便携式自持电源工具制造技术

本发明专利技术涉及一种便携式自持电源工具单元，例如钳子、链锯、水果收割工具、修剪器、风镐等，包括至少三个独立的组件。该工具的特征在于第二组件（３）可以由用户携带，并且包括：锂离子或锂聚合物电化学电池（５），电池（５）由多于四个电池单元（６）串联组合而成，每一个电池单元由并联的一个或多个单元组成；电池（５）的控制和操作模块（７），该模块（７）在时间上以受控方式确保最大电池容量以及工具的最佳使用。第一组件（２）在其工作期间受限流系统（８）控制，用于保留其获取能量的锂离子或锂聚合物电池（５）。第三组件（４）包括至少一个电源，该电源的电压和电流适用于对锂离子或锂聚合物电池（５）进行再充电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有自持电源的设备和仪器的领域，更具体地，涉及具有自持电源的便携式电动工具，并且以具有聚合或锂离子电池的上述类型的工具组件作为其目的。
技术介绍
下文中，通常“工具”表示适用于在执行重要任务或在操作者的控制下执行所述任务中、利于操作者的物理动作的设备和仪器。工具组件表示自带能量源的工具，且配有提供该能量源的方式。可以引用已经由申请人做出的工具针对果树和葡萄藤大小的电子修枝剪、植物捆束机和用于收割水果的工具。还可以以非限制的方式引用上述类型的并且根据类似技术制造的工具链锯、具有线路的便携式剪草机、树篱修剪器、风镐。由于自持电源并且独立于外部电源的事实，这允许操作者在其运动中完全自由，这些便携式电源工具本质上与由水压、风力或电力源驱动的相似工具不同。由于在其操作期间没有污染、难闻气体、振动和噪声，并且由于其使用的可靠性，与由热力发动机驱动的自持电源便携式工具不同。此外，由于其安静的特点及其灵活性，这些工具的使用具有史无前例的舒适性。这种便携式自持电源工具通常包括至少三个独立功能的组件，即，第一组件，形成电动驱动器，并且产生工具的机械动作，第二组件，形成电源，并且本质上组成可再充电电化学电池，以及第三组件，形成适用于控制电池再充电的充电器。这些工具的出现和开发主要是由于两个技术因素 -一方面，在市场上出现具有更佳电池电容量/重量比的新型电池，-另一方面，电动机的技术开发具有非常高的产出。目前，以上作为示例所述的工具上所使用的是镍镉类型或镍金属氢化物类型的电池。它们具有大约每公斤30至50瓦特小时的电量。假定(尤其是根据官方推荐)对于每天持续工作，操作者在斜挂带或带子中具有最大4kg的背部负荷能力，可以推定，利用现有技术，使用镍镉和镍金属氢化物，操作者携带的电池的总容量在150至200瓦特小时之间。该容量不足以给自持便携式电源工具提供工作半天所需的能量，当然也不足以工作全天。因此存在对具有更佳电池电容量/重量比的电池的需要和实际需求，以便在具有上述便携式自持电源工具的优点和品质同时，扩展该工具的应用领域。
技术实现思路
因此，本专利技术在便携式自持电源工具的范围内，尝试使用锂离子和锂聚合物电池的新兴技术。因此，尽管当前这些电池经常用于移动电话、可携式摄像机和便携式计算机，它们尚未用于便携式电动工具的应用中，尤其是在动力工具中，由于在这种应用中使用它们所遇到的困难。然而，它们提供每公斤150至200瓦特小时的电容量/重量比，相对于镍镉或镍金属氢化物电池的当前可能性，可以允许这些便携式电动工具的功率或寿命提高至三倍甚至四倍。需要注意，对于功率需求，锂离子和锂聚合物电池在便携式电源工具的应用中的使用需要提供更高的电压。因为，锂离子和锂聚合物单元本身不能够产生高电流，并且因为这需要基本单元的串联耦合，以便获得高电压，以这种方式允许实际功率的供应，即使是微弱的电流。因此，对于产生适用于便携式自持电源工具的电源的电池的形成，根据现行使用电压标准，并且通过提供有效的工作电压，应该提供多个单元或多个电池单元的串联耦合，这些单元的每一个包含并联的多个单元。因而，会产生现今仍未解决的控制并操作这种多个组件的电池的实际困难。因此，在前述应用(移动电话、可携式摄像机和便携式计算机)中，电池一般包括至多四个串联相关的单元，其在充电和放电中的使用不复杂，并且相对容易使用。本专利技术目的在于找到解决上述问题的方法。因此，本专利技术涉及上述种类的便携式自持电源工具组件，其包括至少三个先前所述的功能组件，该工具组件的特征在于第二组件由操作者携带，一方面，由锂离子或锂聚合物电化学电池组成，电池由多于四个电池单元串联而成，每一个电池单元包括并联的一个或多个单元，另一方面，由电池的命令和控制模块组成，该模块优选地呈现为紧邻所述电池的电子器件的形式，并且在时间上以受控方式确保电池的最大电容量和工具的最佳使用；第一组件在其工作期间受限流系统控制，适用于保留其获取能量的锂离子或锂聚合物电池；第三组件由至少一个电源组成，该电源的电压和电流适用于对锂离子或锂聚合物电池进行再充电。附图说明从下面关于优选实施例的、通过非限制示例给出的、并且参考示意图来解释的描述中，可以更好地理解本专利技术，图中图1是根据本专利技术、以修枝剪形式、在充电阶段期间的工具组件的透视图；图2是在操作者的使用阶段期间的图1所示的工具组件的透视图；图3是形成工具组件的一部分的第二功能组件的概要图；以及图4是图3所示的第二组件的一些组成单元的电路原理图。具体实施例方式在图1、3和4中可见，便携式自持电源工具1包括至少三个独立功能组件2、3和4，即第一组件2，形成电动驱动器，并产生工具的机械动作；第二组件3，形成电源，并且主要包括可再充电电化学电池5；以及第三组件4，形成适用于控制电池5再充电的充电器。根据本专利技术，第二组件3由操作者携带，一方面，由锂离子或锂聚合物电化学电池5组成，电池5由多于四个电池单元6串联而成，每一个电池单元包括并联的一个或多个单元，另一方面，由电池5的控制和操作模块7组成，该模块7优选地呈现紧邻所述电池5的电子器件的形式，并且可在时间上，以受控方式确保电池的最大电容量和工具的最佳使用。此外，第一组件2在其工作期间受限流系统8控制，该系统8适用于保留其获取能量的锂离子或锂聚合物电池5；第三组件4由至少一个电源组成，该电源的电压和电流适用于对锂离子或锂聚合物电池5进行再充电。通过使模块7紧邻电池5，使得有线连接更加容易，并且由于传输距离减小，测量和控制信号更少受到干扰、降低损耗和寄生现象，并且更少会出现偏移。第二和第三组件3和4可以呈现为集成所述两个组件3和4的单个单元的形式，或者呈现为两个物理分离模块的形式，在充电阶段互相连接。在本专利技术的范围内，后一修改实施方案当然是优选的，用以减少用户携带的负荷。根据本专利技术的优选实施例，第二组件3的电池5的电动控制和操作模块7以电子卡的形式呈现，并且包括至少一个数字处理单元9(例如微处理器、微控制器、数字信号处理器)，具有存储器，并且具有辅助电路，一起适用于实现下面任务组的至少一些任务(优选地所有任务)充电管理， 放电管理，平衡每一个电池单元6的充电，评估并显示电池5的容量，在工具使用期间电池5放电的过载保护，在存储阶段期间的工具管理，警报管理，收集信息的传输的管理，诊断管理。根据用户命令和在第二组件3中(以及如果希望，在第一组件2和/或第三组件4中)测量的不同参数值，在工具组件1的操作管理的程序的命令和控制下，由数字处理单元9触发并指导这些不同任务的执行。根据本专利技术的第一特征，并且为了实现充电管理、放电管理、平衡每一个电池单元6的充电、评估和显示电池5的容量的任务，控制和命令模块7持续地使用组成电池5的每一个电池单元6的电压测量值。因此，且如附图3和4所示，本专利技术提供对于由n个串联的电池单元6组成的电池5，由电子获取通道10提供每一个电池单元6的电压的测量值，电子获取通道10主要由分别安装在电池5的n个电池单元6的接线端处的n个相同的模拟模块11组成，并且适用于测量各个相应电池单元6的电压，然后利用至少一个模拟复用器12，在经过适当电路13的放大之后，将n个模块11的每一个所测量的电压值逐个向组成命令和控制模块7的一部分的数字本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式自持电源工具，例如修枝剪、链锯、水果收割工具、具有线路的剪草机、风镐等，包括至少三个分离功能组件，即第一组件，形成电动驱动器，并且产生工具的机械动作，第二组件，形成电源，并且本质上组成可再充电电化学电池，以及第三组件，形成适用于执行电池受控再充电的充电器，其特征在于：第二组件（３）由操作者携带，一方面，由锂离子或锂聚合物电化学电池（５）组成，电池（５）由多于四个电池单元（６）串联而成，每一个电池单元包括并联的一个或多个单元，另一方面，由电池（５）的命令和控制模块（７）组成，该模块（７）优选地呈现紧邻所述电池（５）的电子器件的形式，并且在时间上以受控方式确保电池的最大容量和工具的最佳使用；第一组件（２）在其工作期间受限流系统（８）控制，适用于保留其获取能量的锂离子或锂聚合物电池（５）；第三组件（４）至少由电源组成，该电源的电压和电流适用于对锂离子或锂聚合物电池（５）进行再充电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 2003-11-20 03136081.一种便携式自持电源工具，例如修枝剪、链锯、水果收割工具、具有线路的剪草机、风镐等，包括至少三个分离功能组件，即第一组件，形成电动驱动器，并且产生工具的机械动作，第二组件，形成电源，并且本质上组成可再充电电化学电池，以及第三组件，形成适用于执行电池受控再充电的充电器，其特征在于第二组件(3)由操作者携带，一方面，由锂离子或锂聚合物电化学电池(5)组成，电池(5)由多于四个电池单元(6)串联而成，每一个电池单元包括并联的一个或多个单元，另一方面，由电池(5)的命令和控制模块(7)组成，该模块(7)优选地呈现紧邻所述电池(5)的电子器件的形式，并且在时间上以受控方式确保电池的最大容量和工具的最佳使用；第一组件(2)在其工作期间受限流系统(8)控制，适用于保留其获取能量的锂离子或锂聚合物电池(5)；第三组件(4)至少由电源组成，该电源的电压和电流适用于对锂离子或锂聚合物电池(5)进行再充电。2.根据权利要求1所述的电动工具组件，其特征在于，第二组件(3)的电池(5)的电子控制和命令模块(7)以电子卡的形式呈现，并且包括至少一个数字处理单元(9)，例如微处理器、微控制器、数字信号处理器，与存储器和附属电路相关联，一起适用于执行下面任务组中的至少一些任务或者优选地所有任务充电管理，放电管理，平衡每一个电池单元(6)的充电，评估并显示电池(5)的容量，在工具使用期间电池(5)放电的过载保护，在存储阶段期间的工具管理，警报管理，收集信息的管理和传输，诊断管理。3.根据权利要求2所述的电动工具组件，其特征在于，为了实现充电管理、放电管理、平衡每一个电池单元(6)的充电、评估和显示电池(5)的容量的任务，命令和控制模块(7)持久地使用组成电池(5)的每一个电池单元(6)的电压测量值。4.根据权利要求3所述的电动工具组件，其特征在于，对于由n个串联的电池单元(6)组成的电池(5)，由电子获取通道(10)提供每一个电池单元(6)的电压的测量值，电子获取通道(10)主要由分别安装在电池(5)的n个电池单元(6)的接线端处的n个相同的模拟模块(11)组成，并且适用于测量各个相应电池单元(6)的电压，然后利用至少一个模拟复用器(12)，在经过适当电路(13)的放大之后，将n个模块(11)的每一个所测量的电压值逐个向组成命令和控制模块(7)的一部分的数字处理单元(9)的模拟/数字输入转换器(9’)发送。5.根据权利要求4所述的电动工具组件，其特征在于，用于测量电压的模拟模块(11)分别针对每一个电池单元(6)执行在其正端测量的电压和在其负端测量的电压之间的减法，这是利用具有针对阻性输入单元使用电阻(11”)的运算放大器(11’)的差分电子组件来实现的。6.根据权利要求5所述的电动工具组件，其特征在于，具有每一个电压测量模块(11)的运算放大器(11’)的电子差分组件包括阻抗接近或高于1M欧姆的电阻或阻性输入单元(11”)，以便获得非常低的损耗电流，例如但不局限于每小时小于电池(5)的总容量的1/20000。7.根据权利要求3至6所述的电动工具组件，其特征在于，以至少50mV的测量精度来传递每一个电池单元(6)的电压的测量值。8.根据权利要求7所述的电动工具组件，其特征在于，在电池的命令和控制模块(7)的电子卡的制造期间，通过校准，获得至少为50mV的电压测量精度。9.根据权利要求8所述的电动工具组件，其特征在于，在电子卡的制造期间的校准包括对于每一个电压测量模块(11)，通过编程到数字处理单元(9)中，引入用于作为一个或多个非常精确的基准电压的测量函数来校正误差的参数，取代对在每一个电池单元(6)的接线端处测量的正常电压的校正操作。10.根据权利要求2至9之一所述的电动工具组件，其特征在于，平衡互相相关的电池单元(6)的充电的任务由数字处理单元(9)管理，该单元(9)根据每一个电池单元(6)的电压测量值进行控制，并且如果需要，对于每一个电池单元，通过以阻性单元(14’)相关联的电子开关14为基础的耗散电路，控制充电电流的变化。11.根据权利要求2至10之一所述的电动工具组件，其特征在于，管理放电的任务包括利用数字处理单元(9)，持续地检查每一个电池单元(6)的电压数据；当数字处理单元(9)检测到这些电池单元(6)之一已经达到由锂离子或锂聚合物单元的制造商设定的最小放电阈值时，中断放电；以及通过使放电切换组件(15)无效，切断放电，从而停止工具2，并激活例如但不局限于声音或可视警报。12.根据权利要求2至11之一所述的电动工具组件，其特征在于，由于模拟电子电路(16)用于管理电池(15)的充电和放电电流，管理充电、评估和显示电池(5)的容量以及放电期间的过压保护的任务持续地由数字处理单元(9)管理。13.根据权利要求12所述的电动工具组件，其特征在于，在管理充电的任务期间，尽管构成充电器(4)的第三组件与第二组件(3)在电池(5)的命令和控制模块(7)的电子卡上相连，一方面，当所述单元(9)利用用于测量充电和放电电流的模拟电子电路(16)检测到充电电流下降到电池(5)的预定阈值(例如50mA)时，或者另一...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗歇佩勒克，
申请(专利权)人：佩勒克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]