充電設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種給用作無繩電動工具的電源的可充電電池充電的充電設(shè)備。另夕卜，本發(fā)明涉及一種能夠選擇性地給不同額定電壓的電池包充電的充電設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)期望的用途使用各種類型的無繩電動工具。例如，電動工具在尺寸、形狀和功率水平上都各不相同。此外，在電動工具中使用各種額定輸出電壓和容量的可充電電池。例如，額定電壓為3.6V的鋰離子電池包用于輕型作業(yè)，并且額定電壓為36V的鋰離子電池包用于重型作業(yè)。
[0003]提供了專用于各種電池包中的單一類型的充電設(shè)備。此外，為了改善用戶的便利性，提供了能夠給多個電池包充電的多類型充電設(shè)備。例如，日本專利申請公開N0.2009178012公開了一種可以給不同額定電壓的電池包充電的多類型充電設(shè)備。這種多類型充電設(shè)備識別電池的類型和電壓以便適當(dāng)?shù)貙﹄姵匕潆?。更具體地，電池包具有例如電阻器的識別元件，該元件可以根據(jù)可充電電池的類型或充-放電壓而變化。在充電時，充電設(shè)備識別該識別元件。
[0004]當(dāng)對高電壓電池包或大容量電池包充電時，或者當(dāng)執(zhí)行快速充電時，充電設(shè)備的輸出功率趨于變得更大，因此不僅需要監(jiān)測電池包的溫度還需要監(jiān)測充電設(shè)備內(nèi)部組件的溫度。因此，充電設(shè)備確定電池包的溫度和充電設(shè)備內(nèi)部的溫度。如果溫度大于或等于預(yù)定溫度，則充電設(shè)備降低所輸出的充電電流，從而降低發(fā)熱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]問題的解決方案
[0006]近來，由于例如環(huán)境意識的原因，日益要求充電設(shè)備降低功耗。特別是，充電設(shè)備在充電完成后的待機(jī)模式下所消耗的功率無助于向電池包供應(yīng)能量。因此，人們期望該值應(yīng)盡可能低。然而，上述傳統(tǒng)的電池類型確定方法和溫度監(jiān)測方法并未重視降低功耗。
[0007]鑒于上述情況，本發(fā)明的一個目的是提供一種充電設(shè)備，其可以在降低功耗的同時可靠地執(zhí)行識別多個電池電壓類型和監(jiān)測溫度。
[0008]此外，越來越多的電池包都采用例如鋰離子電池的高性能可充電電池，以滿足對更高的輸出和大容量(更長的工作時間)的需求。高性能可充電電池需要嚴(yán)格的充電和放電條件，以充分確保其壽命和性能。不但需要注意根據(jù)額定電壓來設(shè)置充電期間的電壓和充電完成后的電壓，而且需要注意充電開始時的電池電壓和狀態(tài)。和專用于具有預(yù)設(shè)的充電條件的特定電池包的充電設(shè)備不一樣，該多類型充電設(shè)備需要確定多個電池包的狀態(tài)，并根據(jù)電池包的類型執(zhí)行充電。
[0009]鑒于上述情況，本發(fā)明的另一個目的是提供一種充電設(shè)備，其能夠可選擇地對不同額定電壓的多個電池包充電，適當(dāng)?shù)卮_定開始電池包充電時電池的狀態(tài)和電壓，并且在適宜的充電條件下執(zhí)行充電。
[0010]本發(fā)明的一個特征在于充電設(shè)備。充電設(shè)備包括端子、第一供電單元、控制器、監(jiān)視單元和第二供電單元。端子被配置為連接可充電電池。第一供電單元被配置為對連接到端子的可充電電池充電?？刂破鞅慌渲脼榭刂频谝还╇妴卧?。第二供電單元被配置為向控制器和監(jiān)視單元供電。監(jiān)視單元包括:監(jiān)視部和開關(guān)元件。監(jiān)視部被配置為監(jiān)視可充電電池、第一供電單元和控制器中的至少一個。開關(guān)元件被配置為中斷第二供電單元向監(jiān)視部的供電。
[0011]本發(fā)明的另一個特征在于充電設(shè)備。充電設(shè)備包括:端子、識別單元、充電單元、閾值選擇單元和確定單元。端子被配置為連接到電池包。識別單元被配置為從多個額定電壓中識別連接到端子的電池包的額定電壓。充電單元被配置為向連接到端子的電池包充電。閾值選擇單元被配置為根據(jù)所識別出的額定電壓從多個閾值中選擇連接到端子的電池包的閾值。確定單元被配置為確定電池包的電池電壓是否小于所選閾值。
[0012]發(fā)明的有益效果
[0013]根據(jù)本發(fā)明，可以在適當(dāng)?shù)亩〞r切斷供給監(jiān)視部的電功率，從而降低功耗。
[0014]此外，根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)額定電壓來選擇電池包的閾值。因此，能夠適當(dāng)?shù)卮_定電池包的過放電狀態(tài)。
【附圖說明】
[0015]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電路圖。
[0016]圖2是說明根據(jù)第一實(shí)施例的充電操作的流程圖。
[0017]圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電路圖。
[0018]圖4是說明根據(jù)第二實(shí)施例的充電操作的流程圖。
[0019]圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電路圖。
[0020]圖6是說明根據(jù)第三實(shí)施例的充電操作的流程圖。
[0021]圖7是說明根據(jù)第三實(shí)施例的變形例的充電操作的流程圖。
[0022]圖8是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電路圖。
[0023]圖9是說明根據(jù)第四實(shí)施例的充電操作的流程圖。
[0024]圖10是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的電路圖。
[0025]圖11是說明根據(jù)第五實(shí)施例的充電操作的一部分的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026](第一實(shí)施例)
[0027]下文中，將參考附圖描述本發(fā)明第一實(shí)施例的充電設(shè)備I和被安裝在充電設(shè)備I上的電池包2。圖1是示出了將電池包2安裝在充電設(shè)備I上的情況的電路圖。電池包2被用作圖中未示出的無繩工具的電源。
[0028]首先，將描述要被充電的電池包2。如圖1所示，電池包2包括電池組，在該電池組中串聯(lián)連接多個電池芯2a ;電池類型識別電阻器7 ;作為溫度傳感元件的熱敏電阻8 ;和保護(hù)IC 2bο根據(jù)本實(shí)施例，將描述包括鋰離子電池芯2a的電池包2的示例。然而，要被充電的電池芯的類型并不特別受限，而是可以使用任何類型的二次電池。電池類型識別電阻器7具有唯一的電阻值，該電阻值根據(jù)電池包2的類型(例如額定電壓或串聯(lián)連接的電池芯的數(shù)量)而變化?；谠撾娮柚?，可以確定電池包類型，例如額定電壓和串聯(lián)連接的電池芯2a的數(shù)量。放置熱敏電阻8使其與電池組接觸或靠近電池組，以檢測電池組的溫度。保護(hù)IC 2b監(jiān)視每個電池芯2a的電壓，并且防止電池芯2a中的任一個由于過充電或過放電而變?yōu)楫惓顟B(tài)(或錯誤狀態(tài))。隨著對電池芯2b充電，電池芯2b的電壓增加。當(dāng)電壓達(dá)到表示(作為充電結(jié)果的)充滿電的閾值電壓時，保護(hù)IC 2b輸出對應(yīng)于充滿電的信號。此外，即使當(dāng)電池芯2a中的至少一個降低到閾值電壓(放電極限電壓)時，保護(hù)IC 2b也輸出信號，這是因?yàn)榇嬖陔姵匦?a過放電的危險(xiǎn)。在電壓已達(dá)到表示充滿電的閾值電壓的狀態(tài)下、電壓小于或等于電池芯2b的放電極限電壓狀態(tài)下、或正常狀態(tài)下，保護(hù)IC 2b輸出對應(yīng)于狀態(tài)的信號。
[0029]電池包2包括提供在充電設(shè)備I中的對應(yīng)于正充電端子和負(fù)充電端子的端子、溫度檢測端子、以及電池類型信息輸入端子。由于電池包2被安裝在充電設(shè)備I上，因此電池包2的端子連接到充電設(shè)備I的相應(yīng)端子。
[0030]然后，將描述充電設(shè)備I。充電設(shè)備I包括電源部、微型計(jì)算機(jī)50、連接到微型計(jì)算機(jī)50的輸入端口的各種檢測部和連接到微型計(jì)算機(jī)50的輸出端口的受控部。
[0031]所述電源部包括供給充電電力的主電源和將驅(qū)動電壓施加到微型計(jì)算機(jī)50的輔助電源。主電源是對電池包2充電并且包括第一整流和平滑電路10、開關(guān)電路20和第二整流和平滑電路30的電源。
[0032]第一整流和平滑電路10包括全波整流器電路11和平滑電容器12。全波整流電路11全波整流由AC電源500供給的AC電壓。平滑電容器12使該電壓平滑并輸出DC電壓。AC電源500是例如商用電源的外部電源。
[0033]開關(guān)電路20被連接到第一整流和平滑電路10的輸出側(cè)，并且包括高頻變壓器21、MOSFET 22以及PWM控制IC 23。PWM控制IC 23改變輸入到MOSFET 22的驅(qū)動脈沖寬度。MOSFET 22按照驅(qū)動脈沖寬度執(zhí)行開關(guān)，從而將來自第一整流和平滑電路10的DC輸出轉(zhuǎn)換為脈沖序列波形的電壓。脈沖序列波形的電壓被施加到高頻變壓器21的初級繞組，并且該電壓通過高頻變壓器21而階梯狀向上(或向下)，并且然后輸出到第二整流和平滑電路
30 ο
[0034]第二整流和平滑電路30包括二極管31、平滑電容器32以及放電電阻器33。第二整流和平滑電路30被配置為整流和平滑從高頻變壓器21的次級側(cè)獲得的輸出電壓并生成DC電壓，并通過充電設(shè)備I的正和負(fù)端子輸出該DC電壓。
[0035]充電設(shè)備I還包括輔助電源40和整流和平滑電路6。輔助電源40是連接到第一整流和平滑電路10和開關(guān)電路20的恒壓電源電路并且接收功率，并施加穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓Vcc給例如微型計(jì)算機(jī)50或運(yùn)算放大器61和65的各種電路，這將在后面描述。輔助電源40包括變壓器41a、41b和41c，開關(guān)元件42，控制元件43，整流二極管44，三端子調(diào)節(jié)器46，振蕩抑制電容器45和47，以及重置IC 48。重置IC 48是每當(dāng)將充電設(shè)備I連接到AC電源時就向微型計(jì)算機(jī)50輸出重置信號的1C。
[0036]整流和平滑電路6被連接到輔助電源40以及開關(guān)電路20，并作為PWM控制IC 23的電源。該整流和平滑電路6包括變壓器41a的次級線圈6a、整流二極管6b和平滑電容器6c0
[0037]微型計(jì)算機(jī)50包括第一輸出端口 51a、第二輸出端口 51b、A/D輸入端口 52 (52a和52b)以及重置端口 53。微型計(jì)算機(jī)50處理輸入到A/D輸入端口 52的各種信號，并且通過第一輸出端口 51a和第二輸出端口 51b輸出各種受控部分的每一個的各種結(jié)果信號。微型計(jì)算機(jī)50以這種方式控制該充電設(shè)備I的操作。
[0038]充電設(shè)備I還包括充電電流設(shè)置電路70、電流檢測電阻器3、電池類型確定電路9、電池溫度檢測電路80、電池電壓檢測電路90、元件溫度檢測部700、充電電流信號傳送部5、充電電壓控制電路100、充電電流控制電路60、充電控制信號傳送部4和顯示部120。
[0039]第二輸出端口 51b中包括多個端口，其中一個端口連接到充電電流設(shè)置電路70。
[0040]充電電流設(shè)置電路70包括被串聯(lián)連接在基準(zhǔn)電壓Vcc和地之間的電阻器71和72，以及電阻器73。充電電流設(shè)置電路70設(shè)置充電電流A的規(guī)定電流值。電阻器71和72的連接點(diǎn)連接到電阻器73和充電控制電路60中的運(yùn)算放大器65的非反相輸入端。電阻器73連接到輸出端口 51b的一個端口。
[0041 ] 根據(jù)本實(shí)施例，充電電流設(shè)置電路70選擇性地設(shè)置兩種類型的電流值Jl和J2中的一個作為用于充電的設(shè)置電流。更具體地，當(dāng)從連接到電阻器73的輸出端口 51b的端口的其中之一輸出高信號時，將用電阻器71和72對基準(zhǔn)電壓Vcc分壓而獲得的值作為電流值Jl用作用于設(shè)置電流的參考值。根據(jù)本實(shí)施例，作為一個示例，將充電電流值Jl設(shè)置為3A。
[0042]由于從連接到電阻器73的第二輸出端口 51b的端口的其中之一輸出了低信號，將利用電阻器71以及電阻器72和73的并聯(lián)電阻對基準(zhǔn)電壓Vcc分壓而獲得的值作為