[發明專利]電池組、電動工具和電池充電器

在審

• 申請號: 201410404632.4
• 申請日: 2014-08-15
• 公開（公告）號: CN104425793A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 島敏洋
• 申請（專利權）人: 日立工機株式會社
• 主分類號: H01M2/20
• 分類號: H01M2/20;H01M10/058;H02J7/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 張敬強;嚴星鐵

技術領域

本發明涉及一種容納二次電池單元的電池組，特別是涉及具有鋰離子電池單元的電池組、設置有該電池組的電動工具以及用于給電池組充電的電池充電器。

背景技術

裝有二次電池的電池組通常被用作電動工具的電源。鎳鎘電池(以下稱為“NiCd電池”)由于其大的放電電流和短的充電時間已被廣泛地在這種電池組中用作為二次電池。例如，一種電池組具有7.2V的輸出，其被配置為六個NiCd電池單元串聯連接，其中每個單元具有1.2V的輸出。

然而，由于NiCd電池中鎘的毒性，近年來開始選擇鋰離子電池作為二次電池。由于鋰離子電池具有高的輸出密度，如每單元3.6V的輸出，因此只通過串聯連接兩個鋰離子電池單元就可構成具有7.2V輸出的電池組。因此，存在一種對裝有鋰離子電池單元的電池組的需求，該電池組可用于NiCd兼容的電動工具和它們現有的配置下的電池充電器。

例如，如果在鋰離子電池中發生過充電、過放電等類似情況，則電池可能會降解或發生故障。為了避免這些問題，在電池組中設置了保護集成電路(IC)和場效應晶體管(FET)。在充電或放電的開始時FET開啟，同時保護IC監控從每個電池單元輸出的電池電壓。如果電池電壓上升到高于規定值或下降到低于規定值，則作為安全措施，保護IC輸出用于關閉FET的信號，切斷充電/放電路徑。

發明內容

一般情況下，開啟FET大約需要10V的柵極電壓。然而，裝有兩個串聯連接的鋰離子電池的電池組產生的電池電壓小于10V。因此，該電池組不能可靠地開啟FET。

鑒于上述情況，本發明的一個目的是提供一種裝有鋰離子電池單元的電池組，其與裝有NiCd電池單元的電池組完全兼容，并能夠用于設計為使用裝有NiCd電池單元的電池組的電池驅動的電動工具、電池充電器等等的現有配置。

為了達到上述及其他目的，本發明提供了一種電池組。該電池組可以包括：正極端子和負極端子；二次電池；以及升壓裝置。二次電池可以具有額定電壓，并且可以被配置為輸出正極端子和負極端子兩端的電池電壓。充電設備和放電設備可以被可選擇地連接到正極端子和負極端子。充電設備可以給二次電池充電。放電設備可以使用提供自二次電池的電池電壓來執行工作。升壓裝置可以用于將電池電壓提升至大于額定電壓的電壓。被提升的電壓可以被用作控制電壓，該控制電壓用于將二次電池連接至充電設備或放電設備，或用于將二次電池從充電設備或放電設備斷開。

優選地，控制電壓可以被施加到開關元件，該開關元件被設置于被連接至正極端子和負極端子的充電設備或放電設備中。

優選地，電池組可以進一步包括開關元件，該開關元件被施加了控制電壓，并且在正極端子和負極端子之間被串聯連接到二次電池。

優選地，電池組可以進一步包括：充電器檢測裝置；以及控制裝置。充電器檢測裝置可以用于檢測充電設備與正極端子和負極端子的連接。控制裝置可以用于控制升壓裝置以產生控制電壓，并將該控制電壓施加到開關元件以用于開啟開關元件，從而建立充電設備與正極端子和負極端子的連接。

優選地，電池組可以進一步包括連接端子，其用于連接充電設備。當充電設備被連接到連接端子時，充電設備可以將連接信號輸出至連接端子。充電器檢測裝置可以響應連接信號來確定充電設備被連接到連接端子。

優選地，電池組可以進一步包括監控裝置。監控裝置可以用于監控電池電壓，并當電池電壓已經達到第一閾值時輸出過充電信號。控制裝置可以響應過充電信號來停止產生控制電壓，從而使開關元件關閉。

優選地，電池組可以進一步包括：放電器檢測裝置和控制裝置。放電器檢測裝置可以用于檢測連接到正極端子和負極端子的放電設備的啟動。控制裝置可以用于控制升壓裝置以產生控制電壓，并將控制電壓施加到開關元件以用于開啟開關元件，從而建立放電設備的啟動。

優選地，放電器檢測裝置可以包括電流檢測電路，其被配置為檢測在放電設備中流動的電流。

優選地，電池組可以進一步包括監控裝置。監控裝置可以用于監控電池電壓，并當電池電壓已經達到第二閾值時輸出過放電信號。控制裝置響應過放電信號來停止產生控制電壓，從而使開關元件關閉。

優選地，二次電池可以包括串聯連接的兩個鋰離子電池單元。

優選地，放電設備可以是電池驅動的電動工具。

根據另一個方面，本發明提供了一種電動工具。該電動工具可以包括：上述的電池組；馬達；以及觸發器。馬達可以被配置為使用電池組作為電源。觸發器可以被配置為啟動馬達。