專(zhuān)利名稱(chēng)：電動(dòng)工具中電池過(guò)電流的保護(hù)的安培數(shù)控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及電動(dòng)工具的電源管理領(lǐng)域，特別是用于延長(zhǎng)電動(dòng)工具中電池壽命的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在電動(dòng)工具行業(yè)，電池壽命的最大化及防止損壞電池被人們所關(guān)注。典型的無(wú)繩電動(dòng)工具使用鎳鎘(NiCd)或鋰離子電池，并且在重負(fù)載時(shí)吸引30至35安培或更多安培電流。鎳鎘電池壽命的嚴(yán)重降低發(fā)生在50安培或50以上安培電流時(shí)。當(dāng)在重負(fù)載時(shí)、接近堵轉(zhuǎn)或者當(dāng)電池接近耗盡時(shí)，電動(dòng)工具可能吸引超過(guò)50安培的電流。其它類(lèi)型電池對(duì)高電流具有不同的耐受值。例如，超過(guò)15安培時(shí)，與溫度相關(guān)的損壞可能發(fā)生于鋰離子電池。
因此，值得提供一種電路以限制從電池至電動(dòng)工具電動(dòng)機(jī)的電流。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種方法和電路以限制至電動(dòng)工具電動(dòng)機(jī)的電流。
本發(fā)明的第一方面提出一種延長(zhǎng)電池的壽命的方法，該電池提供電力給電動(dòng)工具中諸如永磁直流電機(jī)的電動(dòng)機(jī)。該延長(zhǎng)電池壽命的方法可利用一個(gè)脈寬調(diào)制控制器提供初始寬度的電壓脈沖至永磁直流電動(dòng)機(jī)。如果與電壓相關(guān)的電流變化超過(guò)一個(gè)閾值，則脈沖寬度可由初始寬度改變至第一寬度。
在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明的電動(dòng)工具可以包括一個(gè)電源、一個(gè)電動(dòng)機(jī)以提供扭矩給電動(dòng)工具、以及一個(gè)脈寬調(diào)制控制器以確定由電源供給電動(dòng)機(jī)的電流的數(shù)量。
本發(fā)明不但保護(hù)電池，而且也使電動(dòng)工具能夠在位勢(shì)電流超過(guò)電池的最大可允許電流的場(chǎng)合使用電池。
可以理解，前面的概述以及隨后的詳細(xì)描述都是示例性和解釋性的，并不對(duì)本發(fā)明的權(quán)利要求構(gòu)成限制。作為說(shuō)明書(shū)一部分的附圖舉例說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施例，并與前面的概述一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。


通過(guò)參考附圖，本發(fā)明的諸多優(yōu)點(diǎn)可以更好地被本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，其中圖1表示本發(fā)明的方法的實(shí)施例；圖2表示本發(fā)明的方法實(shí)施例的基本框圖；圖3表示本發(fā)明實(shí)施例的原理框圖；圖4表示本發(fā)明的典型電路的實(shí)施例；圖5表示圖4的模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換框圖的實(shí)施例；圖6表示本發(fā)明另一實(shí)施例的原理框圖；圖7表示本發(fā)明又一實(shí)施例的原理框圖；圖8表示本發(fā)明例證性的脈寬調(diào)制波形；
圖9表示脈寬調(diào)制發(fā)生電路的典型實(shí)施例；圖10表示本發(fā)明鋰離子電池電源的電壓-電流曲線圖；及圖11表示用于本發(fā)明的功率、扭矩、效率及轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)數(shù)/分)的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，它們的一些實(shí)例在附圖中示出。
本發(fā)明涉及用于控制供給電動(dòng)工具，尤其是諸如鉆孔機(jī)的手持電動(dòng)工具的電動(dòng)機(jī)的電流的方法及裝置。本方法可以依靠脈寬調(diào)制來(lái)控制供給電動(dòng)機(jī)，尤其是永磁直流電動(dòng)機(jī)的電流。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的電路可以以確定的取樣速度測(cè)定電動(dòng)機(jī)電流和電池電壓。該測(cè)量值可被提供給微處理器或其它電路，脈寬調(diào)制提供給電動(dòng)工具驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電流。在另一實(shí)施例中，模擬電路根據(jù)提供給電動(dòng)機(jī)的電流的數(shù)量把電力轉(zhuǎn)到電動(dòng)機(jī)。
圖1表示本發(fā)明方法的實(shí)施例。為了防止損壞電動(dòng)工具的電池，當(dāng)設(shè)定的電流值被超過(guò)時(shí)，電流反饋被用來(lái)減少電壓(圖1中步驟20)，而當(dāng)產(chǎn)生的電流少于所設(shè)定值時(shí)增加電壓至額定值(圖1中步驟25)。(圖1中步驟40)電壓被減少至由控制器所設(shè)定的限度，該限度由電池組和電動(dòng)機(jī)的內(nèi)電阻決定。脈寬調(diào)制(PWM)控制器減少了平均電壓，所以電動(dòng)機(jī)的失速電流將不超過(guò)電池的限度。接著，當(dāng)負(fù)載從電動(dòng)機(jī)離開(kāi)時(shí)，只要電流處于限度以下，該脈寬調(diào)制(PWM)控制器就增加電壓，直到電壓達(dá)到額定峰值電壓。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，電壓的增加和減少指總平均電壓的電壓值。
圖2中表示本發(fā)明的裝置的實(shí)施例的基本原理框圖。本發(fā)明優(yōu)選使用具有一個(gè)閉合電流反饋回路的脈寬調(diào)制電路220、一個(gè)永磁直流(PMDC)電動(dòng)機(jī)230以及一個(gè)電源210。本發(fā)明的電源210優(yōu)選是一個(gè)電池或一系列電池。對(duì)于提供低電流情形，優(yōu)選用鋰離子電池。對(duì)于鋰離子電池，最大的安全電流可能是大約15安培。當(dāng)被電流負(fù)載驅(qū)動(dòng)時(shí)，電池溫度影響電流限度。也可使用其它電池，諸如氫離子電池、鎳鎘電池等等。電池優(yōu)選為可再充電電池。
永磁直流(PMDC)電動(dòng)機(jī)是耐久電動(dòng)機(jī)，它的永磁場(chǎng)能夠運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)千小時(shí)，并且在長(zhǎng)占空度應(yīng)用下運(yùn)行。永磁直流(PMDC)電動(dòng)機(jī)也具有長(zhǎng)的保存壽命及高失速扭矩。永磁直流(PMDC)電動(dòng)機(jī)在零轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)數(shù)/分)時(shí)產(chǎn)生最大扭矩，在最大轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)數(shù)/分)時(shí)產(chǎn)生零扭矩，以及在最大轉(zhuǎn)速(RPMs)值50％的轉(zhuǎn)速時(shí)產(chǎn)生最大扭矩50％的扭矩。在最大轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)數(shù)/分)值的50％的轉(zhuǎn)速時(shí)，永磁直流(PMDC)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生最大馬力，并且具有最大效率。在任何給定電壓，永磁直流(PMDC)電動(dòng)機(jī)消耗與所需扭矩成比例的電流。對(duì)于鎳鎘電池，在電動(dòng)工具應(yīng)用中的永磁直流(PMDC)電動(dòng)機(jī)實(shí)際的失速電流被電池組的阻抗限定至大約85安培，而不管電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的失速電流。在本發(fā)明中，可以使用其它組合的電動(dòng)機(jī)、電池及控制器。
圖3表示電流反饋回路的典型實(shí)施例。由電源提供的電流310被向上或向下調(diào)整。得到的電流被應(yīng)用至電動(dòng)機(jī)335，并通過(guò)電流測(cè)量電路測(cè)量電流值320。測(cè)得的電流被提供給微處理器325，該微處理器確定電流增加或減少330。
圖4表示本發(fā)明的典型實(shí)施例的電路。對(duì)于低電流應(yīng)用，電源410可以使用鋰離子電池；對(duì)于更低電流應(yīng)用可以使用氫離子電池；當(dāng)需要更穩(wěn)定的電流運(yùn)行時(shí)使用鎳氫(NiH6)電池；或者電源410也可使用其它類(lèi)型電池。電源優(yōu)選是總保持串聯(lián)的兩個(gè)或多個(gè)電池，這樣每一電池用作多組件電源中的一個(gè)組件。電池被排列成以使不與任何電池連接的正極端用作電源的正極端，而不與任何電池連接的負(fù)極端用作電源的負(fù)極端。優(yōu)選地，電池是可再充電電池。本發(fā)明也可以預(yù)想到其它的電源排列。
一個(gè)手動(dòng)開(kāi)關(guān)SW1被優(yōu)選用于導(dǎo)電連接電源410與電路。一旦通過(guò)合上開(kāi)關(guān)SW1激活電路，則電源電壓被連續(xù)地監(jiān)測(cè)。一個(gè)與電源410平行的分壓器允許隨時(shí)測(cè)量電壓，以監(jiān)測(cè)電源410的電力水平。通過(guò)模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換框420測(cè)得的電壓由分壓器決定，該分壓器由電阻R1和R2組成。對(duì)于大約40伏特的電池電壓，電阻R1值可被設(shè)置成大于電阻R2值的7倍，以提供最大約為5伏特電壓至模擬至數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換框420。這些電阻可被選擇以使通過(guò)分壓器的電流最小。例如，R1可以是100kΩ，而R2可以是14.3kΩ。優(yōu)選地，分壓器中使用的這些電阻是溫度不敏感的，并且是精密電阻。
脈寬調(diào)制控制器決定提供給電動(dòng)機(jī)470的電流。所提供電流的數(shù)量可以通過(guò)一個(gè)諸如功率晶體管430的開(kāi)關(guān)確定。由微處理器440提供給功率晶體管基極(對(duì)于雙極結(jié)晶體管)或者柵(對(duì)于金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)一個(gè)信號(hào)。該信號(hào)可以被設(shè)定在高電壓水平以打開(kāi)功率晶體管430，也可以被設(shè)定在低電壓水平以關(guān)閉功率晶體管430；換而言之，以二元方式。可以選擇地，也可以利用低電壓水平打開(kāi)功率晶體管430的相反安排。為了確保足夠的電壓被發(fā)送至功率晶體管430，增壓電路490可以增加電壓，或者提供足夠驅(qū)動(dòng)能力以開(kāi)關(guān)功率晶體管。該增壓電路可以是一個(gè)操作放大器、晶體管等等。通過(guò)檢測(cè)電池電壓和電動(dòng)機(jī)電流，微處理器決定該信號(hào)被提供。該功率晶體管可以包含兩個(gè)或更多個(gè)平行的功率晶體管，也可以包含二極管以增強(qiáng)可靠性。使用功率晶體管的一個(gè)好處是功率晶體管浪費(fèi)最小的功率。電動(dòng)機(jī)單獨(dú)的電感可足以使電動(dòng)機(jī)速度減慢。脈寬調(diào)制功率晶體管430可以打開(kāi)一段時(shí)間以允許電流流動(dòng)，以便在關(guān)閉以前不超過(guò)峰值電流。脈寬調(diào)制的占空度依照微處理器的可執(zhí)行代碼中提供的算法來(lái)改變。為了在電切斷過(guò)程中提供電流通道并限制電壓電位穿過(guò)電動(dòng)機(jī)接線端，可以使用一個(gè)反饋二極管。當(dāng)該功率晶體管被打開(kāi)較時(shí)間時(shí)，被提供給電動(dòng)機(jī)的電流增加，因而增加電動(dòng)機(jī)速度。脈沖發(fā)生的速率可以被改變，以確保精確而充分的電流流向電動(dòng)機(jī)。在另一個(gè)實(shí)施例中，功率晶體管可以被放置在電動(dòng)機(jī)與地面之間。
如圖4所示，在功率晶體管430的輸出端可以提供一個(gè)濾波器。此處，電感線圈L1衰減電流峰值，電容器C1使至電動(dòng)機(jī)的電壓平滑。許多不同的濾波器可被用來(lái)使脈沖電壓波形平滑。晶體管430是一個(gè)選擇，因?yàn)楣β示w管可以常常被充分脈沖以至電動(dòng)機(jī)的電感補(bǔ)償穿過(guò)電動(dòng)機(jī)的任何的突然電壓變化。
另一個(gè)分壓器可以被跨過(guò)電動(dòng)機(jī)接線端放置，以通過(guò)跨過(guò)電動(dòng)機(jī)470的接線端的電壓測(cè)量確定電流。該分壓器可以由兩個(gè)依比例決定以允許合適電壓范圍被輸入A/D變換框450的精密電阻R3和R4組成。例如，R3可以是100kΩ，而R4可以是14.3kΩ?；貟叨O管460和/或電容器可以被布置跨過(guò)電動(dòng)機(jī)的接線端，以電流變化平滑，以便抑制電壓峰值，并當(dāng)電源被切斷時(shí)提供電流通道。電容器可以是適當(dāng)類(lèi)型和數(shù)值，諸如0.1μFd陶瓷電容器。二極管460可以是單二極管或者復(fù)式二極管。
通過(guò)位于電動(dòng)工具機(jī)殼外面的操作者可外部接觸的旋鈕，可以手動(dòng)設(shè)定電動(dòng)機(jī)速度。例如，該旋鈕可以被連接至電位計(jì)R6，電位計(jì)R6與另一電阻R5控制分壓器中電阻的值。跨過(guò)電位計(jì)R6的電壓通過(guò)模擬至數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換框480被數(shù)字化。接著數(shù)字化的電壓值被微處理器讀取，以決定電動(dòng)機(jī)速度設(shè)定。
在脈寬調(diào)制速度控制器中，微處理器440提供分析和控制。該微處理器可具有相關(guān)的只讀存儲(chǔ)器(ROM)和相關(guān)的隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)。在圖4的實(shí)施例中，微處理器440控制電動(dòng)機(jī)470的脈寬調(diào)制。微處理器440被加載來(lái)自只讀存儲(chǔ)器(ROM)的可執(zhí)行代碼。該可執(zhí)行代碼為測(cè)量電池電壓、電動(dòng)機(jī)電壓以及速度控制電位計(jì)電壓作準(zhǔn)備。該可執(zhí)行代碼可被編寫(xiě)以允許電源410中不同種類(lèi)的電池?？梢蕴峁┮粋€(gè)位于電動(dòng)工具主體上的開(kāi)關(guān)，以便允許使用者選擇具體類(lèi)型的電池。微處理器將讀出該開(kāi)關(guān)值以確定用于運(yùn)行具體電池類(lèi)型的可執(zhí)行代碼部分。電源外殼也可包含能夠探測(cè)置于其內(nèi)的電池類(lèi)型的執(zhí)行器。通過(guò)以下偽碼提供由微處理器440執(zhí)行處理的例子<pre listing-type="program-listing">Measure battery voltage；　　 Address battery voltage storage；　　 Read battery voltage value；　　 Store battery voltage；End battery voltage；&lt;!-- SIPO &lt;DP n="7"&gt; --&gt;&lt;dp n="d7"/&gt;Measure motor current；　　 Address motor voltage storage；　　 Read motor voltage；　　 Calculate motor current；　　 Store motor current；End motor current；Measure speed control potentiometer voltage；　　 Address speed control potentiometer voltage storage；　　 Read speed control potentiometer voltage；　　 Store speed control potentiometer voltage；End speed control potentiometer voltage；Adjust pulse width；　　Case(motor current＞maximum tolerable current)then pulse width＝0and shut off power to the motor；　　Case(motor current＞upper current level 1 and motor current≤maximum tolerable current)then pulse width＝1；　　Case(motor current＞upper current level 2 and motor current≤uppercurrent level 1)then pulse width＝2；　　And so forth；　　Case(motor current＞upper current level n and motor current≤uppercurrent level n-1)then pulse width＝n；　　Case(motor c urrent＞minimum tolerable current and motor current≤lower current level 1)then pulse width＝m；　　Case (motor current＞lower current level 1 and motor current≤lowercurrent level 2)then pulse width＝m-1；　　And so forth　　Case(motor current＞lower current level m-1 and motor current≤lower current level m)then pulse width＝1；End Adjust Pulse Width；MainBegin_loop；　　 Measure battery voltage；&lt;!-- SIPO &lt;DP n="8"&gt; --&gt;&lt;dp n="d8"/&gt;　　Measure motor current；　　Measure speed control potentiometer voltage；　　Scale factor＝speed control potentiometer voltage/C；　　Case(motor current＞threshold 1)then adjust pulse width；　　Case(motor current＜threshold 2)then adjust pulse width；　　Case(battery voltage＜threshold 3/Scale factor)then issue alert andshut off power to the motor；　　Case(battery voltage＞threshold 4/Scale factor)then issue alert andshut off power to the motor；End_loop；End Main；</pre>用于微處理器、A/D轉(zhuǎn)換器以及增壓電路的電源可由電源410或諸如分離的電池的另外電源提供。監(jiān)測(cè)電路可以獨(dú)立地測(cè)量電源410的強(qiáng)度，或者可以接受來(lái)自微處理器410的信號(hào)以確定該值。如果該監(jiān)測(cè)電路確定電源410已經(jīng)被過(guò)度放電，則微處理器和相關(guān)電路可以被轉(zhuǎn)換至備用電池以繼續(xù)運(yùn)行。此外，一個(gè)諸如發(fā)光二極管的指示燈可以在電動(dòng)工具機(jī)殼上變亮?？梢赃x擇地，一個(gè)位于機(jī)殼的顯示器可以提供電動(dòng)工具電路系統(tǒng)的電源狀態(tài)的精確讀數(shù)。
圖5表示圖4的A/D轉(zhuǎn)換框420、450和480的典型實(shí)施例。A/D轉(zhuǎn)換器510通過(guò)操作放大器接收直接來(lái)自諸如分壓器等的電壓測(cè)量點(diǎn)的模擬電壓輸入。A/D轉(zhuǎn)換器510提供數(shù)字化的值至三態(tài)鎖存器520。對(duì)每一取樣的時(shí)鐘脈沖，來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器510的數(shù)字化的值被存儲(chǔ)在鎖存器520中。該取樣的時(shí)鐘可通過(guò)微處理器由振蕩器電路提供，或通過(guò)其它電路系統(tǒng)提供。當(dāng)微處理器440執(zhí)行需要電流數(shù)字化值的代碼時(shí)，微處理器提供用于鎖存器存儲(chǔ)該值的地址。在其它實(shí)施例中，地址位的數(shù)量可以改變，諸如，具有3個(gè)地址位以尋址5至8個(gè)可尋址的鎖存器。在本實(shí)施例中，一個(gè)二位地址總線可足以唯一尋址3個(gè)A/D轉(zhuǎn)換框。A/D轉(zhuǎn)換框的尋址邏輯電路使三態(tài)鎖存器520能實(shí)現(xiàn)。一個(gè)可讀取信號(hào)也被提供以讀取來(lái)自三態(tài)鎖存器520數(shù)據(jù)。該可讀取信號(hào)是可選擇的。在一個(gè)實(shí)施例中，尋址邏輯電路用作使失去取樣時(shí)鐘能力，并且該可讀取信號(hào)與尋址邏輯電路結(jié)合用作允許該鎖存的數(shù)字化值被從總線讀取。
圖6表示本發(fā)明的電路的另一實(shí)施例的原理框圖。一個(gè)可調(diào)整的電阻630被與電源640串聯(lián)放置，以便更好地控制來(lái)自電源的電流和電壓?？梢酝ㄟ^(guò)電壓測(cè)量電路650測(cè)量可調(diào)整的電阻630和電源640的電壓。一個(gè)電流測(cè)量電路620也可提供微處理器610電流測(cè)量。微處理器610可以發(fā)信號(hào)給脈寬調(diào)制控制器670以使脈沖開(kāi)始或脈沖停止。在另外的實(shí)施例中，脈寬調(diào)制控制器控制提供給電動(dòng)機(jī)680的電流和電壓?？烧{(diào)整的電阻630可以被用于補(bǔ)償電源640內(nèi)電阻的改變。
圖7表示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的原理框圖。該實(shí)施例對(duì)于本發(fā)明的類(lèi)似實(shí)施特別有用。一個(gè)斜坡發(fā)生器720被用于提供斜坡電壓，諸如鋸齒形、三角形、樓梯形或類(lèi)似波形。一個(gè)與穿過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流相應(yīng)的電壓通過(guò)比較器730與斜坡電壓進(jìn)行比較。多種處理運(yùn)算法則可以被利用來(lái)通過(guò)電路系統(tǒng)提供電動(dòng)機(jī)電壓值至比較器。例如，對(duì)于根據(jù)圖10運(yùn)轉(zhuǎn)的鋰離子電池電源，開(kāi)關(guān)起初可以被無(wú)中斷地打開(kāi)，而且，只有當(dāng)與所測(cè)得的電動(dòng)機(jī)電壓相應(yīng)的某一電流值被達(dá)到時(shí)，該開(kāi)關(guān)把電力由電源脈沖至電動(dòng)機(jī)。脈沖過(guò)程中的脈寬還可以通過(guò)測(cè)定的電動(dòng)機(jī)電流值超過(guò)某一電流水平的數(shù)量來(lái)確定。例如，提供給電動(dòng)機(jī)的電力可以是連續(xù)地增加，直到14.2安培的確定的電動(dòng)機(jī)電流，接著，電力可通過(guò)以可調(diào)整占空度的脈沖被提供給電動(dòng)機(jī)，而且如果某一電動(dòng)機(jī)電流值(例如15安培)被超過(guò)時(shí)，電源可以被切斷，一個(gè)增壓電路740可以被用來(lái)提供足夠的電流和電壓以開(kāi)動(dòng)開(kāi)關(guān)750。
圖8表示脈寬調(diào)制波形。當(dāng)在軟件中執(zhí)行時(shí)，可以設(shè)定諸如50％占空度的初始占空度。硬件執(zhí)行將快速建立必要的占空度。當(dāng)更多的電流被提供給電動(dòng)機(jī)時(shí)，占空度可以被調(diào)整至在更高百分?jǐn)?shù)占空度應(yīng)用電源。相反地，當(dāng)更少的電流被提供給電動(dòng)機(jī)時(shí)，占空度可以被調(diào)整至在更少百分?jǐn)?shù)占空度應(yīng)用電源。
圖9表示脈寬調(diào)制電路系統(tǒng)的典型實(shí)施例。一個(gè)斜坡信號(hào)被應(yīng)用至操作放大器的倒相輸入端。一個(gè)電壓信號(hào)被應(yīng)用至操作放大器的非倒相輸入端。該電壓信號(hào)可直接由分壓器提供，可以進(jìn)一步放大或增強(qiáng)，或者由電路系統(tǒng)另外提供。該斜坡信號(hào)可以是鋸齒形或者三角形波形。一個(gè)積分器也可被用來(lái)產(chǎn)生斜坡信號(hào)。
圖10表示用于本發(fā)明的鋰電池電源的控制器的輸入電壓1010與輸出電壓1020的關(guān)系。如曲線圖所示，輸入電源電壓1010與控制器輸出電壓1020以一對(duì)一的關(guān)系相關(guān)聯(lián)，輸入電壓和輸出控制器電壓以漸進(jìn)線性方式下傾，直到電流值為約14安培。在稍微超過(guò)14安培及以上時(shí)，輸出控制器電壓迅速下降。
圖11表示電動(dòng)機(jī)效率1140、扭矩1130、消耗功率1110以及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分鐘)1120的關(guān)系。
本發(fā)明可預(yù)想到其它變化。可以使用光學(xué)編碼器、箝位電流表、轉(zhuǎn)速計(jì)、保護(hù)電路、備用電源切斷、電流敏感傳感器、電壓敏感傳感器、電流分流器、誤差信號(hào)放大器、削波電路等等。脈寬調(diào)制開(kāi)關(guān)不限于是晶體管，而可以是另外的元件，諸如機(jī)械式繼電器開(kāi)關(guān)。
可以相信，通過(guò)前面的描述，本發(fā)明以及其諸多優(yōu)點(diǎn)將被理解，并且顯然，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神或不犧牲本發(fā)明的實(shí)質(zhì)優(yōu)點(diǎn)的情形下，其部件的形成、構(gòu)造和排列可作各種改變。上文描述只是其解釋性實(shí)施例，權(quán)利要求書(shū)概括和包含了此類(lèi)改變。
權(quán)利要求
1.一種延長(zhǎng)供給電動(dòng)工具電動(dòng)機(jī)電力的電源的壽命的方法，其特征在于，包括利用脈寬調(diào)制控制器提供一個(gè)初始寬度的電壓脈沖至電動(dòng)機(jī)；如果關(guān)于與電動(dòng)機(jī)關(guān)聯(lián)的電流的條件被滿足，則把寬度從該初始寬度改變成第一寬度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中該條件是當(dāng)電流超過(guò)第一閾值。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中該條件是當(dāng)電流降到低于第一閾值。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中該脈寬調(diào)制控制器包括一個(gè)晶體管。
5.一種電動(dòng)工具，其特征在于，包括一個(gè)機(jī)殼；一個(gè)設(shè)置于機(jī)殼內(nèi)的電源，該電源包含一個(gè)電池；一個(gè)設(shè)置于機(jī)殼內(nèi)的電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)給電動(dòng)工具提供扭矩；及一個(gè)設(shè)置于機(jī)殼內(nèi)的脈寬調(diào)制控制器，該脈寬調(diào)制控制器用來(lái)確定由電源提供給電動(dòng)機(jī)的電流的數(shù)量。
6.如權(quán)利要求5所述的電動(dòng)工具，其特征在于，其中該脈寬調(diào)制控制器包含一個(gè)開(kāi)關(guān)，在該開(kāi)關(guān)被打開(kāi)時(shí)，提供電流給電動(dòng)機(jī)。
7.如權(quán)利要求6所述的電動(dòng)工具，其特征在于，其中該脈寬調(diào)制控制器還包含電壓測(cè)量電路以確定該開(kāi)關(guān)的打開(kāi)時(shí)間。
8.如權(quán)利要求7所述的電動(dòng)工具，其特征在于，其中該電壓測(cè)量電路測(cè)量電池電壓和電動(dòng)機(jī)電壓。
9.一種限制電流至負(fù)載的裝置，其特征在于，包括用于提供電力的設(shè)備；用于提供扭矩給負(fù)載的設(shè)備；及用于可開(kāi)關(guān)地由用于提供電力的設(shè)備提供電力給用于提供扭矩的設(shè)備的設(shè)備，該設(shè)備用于可開(kāi)關(guān)地供給依照脈寬調(diào)制技術(shù)被動(dòng)作的電力。
10.如權(quán)利要求9所示的裝置，其特征在于，還包括一種設(shè)備以監(jiān)測(cè)由用于提供電力的設(shè)備供給的電力，以及一種設(shè)備以監(jiān)測(cè)由用于提供扭矩給負(fù)載的設(shè)備吸引的電流。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于延長(zhǎng)電動(dòng)工具中電池壽命的方法和裝置。通過(guò)來(lái)自電源的電流的脈寬調(diào)制提供電動(dòng)工具電動(dòng)機(jī)的安培數(shù)控制。該脈寬調(diào)制可依照測(cè)定的電動(dòng)機(jī)電流和測(cè)得的電源電壓被改變。該電源優(yōu)選包含一個(gè)電池，諸如鋰離子電池或鎳鎘電池。本發(fā)明不但保護(hù)電池，而且也使電動(dòng)工具能夠在位勢(shì)電流超過(guò)電池的最大可允許電流的場(chǎng)合使用電池。
文檔編號(hào)H02P29/02GK1523725SQ20041000429
公開(kāi)日2004年8月25日 申請(qǐng)日期2004年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月18日
發(fā)明者艾倫·菲利普, 艾倫 菲利普, 朱莉·瓊斯, 瓊斯 申請(qǐng)人:美商波特-凱博公司