫於一個釘接物而依循該機架11位移的一個保險件18觸發，或被脫離的保險件18觸發，而分別輸出一個開關信號S1。該開關17在本實施例是被樞設在該機架11的一個扳機19觸發，或被脫離的扳機19觸發，而分別輸出一個開關信號S2。

該電源控制裝置包含一個電源控制模組2、一個微處理器3，及一個電壓檢知電路4。

該電源控制模組2電連接於該電池14與該電源電路15間，並包括電連接於該電池14的一個啟動延遲電路21，及電連接於該啟動延遲電路21與該電源電路15的一個控制開關22。該控制開關22是一種半導體開關，可以是金氧半場效電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)，在每一次導通該電池14之電流時，導引該電池14之電流進入該電源電路15。

在本實施例中，每一次將該電池14安裝在該安裝面111，或由該安裝面111卸除該電池14，再安裝在該安裝面111，而由該脫離位置位移至該供電位置時，該啟動延遲電路21電連接於該電池14，且於一個暫通時間t₀內，受該電池14之突波電壓激發而短暫的儲存能量，並提供給該控制開關22，藉此，該控制開關22能夠短暫地導通內部的電路。前述暫通時間t₀介於20ms~50ms。

該微處理器3電連接於該電源電路15、該驅動電路123、該驅動裝置13的電磁閥133、該開關16、該開關17與該控制開關22，且預設有一個休眠時間t₁、一個睡眠時間t₂、一個連動時間t₃、與一個預設電壓值V₀，及於該突波電壓通過該控制開關22與該電源電路15後，接收前述突波電壓而啟動，並輸出一個控制信號S3給該控制開關22，並輸出一個啟動信號S4給該驅動電路123，而控制該切換電路122內部形成通路，使該馬達121驅動該飛輪1211轉動、輸出一個驅動信號S5給該電磁閥133，使該電磁閥133驅動該擺臂131帶動該衝擊件132與該飛輪1211接觸，及輸出一個關閉信號S6給該驅動電路123，而控制該切換電路122內部形成斷路，使該馬達121停止運作。在本實施例中，該休眠時間t₁為0.5小時-2小時，該睡眠時間t₂為5分鐘，該連動時間t₃為5秒。預設電壓值V₀為10V~18V。

該電壓檢知電路4電連接於該控制開關22與該微處理器3間，用於檢知該電池14的一個電壓值V，並輸出一個電壓信號S7給該微處理器3。

參閱圖2、圖3，以下結合本發明電流控制方法之實施例步驟說明如後：

步驟41：該微處理器3接收一個突波電壓而啟動。

該突波電壓來自於該電池14每一次由該脫離位置位移至該供電位置時，電連接於該電源控制模組2時所產生。當該電池14卸除該電動工具1，爾後，再插回該電動工具1時，該啟動延遲電路21會受該電池14之突波電壓激發而短暫的儲存能量，並提供給該控制開關22，藉此，該控制開關22能夠短暫地導通內部的電路，使該突波電壓在該暫通時間t₀內，通過該控制開關22、該電源電路15而啟動該微處理器3。

值得說明的是，啟動該微處理器3所需的電壓只需約5V。

步驟42：該微處理器3輸出該控制信號S3給該控制開關22，使該控制開關22恆導通電路，並恆導引該電池14之電流進入該電源電路15。

步驟43：該微處理器3接收該電壓信號S7，而獲得該電池14的電壓值V。

步驟44：該微處理器3判斷該電壓值V是否低於該預設電壓值V₀，如果是，進行步驟45，如果否，進行步驟48。

步驟45：該微處理器3計數該睡眠時間t₂。

步驟46：該微處理器3判斷是否到達該睡眠時間，如果是，進行步驟47，如果否，回到步驟45。

步驟47：該微處理器3關閉該控制開關22，使該控制開關22形成斷路，並阻斷該供電位置之電池14的電流進入該電源電路15。

步驟48：該微處理器3計數該休眠時間t₁。

步驟49：該微處理器3判斷是否接收該等開關信號S1、S2二者其中一個，如果否，進行步驟50，如果是，進行步驟51。

步驟50：該微處理器3判斷是否到達該休眠時間t₁，如果是，進行步驟47，如果否，回到步驟48。

步驟51：該微處理器3將該休眠時間t₁歸零。

步驟52：該微處理器3輸出該啟動信號S4給該驅動電路123，而控制該切換電路122內部形成通路，使該馬達121驅動該飛輪1211轉動。

步驟53：該微處理器3計數該連動時間t₃。

步驟54：該微處理器3判斷是否接收該等開關信號S2、S1二者另外一個，如果是，進行步驟55，如果否，進行步驟57。

步驟55：該微處理器3輸出該驅動信號S5給該電磁閥133，使該電磁閥133驅動該擺臂131帶動該衝擊件132與該飛輪1211接觸。藉此，以該飛輪1211傳遞動能而拋甩該衝擊件132完成擊釘動作。

步驟56：該微處理器3將該連動時間t₃歸零，然後，回到步驟43。

值得說明的是，前述步驟49與步驟54會因為該開關信號S1或該開關信號S2接收的順序不同，而產生不同的擊發模式。當該開關16先被觸發，而輸出開關信號S1，該開關17再被觸發，而輸出該開關信號S2時，該電動工具1會以單擊發模式完成擊釘，當該開關17先被觸發，而輸出該開關信號S2，該開關16再連續被觸發，而連續輸出該開關信號S1時，該電動工具1會以連續擊發模式完成擊釘，由於本領域中具有通常知識者根據以上說明可以推知擴充細節，因此不多加說明。

步驟57：該微處理器3判斷是否接收與步驟49來自相同之開關16(或開關17)所輸出的開關信號S1(或開關信號S2)，如果否，進行步驟58，如果是，進行59。

值得說明的是，在本實施例中，該微處理器3會以每秒1000次的頻率掃描該等開關16、17，藉此，該開關16在每一次被該保險件18迫壓，或該保險件18脫離該開關16時，都會輸出該開關信號S1，該開關17在每一次被該扳機19迫壓，或該扳機19脫離該開關17時，都會輸出該開關信號S2。換句話說，當該微處理器3在開始計數該連動時間t₃後，若接收來自相同之開關16(或開關17)所輸出的開關信號S1(或開關信號S2)時，表示使用者在還沒有完成擊釘動作前，就又放開了該開關16(或放開了該開關17)。

步驟58：該微處理器3判斷是否到達該連動時間t₃，如果否，回到步驟53，如果是，進行步驟59。

步驟59：該微處理器3輸出該關閉信號S6給該驅動電路，而控制該切換電路122內部形成斷路，使該馬達121停止運作，然後，進行步驟56。

根據前述，本發明可以如步驟41~步驟47，使該電動工具1因為低電壓而不能擊釘，但是會有低電量的顯示(圖未示)，告知使用者該電動工具1快沒電了，而不是工具壞了，且會在該電池14蓄電量較低而形成低電壓時，於較短的時間內，進入睡眠狀態，關閉該控制開關22而斷電，達到省電的目的。

重要的是，本發明也可以如步驟48→步驟49→步驟50→步驟47，在該休眠時間t₁到達，且沒有接收該開關信號S1或該開關信號S2時，進入休眠狀態，關閉該控制開關22而斷電，達到省電的目的。

或在只接收了該等開關信號S1、S2二者其中之一，但在該連動時間t₃到達後，卻仍然沒有接收該等開關信號S1、S2二者另外一個時，或在使用者操作了該開關16(或該開關17)，但在該連動時間t₃到達前，卻又放開了相同的開關16(或開關17)時，使該馬達121停止運作，進而減少耗電量。

當該控制開關22被關閉而形成斷路後，就只有使該電池14脫離該安裝面111而位於該脫離位置，斷開與該控制開關22的電連接狀態，再重新將該電池15安裝在該安裝面111而位於該供電位置，才能恢復供電，而重複前述步驟41~步驟58。

經測試，本發明進入休眠狀態後，僅有在該電池14與該啟動延遲電路21間有微小的電流，由於該控制開關22並不需要保持在啟動狀態，而不會消耗電流，因此，即使該電池14沒有拔除，該電池14與該啟動延遲電路21間的耗電量僅約為10uA，以容量 2600mAH的電池15為例，本發明之電動工具1進入休眠狀態後，約260000小時才會將該電池15的電流全部耗盡。

另外，值得說明的是，本發明的電源控制方法與電源控制裝置也可以應該在其它具有二個開關才會輸出動能的電動工具，如瓦斯釘槍。由於本領域中具有通常知識者根據以上說明可以推知擴充細節，因此不多加說明。

經由以上的說明，可將前述實施例的優點歸納如下：

1、本發明藉由偵測該等開關16、17，決定是否進入休眠狀態，而能夠在啟動該動力裝置12前，就先判斷該電動工具1是否不在工作中，並提早進入休眠狀態。

2、且本發明進入休眠狀態後，僅有在該電池14與該啟動延遲電路21間有微小的電流，由於該控制開關22並不需要保持在啟動狀態，因此，該電池14與該控制開關22間的耗電量可以極小化，而大幅減少休眠狀態時的耗電量，並提升待機時間。

3、另外，本發明也不會因為很久沒有將該電池14拔出而沒電，同時可以避免該電池14過放電，保護該電池14。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

12‧‧‧動力裝置

121‧‧‧馬達

122‧‧‧切換電路

123‧‧‧驅動電路

13‧‧‧驅動裝置

133‧‧‧電磁閥

14‧‧‧電池

15‧‧‧電源電路

21‧‧‧啟動延遲電路

22‧‧‧控制開關

3‧‧‧微處理器

S1‧‧‧開關信號

S2‧‧‧開關信號

S3‧‧‧控制信號

S4‧‧‧啟動信號

S5‧‧‧驅動信號

16‧‧‧開關

17‧‧‧開關

2‧‧‧電源控制模組

S6‧‧‧關閉信號

S7‧‧‧電壓信號

V‧‧‧電壓值

Claims

一種電動工具的電源控制方法，由安裝在該電動工具的一個電源控制裝置實現，該電動工具包含一個安裝面、轉換電能為動能的一個動力裝置、用於輸出動能的一個驅動裝置、分別用於觸發該動力裝置啟動、觸發該驅動裝置動作的二個開關，及供應該電動工具所需電能的一個電池與一個電源電路，每一個開關被觸發而輸出一個開關信號，該電池相對該安裝面在一個脫離位置與一個供電位置間位移，在該脫離位置時，該電池脫離該安裝面，在該供電位置時，該電池安裝在該安裝面，該控制方法包含下列步驟：步驟a：該電源控制裝置在每一次該電池由該脫離位置位移至該供電位置時，電連接於該電池，並導引該電池之電流進入該電源電路；步驟b：該電源控制裝置計數一個休眠時間；及步驟c：該電源控制裝置在該休眠時間到達，且沒有接收該等開關信號二者其中一個時，阻斷該供電位置之電池的電流進入該電源電路。
如請求項1所述的電動工具的電源控制方法，其中，步驟a的電源控制裝置在每一次該電池由該脫離位置位移至該供電位置時，電連接於該電池，而導通內部之電路，且步驟c後位於該供電位置的電池，只有位移至該脫離位置，才能回到步驟a。
如請求項1或2所述的電動工具的電源控制方法，該電源控制裝置包括電連接於該電池與該電源電路間的一個電源控制模組，及電連接於該電源控制模組與該電源電路間的一個微處理器，其中，步驟a包括步驟a-1：該微處理器接收一個突波電壓而啟動，該突波電壓來自於該電池每一次由該脫離位置位移至該供電位置時，電連接於該電源控制模組時所產生，該突波電壓會在一個暫通時間內激發該電源控制模組導通內部電路，使該突波電壓在該暫通時間內，通過該電源控制模組、該電源電路而啟動該微處理器，步驟a-2：該微處理器輸出一個控制信號給該電源控制模組，使該電源控制模組恆導通電路，並導引該電池之電流進入該電源電路。
如請求項3所述的電動工具的電源控制方法，其中，步驟c包括步驟c-1：該微處理器判斷是否接收該等開關信號二者其中一個，如果是，進行步驟c-2，如果否，進行步驟c-4，步驟c-2：該微處理器將該休眠時間歸零，步驟c-3：該微處理器輸出一個啟動信號給該動力裝置，觸發該動力裝置啟動，步驟c-4：該微處理器判斷是否到達該休眠時間，如果是，進行步驟c-5，如果否，回到步驟b，步驟c-5：該微處理器阻斷該電池之電流進入該電源電路。
如請求項4所述的電動工具的電源控制方法，還包含在步驟c-3後的步驟d：該電源控制裝置計數一個連動時間，步驟e：該電源控制裝置在到達該連動時間前且接收該等開關信號二者另外一個時，觸發該驅動裝置完成擊釘。
如請求項5所述的電動工具的電源控制方法，該電源控制裝置還包含電連接於該電源控制開關與該微處理器間的一個電壓檢知電路，該電壓檢知電路用於檢知該電池的一個電壓值，並輸出一個電壓信號，該電源控制方法還包含在步驟a後的步驟f：該微處理器接收該電壓信號，而獲得該電池的電壓值，步驟g：該微處理器判斷該電壓值是否低於一個預設電壓值，如果是，進行步驟h，如果否，進行步驟b-1，步驟h：該微處理器計數一個睡眠時間，並於該睡眠時間到達後，進行步驟c，該睡眠時間小於該休眠時間。
如請求項6所述的電動工具的電源控制方法，其中，步驟e包括步驟e-1：該微處理器判斷是否接收該等開關信號二者另外一個，如果是，進行步驟e-2，如果否，進行步驟e-4，步驟e-2：該微處理器輸出一個驅動信號給該驅動裝置，觸發該驅動裝置完成擊釘，步驟e-3：該微處理器該連動時間歸零，然後，回到步驟h，步驟e-4：該微處理器判斷是否接收與步驟c-1來自相同之開關所輸出的開關信號，如果否，進行步驟e-5，如果是，進行e-6，步驟e-5：該微處理器判斷是否到達該連動時間，如果是，進行步驟e-6，如果否，回到步驟步驟d，步驟e-6：該微處理器輸出一個關閉訊號給該動力裝置，使該動力裝置停止運作，並進行步驟e-3。
一種電動工具的電源控制裝置，該電動工具包含一個安裝面、轉換電能為動能的一個動力裝置、用於輸出動能的一個驅動裝置、分別用於觸發該動力裝置啟動、觸發該驅動裝置動作的二個開關，及供應該電動工具所需電能的一個電池與一個電源電路，每一個開關輸出一個開關信號，該電池相對該安裝面在一個脫離位置與一個供電位置間位移，在該脫離位置時，該電池脫離該安裝面，在該供電位置時，該電池安裝在該安裝面，該電源控制裝置包含：一個電源控制模組，電連接於該電源電路間，且在每一次該電池由該脫離位置位移至該供電位置時，電連接於該電池，並導引該電池之電流進入該電源電路；及一個微處理器，電連接於該電源電路、該電源控制模組、該等開關與該動力裝置，且在前述電流導通後，計數一個休眠時間，並於該休眠時間到達且沒有接收任一個開關信號時，關閉該電源控制模組，而阻斷該供電位置之電池的電流進入該電源電路。
如請求項8所述的電動工具的電源控制裝置，其中，該電源控制模組在每一次該電池由該脫離位置位移至該供電位置時，於一個暫通時間內，受該電池之突波電壓激發而導通電路，使該突波電壓在該暫通時間內，通過該電源控制模組、該電源電路並啟動該微處理器後，該微處理器輸出一個控制信號給該電源控制模組，使該電源控制模組導通電路，並導引該電池之電流進入該電源電路。
如請求項8所述的電動工具的電源控制裝置，其中，該電源控制模組包括用於電連接於該電池的一個啟動延遲電路，及電連接於該啟動延遲電路與該電源電路的一個控制開關，在該電池每一次卸除再插回時，該啟動延遲電路電連接於該電池，且於該暫通時間內，受該電池之突波電壓激發而短暫的儲存能量，並提供給該控制開關，使該控制開關能夠短暫地導通內部的電路。
如請求項8所述的電動工具的電源控制裝置，還包含電連接於該電源控制開關與該微處理器間的一個電壓檢知電路，該電壓檢知電路用於檢知該電池的一個電壓值，並輸出一個電壓信號，該微處理器接收該電壓信號，而獲得該電池的電壓值，且在該電壓值低於一個預設電壓值時，於小於該休眠時間的一個睡眠時間後，關閉該電源控制模組，而阻斷該電池之電流進入該電源電路。
如請求項11所述的電動工具的電源控制裝置，其中，該微處理器更進一步接收該等開關信號其中一個後，將該休眠時間歸零，並觸發該動力裝置啟動，然後，計數一個連動時間，在該連動時間內，且接收該等開關信號另外一個時，觸發該驅動裝置完成擊釘，並將該連動時間歸零後，重新檢知該電池的電壓值，且在到達該連動時間，及再一次接收來自相同之開關所輸出的開關信號時，輸出一個關閉訊號給該動力裝置，使該動力裝置停止運作，並將該連動時間歸零後，重新檢知該電池的電壓值。