CN210608626U - 用于监控电动工具用电池组的运行的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供用于监控电动工具用电池组的运行的装置，提供电池组及其充电部件。电池组包括多个电池单元并且要求包括监控回路，该监控回路允许检测电池单元的充电水平。根据本实用新型，当充电器部件连接到电池组以对电池单元充电时，充电器部件不会运行，直到已经检查到电池组的监控回路的运行为止，并且，如果确认监控回路正确运行，则充电器部件将运行以对电池组的电池单元进行充电，但是，如果没有检测到监控回路正确运行，则阻止充电器部件对电池单元充电直到监控回路被修好从而正确运行为止。因此，这防止了以不受控制且具有潜在危险的方式执行电池单元的充电操作的风险。

Description

用于监控电动工具用电池组的运行的装置

技术领域

本申请的实用新型涉及提供一种监控系统，以提供监控电池单元(power cell)的安全运行的手段，该电池单元典型地是被设置为电池组(battery pack)的一部分的那些电池单元。

背景技术

在目前最为典型地包含一系列锂电池单元的、诸如那些被设置用于提供电力以便使电动工具运行的电池组需要具有错误监控系统，以便确保电池单元在连接到电动工具时的正常使用情况下的运行安全。这种需求总是存在，但是由于发现在锂电池故障时的相对高的火险，因此现在发展了用于监控电池单元的更严格的规则。

在使用电池单元以使电动工具运行的领域中，发展了新的标准、即现在有效的EN62841-1。典型地，该标准的附录K设定了用于确保电池/工具/充电器系统的安全的新的要求，并且需要确保在电池单元的充电异常状态下充电故障不会导致单个电池元件的过充。

实用新型内容

为了实现这一点，更为复杂的监控系统被认为是必须要使用的。然而，发现这种更为复杂的监控系统的制造成本过高，因而本实用新型的目的是提供一种具有所需的可靠性程度同时更有成本经济性的监控系统。

在本实用新型的第一方面中，提供一种用于监控电动工具用电池组的运行的装置，所述电池组包括多个电池单元，所述电池单元相互连接以在所述电动工具与所述电池组电连接且机械连接时从所述电池组向所述电动工具提供电力，所述装置中设置有监控回路和电压监控集成回路，所述监控回路用于监控所述电池组的各电池单元，所述电压监控集成回路用于将所述监控回路从待机改变成活动模式。

典型地，使用监控回路来允许对电池组的各电池单元进行监控。

在一个实施方式中，该装置被设置为能够与单极(1P(Pole))电池组运行，而在另一个实施方式中，该装置被设置为能够与两极(2P)电池组使用。

在一个实施方式中，用于与电池组连接以对电池组中的电池单元进行充电的充电器在电池组中引发检查周期、典型地在与电池组初次电连接时在电池组中引发检查周期。

在一个实施方式中，通过过量或“过高”电压情况的模拟引发检查周期并且从待机进入到活动模式(active mode)，该过量或“过高”电压情况的程度足够使电压监控IC检测到该过量或“过高”电压情况。

典型地，一旦进入所述活动模式，则所述电压监控IC触发所述监控回路的运行，所述监控回路如果正确运行则向所述充电器发送信号指示运行模式的改变。

典型地，如果充电器接收到所述信号则充电器将会开始充电周期，因为充电器知道电池组中的监控系统正在工作并因此将会监控电池单元的充电。

然而，如果所述充电器没有接收到信号或者接收到替代信号指示所述电池组中的部件故障，则所述充电器检测到所要求的监控回路并未正确工作并且将不会执行所述电池组中的电池单元的充电。

根据本实用新型的该装置将电压监控IC与多个额外部件结合使用，从而起到在开始对电池组中的电池单元充电之前检查所需要的用于各电池单元的监控回路是否能够运行的设备的作用，并因此使用电压监控IC的主要功能有效地执行自检功能。典型地，所述电池组因此包括电压监控IC和监控回路，以便监控电池组的电池单元在被提供了电力时的充电，这种电力的提供是电连接到电池组的端子(该端子最终与电池单元连接)的充电器的运行中的充电周期的结果，其中，在充电器和电池组的电连接之后，在任何所述充电周期之前首先通过充电器和电池组执行检查周期。

典型地，检查周期在电池单元的充电开始之前执行并且由运行中的充电器引发，以模拟电池组中的过量或“过高”电压情况，该过量或“过高”电压情况的程度足够使电压监控IC检测到该过量或“过高”电压情况，并且，如果正确运行则从待机改变到活动模式。

典型地，如果正确运行并且已经改变到活动模式，则电压监控IC触发监控回路的运行，监控回路如果正确运行则向充电器发送信号以指示运行模式中的正确改变，如果充电器接收到监控回路已经改变了运行模式的所述信号，则充电器将开始充电周期，因为充电器知道电池组中的监控系统正在工作并因此将会监控电池单元的充电。

然而，如果充电器没有接收到信号或接收到替代信号指示电池组中的部件故障，则充电器检测到所需的监控电路未正确工作并且将不执行对电池组中的电池单元的充电。

附图说明

现在说明本实用新型的具体实施方式。

图1示出了用于与1P/20V系统一起使用的系统；

图2示出了使用顺序触发的监控系统2P/20V或1P/40V；

图3示出了利用同时触发的监控系统2P/20V或1P/40V；以及

图4示出了根据本实用新型的一个实施方式的包括电动工具、电池组和充电器的组件。

具体实施方式

首先参照图4，其中示出了连接到电池组4的电动工具2，电池组4在连接时允许向电动工具2提供必需的电力以使电动工具2运行。因此，这允许电动工具远离主电源地使用并且不需要与主电源连接。尽管本实用新型用于与能够连接到电动工具的类型的电池组一起使用，但是应当理解，本实用新型能够与如下的电池组一起使用：该电池组可以被提供用于与其它类型的物品一起使用。电池组典型地包括保护壳体，该保护壳体具有外部电连接部12，以允许在连接到诸如电动工具2等的物品的电连接部16时从该外部电连接部12供电，或在电池组从电动工具释放并且经由机械结合以及经由电池组的连接部12和充电器的连接部14的电连接连接至电池充电器6时向该外部电连接部12供电，充电器的连接部14经由插头10和线缆8最终连接至诸如主电源等的其它电源。

电池组中设置有多个电池单元，这些电池单元彼此电连接以允许在与电动工具连接时从这些电池单元向电动工具供电，以及在电池组连接至充电装置时被充电。希望各电池单元具有大致均匀的电荷水平，使得它们能够均匀地放电，然后均匀地充电。

现在参考图1，然后在其中的电池充电器、电池组和电池电连接的情况下但在充电周期开始之前，并且因此在充电处理开始时，通过充电器启动检测周期Q1，结果，电压监控IC的输入中的VC2输入和VC3输入将超过预定的阈值电压水平。在正确运行时电压监控IC输出将会改变并且启动Q10，然后装置的监控回路应当检测情况并向充电器发送信号以指示情况中的这种变化，由此向充电器确认电压监控IC以及监控回路中的其它部件正在正确运行，因而能够在根据需要进行监控的情况下开始充电周期。

图1中的原理：在开始充电之前启动Q1。然后IC的输入中的VC2输入和VC3输入将超过阈值电压。IC输出将改变并且启动Q10。然后能够确认是否其它部件也工作。为了在充电周期开始时启动测试回路，12V被输入到NTC输出上。充电器中的软件能够首先启动12V，然后充电器将等待ID信号改变，这是电池组中的所有要素均工作的迹象。然后充电器能够在电池组中的IC将要重置后降低12V启动信号，并且回路对于正常充电周期准备就绪。

为了根据本实用新型的实施方式并且在充电周期的开始之前启动检查周期，向NTC输出施加12V电压，并且这是通过充电器中的控制软件产生的，从而当与电动工具首次电连接时提供了12V，然后充电器将等待接收来自电池组的指示电池组中所有要素都正确工作的合适的应答ID，在这一点上，充电器停止提供12V供给并且电池组中的电压监控IC将重置(reset)到待机模式，并且充电器、电池组监控回路和电池单元准备好提供和接收正常的充电周期。

现在参照图2，示出了本实用新型的另一实施方式，其中示出了根据本实用新型的监控系统，该监控系统能够与使用顺序触发(Sequential Triggering)的2P/20V系统或1P/40V系统一起使用。

图2中的原理：当12V的测试信号被输入到NTC上时，两个IC都会切换，则将是2倍的2k电阻并联，所以是500欧姆。如果有问题，则将只能够测量到齐纳二极管。如果IC工作而FET不工作，则将会测量到1000+100欧姆并且这与所有要素均工作时的500欧姆不同。

在本实施方式中，当从充电器向NTC提供12V的测试信号时，则如本实施方式中那样设置两个均应当切换运行模式的电压监控IC并因此将会是2倍的2k电阻并联、从而当电池组的IC以及监控回路正确运行时可以期望测量到500欧姆，该情况下将会对充电器发送启动信号，12V供给停止，IC能够重置并且充电周期能够开始。

如果IC没有正确运行，则仅测量到齐纳(Zener)二极管，这将不能提供所需的500欧姆，因此将没有启动信号发送给充电器，从而充电周期将不会开始。在另一个错误情况下，如果电压监控IC正确运行，但是FET没有正确运行，则测量将会是1000+100欧姆，并且再次成为不同于所需的500欧姆值的值，因此不会向充电器发送启动信号，并且充电周期将不会开始。

参考图3示出了另一实施方式，图3示出了利用同时触发(SimultaneousTriggering)的监控系统2P/20V或1P/40V，并且在该实施方式中，当12V的测试信号施加到NTC上的电池组时，两个电压监控IC将会同时切换，并且将会是2倍的2k电阻并联、从而再次可以期望检测到500欧姆，如果是这样，则向充电器发送启动信号以指示监控回路的正确运行，12V供给被撤回，IC重置并且充电周期开始。如果出现问题，则再次像图2那样，仅测量到齐纳二极管，这将给出不正确的读数，就好像IC工作但是FET不工作的情况，这将在所有要素正确工作时提供不同于所需的500欧姆读数的1000+100欧姆的测量，因此不会向充电器发送启动信号，并且充电周期将不会开始。

图3中的原理：当12V的测试信号被输入到NTC上然后两个IC将会同时切换，并且将会是2倍的2k电阻并联，从而是500欧姆。如果出现问题，则将只能够测量到齐纳二极管。如果IC工作而FET不工作，则将会测量到1000+100欧姆并且这与所有要素均工作时的500欧姆不同。

所说明的系统和方法因此提供了在故障安全监控水平方面的所需要的改善，并且其能够被检测以允许整体充电水平得到校正，现在由于每个单电池均应当被独立控制并且被独立监控、这能够使用这里所说明的一个或多个电压监控IC实现，所以允许以有效且安全的方式对各独立单电池进行监控，并且能够为各情况提供作为在充电周期之前的检查周期的一部分的对监控系统的检查。

Claims (5)

1.一种用于监控电动工具用电池组的运行的装置，所述电池组包括多个电池单元，所述电池单元相互连接以在所述电动工具与所述电池组电连接且机械连接时从所述电池组向所述电动工具供给电力，其特征在于，所述装置中设置有监控回路和电压监控集成回路，所述监控回路用于监控所述电池组的各电池单元，所述电压监控集成回路用于将所述监控回路从待机改变成活动模式。

2.根据权利要求1所述的用于监控电动工具用电池组的运行的装置，其特征在于，所述电池组使用充电器部件进行充电，所述充电器部件能够与所述电池组连接，并且所述充电器部件与所述电池组的连接在所述电池组的运行中引发检查周期，所述检查周期由于过量或过高电压供给的模拟而引发，所述过量或过高电压供给的模拟具有足够使所述电压监控集成回路检测到的程度，并且使所述待机进入到活动模式。

3.根据权利要求2所述的用于监控电动工具用电池组的运行的装置，其特征在于，一旦进入所述活动模式，则所述电压监控集成回路触发所述监控回路的运行，所述监控回路如果正确运行则向所述充电器部件发送信号指示运行模式的改变。

4.根据权利要求3所述的用于监控电动工具用电池组的运行的装置，其特征在于，如果所述充电器部件接收到所述信号指示所述监控回路已经改变运行模式，则所述充电器部件将开始充电周期，因为所述充电器知道所述监控回路和所述电池组正在正确工作并因此将会监控所述电池单元的充电。

5.根据权利要求3所述的用于监控电动工具用电池组的运行的装置，其特征在于，如果所述充电器部件没有接收到信号或者接收到替代信号指示所述电池组中的部件故障，则所述充电器部件检测到所要求的监控回路并未正确工作并且不执行所述电池组中的电池单元的充电。

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