專利名稱：具有電池充電功能的直流電源單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可以選擇地對電池組充電的直流電源單元，其用作無繩動力工具的電源，并通過形狀類似于電池組的適配器對無繩動力工具提供直流電壓。
背景技術(shù)：
無繩動力工具使用方便，因為它們可以用于任何位置而不受動力電纜的長度的限制。不過，當(dāng)電池電壓低時，則需要取出電池組進(jìn)行充電，或者利用已經(jīng)充好電的電池組替換。
可以和電池組一道使用把交流電變?yōu)橹绷麟姷闹绷麟娫础＜串?dāng)無繩動力工具要被用于具有交流電源的一個地點時使用所述直流電源，當(dāng)無繩動力工具要被用于沒有交流電源的幾個不同的地點時可以使用電池組。
不過，這種情況的問題在于無繩動力工具的操作者必須把直流電源和電池組充電裝置帶到現(xiàn)場。日本專利公開電源輸出控制器2000-184614(A)披露了一種具有充電功能的直流電源單元。當(dāng)直流電源檢測到和其相連的無繩動力工具正在工作時，其只向無繩動力工具供電，而不進(jìn)行充電。在另一方面，當(dāng)直流電源檢測到無繩動力工具沒有工作時，則對電池組充電。
下面更加詳細(xì)地說明日本專利公開電源輸出控制器2000-184614(A)披露的直流電源。所述直流電源單元包括微型計算機，DC-DC變換器，以及方式開關(guān)，用于在使電池組充電和對無繩動力工具供電之間轉(zhuǎn)換。當(dāng)無繩動力工具的電源開關(guān)接通同時直流電源單元向電池組充電時，則微型計算機輸出一個信號用于使DC-DC變換器關(guān)斷。一旦方式開關(guān)從對電池組充電轉(zhuǎn)換為向無繩動力工具供電時，則DC-DC變換器再次接通，從而使無繩動力工具開始操作。
不過，上述日本專利公開的結(jié)構(gòu)中具有下述缺點當(dāng)電池組被充電時，從操作者接通無繩動力工具的電源開關(guān)到實際上無繩動力工具開始操作具有一個微小的延遲。這使得操作者感到好象什么地方出了故障。
此外，上述日本專利公開的結(jié)構(gòu)只涉及一個固定的電池組和無繩動力工具的額定電壓。然而，從具有在不同的額定電壓下操作的多種無繩動力工具的這個事實看來，需要電源裝置能夠輸出和多種不同的無繩動力工具的額定電壓相應(yīng)的所需的驅(qū)動電壓，使得電源裝置可以驅(qū)動所有這些無繩動力工具。此外，需要電源裝置具有能夠?qū)哂胁煌姵仉妷旱亩喾N不同的電池組充電的充電功能。

發(fā)明內(nèi)容
由上述觀點看來，本發(fā)明的目的在于克服上述缺點，并提供一種具有充電功能的直流電源單元，其中當(dāng)無繩動力工具的電源開關(guān)接通時，則停止充電，并同時開始向無繩動力工具供電，使得操作者不會感到出了問題。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種直流電源單元，所述直流電源單元具有充電功能，能夠輸出相應(yīng)于多種不同的無繩動力工具的額定驅(qū)動電壓的驅(qū)動電壓，并能夠?qū)哂胁煌碾姵仉妷旱碾姵亟M充電。
為了實現(xiàn)上述的和其它的目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供一種直流電源單元，所述直流電源單元當(dāng)無繩動力工具的電源開關(guān)被接通時能夠停止對電池組的充電并同時開始向無繩動力工具供電。所述直流電源單元包括用于實行AC-DC變換并提供直流功率的開關(guān)電源；用于連接電池組以便利用由所述開關(guān)電源提供的直流功率進(jìn)行充電的電池組連接部分；用于向無繩動力工具提供由所述開關(guān)電源提供的直流功率的適配器；電源輸出控制器，用于按照對無繩動力工具和電池組提供的直流功率控制由開關(guān)電源提供的直流功率；功率輸出轉(zhuǎn)換電路，用于在通過適配器向無繩動力工具供直流電和對電池組充電之間轉(zhuǎn)換；以及觸發(fā)檢測器，用于檢測無繩動力工具的電源開關(guān)被接通，并向功率輸出轉(zhuǎn)換電路輸出表示電源開關(guān)接通的接通信號。響應(yīng)所述接通信號，功率輸出轉(zhuǎn)換電路同時使得直流功率供給無繩動力工具和禁止電池組被充電。
按照本發(fā)明的直流電源單元向工具供電，但是在所述工具操作時不對電池充電。在另一方面，所述直流電源單元在工具不操作時對電池組充電。更具體地說，當(dāng)電池被充電而工具的電源開關(guān)接通時，則同時停止充電并對所述無繩動力工具供電。因此，操作者不會感到出了問題。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供一種能夠輸出相應(yīng)于多種不同的無繩動力工具的額定電壓的驅(qū)動電壓并能夠?qū)哂胁煌碾姵仉妷旱碾姵亟M充電的直流電源單元。所述直流電源單元包括開關(guān)電源，用于實行AC-DC變換，并提供相應(yīng)于多個不同的工具的驅(qū)動電壓的多個不同的輸出電壓中的選擇的一個輸出電壓，以及相應(yīng)于多個不同的電池組的多個不同的充電電流中的選擇的一個充電電流；用于連接多個電池組中的每一個以便利用相應(yīng)的充電電流進(jìn)行充電的電池組連接部分；用于向相應(yīng)的無繩動力工具提供多個不同的輸出電壓中的一個輸出電壓的適配器；電壓/電流設(shè)置電路，用于把從開關(guān)電源輸出的輸出電壓和充電電流設(shè)置為預(yù)定值；功率輸出轉(zhuǎn)換電路，用于在通過適配器向無繩動力工具供直流電和對電池組充電之間轉(zhuǎn)換；電池狀態(tài)檢測器，用于檢測電池組的狀態(tài)，并提供電池狀態(tài)信號；電源輸出檢測器，用于用于檢測開關(guān)電源的輸出電壓和充電電流，并檢測無繩動力工具的電源開關(guān)被接通，并輸出電源輸出檢測信號；輸出電流檢測器，用于檢測開關(guān)電源的輸出電流，并輸出輸出電流檢測信號；以及控制器，用于根據(jù)電源輸出檢測信號控制電壓/電流設(shè)置電路，使得所述電壓/電流設(shè)置電路把輸出電壓設(shè)置為相應(yīng)于工具的額定電壓的值。


本發(fā)明的上述的和其它的目的、特點和優(yōu)點通過結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)說明將會更加清楚地看出，其中圖1是按照本發(fā)明的實施例的具有充電功能的直流電源單元的透視圖；圖2是按照本發(fā)明的第一實施例的直流電源單元的電路結(jié)構(gòu)的方塊圖；圖3是方塊形式的電路圖，表示圖2所示的直流電源單元的電路結(jié)構(gòu)；以及圖4(a)和4(b)是按照本發(fā)明的第二實施例的直流電源單元運作的流程圖。
具體實施例方式
下面參照

按照本發(fā)明的實施例的直流電源單元100。
如圖1所示，無繩動力工具4選擇地利用直流電源單元100和電池組5中的一個。無繩動力工具4包括電源開關(guān)4b。電池組5包括插入部分5c，其可以可拆下地安裝在無繩動力工具4的手柄中。
直流電源單元100包括交流電線1，主單元2和適配器3。交流電線1用于使主單元1和市電交流電源相連。此外，輸出電纜2b使主單元2a和適配器3相連。適配器3包括適配器插頭3b，其具有和電池組5的插入部分5C相同的形狀。適配器插頭3b被插入無繩動力工具4的手柄槽4a中，以便向無繩動力工具4供電。主單元2具有和無繩動力工具4的手柄槽4a的形狀相同的電池組插入槽2a。電池組5的插入部分5c被插入電池組插入槽2a中，以便以下述的方式向電池組5充電。
如圖2所示，適配器3還包括輸出電壓設(shè)置器3a，用于設(shè)置和適配器3相連的無繩動力工具4的額定電壓相應(yīng)的電壓。無繩動力工具4還包括和電源開關(guān)4b串聯(lián)的直流電動機4b。當(dāng)電源開關(guān)4b接通時，從主單元2通過適配器3向無繩動力工具4提供直流電。
電池組5還包括可充電電池5a和溫度檢測器5b。所述溫度檢測器5b被連附在可充電電池5a附近或者和其接觸。例如使用熱敏電阻作為溫度檢測器5b。
如圖2所示，主單元2包括開關(guān)電源10，電源輸出控制器20，電源輸出轉(zhuǎn)換器30，電源輸出檢測器40，電池狀態(tài)檢測器50，和微機60。
開關(guān)電源10包括第一整流和濾波電路11，高頻晶體管12，第二整流和濾波電路13，開關(guān)元件14和開關(guān)控制電路15。開關(guān)控制電路15通過改變施加于開關(guān)元件14上的脈沖寬度調(diào)節(jié)第二整流和濾波電路的輸出電壓和輸出電流。
電源輸出控制器20包括電壓/電流控制電路21和電壓/電流設(shè)置電路22。電壓/電流設(shè)置電路22設(shè)置用于驅(qū)動被連接的無繩動力工具4所需的驅(qū)動電壓的值和用于向所安裝的電池組5充電所需的電流的值。根據(jù)來自電源輸出檢測器40的輸出電流檢測電路41和電壓檢測電路42的信號，電壓/電流控制電路21控制開關(guān)電源10，從而調(diào)節(jié)主單元2輸出的電壓和電流，以便和在電壓/電流設(shè)置電路22中設(shè)置的值匹配。
即，當(dāng)電源開關(guān)4b被接通從而驅(qū)動無繩動力工具4時，電壓/電流控制電路21接收來自輸出電流檢測電路41的電流信號和來自電壓檢測電路42的電壓信號，這些信號分別表示要被施加于無繩動力工具4的實際電流和電壓。電壓/電流控制電路21把所述電壓和電流信號反饋到開關(guān)控制電路15，使得開關(guān)控制電路15可以控制開關(guān)元件14的開關(guān)占空比，以便補償在適配器3的電纜2b兩端的電壓降落，從而把提供給無繩動力工具4的電壓保持在電壓/電流設(shè)置電路22所設(shè)置的值。
在另一方面，在電源開關(guān)4b被斷開并且把電池組5安裝在主單元2中以便充電時，電壓/電流控制電路21則接收來自輸出電流檢測電路41的電流信號，并反饋給開關(guān)控制電路15。開關(guān)控制電路15控制其開關(guān)元件14的開關(guān)占空比，從而控制提供給電池組5的充電電流。開關(guān)控制電路15還根據(jù)來自電池狀態(tài)檢測器50的信號控制開關(guān)元件14的開關(guān)占空比。
電源輸出轉(zhuǎn)換器30包括電源輸出開關(guān)電路31和充電輸出開關(guān)電路32。在電源開關(guān)4b接通時，電源輸出開關(guān)電路31能夠使電源的輸出提供給無繩動力工具4。在無繩動力工具未被使用時，充電輸出開關(guān)電路32能夠使電池組5進(jìn)行充電。
電源輸出檢測器40包括輸出電流檢測電路41，電壓檢測電路42，觸發(fā)檢測電路43和輸出電壓設(shè)置檢測電路44。輸出電流檢測電路41檢測當(dāng)電源開關(guān)4b被接通時提供給無繩動力工具4的電流和當(dāng)電源開關(guān)4b斷開時提供給電池組5的充電電流，并相應(yīng)地向電壓/電流控制電路21輸出電流信號，以便把施加于無繩動力工具4上的電壓調(diào)節(jié)為電壓/電流設(shè)置電路22設(shè)置的值。電壓檢測電路42檢測從第二整流和濾波電路13輸出的電壓，并相應(yīng)地向電壓/電流控制電路21輸出一個信號，以便校正在適配器3的電纜2b的兩端的電壓降。觸發(fā)檢測電路43檢測電源開關(guān)4b是否接通。當(dāng)觸發(fā)檢測電路43檢測到電源開關(guān)4b接通時，其同時輸出用于解除充電操作的信號和用于選通向無繩動力工具4供電的信號。輸出電壓設(shè)置檢測電路44檢測由適配器3的輸出電壓設(shè)置器3a設(shè)置的電壓值。
電池狀態(tài)檢測器50包括包括電池電壓檢測電路51和電池溫度檢測電路52。電池電壓檢測電路51檢測可充電電池5a的電池電壓。電池溫度檢測電路52檢測由電池組5中的溫展檢測器5b指示的電池溫度。
微機60包括中央處理單元(CPU)61，隨機存取存儲器(RAM)62和用于執(zhí)行多種不同的功能的只讀存儲器(ROM)63。例如，微機60根據(jù)電源輸出檢測器40的輸出設(shè)置被施加于無繩動力工具4上的驅(qū)動電壓，并且當(dāng)無繩動力工具4未被操作時，根據(jù)來自電池狀態(tài)檢測器50的輸出設(shè)置提供給電池組5的充電電流。微機60還根據(jù)電池狀態(tài)檢測器50的輸出以及無繩動力工具是否處于未用狀態(tài)，即，電源開關(guān)4b是否斷開，決定是否可以對電池充電。當(dāng)微機60決定可以進(jìn)行電池充電時，微機60就通過觸發(fā)檢測電路43向充電輸出開關(guān)電路32輸出充電選通信號。
主單元2還包括顯示電路70和輔助電源電路80。顯示電路70例如由LED構(gòu)成，并對操作者顯示多種信息，例如無繩動力工具4正被使用或者處于可用狀態(tài)，或者電池組5正被充電。輔助電源電路80對微機60的電源以及電源輸出控制器20、電源輸出檢測器40、電池狀態(tài)檢測器50等提供標(biāo)準(zhǔn)電壓Vcc。
下面參照圖3說明用于同時停止電池充電操作和轉(zhuǎn)向?qū)o繩動力工具4的供電的結(jié)構(gòu)和操作。
如圖3所示，電壓/電流控制電路21包括驅(qū)動電壓控制電路21a，用于控制驅(qū)動無繩動力工具4的驅(qū)動電壓，充電電流控制電路21b，用于控制提供給電池5a的充電電流，光耦合器21c，用于向開關(guān)控制電路15反饋，使得把驅(qū)動電壓和充電電流控制為在電壓/電流設(shè)置電路22中設(shè)置的值。電壓/電流控制電路21還包括二極管21d，21e和數(shù)字晶體管21f，21g，以及反相器21h。反相器21h用于使從充電輸出開關(guān)電路32輸出的信號反相。
充電輸出開關(guān)電路32包括繼電器32a，數(shù)字晶體管32b，與門32c，以及反相器32d。繼電器32a用于接通和切斷供給電池5a的充電電流。數(shù)字晶體管32b用于驅(qū)動繼電器32a。反相器32d用于使從觸發(fā)檢測電路43輸出的信號反相。與門32c根據(jù)微機60的輸出和觸發(fā)檢測電路43的反相輸出的邏輯和選通電池充電。
輸出電流檢測電路41包括分流電阻41a和電流檢測電路41b。電流檢測電路41b放大分流電阻41a的輸出，并向微機60輸入所述電流值。
觸發(fā)檢測電路43包括比較器43a，電阻43a-43k，二極管431，以及數(shù)字晶體管43m。觸發(fā)檢測電路43被這樣構(gòu)成，使得當(dāng)電源開關(guān)4b斷開時比較器43a輸出邏輯值“0”，當(dāng)電源開關(guān)接通時輸出邏輯值“1”。即，比較器43a的反相輸入端被供給由電阻43b，43c分壓的第二整流和濾波電路13的輸出電壓Vout得到的電壓。當(dāng)無繩動力工具4未被使用時，即當(dāng)電源開關(guān)4b截止時，比較器43a的同相輸入端被供給從第二整流和濾波電路1 3的輸出電壓Vout經(jīng)過電阻43j，43k分壓而得到的電壓。選擇電阻43b-43c，43j-43k，以及43d-43e，使得當(dāng)電源開關(guān)4b截止時，比較器43a輸出邏輯值0。
在另一方面，當(dāng)電源開關(guān)4b接通時，和電阻43j相比，直流電動機4a的直流電阻極小。因此，比較器43a的同相輸入端被供給基本上只由電阻43d，43e對第二整流和濾波電路13的輸出電壓Vout分壓而得到的電壓。選擇電阻43d，43e，使得產(chǎn)生大于電阻43b，43c的分壓比的分壓比，使得當(dāng)電源開關(guān)4b接通時，比較器43a產(chǎn)生邏輯值1。結(jié)果，微處理器60當(dāng)收到來自比較器43a的邏輯值為1的信號時，則識別到電源開關(guān)4b是接通的。
當(dāng)比較器43a的輸出為邏輯值1時，即，當(dāng)電源開關(guān)4b接通時，則比較器43a的輸出通過二極管431和電阻43h被回饋給同相輸入端，使得比較器43a的輸出作為邏輯值1被鎖存。由FET構(gòu)成的電源輸出開關(guān)電路31當(dāng)接收到邏輯值為1的輸入時，則保持為導(dǎo)通狀態(tài)，因而繼續(xù)向無繩動力工具4供應(yīng)驅(qū)動電壓。
當(dāng)無繩動力工具4的操作者在使用無繩動力工具4之后釋放電源開關(guān)4a時，主單元2轉(zhuǎn)換到使電池5a充電的狀態(tài)，其方式如下。微機60根據(jù)來自電流檢測電路41b的輸出檢測到無繩動力工具4不再被使用，并且向觸發(fā)檢測電路43的數(shù)字晶體管43m的基極提供邏輯值為1的信號。這使得釋放比較器43a的鎖存條件，使得比較器43a的輸出具有邏輯值0。結(jié)果，電源輸出開關(guān)電路31截止，使得停止向無繩動力工具4提供電源。在另一方面，當(dāng)使比較器43a的輸出具有邏輯值0時，則通過反相器32d把具有邏輯值1的信號提供給充電輸出開關(guān)電路32的與門32c的一個輸入端。此時，微機60向與門32c的另一個輸入端提供具有邏輯值1的充電選通信號，使得與門32c產(chǎn)生具有邏輯值1的輸出。結(jié)果，繼電器32a由數(shù)字晶體管32b接通，因而充電電流被提供給電池5a。
當(dāng)電池充電被選通時，來自與門32c的具有邏輯值1的信號被電壓/電流控制電路21的反相器21h反相，借以使數(shù)字晶體管21g導(dǎo)通。結(jié)果，用于控制無繩動力工具4的驅(qū)動電壓的驅(qū)動電壓控制電路21a成為不起作用的。與此同時，電壓/電流控制電路21的數(shù)字反相器21f截止。結(jié)果，充電電流控制電路21b成為起作用的，因而可以控制充電電流。
在另一方面，當(dāng)電池5a被充電時接通無繩動力工具4的電源開關(guān)4b時，則比較器43a的輸出借以邏輯值1，使得通過反相器32d供給與門32c的一個輸入端邏輯值0。結(jié)果，即使微機60向與門32c的另一個輸入端輸入具有邏輯值1的充電選通信號，與門32c的輸出也改變?yōu)檫壿嬛?，使得數(shù)字晶體管32b截止，并因而繼電器32a也截止。用這種方式，供給充電電池5a的充電電流被中斷。
當(dāng)在電池5a正在充電時無繩動力工具4的電源開關(guān)4b被接通時，則來自與門32c的邏輯值為0的信號通過電壓/電流控制電路21的反相器21h使數(shù)字晶體管21g截止，使得用于控制供給無繩動力工具4的驅(qū)動電壓的驅(qū)動電壓控制電路21a成為不起作用的。來自與門32c的邏輯值為0的信號使電壓/電流控制電路21的數(shù)字晶體管21f導(dǎo)通，使得充電電流控制電路21b成為不起作用的。
按照上述的第一實施例，直流電源被瞬時供給無繩動力工具4，即使在主單元2正在對電池組5充電時接通無繩動力工具4的電源開關(guān)4b。因此，操作者能夠使用無繩動力工具4而不會感到出了問題，因而提高了無繩動力工具4的可操作性。
下面參照圖4(a)，4(b)的流程圖說明本發(fā)明的第二實施例。第二實施例涉及一種這樣的直流電源單元，其能夠輸出相應(yīng)于無繩動力工具的額定驅(qū)動電壓的指定的驅(qū)動電壓，并能夠?qū)哂胁煌碾姵仉妷旱碾姵亟M充電。第二實施例的直流電源單元具有和圖2、圖3所示的電源相同的電路結(jié)構(gòu)。
當(dāng)交流電線1和100V的交流市電相連時，微機60和其它的元件，例如電源輸出控制器20由輔助電源電路80供給標(biāo)準(zhǔn)電壓Vcc。在步301，微機60在直流電源單元100的RAM 62中設(shè)置各個初始設(shè)置值，例如復(fù)位“充電完成”標(biāo)記，“當(dāng)前充電”標(biāo)記，和“電池組”標(biāo)記，并輸出使電源輸出轉(zhuǎn)換器30的充電輸出開關(guān)電路32截止的信號。“電池組”標(biāo)記表示是否有電池組5被插入主單元2的電池組插入槽2a中。
在步302，微機60確定要向無繩動力工具4輸出什么電壓。輸出電壓設(shè)置器3a產(chǎn)生相應(yīng)于無繩動力工具4的額定電壓的設(shè)置電壓。輸出電壓設(shè)置檢測電路44檢測來自輸出電壓設(shè)置器3a的設(shè)置電壓，并向微機60輸出表示設(shè)置電壓的信號。微機60檢測來自輸出電壓設(shè)置檢測電路44的信號，從而檢測適配器3的設(shè)置電壓。
在步303，微機60向電壓/電流設(shè)置電路22輸出相應(yīng)于檢測的設(shè)置電壓的信號。結(jié)果，電壓/電流設(shè)置電路22把輸出電壓控制為相應(yīng)于檢測的設(shè)置電壓的特定的驅(qū)動電壓。在步304，微機60向開關(guān)控制電路15輸出一個啟動信號，借以使開關(guān)電源10操作。在這種狀態(tài)下，當(dāng)無繩動力工具4的電源開關(guān)4b接通時，則電源輸出檢測器40的觸發(fā)檢測電路43接通電源輸出轉(zhuǎn)換器30的電源輸出開關(guān)電路31，使得從開關(guān)電源10向無繩動力工具4提供相應(yīng)于當(dāng)前連接的無繩動力工具4的額定電壓的驅(qū)動電壓。
接著，在步305，微機60根據(jù)電池電壓檢測電路51和電池狀態(tài)檢測器50的電池溫度檢測電路52的輸出判斷電池組5是否被插入主單元2的電池組槽2a中。如果判斷結(jié)果是電池組5被插入電池組插入槽2a中(步305是)，則在步306，微機60設(shè)置“電池組”標(biāo)記。如果電池組未被插入(步305為非)，則在步307微機60在RAM 62中復(fù)位“充電完成”標(biāo)記，“當(dāng)前充電”標(biāo)記和“電池組”標(biāo)記。在步308，微機60通過檢測來自輸出電流檢測電路41的輸出確定電源開關(guān)4b是否斷開，以便確定負(fù)載電流是否是0。
當(dāng)確定負(fù)載電流是0時(步308為是)，這表示電源開關(guān)4b已被斷開，并且無繩動力工具4利用另一個具有不同額定電壓的無繩動力工具4代替。因此，在步309，微機60根據(jù)來自輸出電壓設(shè)置檢測電路44的輸出再次檢測輸出電壓的設(shè)置值，所述輸出電壓設(shè)置檢測電路44檢測輸出電壓設(shè)置器3a的設(shè)置電壓。在步310，微機60向電壓/電流設(shè)置電路22輸出信號，以便控制輸出驅(qū)動電壓，使之相應(yīng)于檢測的設(shè)置電壓。
在步313，判斷電池組5是否被插入主單元2中。如果沒有，則程序返回步305。在另一方面，當(dāng)確定電池組5被插入主單元2中時(步313是)，則在步314微機60根據(jù)來自電池溫度檢測電路52的輸出判斷電池組5的溫度是否太高，以致不能充電。如果電池組5處于高溫下(步314是)，則程序返回步305。
在另一方面，當(dāng)確定電池組5不處于高溫下時(步314非)，則在步315微機60根據(jù)觸發(fā)檢測電路43的輸出監(jiān)視電源開關(guān)4b是否接通。當(dāng)電源開關(guān)4b接通時(步315是)，則在步316微機60輸出一個用于使充電輸出開關(guān)電路32截止的信號，并在步317復(fù)位“當(dāng)前充電”標(biāo)記。然后，程序返回步305。
在另一方面，當(dāng)在步315判斷電源開關(guān)4b未被接通時(步315非)，則在步318微機60向電壓/電流設(shè)置電路22輸出一個信號，用于把充電電流設(shè)置為一個預(yù)定的值，以便把充電電流控制為預(yù)定值。接著，在步319，微機60向觸發(fā)檢測電路43和充電輸出開關(guān)電路32輸出充電選通信號。在通過觸發(fā)檢測電路43使電源輸出開關(guān)電路31截止的瞬間，在步320，微機60使充電輸出開關(guān)電路32接通，從而開始充電操作，并設(shè)置“當(dāng)前充電”標(biāo)記。
電池充電操作一旦開始，則在步321，微機60就根據(jù)通過電池電壓檢測電路51與/或電池溫度檢測電路52對微機60的輸入判斷電池組5是否被完全充電。有許多熟知的方法檢測電池是否被完全充電。例如，根據(jù)電池電壓可以檢測電池組5的完全充電狀態(tài)。具體地說，當(dāng)檢測到電池電壓的峰值時，或者當(dāng)電池電壓從峰值電壓下降到一個預(yù)定值時(被稱為ΔV檢測)，則確定電池組5被完全充電。也可以根據(jù)電池溫度確定電池是否被完全充電，例如根據(jù)電池溫度檢測電路52的輸出，或者根據(jù)電池電壓和電池溫度兩個參數(shù)檢測。不過，檢測電池是否完全充電的方法不是本發(fā)明的主要點，因此，省略其檢測方法的詳細(xì)說明。
當(dāng)判斷電池組5未被完全充電時(步321非)，則程序返回步305。在另一方面，當(dāng)判斷結(jié)果是電池組5被完全充電時(步321是)，則在步322復(fù)位“當(dāng)前充電”標(biāo)記。在步323，設(shè)置“充電完成”標(biāo)記，在步324，斷開充電輸出開關(guān)電路32。然后，程序返回步305。
當(dāng)判斷負(fù)載電流不為0時(步308非)，則在步311微機60判斷電池充電當(dāng)前是否正在進(jìn)行。如果是(步311是)，則程返回步309。在這種情況下，無繩動力工具4已經(jīng)被另一個具有不同額定電壓的無繩動力工具4替換。此外，在步309，微機60再次根據(jù)來自輸出電壓設(shè)置檢測電路44的輸出檢測輸出電壓的設(shè)置，所述輸出電壓設(shè)置檢測電路44用于檢測輸出電壓設(shè)置器3a的設(shè)置電壓。在步310，微機60向電壓/電流設(shè)置電路22輸出一個信號，以便控制輸出驅(qū)動電壓，使其和檢測到的設(shè)置電壓相應(yīng)。在電池充電期間，必須進(jìn)行步309和310，這是因為微機60不直接參與從對電池組5充電到對無繩動力工具4供電的轉(zhuǎn)換操作。步309和310使在任何時間連接的當(dāng)前使用的無繩動力工具4能夠轉(zhuǎn)換到具有不同額定電壓的無繩動力工具4，并且能夠快速地應(yīng)付這種轉(zhuǎn)換。
當(dāng)判斷當(dāng)前未正在進(jìn)行充電時(步311非)，則在步312判斷充電是否完成。如果是(步312是)，則程序跳到步323。如果不是(步312非)，則程序返回步305。
利用本實施例中的上述結(jié)構(gòu)，一個主單元2能夠輸出相應(yīng)于多個不同的無繩動力工具4的額定電壓的輸出驅(qū)動電壓，還能夠?qū)哂胁煌姵仉妷旱亩喾N電池組5充電。
雖然本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合其特定的實施例進(jìn)行了說明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，不脫離本發(fā)明的范圍和構(gòu)思，可以作出多種改變和改型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。
例如，第二實施例說明，直流電源單元100使用相同的充電電流對電池充電，而不管電池電壓。不過，充電電流可以按照電池電壓被控制。另外，可以按照開關(guān)電源10的最大容量控制充電電流，以便對具有不同的電池電壓的電池組5充電。更詳細(xì)地說，按照電池組5中的電池的數(shù)量，使平均充電電流變小，從而按照電池數(shù)量的增加提高循環(huán)壽命特性。
權(quán)利要求
1.一種用作電力工具的電源并具有充電功能用于向作為所述工具的另一種電源的電池組充電的直流電源單元，所述工具具有電源開關(guān)，所述直流電源單元包括用于實行AC-DC變換并提供直流功率的開關(guān)電源；用于連接電池組以便利用由所述開關(guān)電源提供的直流功率進(jìn)行充電的電池組連接部分；用于向所述工具提供由所述開關(guān)電源提供的直流功率的適配器；電源輸出控制器，用于按照對所述工具和電池組提供的直流功率控制由開關(guān)電源提供的直流功率；功率輸出轉(zhuǎn)換電路，用于在通過所述適配器向所述工具提供直流功率和對電池組充電之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換；以及觸發(fā)檢測器，用于檢測所述工具的電源開關(guān)被接通，并向功率輸出轉(zhuǎn)換電路輸出表示電源開關(guān)接通的接通信號，其中響應(yīng)所述接通信號，所述功率輸出轉(zhuǎn)換電路同時使得直流功率供給所述工具和禁止電池組被充電。
2.如權(quán)利要求1所述的直流電源單元，其中電源輸出轉(zhuǎn)換電路包括電源輸出開關(guān)電路，用于選通和禁止向所述工具提供直流功率，和充電輸出開關(guān)電路，用于選通和禁止電池組的充電。
3.如權(quán)利要求2所述的直流電源單元，其中，當(dāng)觸發(fā)檢測器檢測到工具的電源開關(guān)接通時，觸發(fā)檢測器向電源輸出開關(guān)電路輸出第一接通信號，并向充電輸出開關(guān)電路輸出第一截止信號，功率輸出開關(guān)電路響應(yīng)第一接通信號使得能夠向工具提供直流功率，并且充電輸出開關(guān)電路響應(yīng)第一截止信號禁止向電池組提供直流功率。
4.如權(quán)利要求2所述的直流電源單元，其中當(dāng)觸發(fā)檢測器檢測到工具的電源開關(guān)斷開時，觸發(fā)檢測器向功率輸出開關(guān)電路輸出第二截止信號，并向充電輸出開關(guān)電路輸出第二接通信號，功率輸出開關(guān)電路響應(yīng)第二截上信號禁止向工具提供直流功率。
5.如權(quán)利要求4所述的直流電源單元，還包括電池狀態(tài)檢測器，用于檢測電池組的狀態(tài)，并提供電池狀態(tài)信號，其中充電輸出開關(guān)電路響應(yīng)第二接通信號和電池狀態(tài)信號使得能夠向電池組提供直流功率。
6.如權(quán)利要求5所述的直流電源單元，其中電池狀態(tài)檢測器包括電池電壓檢測器，用于檢測電池組兩端的電壓，以及電池溫度檢測器，用于檢測電池組的溫度。
7.如權(quán)利要求2所述的直流電源單元，其中電源輸出控制器包括電壓/電流控制電路，用于調(diào)節(jié)來自開關(guān)電源的直流電壓和直流電流，使得和指定的值匹配，電壓/電流控制電路包括驅(qū)動電壓控制電路，用于控制加于工具上的電壓，以及充電電流控制電路，用于控制供給電池組的充電電流，電壓/電流控制電路根據(jù)充電輸出開關(guān)電路的輸出，在充電期間轉(zhuǎn)換到充電電流控制電路，并且在使用所述工具時轉(zhuǎn)換到驅(qū)動電壓控制電路。
8.如權(quán)利要求1所述的直流電源單元，其中適配器和電池組選擇地、可拆卸地和工具相連，其中適配器和電池組具有和工具相連的連接部件，所述連接部件的形狀基本上相同。
9.如權(quán)利要求2所述的直流電源單元，其中所述電源輸出開關(guān)電路包括晶體管。
10.如權(quán)利要求1所述的直流電源單元，其中觸發(fā)檢測器包括具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端的比較器，提供施加于第一輸入端的第一電壓的第一組電阻，在電源開關(guān)斷開時提供第二電壓的第二組電阻，在電源開關(guān)接通時提供第三電壓的第三組電阻，其中從第二電壓和第三電壓中選擇的一個電壓被加于第二輸入端，當(dāng)?shù)谝浑妷罕患佑诘谝惠斎攵瞬⑶业谌妷罕患佑诘诙斎攵藭r所述輸出端輸出接通信號。
11.如權(quán)利要求10所述的直流電源單元，其中觸發(fā)檢測器向功率輸出開關(guān)電路輸出表示電源開關(guān)斷開的斷開信號，其中響應(yīng)所述斷開信號，功率輸出開關(guān)電路禁止向工具提供直流功率，并允許電池組充電，當(dāng)?shù)谝浑妷菏┘佑诘谝惠斎攵瞬⑶业诙妷菏┘佑诘诙斎攵藭r，比較器的輸出端輸出斷開信號。
12.一種用作電力工具的電源并具有充電功能用于向作為所述工具的另一種電源的電池組充電的直流電源單元，所述工具具有電源開關(guān)，所述直流電源單元包括用于實行AC-DC變換并提供直流功率的開關(guān)電源；用于連接電池組以便利用由所述開關(guān)電源提供的直流功率進(jìn)行充電的電池組連接部分；用于向所述工具提供由所述開關(guān)電源提供的直流功率的適配器；電源輸出控制器，用于按照對所述工具和電池組提供的直流功率控制由開關(guān)電源提供的直流功率；功率輸出轉(zhuǎn)換電路，用于在通過所述適配器向所述工具提供直流功率和對電池組充電之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換；電池狀態(tài)檢測器，用于檢測電池組的狀態(tài)，并提供電池狀態(tài)信號；觸發(fā)檢測器，用于檢測所述工具的電源開關(guān)被斷開，并輸出表示電源開關(guān)斷開的斷開信號；輸出電流檢測器，用于檢測從所述開關(guān)電源輸出的電流，并輸出輸出電流檢測信號；以及控制器，用于響應(yīng)所述斷開信號、輸出電流檢測信號和電池狀態(tài)信號控制功率輸出轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換到向電池組充電的狀態(tài)。
13.一種用作多個不同的電力工具的電源并具有充電功能用于向作為所述工具的另一種電源的多個不同的電池組充電的直流電源單元，所述每個工具具有電源開關(guān)，所述直流電源單元包括開關(guān)電源，用于實行AC-DC變換，并提供相應(yīng)于所述工具的多個不同的驅(qū)動電壓的多個不同輸出電壓中選擇的一個輸出電壓和相應(yīng)于多個不同電池組的多個不同充電電流中選擇的一個充電電流；用于連接多個電池組的每一個電池組以便利用一個相應(yīng)的充電電流充電的電池組連接部分；用于向相應(yīng)的工具提供多個不同輸出電壓中的一個輸出電壓的適配器；電壓/電流設(shè)置電路，用于把開關(guān)電源輸出的輸出電壓和充電電流設(shè)置為預(yù)定值；功率輸出轉(zhuǎn)換電路，用于在通過所述適配器向所述工具提供直流功率和對電池組充電之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換；電池狀態(tài)檢測器，用于檢測電池組的狀態(tài)，并提供電池狀態(tài)信號；電源輸出檢測器，用于檢測由所述開關(guān)電源輸出的輸出電壓和充電電流，并檢測所述工具的電源開關(guān)被接通，并用于輸出電源輸出檢測信號；輸出電流檢測器，用于檢測從所述開關(guān)電源輸出的電流，并輸出輸出電流檢測信號；以及控制器，用于根據(jù)電源輸出檢測信號控制電壓/電流設(shè)置電路，使得電壓/電流設(shè)置電路把輸出電壓設(shè)置為和所述工具的額定電壓相應(yīng)的值。
14.如權(quán)利要求13所述的直流電源單元，其中所述適配器包括表示所述工具的額定電壓的輸出電壓設(shè)置單元。
15.如權(quán)利要求14所述的直流電源單元，其中所述電源輸出檢測器包括輸出電壓設(shè)置檢測器，用于檢測輸出電壓設(shè)置單元的設(shè)置電壓，并輸出設(shè)置電壓檢測信號，根據(jù)所述設(shè)置電壓檢測信號，開關(guān)電源輸出和所述工具的額定電壓相應(yīng)的輸出電壓。
16.一種用作多個不同的電力工具的電源并具有充電功能用于向作為所述工具的另一種電源的多個不同的電池組充電的直流電源單元，所述每個工具具有電源開關(guān)，所述直流電源單元包括開關(guān)電源，用于實行AC-DC變換，并提供相應(yīng)于所述工具的多個不同的驅(qū)動電壓的多個不同輸出電壓中選擇的一個輸出電壓和相應(yīng)于多個不同電池組的多個不同充電電流中選擇的一個充電電流；用于連接多個電池組的每一個電池組以便利用一個相應(yīng)的充電電流充電的電池組連接部分；用于向相應(yīng)的工具提供多個不同輸出電壓中的一個輸出電壓的適配器；電壓/電流設(shè)置電路，用于把開關(guān)電源輸出的輸出電壓和充電電流設(shè)置為預(yù)定值；功率輸出轉(zhuǎn)換電路，用于在通過聽述適配器向所述工具提供直流功率和對電池組充電之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換；電池狀態(tài)檢測器，用于檢測電池組的狀態(tài)，并提供電池狀態(tài)信號；電源輸出檢測器，用于檢測由所述開關(guān)電源輸出的輸出電壓和充電電流，并檢測所述工具的電源開關(guān)被接通，并用于輸出電源輸出檢測信號；輸出電流檢測器，用于檢測從所述開關(guān)電源輸出的電流，并輸出輸出電流檢測信號；以及控制器，其根據(jù)來自電池狀態(tài)檢測器的電池狀態(tài)信號判斷電池組是否和電池組連接部分相連，電池組的電池組溫度是否處于高于一個預(yù)定溫度的溫度，以及電池組是否被全充電，并控制電壓/電流設(shè)置電路，使得由所述開關(guān)電源提供和電池組電壓無關(guān)的預(yù)定的充電電流，并且當(dāng)其根據(jù)來自電池狀態(tài)檢測器的電池狀態(tài)信號判斷電池組可被充電時，還控制功率輸出轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換到向電池組充電的狀態(tài)。
17.如權(quán)利要求16所述的直流電源單元，其中電池狀態(tài)檢測器包括電池電壓檢測器，用于檢測電池組的電池電壓，以及電池溫度檢測器，用于檢測電池組的溫度。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種直流電源單元,其通過適配器向電力工具提供直流電壓,還能對作為所述工具的另一種電源的電池組充電。利用本發(fā)明的直流電源單元,當(dāng)所述工具的電源開關(guān)被接通時,使電池組的充電被停止,并且同時開始向所述工具供電。所述直流電源單元還能夠輸出相應(yīng)于多種不同工具的額定驅(qū)動電壓的不同的驅(qū)動電壓中的一個驅(qū)動電壓,并且能夠利用不同的電池電壓對電池組充電。
文檔編號H02J7/00GK1380732SQ0212069
公開日2002年11月20日 申請日期2002年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月10日
發(fā)明者高野信宏, 武田岳史, 中山榮二, 船橋一彥 申請人:日立工機株式會社