專利名稱：電動(dòng)工具電池內(nèi)部溫度估計(jì)單元以及用于電動(dòng)工具的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于估計(jì)用作電動(dòng)工具電源的電池的內(nèi)部溫度的內(nèi)部溫度估計(jì)單元，以及一種其中包含該內(nèi)部溫度估計(jì)單元的用于電動(dòng)工具的設(shè)備。
背景技術(shù)：
用作電子裝置的電源的常規(guī)電池具有如下問(wèn)題當(dāng)充電或放電期間溫度偏離給定溫度范圍時(shí)，電池被劣化。因此，常規(guī)地，已經(jīng)提出了將用于溫度檢測(cè)的傳感器(如熱敏電阻器)與電池一起結(jié)合到要附接到電子裝置的電池組中。具體地，其被配置成用于溫度檢測(cè)的傳感器在對(duì)電池充電期間或在電池對(duì)電子裝置放電期間檢測(cè)電池的單元的溫度(下文中也簡(jiǎn)稱為電池溫度)。已經(jīng)提出當(dāng)由傳感器檢測(cè)到的溫度偏離可接受的溫度范圍時(shí)，停止充電/放電或者降低充/放電電流(例如，參見(jiàn)專利文獻(xiàn)I)。也就是說(shuō)，當(dāng)在充電或放電期間電池溫度上升并且偏離可接受的溫度范圍時(shí)，停止電池的充電/放電，或降低充電/放電電流，以抑制電池的單元的溫度上升，從而保護(hù)電池?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I JP9331638A

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問(wèn)題然而，由于用于溫度檢測(cè)的傳感器被布置在電池周圍，傳感器所能檢測(cè)到的溫度是電池的環(huán)境溫度。因此，不能通過(guò)使用該傳感器來(lái)檢測(cè)影響電池特性的內(nèi)部溫度(電池的內(nèi)部溫度)。例如，電池的溫度由于充電/放電而上升。當(dāng)溫度上升時(shí)，電池的內(nèi)部溫度變得高于電池的表面溫度。因此，傳感器所檢測(cè)到的溫度和電池的內(nèi)部溫度之間存在差異。特別地，在電動(dòng)工具中，由于需要向驅(qū)動(dòng)功率源(例如電機(jī)等)提供大量的電流，所以電池具有相對(duì)大的容量。此外，隨著電流流動(dòng)的時(shí)間段變長(zhǎng)，在充電/放電期間由傳感器檢測(cè)到的溫度和電池實(shí)際內(nèi)部溫度之間的差異變得較大。由于這個(gè)原因，在用于電動(dòng)工具的電池的充電/放電期間，如果基于由傳感器檢測(cè)到的溫度來(lái)對(duì)電池的充電/放電進(jìn)行限制(停止充電/放電或降低其電流)，可能出現(xiàn)下面的問(wèn)題。具體地，盡管電池的內(nèi)部溫度已經(jīng)超出可接受的溫度范圍，但傳感器檢測(cè)到的溫度未達(dá)到上限溫度，因此，不能對(duì)電池的充電/放電進(jìn)行限制。另一方面，存在如下問(wèn)題盡管例如由于電池的充電/放電的時(shí)間段較短從而電池的內(nèi)部溫度沒(méi)有超出可接受的溫度范圍，但是由傳感器檢測(cè)到的溫度已達(dá)到上限溫度，因此，使得電池的充電/放電被限制。在本發(fā)明中，希望的是估計(jì)用于電動(dòng)工具的電池的內(nèi)部溫度，從而使得能夠抑制內(nèi)部溫度達(dá)到作為可接受的溫度范圍的上限的限制溫度。用于解決問(wèn)題的手段用于實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的第一方面涉及一種內(nèi)部溫度估計(jì)單元，其從檢測(cè)用于電動(dòng)工具的電池的單元的溫度的溫度檢測(cè)裝置讀取所檢測(cè)到的溫度，以基于所檢測(cè)到的溫度來(lái)估計(jì)電池的內(nèi)部溫度。在本發(fā)明的內(nèi)部溫度估計(jì)單元中，在電池開(kāi)始放電時(shí)或開(kāi)始對(duì)電池充電時(shí)，初始 值設(shè)定裝置從溫度檢測(cè)裝置讀取檢測(cè)到的溫度并將所檢測(cè)到的溫度設(shè)定為初始值。此外，在電池放電期間或?qū)﹄姵爻潆娖陂g，溫度增加量計(jì)算裝置從溫度檢測(cè)裝置讀取所檢測(cè)到的溫度，并基于所讀取的檢測(cè)到的溫度的最新值和由初始值設(shè)定裝置設(shè)定的初始值來(lái)計(jì)算電池的單元的溫度增加量。然后，內(nèi)部溫度估計(jì)單元輸出由溫度增加量計(jì)算裝置計(jì)算的溫度增加量，以作為表示電池的內(nèi)部溫度的估計(jì)值。例如，圖7和圖8中的每個(gè)示出如下參數(shù)之間的關(guān)系電池的放電電流；電池的輸出電壓；電池的表面溫度(實(shí)際測(cè)量溫度)；以及由控制微型計(jì)算機(jī)基于來(lái)自用于溫度檢測(cè)的傳感器(熱敏電阻器)的檢測(cè)信號(hào)而識(shí)別的識(shí)別溫度。當(dāng)放電電流從電池流向負(fù)載時(shí)，測(cè)
量每一個(gè)值。從圖7和圖8明顯看出，當(dāng)開(kāi)始放電時(shí)，電池的表面溫度和由微型計(jì)算機(jī)識(shí)別的溫度彼此一致。在放電開(kāi)始之后，當(dāng)電池的內(nèi)部溫度由于放電而上升時(shí)，表面溫度(實(shí)際測(cè)量溫度)相應(yīng)地上升。由微型計(jì)算機(jī)識(shí)別的溫度的上升與表面溫度(實(shí)際測(cè)量溫度)的上升相比存在延遲。該延遲導(dǎo)致表面溫度和由微型計(jì)算機(jī)識(shí)別的溫度之間的溫度差。該溫度差與由微型計(jì)算機(jī)識(shí)別的溫度相對(duì)于放電開(kāi)始時(shí)的增加量基本上成比例。盡管不能測(cè)量電池的內(nèi)部溫度，但是電池的內(nèi)部溫度和表面溫度之間的關(guān)系與表面溫度和由微型計(jì)算機(jī)識(shí)別的溫度之間的關(guān)系相似。具體地，電池的內(nèi)部溫度和表面溫度在放電開(kāi)始時(shí)彼此一致，而當(dāng)電池的內(nèi)部溫度在放電開(kāi)始之后由于放電而開(kāi)始上升時(shí)，出現(xiàn)了溫度差。該溫度差也與由微型計(jì)算機(jī)識(shí)別的溫度相對(duì)于放電開(kāi)始時(shí)的增加量基本上成比例。圖7和圖8中的每個(gè)示出電池向負(fù)載放電期間的特性，但未示出充電期間的特性。然而，在從電池充電器向電池充電期間，由微型計(jì)算機(jī)識(shí)別的溫度、表面溫度以及內(nèi)部溫度之間的溫度差以與放電類似的方式發(fā)生。在本發(fā)明中，要將電池開(kāi)始放電時(shí)或開(kāi)始對(duì)電池充電時(shí)檢測(cè)到的溫度(由溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)到的電池溫度)作為初始值。然后，計(jì)算溫度增加量，該溫度增加量是在電池充電或放電期間相對(duì)于由溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)到的電池溫度(檢測(cè)溫度)的初始值的增加量。該溫度增加量要作為表示電池的內(nèi)部溫度的估計(jì)值。作為結(jié)果，當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)部溫度估計(jì)單元時(shí)，即使在電池的充電或放電期間從溫度檢測(cè)裝置讀取并由內(nèi)部溫度估計(jì)單元識(shí)別的電池溫度(識(shí)別溫度)與電池的表面溫度(因此，與內(nèi)部溫度)之間存在溫度差，仍能夠根據(jù)所識(shí)別的溫度的相對(duì)于充電開(kāi)始或放電開(kāi)始時(shí)的溫度增加量來(lái)估計(jì)電池的內(nèi)部溫度。圖7示出了環(huán)境溫度為25°C時(shí)的測(cè)量結(jié)果，而圖8示出了環(huán)境溫度為0°C時(shí)的測(cè)
量結(jié)果。

盡管預(yù)期電池的內(nèi)部溫度和表面溫度在電池的放電或充電期間上升，但是要考慮電池的內(nèi)部溫度和表面溫度可能會(huì)由于紊流等而暫時(shí)降低，這取決于周圍環(huán)境?？赡艽嬖谌缦虑闆r如上所述，電池的表面溫度在電池的放電或充電期間降低，并且根據(jù)電池的表面溫度的降低，溫度檢測(cè)裝置所檢測(cè)到的溫度(因此，由內(nèi)部溫度估計(jì)單元識(shí)別的識(shí)別溫度)降低。在這種情況下，認(rèn)為如果要用于計(jì)算溫度增加量的初始值仍保持為電池開(kāi)始放電時(shí)或開(kāi)始對(duì)電池充電時(shí)所檢測(cè)到的檢測(cè)溫度，則不能準(zhǔn)確地計(jì)算出溫度增加量(換言之，內(nèi)部溫度)。因此，在本發(fā)明的第二方面，當(dāng)從溫度檢測(cè)裝置讀取的檢測(cè)到的溫度低于初始值時(shí)，溫度增加量計(jì)算裝置可以以從溫度檢測(cè)裝置讀取的檢測(cè)到的溫度來(lái)更新初始值。通過(guò)上述配置，對(duì)初始值進(jìn)行修正，使得溫度增加量(因此，內(nèi)部溫度的估計(jì)值)變得更高。因此，通過(guò)使用該估計(jì)值，可以改善在抑制電池的單元的溫度增加方面的安全性。接著，根據(jù)本發(fā)明的第三方面的用于電動(dòng)工具的裝置包括本發(fā)明的上述內(nèi)部溫度估計(jì)單元。判定裝置判定由內(nèi)部溫度估計(jì)單元獲得的、表示電池的內(nèi)部溫度的估計(jì)值是否超過(guò)了用于過(guò)熱判定的預(yù)定的設(shè)定溫度。當(dāng)判定裝置判定內(nèi)部溫度的估計(jì)值超過(guò)了設(shè)定溫度時(shí)，保護(hù)裝置停止或限制電池的放電或?qū)﹄姵氐某潆姟Ｓ纱?，能夠保護(hù)電池。因此，根據(jù)本發(fā)明的用于電動(dòng)工具的裝置，可以抑制充電或放電期間當(dāng)電池的內(nèi)部溫度已經(jīng)達(dá)到用于過(guò)熱判定的設(shè)定溫度(換言之，可接受的溫度范圍的上限溫度或限制溫度)時(shí)電池的劣化或電池的損壞。在這里，從圖7和圖8明顯看出電池溫度的識(shí)別溫度和實(shí)際測(cè)量溫度(因此，內(nèi)部溫度)之間的差異如下當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，上述差異變得較大，當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，上述差異變得較小。出于該原因，在本發(fā)明的第四方面，可以提供第一設(shè)定溫度修正裝置，其基于被內(nèi)部溫度估計(jì)單元用來(lái)計(jì)算估計(jì)值的所檢測(cè)到的溫度的初始值或所檢測(cè)到的溫度來(lái)修正在由判定裝置進(jìn)行的電池的過(guò)熱判定中使用的設(shè)定溫度，使得檢測(cè)到的溫度或初始值越高，設(shè)定溫度就變得越低。取決于電池的狀態(tài)，電池可能由于溫度上升而很容易劣化。因此，在本發(fā)明的第五方面，可以提供第二設(shè)定溫度修正裝置。具體地，該第二設(shè)定溫度修正裝置可以基于電池的充放電歷史、開(kāi)路電壓以及剩余容量中的至少之一來(lái)修正由判定裝置進(jìn)行的電池的過(guò)熱判定中使用的設(shè)定溫度。當(dāng)通過(guò)第一設(shè)定溫度修正裝置和第二設(shè)定溫度修正裝置對(duì)用于過(guò)熱判定的設(shè)定溫度進(jìn)行修正時(shí)，可以更好地抑制由電池的充電或放電期間的溫度上升所引起的電池劣化。在本發(fā)明的第六方面，當(dāng)保護(hù)裝置在電池放電期間或?qū)﹄姵爻潆娖陂g停止或限制電池放電或?qū)﹄姵爻潆姇r(shí),保護(hù)裝置可以對(duì)在下一次對(duì)電池充電中流過(guò)的充電電流或在下一次電流放電中流過(guò)的放電電流進(jìn)行限制。通過(guò)該配置，對(duì)于其內(nèi)部溫度在放電或充電期間已經(jīng)達(dá)到用于過(guò)熱判定的設(shè)定溫度的電池，該電池在下一次充電或下一次放電期間的充電/放電電流與正常時(shí)間相比進(jìn)一步受到限制。由此，可以抑制電池的內(nèi)部溫度再次達(dá)到用于過(guò)熱判定的設(shè)定溫度。本發(fā)明的用于電動(dòng)工具的裝置可以是其中包含有電池的電池組、電池組可拆卸地附接到其上的電動(dòng)工具主體、或電池組可拆卸地附接到其上的電池充電器。


圖I是示出其中電池組附接到根據(jù)實(shí)施例的電動(dòng)工具主體的狀態(tài)的側(cè)視圖。圖2是示出其中電池組已從根據(jù)實(shí)施例的電動(dòng)工具主體拆卸下的狀態(tài)的側(cè)視圖。 圖3A是示出根據(jù)實(shí)施例的電池組的外觀的立體圖，而圖3B是示出電池充電器的外觀的立體圖。圖4是示出設(shè)置在根據(jù)實(shí)施例的電動(dòng)工具主體和電池組中的電子電路的電路圖。圖5是示出設(shè)置在根據(jù)實(shí)施例的電池組和電池充電器中的電子電路的電路圖。圖6是示出由電池組中的MCU執(zhí)行的放電禁止判定過(guò)程的流程圖。圖7是示出在電池放電期間測(cè)量的電池表面的實(shí)際測(cè)量溫度與由微型計(jì)算機(jī)識(shí)別的溫度之間的關(guān)系的說(shuō)明圖。圖8是示出在不同于圖7中的溫度條件的溫度條件下測(cè)量的實(shí)際測(cè)量溫度與由微型計(jì)算機(jī)識(shí)別的溫度之間的關(guān)系的說(shuō)明圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明10...主體(電動(dòng)工具主體)，14...電機(jī)殼體，16...齒輪箱，18...鉆頭卡盤，
20...手柄，22...觸發(fā)開(kāi)關(guān)，SWl...主開(kāi)關(guān)，24...電池組附接部分，32A.. ·正端子，32B...負(fù)端子，34A. .·信號(hào)端子，36...控制電源電路，38...輸入/輸出電路，LlA...正電源線，LlB...負(fù)電源線，Ml...驅(qū)動(dòng)電機(jī)，Ql...晶體管(N溝道M0SFET)，40...電池組，
42...連接器部分，44...電源端子部分，44A...正端子，44B...負(fù)端子，46...連接端子部分，46A-46C...信號(hào)端子，50...電池，52A...正端子，52B...負(fù)端子，60...電池控制電路，
62...電流測(cè)量電路，64...電壓測(cè)量電路，66...溫度測(cè)量電路，68...開(kāi)關(guān)操作檢測(cè)電路，70. . . MCU, 72...電池充電器檢測(cè)電路，L2A...正電源線，L2B...負(fù)電源線，Q4...晶體管(N溝道MOSFET)，80...電池充電器，82...電池組附接部分，84...電源端子部分，84A...正端子，84B. · ·負(fù)端子，86. · ·連接端子部分，86B、86C. · ·信號(hào)端子，88. · ·指示器部分，92. · ·整流電路，94...充電開(kāi)關(guān)電源電路，96. ..MCU，98...控制開(kāi)關(guān)電源電路
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。(電動(dòng)工具的整體配置)圖I是示出根據(jù)應(yīng)用本發(fā)明的本實(shí)施例的電動(dòng)工具的側(cè)視圖。如圖I所示，根據(jù)本實(shí)施例的電動(dòng)工具包括電動(dòng)工具主體(以下也簡(jiǎn)稱為“主體”)10和電池組40。主體20被配置為所謂的驅(qū)動(dòng)鉆(driver drill)。電池組40可拆卸地附接至主體10，以向主體10提供直流電源。主體10包括電機(jī)外殼14、位于電機(jī)殼體14前方的齒輪箱16、位于齒輪箱16前方的鉆頭卡盤18和位于電機(jī)殼體14下方的手柄20。電機(jī)殼體14容納有驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml (參見(jiàn)圖4)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力以旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)鉆頭卡盤18。齒輪箱16容納有齒輪機(jī)構(gòu)(未示出)，該齒輪機(jī)構(gòu)將驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml的驅(qū)動(dòng)力傳遞至鉆頭卡盤18。鉆頭卡盤18包括用于在鉆頭卡盤18的前端可拆卸地附接刀具(未示出)的附接機(jī)構(gòu)(未示出)。手柄20的形狀被設(shè)置成使得電動(dòng)工具的使用者能夠單手握住手柄20。在手柄20 的前上方，設(shè)置有觸發(fā)開(kāi)關(guān)22。觸發(fā)開(kāi)關(guān)22被電動(dòng)工具的使用者操作，以驅(qū)動(dòng)或停止驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml。另外，在手柄20的下端，設(shè)置有電池組附接部分24，以將電池組40可拆卸地附接至主體10。更具體地，如圖2所示，電池組附接部分24被配置成使得當(dāng)電動(dòng)工具的使用者向前滑動(dòng)電池組40時(shí)電池組40能夠從電池組附接部分24拆卸下來(lái)。這里，圖2是示出其中電池組40已從電動(dòng)工具主體10拆下的狀態(tài)的側(cè)視圖。具體地，如圖3A所示，在電池組40的上部區(qū)域中形成了用于連接到主體10的電池組附接部分24或圖3B中所示電池充電器80的連接器部分42。連接器部分42包括用于連接電池組40內(nèi)部的電池和控制電路的電源端子部分44和連接端子部分46。當(dāng)通過(guò)連接器部分42附接到主體10的電池組附接部分24時(shí)，電池組40通過(guò)電源端子部分44和連接端子部分46而電連接至主體10的內(nèi)部電路，從而變得能夠向主體10(參見(jiàn)圖4)直接提供直流電力。如圖3B所示，在電池充電器80的上部區(qū)域形成有電池組附接部分82和指示器部分88。指示器部分88包括多個(gè)指示燈，用于指示正在執(zhí)行對(duì)電池組40的充電操作。電池充電器80的電池組附接部分82被配置成使得可以通過(guò)以下方式附接電池組40 :，連接器部分42朝下的情況下將電池組40的連接器部分42的端部與電池組附接部分82相配合，然后沿附接方向滑動(dòng)電池組40。電池組附接部分82上設(shè)置有電源端子部分84和連接端子部分86，當(dāng)電池組40被附接至電池充電器80時(shí)，電源端子部分84和連接端子部分86分別被電連接至電池組40的電源端子部分44和連接端子部分46。當(dāng)這些端子部中的每個(gè)被連接到其對(duì)應(yīng)部分時(shí)，可以從電池充電器80向電池組40充電(參見(jiàn)圖5)。主體10的電池組附接部分24被配置成能夠配合電池組40的連接器部分42以及配合電池充電器80。(電動(dòng)工具主體10的電路配置)圖4是示出當(dāng)電池組40附接到主體10時(shí)，由電池組40和主體10形成的電路的電路圖。該電路用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml。如圖4所示，主體10包括正端子32A、負(fù)端子32B和信號(hào)端子34A。正端子32A和負(fù)端子32B是用于將主體10連接到電池組40的電源端子部分44的端子。信號(hào)端子34A是用于將主體10連接到連接端子部分46的端子。正端子32A通過(guò)主開(kāi)關(guān)SWl和正電源線LlA連接至驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml的一端。負(fù)端子32B通過(guò)晶體管Ql和負(fù)電源線LlB連接至驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml的另一端，其中晶體管Ql用于控制對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml的電流供應(yīng)。在本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml被構(gòu)成為直流有刷電機(jī)。當(dāng)晶體管Ql通過(guò)來(lái)自電池組40的輸入信號(hào)被導(dǎo)通且同時(shí)主開(kāi)關(guān)SWl處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí),驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml被通電并被驅(qū)動(dòng)。二極管(所謂的續(xù)流二極管)D1連接至驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml。二極管Dl被配置成將在晶體管Ql關(guān)斷時(shí)在負(fù)電源線LlB中產(chǎn)生的高電壓返回至正電源線L1A。這里，使用N溝道MOSFET作為晶體管Ql。主開(kāi)關(guān)SWl能夠與上述觸發(fā)開(kāi)關(guān)22 —同在導(dǎo)通(ON)和斷開(kāi)(OFF)狀態(tài)之間切換。具體地，在觸發(fā)開(kāi)關(guān)22被壓下時(shí)，主開(kāi)關(guān)SWl被導(dǎo)通，而當(dāng)在觸發(fā)開(kāi)關(guān)22被松開(kāi)時(shí)，主開(kāi)關(guān) SWl被斷開(kāi)。主體10還包括控制電源電路36和輸入/輸出電路38，控制電源電路36生成用于驅(qū)動(dòng)內(nèi)部電路的電源電壓，輸入/輸出電路38向電池組40輸出信號(hào)或從電池組40輸入信號(hào)?？刂齐娫措娐?6包括齊納二極管ZDl和電容器Cl。齊納二極管ZDl的陰極通過(guò)電阻器Rl連接至正電源線LlA0齊納二極管ZDl的陽(yáng)極被接地至主體10的地。電容器Cl由電解電容器構(gòu)成。電容器Cl的正側(cè)通過(guò)電阻器Rl與齊納二極管ZDl的陰極一起連接至正電源線L1A。電容器Cl的負(fù)側(cè)被接地至主體10的地。負(fù)端子32B連接至主體10的地。當(dāng)電池組40附接至主體10時(shí)，主體10的地通過(guò)負(fù)端子32B連接至電池組40的負(fù)電源線L2B (從而連接至電池50的負(fù)端子52B)。此外，當(dāng)主開(kāi)關(guān)SWl處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，正電源線LlA通過(guò)正端子32A連接到電池組40的正電源線L2A (從而連接到電池50的正端子52A)。當(dāng)主開(kāi)關(guān)SWl處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，電池電壓(例如，直流36伏)通過(guò)電阻器Rl從正電源線LlA施加到的齊納二極管ZDl的陽(yáng)極，并且電池電壓通過(guò)齊納二極管ZDl被降低到預(yù)定的恒定電壓(例如，直流5V)。接著，以降低的直流電壓對(duì)電容器Cl充電。電容器Cl的兩個(gè)端子之間的電壓被作為電源電壓Vcc提供給主體10的各種內(nèi)部電路，以激活內(nèi)部電路。輸入/輸出電路38包括晶體管Q2和電阻器R2、R3、R4和R5。晶體管Q2由NPN型雙極型晶體管構(gòu)成。晶體管Q2的基極通過(guò)電阻器R3連接至信號(hào)端子34A，同時(shí)通過(guò)電阻器R4接地。電源電壓Vcc被通過(guò)電阻器R2施加到信號(hào)端子34A。電源電壓Vcc還被通過(guò)電阻器R5施加到晶體管Q2的集電極。晶體管Q2的集電極還連接到晶體管Ql的柵極。晶體管Q2的發(fā)射極接地。電阻器R2、R3和R4的阻值被設(shè)定為使得在主開(kāi)關(guān)SWl導(dǎo)通后，當(dāng)電源電壓Vcc達(dá)到了預(yù)定電壓時(shí)，晶體管Q2被導(dǎo)通，從而使信號(hào)端子34A的電勢(shì)變?yōu)榻咏娫措妷篘cc的高電平。當(dāng)晶體管Q2處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，晶體管Ql的柵極通過(guò)晶體管Q2接地。由此，晶體管Ql進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，到驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml的電流通路被中斷。
當(dāng)接地信號(hào)端子34A通過(guò)電池組40的內(nèi)部電路(晶體管Q4，其將在稍后說(shuō)明)被接地時(shí)，晶體管Q2進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)。在晶體管Q2處于關(guān)斷狀態(tài)的情況下，電源電壓Vcc被通過(guò)電阻器R5施加到晶體管Ql的柵極，由此晶體管Ql進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，結(jié)果，形成到驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml的電流通路。在本實(shí)施例中，晶體管Q2的集電極直接連接到晶體管Ql的柵極。然而，晶體管Q2的集電極可以通過(guò)用于切換晶體管Ql的驅(qū)動(dòng)電路連接到晶體管Ql的柵極。(電池組40的電路配置) 電池組40包括設(shè)置在電源端子部分44中的正端子44A和負(fù)端子44B，設(shè)置在連接端子部分46中的三個(gè)信號(hào)端子46A、46B和46C，電池50以及電池控制電路60。電池50的正端子52A通過(guò)正電源線L2A連接到正端子44A。電池50的負(fù)端子52B 通過(guò)負(fù)電源線L2B連接到負(fù)端子44B。當(dāng)電池組40被附接到主體10時(shí)，正端子44A連接到主體10的正端子32A，負(fù)端子44B連接到主體10的負(fù)端子32B，而信號(hào)端子46A連接到主體10的信號(hào)端子34A。信號(hào)端子46B和46C是用于當(dāng)電池組40被附接到電池充電器80時(shí)連接到電池充電器80的連接端子部分86的端子。信號(hào)端子46B和46C中的每個(gè)在電池組40被連接到主體10時(shí)處于開(kāi)放狀態(tài)。電池50由串聯(lián)連接在正端子52A與負(fù)端子52B之間的多個(gè)(例如，10個(gè))電池單元構(gòu)成。電池50產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml的驅(qū)動(dòng)電壓(例如，直流36伏)。每個(gè)電池單元例如由單獨(dú)產(chǎn)生直流3. 6V的鋰離子可充電電池構(gòu)成。因此，電池50能夠?qū)崿F(xiàn)高輸出功率。例如，電池50能夠輸出的放電電流為IOA或更高。電池控制電路60包括電流測(cè)量電路62、電壓測(cè)量電路64、溫度測(cè)量電路66、開(kāi)關(guān)操作檢測(cè)電路68、電池充電器檢測(cè)電路72、主控制單元(主控制單元:MCU) 70、以及晶體管Q4。電流測(cè)量電路62檢測(cè)流經(jīng)正電源線L2A或負(fù)電源線L2B的電流，并且向MCU 70輸出具有對(duì)應(yīng)于檢測(cè)到的電流的電壓值的電流檢測(cè)信號(hào)。電壓測(cè)量電路64依次測(cè)量構(gòu)成電池50的各電池單元的電壓，并向MCU 70輸出具有對(duì)應(yīng)于所測(cè)得的電壓的電壓值的電壓檢測(cè)信號(hào)。溫度測(cè)量電路66包括布置在電池50周圍的熱敏電阻器，用于通過(guò)熱敏電阻器來(lái)測(cè)量電池溫度，并向MCU 70輸出具有對(duì)應(yīng)于所測(cè)得的溫度的電壓值的溫度檢測(cè)信號(hào)。開(kāi)關(guān)操作檢測(cè)電路68檢測(cè)主體10的觸發(fā)開(kāi)關(guān)22是否被操作。開(kāi)關(guān)操作檢測(cè)電路68包括晶體管Q3、電阻器R6、R7和R8。晶體管Q3由NPN型雙極型晶體管構(gòu)成。晶體管Q3的基極通過(guò)電阻器R6連接到信號(hào)端子46A，同時(shí)通過(guò)電阻器R7接地到電池組40的地。另外，晶體管Q3的發(fā)射極接地。電池組40的地被連接至負(fù)電源線L2B。因此，當(dāng)電池組40被附接到主體10時(shí)，電池組40的地和主體10的地具有相同的電勢(shì)，并且這些地中的每一個(gè)具有與電池50的負(fù)極相同的電勢(shì)。晶體管Q3的集電極連接至MCU 70，并且還通過(guò)電阻器R8連接至來(lái)自設(shè)置在電池組40中的控制電源電路(未示出)的電源電壓Vdd (例如，直流5V)的輸出通路?？刂齐娫措娐窂碾姵?0接收電力供應(yīng)，產(chǎn)生給定的電源電壓Vdd，并將電力提供給電池組40中各種電子電路?？刂齐娫措娐防缬砷_(kāi)關(guān)電源電路等構(gòu)成。晶體管Q4由N溝道MOSFET構(gòu)成。晶體管Q4的漏極連接至信號(hào)端子46A，其中晶體管Q3的基極通過(guò)電阻器R6連接至信號(hào)端子46A。此外，晶體管Q4的源極被接地，而晶體管Q4的柵極連接至MCU 70。因此，晶體管Q4被來(lái)自MCU 70的輸出信號(hào)(放電控制信號(hào)，將在后面對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明)導(dǎo)通/關(guān)斷。當(dāng)晶體管Q4處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，信號(hào)端子46A處于開(kāi)放狀態(tài)。因此，當(dāng)電池組40被附接到主體10且觸發(fā)開(kāi)關(guān)22被操作(主開(kāi)關(guān)SWl :導(dǎo)通)時(shí)，如果晶體管Q4處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，對(duì)應(yīng)于電池組40中的電源電壓Vcc的高電平信號(hào)從主體10的信號(hào)端子34A輸入到電池組40的信號(hào)端子46A。在這種情況下，開(kāi)關(guān)操作檢測(cè)電路68中的晶體管Q3進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，從開(kāi)關(guān)操作檢測(cè)電路68輸入到MCU 70的輸入信號(hào)變?yōu)榈碗娖健?
即在電池組40被附接到主體10時(shí)，如果觸發(fā)開(kāi)關(guān)22沒(méi)有被操作(主開(kāi)關(guān)SWl 0FF)，則主體10的信號(hào)用端子34A為低電平(地電位);然后，開(kāi)關(guān)操作檢測(cè)電路68中的晶體管Q3進(jìn)入斷開(kāi)狀態(tài)，并且從開(kāi)關(guān)操作檢測(cè)電路68輸入到MCU 70的輸入信號(hào)變?yōu)楦唠娖?。以與開(kāi)關(guān)操作檢測(cè)電路68相同的方式配置電池充電器檢測(cè)電路72。具體地，當(dāng)電池組40被附接到電池充電器80且高電平信號(hào)(例如，直流5伏)從電池充電器80輸入到信號(hào)端子46C時(shí)，電池充電器檢測(cè)電路72向MCU 70輸入表示高電平信號(hào)的檢測(cè)信號(hào)。具體地，當(dāng)信號(hào)端子46C處于開(kāi)放狀態(tài)時(shí)，電池充電器檢測(cè)電路72通過(guò)上拉電阻器向MCU 70輸入對(duì)應(yīng)于電源電壓Vdd的高電平信號(hào)。當(dāng)高電平信號(hào)從電池充電器80輸入到信號(hào)端子46C時(shí)，連接到通向MCU 70的信號(hào)通路的晶體管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，該信號(hào)通路被接地，使得到MCU 70的輸出為低電平。因此，MCU 70能夠基于來(lái)自開(kāi)關(guān)操作檢測(cè)電路68的輸入信號(hào)來(lái)檢測(cè)在附接了電池組40的主體10中的觸發(fā)開(kāi)關(guān)22是否被操作。此外，MCU70能夠基于來(lái)自電池充電器檢測(cè)電路72的輸入信號(hào)來(lái)檢測(cè)電池組40是否已連接至電池充電器80。MCU 70是由包括CPU、ROM、RAM、可重寫非易失性存儲(chǔ)器、輸入/輸出(I/O)端口、Α/D轉(zhuǎn)換器等的公知微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成，并根據(jù)存儲(chǔ)在ROM中的各種程序進(jìn)行操作。將在后面描述MCU 70的操作。(電池充電器80的電路配置)圖5是示出當(dāng)電池組40被附接到電池充電器80時(shí)，由電池組40和電池充電器80構(gòu)成的電路的電路圖。該電路是用于對(duì)電池充電的電路。如圖5所示，電池充電器80包括作為電源端子部分84的正端子84A和負(fù)端子84B。正端子84A和負(fù)端子84B是用于將電池充電器80連接到電池組40的正端子44A和負(fù)端子44B的端子。此外，電池充電器80包括作為連接端子部分86的信號(hào)端子86B和86C。信號(hào)端子86B和86C是用于將電池充電器80分別連接到電池組40的信號(hào)端子46B和46C的端子。電池充電器80包括整流電路92、充電開(kāi)關(guān)電源電路94、主控制單元(MCU) 96、以及控制開(kāi)關(guān)電源電路98。整流電路92對(duì)從交流電源如商用電源提供的交流電壓進(jìn)行整流。來(lái)自整流電路92的整流輸出被輸出到充電開(kāi)關(guān)電源電路94和控制開(kāi)關(guān)電源電路98。
充電開(kāi)關(guān)電源電路94是基于來(lái)自整流電路92的輸出來(lái)執(zhí)行對(duì)電池50的充電的開(kāi)關(guān)電路，充電開(kāi)關(guān)電源電路94被MCU 96驅(qū)動(dòng)控制。MCU 96以與電池組40中的MCU 70的方式一樣由微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成。MCU 96通過(guò)信號(hào)端子46B和86B從電池控制單元60中的MCU 70獲取電池狀態(tài)，并通過(guò)對(duì)充電開(kāi)關(guān)電源電路94進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制來(lái)控制對(duì)電池50的充電模式(充電電流、充電電壓等)?？刂崎_(kāi)關(guān)電源電路98產(chǎn)生電源電壓Vee (例如，直流5V)，用于對(duì)MCU 96等的內(nèi)部電路進(jìn)行操作。電池充電器80的地通過(guò)負(fù)端子84B和電池組40的負(fù)端子44B連接至電池50的負(fù)端子52B。在充電開(kāi)關(guān)電源電路94中產(chǎn)生的充電電壓被通過(guò)正端子84A和電池組40的正端子44A施加到電池50的正端子52A。對(duì)電池充電器80的信號(hào)端子86C施加在控制開(kāi)關(guān)電源電路98中產(chǎn)生的電源電壓
Vee0因此，當(dāng)電池組40被附接到電池充電器80且在控制開(kāi)關(guān)電源電路98中產(chǎn)生了電源電壓Vee時(shí),對(duì)應(yīng)于電源電壓Vee的高電平信號(hào)被通過(guò)信號(hào)端子86C和46C輸入到電池組40中的電池充電器檢測(cè)電路72。然后，從電池充電器檢測(cè)電路72輸入到MCU 70的檢測(cè)信號(hào)的信號(hào)電平從高電平變?yōu)榈碗娖?。電池充電?0包括指示器部分88。指示器部分88設(shè)置有多個(gè)指示燈。MCU 96根據(jù)對(duì)電池50充電的狀態(tài)來(lái)點(diǎn)亮指示器部分88的指示燈。(電池組40中的MCU70的操作)接著，將給出關(guān)于電池組40中的MCU 70的操作的說(shuō)明。MCU 70 一般工作在睡眠模式下(換言之，在低功耗模式下)，其中對(duì)來(lái)自開(kāi)關(guān)操作檢測(cè)電路68或電池充電器檢測(cè)電路72的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以監(jiān)測(cè)該檢測(cè)信號(hào)是否從高電平變?yōu)榈碗娖?。?dāng)來(lái)自開(kāi)關(guān)操作檢測(cè)電路68或電池充電器檢測(cè)電路72的檢測(cè)信號(hào)從高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，MCU70被啟動(dòng)，并切換至電池50受到保護(hù)的正常模式。當(dāng)MCU 70處于睡眠模式時(shí)，從MCU 70輸出到晶體管Q4的柵極的放電控制信號(hào)為低電平，并且晶體管Q4被保持在斷開(kāi)狀態(tài)。當(dāng)MCU 70被來(lái)自開(kāi)關(guān)操作檢測(cè)電路68的檢測(cè)信號(hào)(低電平)啟動(dòng)時(shí)，MCU 70使放電控制信號(hào)為高電平，以導(dǎo)通晶體管Q4，并允許從電池50向驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml放電。 簡(jiǎn)言之，當(dāng)晶體管Q4進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，在主體10中的輸入/輸出電路38中的晶體管Q2進(jìn)入斷開(kāi)狀態(tài)，并且設(shè)置在到驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml的電流通路上的晶體管Ql進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，因此，電流流過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml以使驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml旋轉(zhuǎn)。當(dāng)MCU 70如此使放電控制信號(hào)為高電平并允許從電池50向驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml放電時(shí)(即，在從電池50放電的過(guò)程中)，MCU 70執(zhí)行保護(hù)電池50避免過(guò)放電等的放電控制過(guò)程。在放電控制過(guò)程中，執(zhí)行放電電流限制處理、過(guò)放電限制處理和電池溫度限制處理。具體地，執(zhí)行基于電流測(cè)量電路62、電壓測(cè)量電路64和溫度測(cè)量電路66的檢測(cè)結(jié)果對(duì)從電池50到驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml的放電進(jìn)行限制的過(guò)程。在放電電流限制處理中，當(dāng)放電期間在電流測(cè)量電路62中檢測(cè)到的放電電流超過(guò)了預(yù)設(shè)閾值時(shí)，確定過(guò)電流正在流過(guò)，然后，使放電控制信號(hào)為低電平，從而停止從電池50向驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml放電。
在過(guò)放電限制處理中，當(dāng)放電期間在電壓測(cè)量電路64中檢測(cè)到的電池電壓降低到低于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，確定電池50處于過(guò)放電狀態(tài)，然后，使放電控制信號(hào)為低電平，從而停止從電池50向驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml放電。在電池溫度限制處理中，當(dāng)放電期間在溫度測(cè)量電路66中檢測(cè)到的電池溫度超過(guò)預(yù)設(shè)閾值時(shí)，確定電池50處于過(guò)熱狀態(tài)，然后，使放電控制信號(hào)為低電平，從而停止從電池50向驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml放電。當(dāng)使放電控制信號(hào)為低電平，并且從電池50到驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml的放電被以任何上述限制處理而停止時(shí)，使用者檢測(cè)到異常并釋放觸發(fā)開(kāi)關(guān)22。因此，主開(kāi)關(guān)SWl進(jìn)入斷開(kāi)狀態(tài)，并且在主體10中，從控制電源電路36的輸出的電源電壓Vcc降低，從而使從信號(hào)端子34A到信號(hào)端子46A的輸入信號(hào)為低電平。因此，當(dāng)MCU 70已通過(guò)上述限制處理而停止從電池50向驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml放電時(shí)，MCU70通過(guò)確定來(lái)自開(kāi)關(guān)操作檢測(cè)電路68的檢測(cè)信號(hào)是否變?yōu)楦唠娖絹?lái)識(shí)別主開(kāi)關(guān)SWl已被 斷開(kāi)。在識(shí)別出主開(kāi)關(guān)SWl已被斷開(kāi)時(shí)，MCU 70等待主開(kāi)關(guān)SWl被導(dǎo)通，直到經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間段為止。當(dāng)主開(kāi)關(guān)SWl在預(yù)定時(shí)間段過(guò)去之前被導(dǎo)通時(shí)，MCU 70使放電控制信號(hào)再次為高電平，并允許放電(換言之，允許對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml的驅(qū)動(dòng))。如果主開(kāi)關(guān)SWl沒(méi)有在預(yù)定時(shí)間段過(guò)去之前被斷開(kāi)，則MCU 70切換到睡眠模式。由于除非在上述限制處理中檢測(cè)到異常(例如過(guò)電流)，否則MCU 70持續(xù)輸出放電控制信號(hào)(高電平)，所以MCU 70不能通過(guò)開(kāi)關(guān)操作檢測(cè)電路68來(lái)檢測(cè)主開(kāi)關(guān)SWl的斷開(kāi)狀態(tài)(換言之，對(duì)觸發(fā)開(kāi)關(guān)22的操作的停止)。因此，MCU 70基于來(lái)自電流測(cè)量電路62等的檢測(cè)信號(hào)來(lái)測(cè)量到驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml的載流的停止時(shí)間段，而MCU 70在從睡眠模式切換到正常模式之后輸出放電控制信號(hào)(高電平)，然后，在載流的停止時(shí)間段已經(jīng)達(dá)到預(yù)定時(shí)長(zhǎng)時(shí)切換到睡眠模式。當(dāng)MCU 70在上述的放電控制處理中檢測(cè)到存在電池50的過(guò)放電并且停止了放電時(shí)，MCU 70將過(guò)放電的記錄存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中。同時(shí)，當(dāng)MCU 70被來(lái)自電池充電器檢測(cè)電路72的檢測(cè)信號(hào)(低電平)啟動(dòng)時(shí)，MCU70通過(guò)信號(hào)端子46B和86B向電池充電器80的MCU96輸出指示電池50的狀態(tài)(電池電壓、電池容量等)的各種信息。此后，當(dāng)電池充電器80對(duì)電池50的充電開(kāi)始時(shí)，MCU 70執(zhí)行用于電池保護(hù)的充電控制過(guò)程。充電控制過(guò)程包括基于上述測(cè)量電路62、64和66中的每一個(gè)的檢測(cè)結(jié)果來(lái)確定是否發(fā)生了異常(例如電池50過(guò)充電和/或電池50過(guò)熱)的步驟；以及如果確定存在異常，則通過(guò)信號(hào)端子46B和86B向電池充電器80發(fā)送停止充電或降低充電電流的命令的步驟。當(dāng)MCU 70在充電控制過(guò)程中檢測(cè)到電池50的過(guò)充電并且停止充電時(shí)，MCU 70將過(guò)充電的記錄存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中。充電控制過(guò)程持續(xù)到來(lái)自電池充電器檢測(cè)電路72的檢測(cè)信號(hào)變?yōu)楦唠娖綖橹?換言之，直到停止從電池充電器80輸入電源電壓Vee為止)。當(dāng)檢測(cè)信號(hào)變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，MCU 70確定電池組40已從電池充電器80拆下，并切換至睡眠模式。如上所述，電池組40中的MCU 70確定電池50對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml放電期間由溫度測(cè)量電路66檢測(cè)到的電池溫度是否超過(guò)閾值。當(dāng)電池溫度已超過(guò)該閾值時(shí)，MCU 70停止放電。此外，MCU 70向電池充電器80的MCU 96發(fā)送在電池充電器80對(duì)電池50充電的過(guò)程中由溫度測(cè)量電路66檢測(cè)到的電池溫度，從而抑制電池溫度在充電期間超過(guò)閾值。然而，溫度測(cè)量電路66所檢測(cè)到的電池溫度是由布置在電池50周圍的熱敏電阻器檢測(cè)到的溫度，而不是電池50的內(nèi)部溫度。出于這個(gè)原因，當(dāng)電池50的內(nèi)部溫度在電池50的放電或充電期間發(fā)生變化(增加)時(shí)，在由溫度測(cè)量電路66檢測(cè)到的電池溫度和電池50的內(nèi)部溫度之間存在溫度差。結(jié)果，電池50不能被正確地保護(hù)。因此，在本實(shí)施例中，當(dāng)MCU 70處于正常模式時(shí)，不僅執(zhí)行上述控制處理，而且還執(zhí)行圖6中示出的放電禁止判定過(guò)程。
在下文中，將對(duì)放電禁止判定過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。(放電禁止判定過(guò)程)由MCU 70以恒定的周期(例如，每O. 5秒)重復(fù)執(zhí)行放電禁止判定過(guò)程。當(dāng)放電禁止判定過(guò)程開(kāi)始時(shí)，首先在SllO (S表示“步驟”)中執(zhí)行讀取處理。讀取處理從溫度測(cè)量電路66讀取當(dāng)前電池溫度Tnow (具體地，電池50的表面溫度)。讀取處理不僅包括從溫度測(cè)量電路66讀取電池溫度Tnow的步驟，而且還包括將多次(換言之，在給定的時(shí)間段內(nèi))讀取的電池溫度Tnow進(jìn)行平均的步驟，或者通過(guò)執(zhí)行對(duì)多次讀取的電池溫度Tnow進(jìn)行移動(dòng)平均來(lái)去除從溫度測(cè)量電路66獲得的檢測(cè)溫度的誤差分量(換言之，不必要的噪聲分量)的步驟。接著，在S120中，確定在該時(shí)間點(diǎn)是在執(zhí)行從電池50放電還是在執(zhí)行對(duì)電池50充電。如果在該時(shí)間點(diǎn)正在從電池50放電，則在后續(xù)的S130中確定該時(shí)間點(diǎn)是否是緊接在放電剛開(kāi)始之后。如果是緊接在放電剛開(kāi)始之后，則過(guò)程前進(jìn)到步驟S140，以將在SllO中通過(guò)讀取處理獲得的當(dāng)前電池溫度Tnow作為放電初始時(shí)間溫度Tini存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器(RAM等)中。如果在S140中將放電初始時(shí)間溫度Tini存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，或者如果在S130中確定其并非是緊接在放電剛開(kāi)始后的時(shí)間點(diǎn)，則過(guò)程前進(jìn)到S150。在S150中，計(jì)算在SllO中獲得的當(dāng)前電池溫度Tnow和在S140中存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的放電初始時(shí)間溫度Tini之間的差，即計(jì)算電池50的溫度增加量(=Tnow-Tini),來(lái)確定溫度增加量“Tnow-Tini”是否為負(fù)值。如果在S150中確定“Tnow-Tini”(其為電池50的內(nèi)部溫度的估計(jì)值)為負(fù)值，則過(guò)程前進(jìn)到步驟S160。在S160中，由于在SllO中獲得的當(dāng)前電池溫度Tnow低于放電初始時(shí)間溫度Tini，則將當(dāng)前電池溫度Tnow更新為存儲(chǔ)器中的放電初始時(shí)間溫度Tini。然后，過(guò)程前進(jìn)到S170。另一方面，如果確定在S150中“Tnow-Tini”(其為電池50的溫度增加量)不是負(fù)值，則過(guò)程簡(jiǎn)單地前進(jìn)到S170。當(dāng)MCU 70被啟動(dòng)并保持在正常模式(其在MCU 70切換到睡眠模式之前)下時(shí)，從電池50的放電不被連續(xù)執(zhí)行，而是根據(jù)觸發(fā)開(kāi)關(guān)22的操作/停止來(lái)間歇性地執(zhí)行。因此，可能存在如下情況電池溫度Tnow由于放電的暫時(shí)停止而變得低于放電初始時(shí)間溫度Tini。出于這個(gè)原因，放電初始時(shí)間溫度Tini通過(guò)S150和S160的處理而被更新。接著，在S170中，從存儲(chǔ)器中讀取預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(ROM等)中的可接受的溫度增加基準(zhǔn)值A(chǔ)T，并將其設(shè)置為用于確定是否停止放電的閾值。
也就是說(shuō)，由于溫度增加量“Tnow-Tini”與電池50的內(nèi)部溫度的變化量成比例，因此在本實(shí)施例中將溫度增加量“Tnow-Tini”用作為表示電池50的內(nèi)部溫度的估計(jì)值。具體地，基于作為估計(jì)值的溫度增加量“Tnow-Tini”來(lái)確定電池50內(nèi)部的溫度上升(即，過(guò)熱)。因此，在S170中，可接受的溫度增加基準(zhǔn)值Λ T被設(shè)定為用于上述過(guò)熱判定的設(shè)定溫度。然后，在隨后的處理中，基于該可接受的溫度增加基準(zhǔn)值A(chǔ)T來(lái)確定是否停止放電。如果在S170中設(shè)定了可接受的溫度增加基準(zhǔn)值A(chǔ)T，則過(guò)程前進(jìn)到S180。在S180中，基于放電初始時(shí)間溫度Tini和電池溫度Tnow來(lái)執(zhí)行可接受的溫度增加基準(zhǔn)值A(chǔ)T的負(fù)修正，使得當(dāng)溫度Tini和Tnow中的每一個(gè)越高時(shí)，溫度增加基準(zhǔn)值Λ T變得越低。從圖7和圖8中的測(cè)量結(jié)果明顯看出為何以上述方式來(lái)修正可接受的溫度增加基準(zhǔn)值Λ T0具體地，隨著放電初始時(shí)間溫度Tini或電池溫度Tnow越高，由溫度測(cè)量電路66 獲得的傳感器溫度(識(shí)別溫度)和實(shí)際測(cè)量溫度(因此，內(nèi)部溫度)之間的差(換言之，溫度增加量“Tnow-Tini”)變得越小；在這種情況下，如果可接受的溫度增加基準(zhǔn)值Λ T是恒定值，則很難確定是否在電池50內(nèi)部存在過(guò)熱。接著，在S190中，從非易失性存儲(chǔ)器讀取過(guò)放電的記錄和過(guò)充電的記錄；然后，對(duì)可接受的溫度增加基準(zhǔn)值A(chǔ)T執(zhí)行負(fù)修正，使得隨著過(guò)放電和過(guò)充電中的每個(gè)的記錄的數(shù)量越大，可接受的溫度增加基準(zhǔn)值A(chǔ)T變得越低。在隨后的S200中，讀出已被測(cè)量并存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中的、電池50的開(kāi)路電壓(最新值)，然后，對(duì)可接受的溫度增加基準(zhǔn)值△ T執(zhí)行負(fù)修正，使得開(kāi)路電壓越低，則可接受的溫度增加基準(zhǔn)值ΛT變得越低。在進(jìn)一步的后續(xù)的S210中，讀出已被測(cè)量并存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中的、電池50的剩余容量(最新值)，然后，對(duì)可接受的溫度增加基準(zhǔn)值A(chǔ)T執(zhí)行負(fù)修正，使得剩余容量越低，則可接受的溫度增加基準(zhǔn)值Λ T變得越低。也就是說(shuō)，在S190至S210中，當(dāng)過(guò)放電和過(guò)充電的記錄的數(shù)量較大時(shí)，當(dāng)開(kāi)路電壓較低時(shí)，或者當(dāng)剩余容量較低時(shí)，電池50的內(nèi)部容易過(guò)熱；因此，為了便于根據(jù)溫度增加量“Tnow-Tini”來(lái)確定電池50的內(nèi)部是否過(guò)熱，對(duì)可接受的溫度增加基準(zhǔn)值A(chǔ)T執(zhí)行負(fù)修正。此外，當(dāng)開(kāi)路電壓較低時(shí)(當(dāng)剩余容量較低時(shí))，實(shí)際測(cè)量溫度和識(shí)別溫度之間的差異由于較短的放電時(shí)間段而變得更小。因此，對(duì)可接受的溫度增加基準(zhǔn)值A(chǔ)T執(zhí)行負(fù)修正。這里，在S180到S210中對(duì)可接受的溫度增加基準(zhǔn)值Λ T執(zhí)行負(fù)修正時(shí)，可以以如下方式來(lái)執(zhí)行負(fù)修正確定前述參數(shù)中的每個(gè)是否高于或低于預(yù)設(shè)閾值，從而確定負(fù)修正是否是必要的；然后，可以通過(guò)設(shè)定值來(lái)對(duì)可接受的溫度增加基準(zhǔn)值A(chǔ)T執(zhí)行負(fù)修正。在這種情況下，可以通過(guò)基于上述各參數(shù)中的每個(gè)的值來(lái)計(jì)算修正量，來(lái)對(duì)可接受的溫度增加基準(zhǔn)值Λ T執(zhí)行負(fù)修正。當(dāng)執(zhí)行了上述S180至S210中的一系列修正處理時(shí)，過(guò)程前進(jìn)到S220。在S220中，計(jì)算溫度增加量“Tnow-Tini ”，并且確定溫度增加量“Tnow-Tini ”的值是否大于等于通過(guò)從可接受的溫度增加基準(zhǔn)值A(chǔ)T中減去預(yù)定值X而獲得的判定值“ ΛΤ-χ”。
如果溫度增加量“Tnow-Tini”大于等于判定值“ ΛΤ-χ”，則過(guò)程前進(jìn)到S230。在S230中，修正用于在上述放電電流限制處理、過(guò)放電限制處理以及電池溫度限制處理中確定是否停止放電的各個(gè)閾值。具體地，降低在放電電流限制處理中用于確定過(guò)流的閾值，增大在過(guò)放電限制處理中用于確定過(guò)放電的閾值，以及降低在電池溫度限制處理中用于確定過(guò)熱的閾值。這些操作允許通過(guò)每個(gè)限制處理來(lái)容易地執(zhí)行放電的停止。這里，在S230中，用來(lái)修正每個(gè)上述閾值的修正值可以是恒定值?；蛘?，可以將修正值設(shè)置為，使得在溫度增加量“Tnow-Tini ”和判定值“ Δ T-χ”之間的差越大，則修正值變得越大。當(dāng)在S230中修正了要在每個(gè)上述限制處理中使用的閾值時(shí)，或者當(dāng)在S220中確 定了溫度增加量“Tnow-Tini”小于判定值“ ΛΤ-χ”時(shí)，過(guò)程前進(jìn)到S240。在S240中，確定溫度增加量“Tnow-Tini”是否大于等于可接受的溫度增加基準(zhǔn)值A(chǔ)T。如果溫度增加量“Tnow-Tini”大于等于可接受的溫度增加基準(zhǔn)值A(chǔ)T，則確定電池50的內(nèi)部溫度已達(dá)到可接受的上限溫度，然后，過(guò)程前進(jìn)到S250。在S250中，放電控制信號(hào)從高電平變?yōu)榈碗娖?，從而停止從電?0放電。此后，終止放電禁止判定過(guò)程。同時(shí)，如果溫度增加量“Tnow-Tini”小于可接受的溫度增加基準(zhǔn)值A(chǔ)T，則簡(jiǎn)單地終止放電禁止判定過(guò)程。另一方面，當(dāng)在步驟S120中確定了在該時(shí)間點(diǎn)正在執(zhí)行對(duì)電池50的充電時(shí)，則過(guò)程前進(jìn)到S260。在S260中，確定是否在步驟S230中因?yàn)殡姵?0的溫度增加量“Tnow-Tini ”已經(jīng)達(dá)到先前的放電時(shí)的判定值“ΛΤ-χ”而使得正常時(shí)間中的放電控制受到限制，或者因?yàn)殡姵?0的溫度增加量“Tnow-Tini”已經(jīng)達(dá)到先前的放電時(shí)的可接受的溫度增加基準(zhǔn)值Δ T而停止放電。在先前放電時(shí)的放電控制受到限制，或者先前放電時(shí)的放電被停止的情況下，確定電池50的內(nèi)部溫度會(huì)易于上升；然后，過(guò)程前進(jìn)到S270。在S270中，向電池充電器80的MCU 96發(fā)送充電電流限制信號(hào)，從而使得對(duì)電池50的充電電流的上限低于正常時(shí)間中的上限，然后，終止放電禁止判定過(guò)程。另外，當(dāng)在S260中確定在先前放電時(shí)既未停止放電又未對(duì)放電控制進(jìn)行限制時(shí)，簡(jiǎn)單地終止放電禁止判定過(guò)程。(實(shí)施例的效果)如上所述，在本實(shí)施例中，設(shè)置在電池組40中的MCU 70執(zhí)行圖6中示出的放電禁止判定過(guò)程。在放電禁止判定過(guò)程中，在從電池組40向驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml放電的過(guò)程中，計(jì)算作為相對(duì)于放電開(kāi)始時(shí)的增加量的、由溫度測(cè)量電路66測(cè)得的電池溫度(具體地，表面溫度)的溫度增加量“Tnow-Tini”，作為指示電池50的內(nèi)部溫度的估計(jì)值。當(dāng)溫度增加量“Tnow-Tini”大于等于可接受的溫度增加基準(zhǔn)值A(chǔ)T時(shí)，確定電池50的內(nèi)部溫度已達(dá)到可接受的上限溫度，從而停止放電(步驟S240、S250)。出于該原因，根據(jù)本實(shí)施例，即使因?yàn)橛蓽囟葴y(cè)量電路66測(cè)得的電池溫度(表面溫度)和電池50的內(nèi)部溫度之間的差異變得較大而使得無(wú)法只通過(guò)在放電期間執(zhí)行的電池溫度限制處理來(lái)保護(hù)電池50，也可以通過(guò)估計(jì)電池50的內(nèi)部溫度來(lái)抑制由過(guò)熱導(dǎo)致的電池50的劣化。
此外，在放電禁止判定過(guò)程中，當(dāng)溫度增加量“Tnow-Tini”在電池50的放電期間變得大于等于判定值“ΛΤ-χ”(其小于可接受的溫度增加基準(zhǔn)值A(chǔ)T)時(shí)，對(duì)用于在放電電流限制處理、過(guò)放電限制處理和電池溫度限制處理中確定是否停止放電的各個(gè)閾值進(jìn)行修正，以通過(guò)相應(yīng)的限制處理來(lái)嚴(yán)格地限制放電(S220、S230)。因此，根據(jù)本實(shí)施例，還可以在電池50的內(nèi)部溫度達(dá)到可接受的上限溫度之前，通過(guò)每個(gè)上述限制處理來(lái)停止放電。因此，本實(shí)施例使得能夠以更有利的方式來(lái)抑制由電池50的過(guò)熱而導(dǎo)致的劣化。此外，在放電禁止判定過(guò)程中，基于放電初始時(shí)間溫度Tini和電池溫度Tnow、充電記錄和放電記錄、以及電池50的開(kāi)路電壓和剩余容量來(lái)對(duì)可接受的溫度增加基準(zhǔn)值A(chǔ)T執(zhí)行負(fù)修正，使得電池50的表面溫度越高，或電池50的狀況越差，則可接受的溫度增加基準(zhǔn)值八1'變得越小(3180至3210)。
因此，根據(jù)本實(shí)施例，可以使用溫度增加量“Tnow-Tini”和可接受的溫度增加基準(zhǔn)值A(chǔ)T來(lái)準(zhǔn)確地確定電池50的內(nèi)部溫度已達(dá)到可接受的上限值(或者，已變得更接近可接受的過(guò)上限值),從而正確地執(zhí)行電池50的放電的停止(或限制放電)。此外，當(dāng)電池50放電期間在放電禁止判定過(guò)程中停止了放電(或限制放電)時(shí)，充電電流限制信號(hào)在電池50的下一次充電期間被發(fā)送到電池充電器80的MCU，以便與正常時(shí)間相比進(jìn)一步限制充電電流的上限。因此，根據(jù)本實(shí)施例，可以在對(duì)電池50的下一次充電期間抑制電池50內(nèi)部的過(guò)熱。從現(xiàn)在起，將關(guān)于各項(xiàng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)彳丁說(shuō)明。在本實(shí)施例中，設(shè)直在電池組40中的溫度測(cè)量電路66對(duì)應(yīng)于內(nèi)部溫度估計(jì)單元中的檢測(cè)裝置的示例；在圖6中示出的放電禁止判定過(guò)程中的步驟S130至S160的處理對(duì)應(yīng)于內(nèi)部溫度估計(jì)單元中的初始值設(shè)定裝置的示例；S220和S240的處理對(duì)應(yīng)于內(nèi)部溫度估計(jì)單元中的溫度增加量計(jì)算裝置的示例。S220和S240的這些處理還對(duì)應(yīng)于用于電動(dòng)工具的設(shè)備中的判定裝置的示例。此外，圖6中所示的放電禁止判定過(guò)程中的S220至S250的處理對(duì)應(yīng)于用于電動(dòng)工具的設(shè)備中的保護(hù)裝置的示例；S180的處理對(duì)應(yīng)于用于電動(dòng)工具的設(shè)備中的第一設(shè)定溫度修正裝置的示例；并且S190至S210的處理對(duì)應(yīng)于用于電動(dòng)工具的設(shè)備中的第二設(shè)定溫度修正裝置的示例。(變型示例)盡管上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是本發(fā)明不應(yīng)限于上述實(shí)施例，而是可以在不脫離本發(fā)明的精神的范圍內(nèi)以各種形式進(jìn)行實(shí)施。例如，已經(jīng)在上述實(shí)施例中說(shuō)明了 在電池50放電期間，計(jì)算溫度增加量“Tnow-Tini”作為電池50的內(nèi)部溫度的估計(jì)值，然后，當(dāng)計(jì)算出的溫度增加量“Tnow-Tini”已達(dá)到判定值“ Λ T-Χ”或可接受的溫度增加基準(zhǔn)值A(chǔ)T (它們中的每一個(gè)都是用于確定過(guò)熱的設(shè)定溫度)時(shí)，限制或停止放電。然而，可以被配置成使得在電池50的充電期間，計(jì)算溫度增加量“Tnow-Tini”作為電池50的內(nèi)部溫度的估計(jì)值，然后，當(dāng)計(jì)算出溫度增加量“Tnow-Tini”已達(dá)判定值“ΔΤ-χ”或可接受的溫度增加基準(zhǔn)值A(chǔ)T (它們中的每一個(gè)都是用于確定過(guò)熱的設(shè)定溫度)時(shí)，限制或停止充電。此外，已在上述實(shí)施例中描述了通過(guò)電池組40中的MCU 70來(lái)執(zhí)行圖6中示出的放電禁止判定過(guò)程。但是，可以由設(shè)置在主體10中的用于放電控制的MCU來(lái)執(zhí)行放電禁止判定過(guò)程。此外，在對(duì)電池50充電期間計(jì)算了溫度增加量“Tnow-Tini”并且基于該計(jì)算的結(jié)果(即，內(nèi)部溫度的估計(jì)值)而限制或停止對(duì)電池50的充電的情況下，因此可以通過(guò)電池組40中的MCU 70或電池充電器80中的MCU 96來(lái)執(zhí)行充電禁止判定過(guò)程。在上述實(shí)施例中，說(shuō)明了在S180至S210中對(duì)可接受的溫度增加基準(zhǔn)值Λ T進(jìn)行修正。但是，S180至S210中的處理不一定必須被執(zhí)行。例如，可以執(zhí)行S180至S210的處理中的任一個(gè),例如,執(zhí)行S180中的處理和S200中的處理。盡管在上述實(shí)施例中針對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)鉆進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明還可以應(yīng)用于不是驅(qū)動(dòng)鉆的電動(dòng)工具中。
此外，盡管在上述實(shí)施例中采用有刷直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)Μ1，但是可以采用無(wú)刷直流電機(jī)或交流電機(jī)。但是，如果采用無(wú)刷直流電機(jī)或交流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)Μ1，則主體10需要被相對(duì)應(yīng)地構(gòu)成。此外，盡管在上述實(shí)施例中采用了雙極晶體管或MOSFET作為晶體管，但是可以采用其他開(kāi)關(guān)元件。
權(quán)利要求
1.ー種用于電動(dòng)工具的電池的內(nèi)部溫度估計(jì)單元，所述內(nèi)部溫度估計(jì)單元被設(shè)置在用于電動(dòng)工具的設(shè)備中，并從檢測(cè)作為電動(dòng)工具的電源的電池的單元的溫度的溫度檢測(cè)裝置讀取所檢測(cè)到的溫度，以基于所述檢測(cè)到的溫度來(lái)估計(jì)所述電池的內(nèi)部溫度，所述內(nèi)部溫度估計(jì)單元包括 初始值設(shè)定裝置，其在所述電池開(kāi)始放電時(shí)或在開(kāi)始對(duì)所述電池充電時(shí)從所述溫度檢測(cè)裝置讀取所述檢測(cè)到的溫度，并將所述檢測(cè)到的溫度設(shè)定為初始值；以及 溫度増加量計(jì)算裝置，其在所述電池放電期間或?qū)λ鲭姵爻潆娖陂g從所述溫度檢測(cè)裝置讀取所述檢測(cè)到的溫度，并基于所讀取的檢測(cè)到的溫度的最新值和由所述初始值設(shè)定裝置設(shè)定的所述初始值來(lái)計(jì)算所述電池的単元的溫度増加量，并且 其中，所述內(nèi)部溫度估計(jì)單元輸出由所述溫度増加量計(jì)算裝置計(jì)算的所述溫度増加量，以作為表示所述電池的所述內(nèi)部溫度的估計(jì)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于電動(dòng)工具的電池的內(nèi)部溫度估計(jì)單元， 其中，當(dāng)從所述溫度檢測(cè)裝置讀取的所述檢測(cè)到的溫度低于由所述初始值設(shè)定裝置設(shè)定的所述初始值時(shí)，所述溫度増加量計(jì)算裝置以從所述溫度檢測(cè)裝置讀取的所述檢測(cè)到的溫度來(lái)更新所述初始值。
3.ー種用于電動(dòng)工具的設(shè)備，包括 用于電動(dòng)工具的電池的內(nèi)部溫度估計(jì)單元，所述內(nèi)部溫度估計(jì)單元被設(shè)置在所述用于電動(dòng)工具的設(shè)備中，并從檢測(cè)作為所述電動(dòng)工具的電源的電池的單元的溫度的溫度檢測(cè)裝置讀取所檢測(cè)到的溫度，以基于所述檢測(cè)到的溫度來(lái)估計(jì)所述電池的內(nèi)部溫度，所述內(nèi)部溫度估計(jì)單元包括 初始值設(shè)定裝置，其在所述電池開(kāi)始放電時(shí)或在開(kāi)始對(duì)所述電池充電時(shí)從所述溫度檢測(cè)裝置讀取所述檢測(cè)到的溫度，并將所述檢測(cè)到的溫度設(shè)定為初始值；以及 溫度増加量計(jì)算裝置，其在所述電池放電期間或?qū)λ鲭姵爻潆娖陂g從所述溫度檢測(cè)裝置讀取所述檢測(cè)到的溫度，并基于所讀取的檢測(cè)到的溫度的最新值和由所述初始值設(shè)定裝置設(shè)定的所述初始值來(lái)計(jì)算所述電池的単元的溫度増加量，并且 其中，所述內(nèi)部溫度估計(jì)單元輸出由所述溫度増加量計(jì)算裝置計(jì)算的所述溫度増加量，以作為表示所述電池的所述內(nèi)部溫度的估計(jì)值； 判定裝置，其判定由所述內(nèi)部溫度估計(jì)單元獲得的表示所述電池的所述內(nèi)部溫度的所述估計(jì)值是否已經(jīng)超過(guò)用于過(guò)熱判定的預(yù)定的設(shè)定溫度；以及 保護(hù)裝置，其在所述判定裝置判斷所述內(nèi)部溫度的所述估計(jì)值超過(guò)所述設(shè)定溫度吋，通過(guò)停止或限制所述電池的放電或?qū)λ鲭姵氐某潆妬?lái)保護(hù)所述電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于電動(dòng)工具的設(shè)備，還包括第一設(shè)定溫度修正裝置，其基于被所述內(nèi)部溫度估計(jì)單元用來(lái)計(jì)算所述估計(jì)值的所述檢測(cè)到的溫度的所述初始值或所述檢測(cè)到的溫度來(lái)修正由所述判定裝置進(jìn)行的所述電池的所述過(guò)熱判定中所使用的所述設(shè)定溫度，使得所述檢測(cè)到的溫度或所述初始值越高則所述設(shè)定溫度越低。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于電動(dòng)工具的設(shè)備，還包括第二設(shè)定溫度修正裝置，其基于所述電池的充放電記錄、開(kāi)路電壓以及剰余容量中的至少ー個(gè)來(lái)修正由所述判定裝置進(jìn)行的所述電池的所述過(guò)熱判定中所使用的所述設(shè)定溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于電動(dòng)工具的設(shè)備，其中，當(dāng)所述保護(hù)裝置在所述電池放電期間或?qū)λ鲭姵爻潆娖陂g停止或限制所述電池的放電或?qū)λ鲭姵氐某潆姇r(shí)，所述保護(hù)裝置限制在下一次充電中流入所述電池的充電電流或在下一次放電中從所述電池流出的放電電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于電動(dòng)工具的設(shè)備，其中，所述設(shè)備是其中包含有電池的電池組、所述電池組可拆卸地附接到其上的電動(dòng)工具主體、或所述電池組可拆卸地附接到其上的電池充電器。
全文摘要
一種內(nèi)部溫度估計(jì)單元，其讀取用于電動(dòng)工具的電池的單元的檢測(cè)到的溫度，以基于該檢測(cè)到的溫度估計(jì)電池的內(nèi)部溫度，該內(nèi)部溫度估計(jì)單元包括初始值設(shè)定裝置，其在電池開(kāi)始放電/充電時(shí)讀取檢測(cè)到的溫度并將該檢測(cè)到的溫度設(shè)定為初始值；以及溫度增加量計(jì)算裝置，其基于檢測(cè)到的溫度的最新值和由初始值設(shè)定裝置設(shè)定的初始值來(lái)計(jì)算電池的單元的溫度增加量；內(nèi)部溫度估計(jì)單元輸出該溫度增加量來(lái)作為表示電池的內(nèi)部溫度的估計(jì)值。
文檔編號(hào)G01K3/08GK102859823SQ20118002001
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月21日
發(fā)明者野田將史, 岡林壽和, 小早川忠彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社牧田