电动工具及其可拆卸地适配于电动工具的电池制造技术

本实用新型专利技术提供一种可拆卸地适配于电动工具的电池，包括电池单元；控制所述电池单元输出功率的开关网络；以及控制设备，包括：惯性测量单元，包括：至少一个传感器，用于测量所述电动工具的至少一个运动参数，控制器，配置为处理所测量的运动参数而生成指示所述电动工具的运动状态的状态指示信号；通信与控制模块，包括通信单元，配置为与外部设备通信；以及处理器，配置为基于所述状态指示信号而生成一开关控制信号并提供给所述开关网络。开关控制信号并提供给所述开关网络。开关控制信号并提供给所述开关网络。

【技术实现步骤摘要】
电动工具及其可拆卸地适配于电动工具的电池


[0001]本技术涉及电动工具。具体地，本技术涉及可用于电动工具的智能电池。

技术介绍

[0002]电动工具通常用于执行工作任务，例如墙面钻孔、切割、紧固、冲击等。而在实际使用中，由于任务的特殊性以及工作操作失误或握持不住，偶而会存在一些安全问题，例如在冲击作业时可能发生的反冲，或者如果失误导致电动工具从手中坠落，或者直接由于疏忽而导致工具坠落。如果电机此时仍处于电机旋转的工作状态，则坠落会不可避免地导致工具损坏或对其它对象(例如人或物)造成损伤。因此需要对电动工具的潜在风险进行安全防范。此外，由于作业性质等原因，电动工具也会存在着寿命或故障等问题，能方便地收集电动工具信息也是非常有用的。

技术实现思路

[0003]本技术提供一种模块化实现的电动工具保护机制，不但可以在发生意外时防止工具损坏，而且采用该保护机制的模块与电池集成在一起时，可以适用于不同的电动工具，并且宜于维护与管理。
[0004]根据本技术的一个方面，提供一种控制设备，包括惯性测量单元，包括：至少一个传感器，用于测量所述电动工具的至少一个运动参数，控制器，配置为处理所测量的运动参数而生成指示所述电动工具的运动状态的状态指示信号；以及通信与控制模块，包括：通信单元，配置为与外部设备通信；处理器，配置为基于所述状态指示信号而生成一开关控制信号。由此利用装配有本技术的控制设备，从而实现对电动工具的状态监测，并使电动工具具有与外部通信能力。
[0005]根据本技术的另一个方面，提供了一种可拆卸地适配于电动工具的电池，包括：电池单元，控制所述电池单元输出功率的开关网络，以及根据本技术提出的控制设备，该控制设备可拆卸地附接到所述电动工具或所述电动工具的电池，其中所述控制设备将生成的开关控制信号提供给所述开关网络以控制所述电池单元的功率传输。
[0006]通过考虑详细描述和附图，本技术的其他特征，实施例和方面将变得显而易见。在适当和适用的情况下，本文关于一个方面或实施例描述的任何特征可以与本文关于任何其他方面或实施例描述的任何其他特征组合。
附图说明
[0007]图1示出了根据本技术一个示例的IMU配置方框图；
[0008]图2示出了根据一个示例的电池配置方框图；
[0009]图3示出了按照一个示例的坠落检测方法流程图；
[0010]图4示出了按照一个示例的电动工具的通信示意图；
具体实施方式
[0011]在详细解释本技术的任何实施例之前，应理解，本技术的应用不限于在以下描述中阐述或在附图中示出的构造细节和部件布置。本技术能够具有其他实施例并且能够以各种方式实践或实施。另外，应理解，本文所使用的措词和术语是出于描述的目的，而不应被认为是限制性的。
[0012]在常规的电动工具中，通常利用集成在工具中的惯性测量单元(IMU)来测量电动工具的状态参数，例如利用IMU中的加速度计或陀螺仪来测量角度或加速度等，并将测量的运动参数提供给外部的中央处理单元CPU，其中IMU与CPU电气耦合并位于电动工具本体上，由此CPU可以基于预先编程并安装的运动检测程序，通过处理从传感器接收到的测量参数来实现对电动工具异常状态例如过冲或坠落的检测，并相应地执行控制，例如切断或减小电池对电动机的供电。然而，由于IMU是集成在电动工具中并且运动检测程序是由电机本体内的CPU实现的，因此导致这种运动检测机制只能适用于当前的电动工具，而不能适配于未安装有运动检测程序的其它电动工具的检测。特别地，由于CPU作为通用处理器还需要执行预设的其它功能，例如按照某一通信协议的控制或联网等，因此由电动工具本体上的 CPU来执行运动检测程序不但增加了CPU的负担，而且为CPU的软件更新带来不必要的负担，例如在更新或增加新的运动检测程序时，可能需要考虑CPU的通信协议等。而本技术提供可灵活地适配于不同电动工具的运动检测方案。
[0013]图1示出一种改进的惯性测量单元IMU，除了包含传统的一种或多种运动传感器SNS之外，惯性测量单元IMU还包括一个可编程的嵌入式控制器例如数据信号处理模块(Fuser Core)或其它类型微型控制器，以下统一简称为FUS。按照本技术的示例，将基于多个传感器SNS的运动检测程序例如坠落检测程序DropProgram编程到FUS上。在本例中，FUS与传感器SNS集成在一起，例如形成单芯片级封装。IMU中的多个传感器SNS 用于检测电动工具的当前状态并输出运动参数MotionVar。在一个示例中，集成在IMU中的传感器包括但不限于3轴陀螺仪，3轴加速度计等，并且 FUS采用可编程微控制器例如超低功耗的32位单片机实现，这里微控制器可以专门针对传感器融合和运动识别算法优化定制，与标准微控制器相比，其耗电显著降低。在该示例中，可利用3轴加速度计获取电动工具的3轴向的加速度α，并且利用3轴陀螺仪获取围绕3轴的角速度ω。FUS执行运动检测操作，例如坠落检测DropProgram，通过对IMU中的多个传感器输出的运动参数MotionVar例如加速度或角度、角速度等进行处理，从而生成关于电动工具的当前状态的指示信号。
[0014]在一个示例中，包含有可编程嵌入式控制器FUS的惯性测量单元IMU 作为一个单独的部件可安装于电动工具或电动工具的电池中，并由电池供电。由此，当惯性测量单元IMU中的控制器FUS检测到异常状态例如坠落时，将生成的状态指示信号作为中断提供给位于电动工具100或电池内部的CPU，从而CPU可以直接基于信号而做出相应的响应动作。由此，可以解除由CPU直接执行坠落检测的负担。
[0015]在电动工具的实际使用中，通常用户需要收集关于他们的电动工具设备的信息，例如工具的使用效率、故障统计、电量监测以及定位等。这些信息通常是通过位于电动工具上的无线接口(例如无线收发器，包括蓝牙等) 来实现信息的收集或控制指令的发送。然而这些通信模块位于电动工具本体上为通信的扩展带来不便，同时对于不具有无线接口的电动工具而言，则无法实现信息采集。
[0016]因此，在本技术一个优选实施例中，为了可在不同的电动工具上实现安全控制与通信，这里充分地利用电动工具的电池的便利性和可适配到不同的标准工具的特性，本实例提供一种具有安全控制与通信功能的电池，由此利用电池来实现对电动工具的安全保护。在本例中，将IMU与通信模块以及通用处理器CPU集成在一起，从而由集成的CPU完成为实现电动工具控制所预设的功能，图2示出用于电动工具10的电池100。
[0017]如图2所示，电池100可拆卸地附接到电动工具，包括一组或多组电池单元101、用于控制电池单元101的输出功率或电流的开关网络102，其中开关网络102电气地耦合到电动工具上的电动机SWN，以向电动机SWN提供电池单元101的输出功率。由此在用户触发时，可驱动电动机SWN转动进行相应作业。此外，电池100还包括控制设备200，控制设备200可以集成在电池本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可拆卸地适配于电动工具的电池(100)，包括电池单元(101)；其特征在于，所述电池(100)还包括：控制设备(200)，所述控制设备(200)可拆卸地装配到所述电池(100)上，所述控制设备(200)包括：惯性测量单元(300)，包括：至少一个传感器(301，302)，配置为测量所述电动工具的至少一个运动参数，控制器(304)，配置为接收所述至少一个传感器(301，302)输出的运动参数，并生成指示所述电动工具的运动状态的状态指示信号；通信与控制模块(400)，包括：通信单元(402，403，404)，配置为与外部设备通信；处理器(401)，配置为接收所述状态指示信号及生成开关控制信号；开关网络(102)，其中所述控制设备(200)将所生成的开关控制信号提供给所述开关网络(102)，以便所述开关网络(102)控制所述电池单元(101)的功率或电流输出。2.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述惯性测量单元(300)还包括定时器(303)，用于测量所述运动状态的持续时间；其中，所述控制器(304)基于所述运动参数与所述持续时间生成不同的状态指示信号；其中，所述处理器(401)基于所述不同的状态指示信号而生成不同开关控制信号。3.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏丽娟，包磊，陈志强，姜韫，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：新型
国别省市：