用于對電池組充電的系統(tǒng)和方法與流程

相關(guān)申請

本申請要求享有于2016年3月21日遞交的第62/311,179號美國臨時(shí)專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

本發(fā)明涉及電池組和用于對電池組充電的電池充電器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)實(shí)施例中，提出了一種電池組。該電池組包括至少一個(gè)電池單元、存儲器和充電電路，該充電電路電氣連接于至少一個(gè)電池單元并且被設(shè)置為控制從充電器到至少一個(gè)電池單元的充電電流。電池組也包括被設(shè)置為控制充電電流的電子處理器。電子處理器還被設(shè)置為確定電池組所連接的充電器的類型。電子處理器還被設(shè)置為基于充電器的類型確定斷開時(shí)間。電子處理器還被設(shè)置為控制充電電路以允許充電電流對至少一個(gè)電池單元充電。電子處理器還被設(shè)置為控制充電電路以便在斷開時(shí)間過去之后將至少一個(gè)電池單元從充電器電氣斷開。電子處理器還被設(shè)置為控制充電電路以便在至少一個(gè)電池單元從充電器斷開后將該至少一個(gè)電池單元重新電氣連接到充電器。

在另一個(gè)實(shí)施例中，提出了一種對電池組充電的方法。電池組包括充電電路，該充電電路電氣連接到電池組中的至少一個(gè)電池單元并且被設(shè)置為控制從充電器到至少一個(gè)電池單元的充電電流。該方法包括利用電池組的電子處理器確定電池組所連接的充電器的類型。該方法還包括基于充電器的類型利用電子處理器確定斷開時(shí)間。該方法還包括利用電子處理器控制電池組的充電電路以允許來自充電器的充電電流對至少一個(gè)電池單元充電。該方法還包括利用電子處理器控制充電電路以便在斷開時(shí)間過去后將至少一個(gè)電池單元從充電器電氣斷開。該方法還包括利用電子處理器控制充電電路以便在至少一個(gè)電池單元從充電器斷開后將該至少一個(gè)電池單元重新電氣連接到充電器。

在另外一個(gè)實(shí)施例中，提出了一種電池組。該電池組包括至少一個(gè)電池單元、存儲器和充電電路，充電電路電氣連接到至少一個(gè)電池單元并且被設(shè)置為控制來自充電器的充電電流。電池組還包括被設(shè)置為控制充電電路的電子處理器。電子處理器被設(shè)置為確定斷開時(shí)間。電子處理器還被設(shè)置為控制充電電路以允許充電電流對至少一個(gè)電池單元充電。電子處理器還被設(shè)置為控制充電電路以便在斷開時(shí)間過去后將至少一個(gè)電池單元從充電器電氣斷開。電子處理器還被設(shè)置為控制充電電路以便將電池組從充電器斷開后將電池組重新電氣連接到充電器。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電池組、第一充電器和第二充電器。

圖2示出了根據(jù)一些實(shí)施例的電池組和第二充電器的方框圖。

圖3示出了在電池組被充電時(shí)控制電池組的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

在詳細(xì)說明本發(fā)明的任何實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于下述說明的或附圖所示的部件構(gòu)造和布置細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠以其他實(shí)施例和其他方式實(shí)踐或?qū)崿F(xiàn)。此外，要理解的是，本文所使用的措辭和術(shù)語在于說明的目的，因此它們不應(yīng)被視為是限制性的。本文使用的“包含”、“包括”或“具有”和它們的變型意指包含其后所列項(xiàng)目和它們的等同物以及額外的項(xiàng)目。術(shù)語“安裝”、“連接”和“耦接”被廣義地使用并且包括直接和間接的安裝、連接和耦接。另外，“連接”和“耦接”并不限于物理或機(jī)械的連接或耦接，其包括直接和間接的電氣連接或耦接。

進(jìn)一步地，可使用多個(gè)基于硬件和軟件的設(shè)備和多個(gè)不同的結(jié)構(gòu)部件來實(shí)施本發(fā)明。另外，如以下描述的，附圖所示的特定設(shè)置意在舉例說明本發(fā)明的實(shí)施例。其他可選的設(shè)置也是可以的。除非另有指示，否則術(shù)語“處理器”、“中央處理單元”和“cpu”為可互換使用的。術(shù)語“處理器”、“中央處理單元”或“cpu”被用于標(biāo)識執(zhí)行特定功能的單元。應(yīng)理解為，除非另有指示，否則可通過單個(gè)處理器或以任何方式排列的多個(gè)處理器(包括并行處理器、串行處理器、串聯(lián)處理器或云處理/云計(jì)算設(shè)置)執(zhí)行這些功能。

圖1示出了電池組105、第一充電器110和第二充電器115。電池組105可用于向電動(dòng)工具(包括但不限定于電扳手、電鉆、沖擊鉆、往復(fù)鋸、切管機(jī)、磨砂機(jī)、制釘機(jī)和滑脂槍)提供動(dòng)力。這樣的電動(dòng)工具可包括電池插座，該電池插座可滑動(dòng)地接收電池組105。第一充電器110包括第一充電器外殼120和第一電池插座122。第一充電器外殼120包括至少一個(gè)通風(fēng)孔124，該通風(fēng)孔允許向第一充電器110的內(nèi)部充電電路提供冷卻空氣流。第二充電器115包括第二充電器外殼130和第二電池插座132。第二充電器外殼130包括至少一個(gè)通風(fēng)孔134，該通風(fēng)孔允許向第二充電器115的內(nèi)部充電電路提供冷卻空氣流。

電池組105包括外殼140和多個(gè)可充電的電池單元142(未在圖1中示出)。電池組105也包括支撐部144，該支撐部用于將電池組105固定在電動(dòng)工具的電池插座內(nèi)、固定在第一電池插座122內(nèi)或固定在第二電池插座132內(nèi)。電池組105還包括鎖定機(jī)構(gòu)146，該鎖定機(jī)構(gòu)用于將電池組105選擇性地鎖定于電動(dòng)工具的電池插座、鎖定于第一電池插座122或鎖定于第二電池插座132。電池組105可通過電池組終端(端子)150電氣耦接于電動(dòng)工具或充電器110或115。電池組終端150包括火線、零線以及一個(gè)或多個(gè)通信線。當(dāng)耦接于第一充電器110時(shí)，第一充電器終端(端子)155接收并且電氣耦接于電池組終端150。當(dāng)耦接于第二充電器115時(shí)，第二充電器終端(端子)160接收并且電氣耦接于電池組終端150。第一充電器110和第二充電器115分別包括電源線165和170(分別向充電器110和115提供電力以對電池組105充電)。

充電器110和115僅是示例性的并且為不同類型。例如，第一充電器110可為快速充電器，該第一充電器相比于第二充電器115能夠更快地對電池組105充電。例如，第一充電器110相比于第二充電器115可提供更大的充電電流。因此，第二充電器115可為標(biāo)準(zhǔn)充電器，該第二充電器115相比于第一充電器110對電池組105的充電更緩慢。另外，如下面更詳細(xì)說明的，第二充電器115可被設(shè)置為在預(yù)定時(shí)間過去后停止向電池組充電。進(jìn)一步地，充電器110和115能對不同類型的電池組(會花費(fèi)不同時(shí)間完成充電)充電。電池組105僅是示例性的并且可以是任何能夠由充電器110和115充電的電池組。

圖2示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電池組105和第二充電器115的方框圖。電池組105包括存儲器205和電子處理器210。電子處理器210通信地耦接于存儲器205，該存儲器存儲數(shù)據(jù)和指令(可通過電子處理器210執(zhí)行)以控制電池組105的操作。存儲器205包括一個(gè)或多個(gè)非暫時(shí)性的計(jì)算機(jī)可讀存儲設(shè)備，例如隨機(jī)存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、閃存和/或光學(xué)/磁盤存儲器。

電池組105還包括充電電路215以及一個(gè)或多個(gè)可充電的電池單元142。每個(gè)電池單元142具有化學(xué)成分和標(biāo)稱電壓。例如，在一些實(shí)施例中，電池組105具有為鋰離子或鎳鎘的電池化學(xué)成分和大約18伏、12伏、28伏或20伏的標(biāo)稱電壓。在一些實(shí)施例中，術(shù)語“近似”代表所宣稱的數(shù)值加減5％以內(nèi)的數(shù)值。在其他實(shí)施例中，術(shù)語“近似”代表所宣稱的數(shù)值加減10％以內(nèi)的數(shù)值。電池單元142耦接于充電電路215(當(dāng)電池組105耦接于充電器110或115時(shí)，充電電路控制對電池單元142的充電)。更具體地，電子處理器210啟用或禁用充電電路215以分別允許電池單元142充電和防止電池單元142充電。例如，充電電路215可包括一個(gè)或多個(gè)電源切換元件(例如場效應(yīng)晶體管(fet)或其他晶體管)，該電源切換元件能被控制從而建立和斷開在電池單元142和電池組終端(端子)150之間的連接。電池單元142也可通過傳感器耦接到電子處理器210。該傳感器允許電子處理器210監(jiān)測電池單元142的特征(例如溫度、充電狀態(tài)等)。電子處理器210進(jìn)而可部分地基于電池單元142被監(jiān)測的特征來控制充電電路215。

電池組105也包括通信接口225，該通信接口用于從充電器110或115到電池組105通信，從電池組105到充電器110或105通信，或二者。電子處理器210耦接于通信接口225，并且通過通信接口225對到達(dá)/來自充電器110或115的通信進(jìn)行發(fā)送/接收。基于這種通信，電子處理器210可確定電池組105是否耦接于第一充電器110(例如快速充電器)或第二充電器115(例如標(biāo)準(zhǔn)充電器)。例如，這種通信可包括標(biāo)識充電器類型的充電器標(biāo)識符?？蛇x地，電子處理器210監(jiān)測電池組終端150并且辨識充電器110或115的充電特征標(biāo)志以確定電池組105是否耦接于第一充電器110或第二充電器115(例如，快速充電器可提供與標(biāo)準(zhǔn)充電器不同的充電電流)。例如，電子處理器210可利用傳感器檢測充電功率特征(例如從已連接的充電器提供給電池組終端150功率的電流或電壓水平)，并且隨后訪問查找表(例如，存儲于存儲器205內(nèi)的查找表)，該查找表對充電器類型與充電特征進(jìn)行了映射。在一些實(shí)施例中，電池組105和第一充電器110可以包括附加的終端/端子(第二充電器115不包括該附加的終端/端子)。因此，在這樣的實(shí)施例中，當(dāng)電池組105檢測到附加的終端時(shí)，電池組105就可以將第一充電器110識別為快速充電器。例如，電池組105可以通過接收通過附加的終端發(fā)送的、來自第一充電器110的信號來檢測附加的終端。相反，當(dāng)電池組105未檢測到附加的終端時(shí)，電池組105可以將第二充電器115識別為標(biāo)準(zhǔn)充電器。

圖2也示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的第二充電器115。第二充電器115包括充電器存儲器235、充電器處理器240(例如，電子處理器)、充電供電電路245和充電器通信接口250。第二充電器115中的相似部件和上述電池組105的對應(yīng)部件以相似的方式操作。例如，充電供電電路245由充電器處理器240控制以使其被啟用和禁用，從而分別允許或禁止電池組105充電。電源255(例如標(biāo)準(zhǔn)120v/60hz的壁式插座)通過電源線170耦接到第二充電器115。電源255向充電供電電路245提供電力，該充電供電電路用來向待充電的電池組105提供電力。電源255也向第二充電器115的其他電子部件供電。

在一些實(shí)施例中，充電處理器240監(jiān)測第二充電器終端160以確定電池組(例如電池組105)何時(shí)連接到第二充電器115。進(jìn)一步地，在一些實(shí)施例中，充電器處理器240啟動(dòng)充電計(jì)時(shí)器(當(dāng)電池組連接到第二充電器115時(shí))并且啟用充電供電電路245以使其開始對電池組充電。在經(jīng)過預(yù)定時(shí)間周期之后，充電器處理器240禁用充電供電電路245以使其停止對電池組充電。特定的電池組在充電器計(jì)時(shí)器停止后會被視為完全充電，并且充電供電電路245會停止以防止這些電池組過度充電。但是，一些電池組(具體為更大容量的電池組)以比預(yù)定時(shí)間周期花費(fèi)更多時(shí)間才可完全充電。由此，當(dāng)預(yù)定時(shí)間周期過去并且充電器處理器240禁用充電供電電路245以停止對電池組供電后，電池組可能不會被完全充滿電。在一些情況下，第二充電器115被設(shè)置為檢測耦接于充電器的電池組的類型(例如高容量或標(biāo)準(zhǔn)容量)并且將充電器計(jì)時(shí)器調(diào)整到合適數(shù)值以保證所耦接的電池組被完全充電。但是，在一些情況下，第二充電器115是本領(lǐng)域內(nèi)的現(xiàn)有充電器并且該預(yù)定時(shí)間周期是固定的和被設(shè)置到標(biāo)準(zhǔn)容量電池組的水平。

在一些實(shí)施例中，第一充電器110是快速充電器，該第一充電器未被設(shè)置為在預(yù)定時(shí)間過去后停止對電池組105充電。相反，電池組105可包括計(jì)時(shí)器(用來指示何時(shí)停止充電)，而非第一充電器110包括計(jì)時(shí)器(用來指示何時(shí)停止充電)。例如，基于第一充電器110的充電電流和基于電池組105的容量，電池組105的電子處理器210可調(diào)整計(jì)時(shí)器以使得當(dāng)預(yù)期電池組105被完全充電時(shí)計(jì)時(shí)器將到期(expire)。

因此，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，電池組105被設(shè)置為檢測何時(shí)耦接于具有充電器計(jì)時(shí)器(具有不與電池組105完全充電的容量匹配的預(yù)定時(shí)間周期)的充電器(例如第二充電器115)，并且采取補(bǔ)救措施以實(shí)現(xiàn)完全充電。這樣的設(shè)置提供了反向兼容的電池組，其與前代的充電器兼容。另外，電池組105被設(shè)置為檢測何時(shí)耦接于充電器(例如第一充電器110，其不包括用來指示何時(shí)停止充電的計(jì)時(shí)器而是基于電池組105上的計(jì)時(shí)器來指示何時(shí)停止充電)。

例如，當(dāng)電池組105耦接于第一充電器110時(shí)，電子處理器210能夠以第一方式控制充電電路215。當(dāng)電池組105耦接于第二充電器115時(shí)，電子處理器210能夠以第二方式(和第一方式不同)控制充電電路215。例如，電子處理器210可控制充電電路215以暫時(shí)從第二充電器115電氣斷開，從而如上所述的在預(yù)定時(shí)間周期之后防止第二充電器115停止充電。因此，即使在第二充電器115(即標(biāo)準(zhǔn)充電器)上電池組105(具體地，更高容量的電池組)也能完全充電。換句話說，電池組105能完全充電而無需從第二充電器115電氣斷開或移除。換言之，電池組105在整個(gè)充電過程中保持機(jī)械連接(即電池組終端150和充電器終端160保持相互嚙合)以允許電池組105完全充電。

圖3示出了電子處理器210在充電時(shí)用來控制電池組105的充電電路215的方法的流程圖。在方框305，電池組105連接于充電器110或115之一。在方框310，電子處理器210確定電池組105是否連接于第一充電器110(即快速充電器)。換句話說，電子處理器210確定電池組所連接的充電器類型和如前所述在電池組105被完全充電之前這種類型的充電器是否會停止對電池組105充電。當(dāng)電池組105連接于第一充電器110(即快速充電器)，在方框315，電子處理器210啟用充電電路215從而允許電池單元142被第一充電器110充電。在方框320中，第一充電器110對電池組105充電。在方框355，當(dāng)電池組105完全充電(這可通過以上描述方法中的一種或多種確定)，第一充電器110停止對電池組105充電。例如，電子處理器210可利用如前所述的電池組105上的計(jì)時(shí)器、通過監(jiān)測電池組105的電壓或類似方式來確定電池組是否完全充電。為了停止對電池組105充電，第一充電器110可防止充電電流(例如，利用如上所述的充電計(jì)時(shí)器)被輸送到電池組105的充電電路215?？蛇x地，在一些實(shí)施例中，電池組105的電子處理器210可禁用充電電路215或通知第一充電器110電池組105已完全充電。

回到方框310，當(dāng)電池組105連接于第二充電器115(即標(biāo)準(zhǔn)充電器)時(shí)，在方框325，電子處理器210啟動(dòng)電池計(jì)時(shí)器并且啟用充電電路215從而允許電池單元142被第二充電器115充電。在一些實(shí)施例中，電子處理器210還要執(zhí)行額外的可選步驟。例如，在一些實(shí)施例中，電子處理器210確定斷開時(shí)間，在該斷開時(shí)間之后，電子處理器210會控制充電電路215以如下所述的方式將第二充電器115從電池單元142電氣斷開。在一些實(shí)施例中，斷開時(shí)間存儲于存儲器205中并且不取決于電池組所連接的充電器的類型。在其他實(shí)施例中，電子處理器210根據(jù)電池所連接的充電器類型確定斷開時(shí)間(即，基于連接于標(biāo)準(zhǔn)充電器的電池組105)。在一些實(shí)施例中，電子處理器210通過從存儲器205獲取與電池組105所連接的充電器的類型相對應(yīng)的斷開時(shí)間，以便確定斷開時(shí)間。

在方框330中，第二充電器115對電池組105充電。當(dāng)?shù)诙潆娖?15對電池組105充電時(shí)，在方框335，電子處理器210將電池計(jì)時(shí)器的數(shù)值和如前所述的斷開時(shí)間比較。斷開時(shí)間被設(shè)置為少于預(yù)定時(shí)間周期(該預(yù)定時(shí)間周期被第二充電器115用來決定何時(shí)停止充電)。當(dāng)電池計(jì)時(shí)器的數(shù)值小于斷開時(shí)間時(shí)，方法300回到方框330(第二充電器115繼續(xù)對電池組105充電)。當(dāng)電池計(jì)時(shí)器的數(shù)值大于或等于斷開時(shí)間時(shí)，電子處理器210回到方框340并且禁用充電電路215以停止對電池組105充電。在方框345中，方法300等待重新設(shè)定的時(shí)間周期(例如5秒鐘)，然后進(jìn)入方框350以重新啟用充電電路215從而繼續(xù)對電池組105充電。在方框355中，當(dāng)電池組105被完全充電時(shí)，第二充電器115停止充電。換句話說，電子處理器210可控制充電電路215以便在電池組105被完全充電前多次從第二充電器115電氣斷開和重新連接。在一些實(shí)施例中，在方框330中，電子處理器210確定電池組105被完全充電，并且作為響應(yīng)控制第二充電器115停止對電池組105充電(例如，通過控制充電電路215以使其電氣地與第二充電器115斷開)。在這樣的實(shí)施例中，當(dāng)電池組105在預(yù)定時(shí)間段(其由第二充電器115使用來決定何時(shí)停止充電)內(nèi)被完全充電時(shí)，電子處理器210可以省略/跳過方框340，方框345和方框350。

當(dāng)充電電路215被禁用(在方框340)時(shí)，第二充電器115的充電器處理器240響應(yīng)于充電處理器240檢測到電池組105從第二充電器115電氣斷開而重新設(shè)定第二充電器115中的充電計(jì)時(shí)器。當(dāng)電池組105的充電電路215被重新啟用(在方框350)時(shí)，響應(yīng)于充電器處理器240檢測到電池組105電氣連接于第二充電器115，第二充電器115再次開始對電池組105充電。第二充電器115可重新啟動(dòng)充電計(jì)時(shí)器并且對電池組105充電直到充電計(jì)時(shí)器達(dá)到預(yù)定的時(shí)間周期。通過暫時(shí)禁用電池組105的充電電路215，電池組105能以比第二充電器115設(shè)定的預(yù)定時(shí)間周期更長的時(shí)間充電。更具體地，第二充電器115以等于斷開時(shí)間和預(yù)定時(shí)間周期總和的總充電時(shí)間對電池組105充電。因此，電池組105(具體地，高容量的電池組)能被完全充電(而無需在物理上從第二充電器115移除)。在方框355，當(dāng)電池組105被完全充電，第二充電器115停止對充電計(jì)時(shí)器105充電，這可利用如上所述的充電計(jì)時(shí)器來確定?？蛇x地，為了停止充電，電池組的電子處理器210可禁用充電電路215或通知第二充電器115電池組105已被完全充電。

因此，本發(fā)明主要提出了一種電池組，該電池組確定其所連接的充電器類型并且控制充電電路以便當(dāng)電池組確定充電器為特定類型的充電器時(shí)，在預(yù)定時(shí)間周期過去之前暫時(shí)從充電器電氣斷開。