帶過流保護電路的無繩電動工具制造技術

一種無繩電動工具，其利用鋰電池作為電機的動力源，并設置有過流保護電路。該電路允許在電機的啟動時刻過電流瞬時流過，并當電動工具使用過程中，該電路切斷當電動機進入鎖定狀態時可能流動的過電流。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種使用鋰電池的無繩電動工具，更特別地，涉及一種帶過電流保護電路的無繩電動工具，用于防止過電流流過鋰電池。
技術介紹
在如電動螺絲刀、電動鉆頭、電動沖擊工具的電動工具中，電動機產生的轉動動力提供給減速機構用于減速并且然后傳遞到連接在工具末端的工具頭(bit)。通常，電動工具上帶有電源線，用于與商用AC電源相連，由此來自商用AC電源的動力轉動電機。然而最近，無繩電動工具廣泛使用，其中堿性蓄電池如鎳鎘電池或鎳氫電池用作動力源。用大電壓操作的電動工具需要大量電池。鎳鎘電池單元的額定電壓為1.2V，用14.4V操作的電動工具需要配備可容納串接在一起的12節電池單元的電池組。用24V操作的電動工具需要配備可容納串接在一起的20節電池單元的電池組。因此，存在的問題是當電動工具的操作電壓越時，電動工具本身變得越笨重。另一方面，有機電解液蓄電池如鋰電池和鋰離子電池，它們的額定電壓大。因此，為了獲得同樣的操作電壓電池的數量可減小，因此可減小電動工具的重量和尺寸。鋰電池包括釩鋰電池和錳鋰電池，在負電極和有機電解液中使用鋰鋁合金。鋰離子電池通常在正極中使用鋰鈷氧化物，負極和有機電解液使用石墨。在下面描述中，包括鋰電池和鋰離子電池的有機電解液蓄電池通稱為鋰電池。鋰電池單元的額定電壓高達3.6V。因此，一節鋰電池單元的電壓相當于三節鎳鎘電池單元的總電壓。當鋰電池用作無繩電動工具的動力源時，鋰電池的使用可以明顯減少電池單元的數量。另一方面，如果鋰電池被過渡充/放電或鋰電池中流經過電流時，則鋰電池的充/放電的循環壽命將大大縮短。美國專利申請公開No.2003096158公開了一種過度放電預防控制，其中當電池電壓處于預定值之下時，插入在電池和電機之間的場效應晶體管關閉以停止放電。雖然也可使用同上述過度放電預防控制類似的方式來執行過電流預防控制，但如果不管當什么時候電池中流經過電流時通過切斷場效應晶體管來實現過流保護控制，會引起下述不便。如圖1所示，當直流電源B通過開關元件S將直流電壓施加在直流電機M上時，開關元件S閉合后的瞬間即啟動時刻流過電機M和開關元件S中的電流Ia用下式表示Ia＝(V-E)/Ra其中，V表示直流電源B兩端的電壓；Ra表示直流電機M的電樞繞組的阻值；E表示直流電機M的反電動勢。在電機M啟動時刻，由于電機M的轉子還沒有開始轉動而仍然保持在靜止狀態，因此反電動勢E為零。由于這個原因，在短時間內不能防止過電流流過電動機。另一方面，在電動工具如電動螺絲刀或電動鉆機的使用過程中，工具頭會鉆進或咬住正在被加工的工件，結果電機暫時進入鎖定狀態，即電機停止其轉動。圖5顯示了當電機M進入鎖定狀態時電機M的電樞繞組中流過的電流。在此情況下，由于電機M的反電動勢E為零，包括開關元件S和電機M的電路中會流過過電流。如果過流預防控制系統設計成在任何情況下都能防止過電流流過電路，則高的啟動電流就不會允許電機開始轉動。另一方面，如果過流預防控制系統被構造成使得高的啟動電流允許流過電路，則在電動工具使用過程中就不能防止電路中流動的過電流流經直流電源。由于高的電流持續流過鋰電池，則鋰電池會過渡退化，使得鋰電池的充/放電循環壽命大大縮短。
技術實現思路
由于上述原因，本專利技術的目的是提供一種能解決上述問題的無繩電動工具。簡言之，本專利技術提供一種無繩電動工具，其利用鋰電池作為電機的動力源，并帶有過流保護電路，當電機啟動轉動時該過流保護電路允許過電流瞬時流過電機，但在電動工具使用過程中電機進入鎖定狀態時，不允許過電流在電機中流動。為了實現上述或其他的目的，本專利技術提供一種電動工具，其包括電池，該電池包括多個串連的鋰電池單元；以及直流電機，其與電池相連，并從電池向其提供驅動電流，其中禁止通過具有等于或者大于預定值的電流限定的過電流在電流通路中流動超過預定時間周期。根據本專利技術，當電機被鎖定時，可防止過電流在鋰電池中流動較長時間，從而可防止電池的退化。電動工具還可以包括開關元件，其連接在電池和電機之間；電流檢測部；以及控制器。電池、開關元件以及直流電機連接以提供一條電流通路，驅動電流從電池流經該電流通路提供給直流電機。電流檢測部被提供用于檢測在電流通路流動的電流，并輸出一表示電流通路中流動的電流的檢測信號。控制器用于接收來自電流檢測部的檢測信號，并控制開關元件。控制器以這種方式控制開關元件，即當檢測信號表示過電流在電池中流動的時間超過預定時間周期時，則控制器切斷電池中流動的電流。這里，過電流被限定為其值等于或大于預定值的電流。可選地，電動工具還包括開關元件、電流檢測部以及微處理器。開關元件有選擇地被設置為開啟或關閉狀態。電池、開關元件以及直流電機連接以提供一條電流通路，驅動電流從電池流經該電流通路提供給直流電機。電流檢測部用于檢測在電流通路中流動的電流，并輸出一表示電流通路中流動的電流的檢測信號。微處理器用于接收來自電流檢測部的檢測信號，并控制開關元件。微處理器包含執行第一步驟、第二步驟以及第三步驟操作的控制程序，其中第一步驟，判斷在電流通路中流動的電流值是否超過預定值，第二步驟，當電流值超過預定值時，判斷該電流在電流通路中持續流動的時間是否持續了第一預定時間周期，第三步驟，當電流在電流通路中持續流動的時間超過了第一預定時間時，產生一控制信號以將開關元件設置在關閉狀態。微處理器的控制程序在執行了第三步驟之后還可以執行第四步驟，在第四步驟中，判斷在開關元件設置在關閉狀態后第二預定時間是否已到期，當第二預定時間已到期時，產生一控制信號以將開關元件設置在開啟狀態。電動工具包括電機、鉆頭、減速機構、主體、手柄以及電池組。減速機構包括可操作地連接到電機的輸入側和可操作地連接到鉆頭的輸出側。相對于電機的轉動速度，減速機構傳遞到鉆頭的轉動速度減小。主體容納直流電機和減速機構。手柄具有連接到主體的一側。電池組連接到手柄的另一側，并在其中容納電池。在運行中，當電流檢測部檢測到直流電機的啟動電流時，開關元件被設置在開啟狀態，而當電流檢測部檢測到直流電機的鎖定電流時，開關元件被設置在關閉狀態。本專利技術的另一方面，提供了一種用于具有電機的電動工具中的電池組。電池組包括由多個串連的鋰電池單元構成的電池；以及一對用于將上述電池與電動工具連接的連接端子。被限定為其電流值等于或大于預定值的過電流禁止從電池向電機流動超過預定時間周期。電池組最好還包括開關元件、電流檢測部以及控制器。電流檢測部被提供用于檢測從電池流向電機的電流，并輸出一表示從電池流向電機的電流的檢測信號。控制器被提供用于接收來自電流檢測部的檢測信號，并控制開關元件。控制器以這種方式控制開關元件，即當檢測信號表示過電流在電池中流動超過預定時間周期時，則控制器切斷從電池流動的電流。這里，過電流被限定為其電流值等于或大于預定值的電流。可選地，電池組還包括開關元件、電流檢測部以及微處理器。開關元件有選擇地被設置為開啟或關閉狀態，其中在使用時，從電池來的驅動電流通過所述一對連接端子提供給直流電機。電流檢測部用于檢測從電池流向電機的電流，并輸出一表示從電池流向電機的電流的檢測信號。微處理器用于接收來自電流檢測部的檢測信號，并控制開關元件。微處理器包含執行第一步驟、第二步驟以及第三步驟操作的控制程序，其中第一步驟，判斷電流通本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電動工具（２００），包括：電池（１０），其包括多個串連的鋰電池單元（１１－１４）；以及直流電機（２１０），其與電池（１０）相連，并從電池（１０）向其提供驅動電流，改進的特征在于禁止過電流在電流通路中流動超過預定時 間周期，其中過電流值通過其值等于或大于預定值的電流限定。

【技術特征摘要】
JP 2005-4-4 2005-1072081.一種電動工具(200)，包括電池(10)，其包括多個串連的鋰電池單元(11-14)；以及直流電機(210)，其與電池(10)相連，并從電池(10)向其提供驅動電流，改進的特征在于禁止過電流在電流通路中流動超過預定時間周期，其中過電流值通過其值等于或大于預定值的電流限定。2.根據權利要求1所述的電動工具(200)，還包括開關元件(21)，其連接在電池(10)和電機(210)之間，其中電池(10)、開關元件(21)以及直流電機(210)連接以提供電流通路，驅動電流從電池(10)流經電流通路提供給直流電機(210)；電流檢測部(70)，其檢測在電流通路中流動的電流，并輸出指示電流通路中流動的電流的檢測信號；以及控制器(60)，其接收來自電流檢測部(70)的檢測信號，并控制開關元件(21)，其中，當檢測信號指示過電流在電池(10)中流動的時間超過預定時間時，則控制器(60)切斷電池(10)中流動的電流，其中過電流通過其值等于或大于預定值的電流限定。3.根據權利要求1所述的電動工具(200)，還包括開關元件(21)，其有選擇地被設置為開啟或關閉，其中電池(10)、開關元件(21)以及直流電機(210)連接以提供電流通路，驅動電流從電池(10)流經電流通路提供給直流電機(210)；電流檢測部(70)，其檢測在電流通路中流動的電流，并輸出指示電流通路中流動的電流的檢測信號；以及微處理器(60)，其接收來自電流檢測部(70)的檢測信號，并控制開關元件(21)，其中微處理器(60)包含執行第一步驟、第二步驟以及第三步驟操作的控制程序，其中在第一步驟中，判斷在電流通路中流動的電流值是否超過預定值，在第二步驟中，當電流值超過預定值時，判斷該電流在電流通路中持續流動是否持續了第一預定時間周期，在第三步驟中，當電流在電流通路中持續流動超過了第一預定時間周期時，產生控制信號以將開關元件(21)設置在關閉狀態中。4.根據權利要求3所述的電動工具(200)，其中微處理器(60)的控制程序在執行了第三步驟之后還執行第四步驟，在第四步驟中，判斷在開關元件(21)設置在關閉狀態后第二預定時間周期是否已到期，當第二預定時間周期已到時期，產生控制信號以將開關元件(21)再次設置在開啟狀態。5.根據權利要求1所述的電動工具(200)，還包括鉆頭(300)；減速機構(400)，其包括可操作地連接到電機(210)的輸入側和可操作地連接到鉆頭(300)的輸出側，相對于電機(210)的轉動速度，通過減速機構(400)傳遞到鉆頭(300)的轉動速度減小；主體(200A)，其容納直流電機(210)和減速機構(400)；手柄(200B)，其具有連接到主體(200A)的一側；以及電池組(1)，其連接到手柄(200B)的另一側，電池組(1)在其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：船橋一彥，荒館卓央，塙浩之，小倉政幸，
申請(專利權)人：日立工機株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]