專利名稱：用于電池保護的方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及一種用于電池(battery)保護的方法和系統，更具體地說，涉及一種用于電動工具的電池保護的方法和系統。
背景技術：
無繩電動工具通常由便攜式電池組驅動。這些電池組具有不同的電池化學物質和標稱電壓，且可以用于驅動無數種工具和電氣設備。電動工具電池的電池化學物質通常是鎳鎘(“NiCd”)、氫化鎳(“NiMH”)或鉛酸。這種化學物質一般持久耐用。
發明內容
一些電池化學物質(例如鋰(“Li”)、鋰離子(“Li-ion”)和其它基于鋰的化學物質)要求有準確的充電方案和充電操作，且放電能受控制。不充分的充電方案和不能受控制的放電方案可能會產生過度的發熱、過度充電的情況和/或過多放電的情況。這些情況和發熱可能給電池造成無法彌補的損壞并嚴重影響到電池的容量。各種因素(例如過多的熱量)可能使電池組內的一個或多個電池(cell)變得不平衡，即，其當前充電狀態大大低于電池組內的其它電池。不平衡的電池會嚴重影響到電池組的性能(例如運行時間和/或電壓輸出)且會縮短電池組的壽命。
本發明提供了一種用于電池保護的方法和系統。在一種結構和一些方面中，本發明提供了一種用于監控電池的溫度的方法和系統。在另一種結構和一些方面中，本發明提供了一種用于轉移電池內的熱量的方法和系統。在另一種結構和一些方面中，本發明提供了一種用于通過相變材料來轉移電池內的熱量的方法和系統。在另一種結構和一些方面中，本發明提供了一種用于監控電池不平衡的方法和系統。在另一種結構和一些方面中，本發明提供了一種用于根據電池的溫度和/或電池不平衡來控制電氣設備的運行的方法和系統。在另一種結構和一些方面中，本發明提供了一種用于確定電池的當前充電狀態和表示或顯示電池的當前充電狀態的方法和系統。在另一種結構和一些方面中，本發明提供了一種用于根據電池的溫度來中斷放電電流的方法和系統。
通過查閱詳細的描述和附圖，本領域的普通技術人員將對本發明的主要特性和主要優點變得清楚明了。
圖1是電池的透視圖。
圖2是另一電池的透視圖。
圖3是另一電池的透視圖。
圖4是與諸如電動工具的第一電氣設備一起使用的電池(例如圖3中所示的電池)的透視圖。
圖5是與諸如電動工具的第二電氣設備一起使用的電池(例如圖3中所示的電池)的透視圖。
圖6A是諸如圖1-3中所示的電池中的一種的示意圖。
圖6B是諸如圖1-3中所示的電池中的一種的另一示意圖。
圖6C是諸如圖1-3中所示的電池中的一種的另一示意圖。
圖6D是諸如圖1-3中所示的電池中的一種的另一示意圖。
圖7是諸如圖1-3中所示的電池中的一種的另一示意圖。
圖8是諸如圖1-3中所示的電池中的一種的另一示意圖。
圖9是諸如圖1-3中所示的電池中的一種的另一示意圖。
圖10是諸如圖1-3中所示的電池中的一種的另一示意圖。
圖11A是諸如圖1-3中所示的電池中的一種的另一示意圖。
圖11B是諸如圖1-3中所示的電池中的一種的另一示意圖。
圖11C是諸如圖1-3中所示的電池中的一種的另一示意圖。
圖11D是諸如圖1-3中所示的電池中的一種的另一示意圖。
圖11E是諸如圖1-3中所示的電池中的一種的另一示意圖。
圖11F是諸如圖1-3中所示的電池中的一種的另一示意圖。
圖12A-C是諸如圖1-3中所示的電池中的一種的另一示意圖。
圖13A是其它部分被除去的部分電池的透視圖，例如圖1-3中所示的電池中的一種，和示出了FET和散熱片。
圖13B是圖13A中所示的部分電池的平面視圖。
圖13C是其它部分被除去的部分電池的透視圖，例如圖1-3中所示的電池中的一種，和示出了電池內的FET、散熱片和電連接。
圖14A-E包含了圖13A中所示的部分電池的視圖。
圖15是其它部分被除去的部分電池的透視圖，例如圖1-3中所示的電池中的一種，和示出了FET和散熱片。
圖16是其它部分被除去的部分電池的另一透視圖，例如圖1-3中所示的電池中的一種，和示出了FET和散熱片。
圖17是一種替換結構的電池的一部分的透視性剖面圖，包含相變材料。
圖18是另一種替換結構的電池的一部分的剖面圖，包含相變材料和散熱片。
圖19是另一種替換結構的電池的一部分的剖面圖，包含相變材料和散熱片。
圖20A-B是其它部分被除去的部分電池的透視性剖面圖，例如圖1-3中所示的電池中的一種。
圖21A-C是用在諸如電動工具的電氣設備內的電池(例如圖1-3中所示的電池中的一種)的示意圖。
圖22是與諸如電動工具的電氣設備一起的電池(例如圖1-3中所示的電池中的一種)的另一示意圖。
圖23是與諸如電動工具的電氣設備一起使用的電池(例如圖1-3中所示的電池中的一種)的另一示意性框圖。
圖24是與諸如電池充電器的另一電氣設備一起使用的電池(例如圖1-3中所示的電池中的一種)的側視圖。
圖25是諸如圖1-3中所示的電池中的一種的部分示意圖。
圖26-27是示出隨著時間的變化的電池電壓和電池電壓比率的曲線圖。
圖28是電池充電系統的一種結構的示意性框圖。
圖29是電池充電系統的另一種結構的示意性框圖。
圖30A-B示出了圖29中所示的電池充電系統的運行。
圖31是現有電池的示意性框圖。
圖32是包含在另一種結構的電池充電系統中的電池的示意性框圖。
圖33是現有電池充電器的示意性框圖。
圖34是包含在另一種結構內的電池充電器的示意性框圖。
圖35是電池的透視圖。
圖36是圖35中所示的電池的俯視圖。
圖37是圖35中所示的電池的后視圖。
圖38是圖35中所示的電池的接線板的后透視圖。
圖39是圖35中所示的電池的接線板的前透視圖。
圖40是圖35中所示的電池和諸如電池充電器的電元件的側視圖。
圖41是圖40中所示的電池和諸如電池充電器的示意性框圖。
圖42是圖40中所示的電池充電器的透視圖。
圖43是圖40中所示的電池充電器的另一透視圖。
圖44是圖40中所示的電池充電器的俯視圖。
圖45是圖40中所示的電池充電器的接線板的透視圖。
圖46是圖40中所示的電池充電器的外殼的里面部分的透視圖。
圖47是圖46中所示的部分電池充電器的放大透視圖和示出了電池充電器的接線板。
圖48A是使用了圖35中所示的電池的諸如電動工具的電氣設備的透視圖。
圖48B是圖48A中所示的電動工具的支撐部分的透視圖。
圖49是圖35中所示的電池的右側視圖。
圖50是圖35中所示的電池的左側視圖。
圖51是圖35中所示的電池的前視圖。
圖52是圖35中所示的電池的仰視圖。
圖53是一種替換結構的電池的前透視圖。
圖54是圖53中所示的電池的后透視圖。
圖55是圖53中所示的電池的俯視圖。
圖56是圖53中所示的電池的后視圖。
圖57是現有電池的前透視圖。
圖58是圖57中所示的電池的后透視圖。
圖59是圖57中所示的電池的俯視圖。
圖60是圖57中所示的電池的后視圖。
圖61是圖57中所示的現有電池和圖40中所示的電池充電器的示意性框圖。
圖62是現有電池充電器的透視圖。
圖63是圖62中所示的電池充電器的側視圖。
圖64是圖62中所示的電池充電器的另一視圖。
圖65是圖57中所示的現有電池和圖62中所示的現有電池充電器的示意性框圖。
在詳細說明本發明的任何實施例之前，應當理解，本發明在其申請中不受在下面描述中所列出的或在附圖中所示的結構的詳細細節和元件的排列方式的限制。本發明可以有其它的結構且能夠以各種方式實踐或實施。同樣，應當理解，在本說明書中所用的用語和術語是用于描述的目的且不應被認為有限制作用。本說明書中“包括(including)”、“包含(comprising)”或“具有(having)”及其變化意在包含后面所列出的條目及其等效物以及其它的條目。術語“組裝(mounted)”、“連接(connected)”和“耦合(coupled)”被廣義地使用且包含直接和間接的組裝、連接和耦合。此外，“連接(connected)”和“耦合(coupled)”不限定于物理或機械的連接或耦合且可以包括直接或間接的電連接和耦合。
具體實施例方式
電池組或電池50在圖1-3中示出。電池50可以被設置成用于傳送能量到諸如電動工具55(如圖4-5所示)、電池充電器60(如圖24所示)等一種或多種電氣設備上和從其接收能量。如在圖4和5所示的結構中，電池50能夠傳送能量到諸如圓鋸56和驅動鉆機58等各種電動工具上。在一些結構和一些方面中，電池50能夠提供高放電電流至具有高電流放電率的電氣設備(例如電動工具55)。例如，電池50能夠驅動包括圓鋸56和驅動鉆機58等多種電動工具55，如圖4和5所示。
在一些結構和一些方面中，電池50可以帶有任何電池化學物質，例如鉛酸、鎳鎘(“NiCd”)、氫化鎳(“NiMH”)、鋰(“Li”)、鋰離子(“Li-ion”)、其它基于鋰的化學物質或其它可再充電或非可再充電的電池化學物質。在示出的結構中，電池50可以帶有鋰、鋰離子或基于鋰的化學物質的電池化學物質，且能夠提供等于或大于大約20A的平均放電電流。例如，在示出的結構中，電池50可以帶有鋰鈷(“Li-Co”)、鋰錳(“Li-Mn”)尖晶石或Li-Mn鎳的化學物質。
在一些結構和一些方面中，電池50還可以具有任何標稱電壓。在一些結構中，例如，電池50可以具有大約9.6V的標稱電壓。在其它結構中，例如，電池50可以具有高達大約50V的標稱電壓。在這些結構中，例如，電池50可以具有大約21V的標稱電壓。在其它結構中，例如，電池50可以具有大約28V的標稱電壓。
電池50還包含能夠提供終端支架(terminal support)70的外殼65。電池50還可以包含由終端支架70支撐的一個或多個電池終端(未在圖1-5中示出)，且電池終端可以連接至諸如電動工具55、電池充電器60等電氣設備。
在一些結構和一些方面中，外殼65可以充分圍住電連接至一個或多個電池終端的支持電路。在一些結構中，該電路可以包含微控制器或微處理器。在一些結構中，該電路能夠與諸如電動工具55(例如圓鋸56、驅動鉆機58等)、電池充電器60等電氣設備通信，且能夠提供有關一個或多個電池特性或情況的信息給這些設備，例如電池50的標稱電壓、電池5的溫度、電池50的化學物質和類似的特性，如下面所討論。
電池50在圖6A-D、7-10、11A-D和12A-C中示意性地示出且電池50的部分在圖13-16和20A-B中示出。如圖所示，電池50包含一個或多個帶有一種化學物質和標稱電壓的電池單元80。同樣，每個電池單元80可以包含正極端90和負極端95。在一些結構中，例如圖6A和C所示的結構，電池50可以帶有鋰離子電池化學物質和大約18V或大約21V(例如根據電池單元的類型而定)的標稱電壓，且可以包含五個電池單元80a、80b、80c、80d和80e。在其它結構中，例如圖6B和D所示的結構，電池50可以帶有鋰離子電池化學物質和大約24V、大約25V或大約28V(例如根據電池單元的類型而定)的標稱電壓，且可以包含七個電池單元80a、80b、80c、80d、80e、80f和80g。在另外其它結構中，電池50可以帶有多于或少于上面所示出和所描述的電池單元80。在示例性結構中，每個電池單元80帶有鋰離子的化學物質，且每個電池單元80具有與諸如大約3.6V、大約4V或大約4.2V基本相同的標稱電壓。
在一些結構中，兩個或多個電池單元80可以串聯排列一個電池單元80的正極端90與另一個電池單元80的負極端95電連接，如圖6A和C所示。電池單元80可以通過導電線或導電帶100電連接。在其它結構中，電池單元80可以以其它的方式排列，例如并聯排列電池單元80a-e的正極端90互相電連接而電池單元80a-e的負極端95互相電連接或者串聯和并聯的結合。如圖6B和D中所示，電池單元80可以獨立地耦合至電路130。在一些結構中，電路130可以把電池單元80設置成各種排列方式，例如并聯排列、串聯排列(例如圖6A和C中所示的電池單元80的串聯)、獨立排列(即從單個電池單元80中引出電流或向其提供電流)、部分并聯排列(即把少數電池單元80排列成串聯)、部分串聯排列(即把少數電池單元80排列成并聯)、或串聯、部分串聯、并聯、部分并聯排列的結合。在一些結構中，包含在電池50內的電路130能夠通過軟件(即由處理器所執行的程序，如下面所討論的微處理器140)或硬件來永久地建立這些排列。在一些結構中，電路130能夠通過軟件或硬件(即一個或多個開關、邏輯元件等)來修改這些排列。
電池50還可以包含接線板105，其可以包含由終端支架70(如圖1所示)支撐的一個或多個電池終端。在示出的結構中，接線板105可以包含正極終端110、負極終端115和感應終端120。正極終端110可以電連接至第一電池單元80a的正極端90，而負極端115可以電連接至第二電池單元80e的負極端95(或電池單元80g)。在示出的結構中，第一電池單元80a是將被串聯鏈接的電池單元80的第一個電池，而第二電池單元80e或80g分別是將被串聯鏈接的電池單元80a-e或80a-g的最后一個電池。
如上面所提到的，電池50可以包含電路130。電路130可以電連接至一個或多個電池單元80，且可以電連接至接線板105的一個或多個電池終端。在一些結構中，電路130可以包含能夠增強電池50的性能的元件。在一些結構中，電路130可以包含能夠監控電池特性、提供電壓檢測、存儲電池特性、顯示電池特性、通知用戶一些電池特性、中斷電池50內的電流、檢測電池50和電池單元80等的溫度、從電池50和/或在其內部轉移熱量的元件。在一些結構和一些方面中，電路130包含電壓檢測電路、升壓電路、充電狀態指示器等，如下面所討論。在一些結構中，電路130可以被耦合至印制電路板145，如下面所討論。在其它結構中，電路130可以耦合至柔性電路145。在一些結構中，柔性電路145可以環繞一個或多個電池80或者環繞外殼65的內部。
在一些結構和一些方面中，電路130還可以包含微處理器140。微處理器140可以存儲電池特性或電池識別信息，例如電池化學物質、標稱電壓等。在其它結構和其它方面中，微處理器140可以存儲附加的電池特性，例如電池溫度、周圍的溫度、電池50被充電的次數、電池50被充電的次數的數目、各種監控閾值、各種放電閾值、各種充電閾值等，且可以存儲有關微處理器140自己的信息及其運行的信息，例如電池特性被計算的頻率和/或次數、微處理器140停止電池50的次數等。微處理器140還能夠控制包含在電池50內的電路130的其它電元件，如下面所討論。
在示出的結構和一些方面中，微處理器140能夠電連接至印制電路板(“PCB”)145。在示出的結構中，PCB 145能夠在包含在電池50內的微處理器140和終端110、115和120、電池單元80a-g和其它電元件之間提供必要的電連接，如下面所討論。在其它結構中，該PCB145可以包含附加的電路和/或元件，例如附加的微處理器、晶體管、二極管、限流元件、電容器等。
在一些結構和一些方面中，電路130還可以包含溫度感測器件，例如熱敏電阻器150和恒溫器(未示出)。溫度感測器件能夠感測包含在電池50內的一個或多個電池單元80a-g的溫度，能夠感測整個電池50的溫度，或者能夠感測周圍的溫度等。在一些結構中，熱敏電阻器150的電阻值可以表示被感測的一個或多個電池單元80a-g的溫度，且能夠隨著一個或多個電池單元80a-g溫度的變化而變化。在一些結構中，微處理器140能夠根據熱敏電阻器150的電阻值來確定一個或多個電池單元80a-g的溫度。微處理器140還能夠通過隨著時間的變化監控熱敏電阻器150的方式來監控溫度和時間關系上的變化。微處理器140還能夠發送溫度信息至諸如電動工具55和/或電池充電器60的電氣設備，和/或使用溫度信息來啟動一些功能或者控制電池50內的其它元件，如下面所討論。如在示出的結構中所示出的，熱敏電阻器50被組裝在PCB 145上。
在一些結構和一些方面中，電路130還可以包含當前充電狀態指示器，例如在示出的結構中所示出的燃料計155。燃料計155可以包含用于表示電池50的當前充電狀態的發光二極管(“LED”)。在其它結構中，燃料計155可以包含矩陣顯示。如圖1-3中所示，燃料計155可以定位在電池外殼65的上表面上。在其他的結構中，燃料計155可以位于外殼65的任何位置上，例如外殼65的下表面158上、外殼65的側面159中的一個上、外殼的底表面161上、外殼65的后表面162上、外殼65的表面或側面中的兩個或多個上等。
在一些結構中，位于電池50的外殼65上的燃料計155能夠通過按鈕開關160來啟動。在其它結構中，燃料計能夠利用由計時器計時的預先設定的時間周期或預先設定的電池特性等來自動激活。在示出的結構中，燃料計155能夠通過帶狀電纜165電連接至微處理器140，且可以包含提供LED顯示的四個LED 170a、170b、170c和170d。
在一些結構中，當按鈕160被按下時，微處理器140能夠確定電池50的當前充電狀態(即電池50內剩余多少電荷)并輸出充電電平至燃料計155。例如，如果電池50的當前充電狀態是大約100％，則所有LED 170a、170b、170c和170d將被微處理器140打開。如果電池50的當前充電狀態是大約50％，則只有兩個LED(例如LED 170a和170b)將被打開。如果電池50的當前充電狀態是大約25％，則只有一個LED(例如LED 170a)將被打開。
在一些結構中，在按鈕160被開始按下后，該輸出可以在燃料計155上大約顯示預先設定的時間周期(即“顯示時間周期”)。在一些結構中，如果一個或多個電池單元80a-g的溫度超過預先設定的閾值，則微處理器140能夠停止燃料計155或輸出當前零充電狀態的輸出。在一些結構中，即使電池50剩余有相對較高的充電級，當檢測到異常電池特性(例如高電池溫度)時，微處理器140能夠停止燃料計155或輸出當前零充電狀態的輸出。在一些結構中，如果電池50的當前充電狀態或者一個或多個電池單元80a-g的當前充電狀態低于預先設定的閾值，微處理器140能夠停止燃料計155或輸出當前零充電狀態的輸出。在一些結構中，不管按鈕160是保持按下的狀態或是沒有，在預先設定的時間周期之后(即“斷開時間周期”)，微處理器140能夠停止燃料計155或輸出當前零充電狀態的輸出。在一些結構中，斷開時間周期可以基本等于顯示時間周期，而在其它結構中，斷開時間周期則可以大于顯示時間周期。
在一些結構中，在電池50處于激活狀態的時間周期期間(例如在充電和/或放電期間)，當按鈕160被按下時，微處理器140沒有啟動燃料計155。在這些時間周期期間，電池的當前充電狀態信息可以被抑制，以避免出現錯誤的充電狀態讀數。在這些結構中，當通過電池50的電流(例如充電電流、放電電流、寄生電流等)低于預先設定的閾值時，微處理器140可以只提供當前充電狀態的信息，以響應被按下的按鈕160。
在一些結構中，在電池50處于激活狀態的時間周期期間(例如在充電和/或放電期間)，不管按鈕160是否被按下，微處理器140都能夠啟動燃料計155。例如在一種結構中，燃料計155可以在充電期間運行。在這種結構中，微處理器140能夠自動啟動燃料計155，以持續定期地(例如在一定的預先設定的時間間隔之后或在低電流引出/供應的期間內)顯示電池50的當前充電狀態，以響應一些電池特性(例如當當前充電狀態達到一定的已設定的閾值時，例如充電狀態每次5％的升高)，或者響應充電循環內的一些階段、模式或改變。在其它結構中，當電池50處于激活狀態時，微處理器140可以啟動燃料計155，以響應按鈕160的按下。
在一些結構和一些方面中，燃料計155能夠通過接觸板、開關等來啟動。在其它結構中，電池50可以包含另一個按鈕或開關(未示出)，用于啟動和停止自動顯示模式。在這些結構中，用戶可以選擇使電路130以自動的顯示模式運行和以手動的顯示模式運行。自動顯示模式可以包含用于在無用戶激活的情況下顯示電池50的當前充電狀態的燃料計155。例如，在自動顯示模式中，燃料計155能夠定期(例如在一定的預先設定的時間間隔之后)顯示電池50的當前充電狀態，以響應一些電池特性(例如當當前充電狀態達到一定的已設定的閾值時，例如充電狀態每次5％的升高或下降)等。手動顯示模式可以包含用于顯示當前充電狀態的燃料計155，以響應用戶的激活，例如按鈕160的按下。在一些結構中，當電路130以自動的顯示模式運行時，按鈕160能夠被禁用。在其它的結構中，即使當電路130以自動的顯示模式運行時，按鈕160仍然能夠啟動燃料計155。在另外其它結構中，自動顯示模式可以通過按鈕160、來自電氣設備(例如電動工具55或電池充電器60等)的控制信號來啟動和停止。
在一些結構中，電路130可以包含升壓電路171。升壓電路171在低電池電壓期間能夠提供額外的功率給包含在電路130內的元件，如下面所討論。例如，微處理器140可能需要一個大約3V或大約5V的電壓電源，以進行工作。如果電池50的當前充電狀態下降到大約5V或3V以下，那么微處理器140可能沒有接收足夠的能量來運行和控制包含在電路130中的其它元件。在其它結構中，升壓電路171能夠把較低的輸入電壓“升壓(boost)”到較高的輸出電壓，如下面所討論。
升壓電路171的各種結構在圖11A-F中示出。在一種結構中，例如在圖11A中所示的結構，升壓電路171a可能包含電源或功率元件，例如另一電池單元172。在一些結構中，電池單元172的化學物質、標稱電壓等可能與串聯的電池單元80不同。例如，電池單元172可以是鋰離子的1.2V電池。
在一些結構中，當電池單元80的當前組合的充電狀態下降到閾值以下時，升壓電路171a可以只提供能量給電路130的其它元件(例如微處理器140)。在一些結構中，當電池單元80的溫度下降到溫度閾值以下時，且當電池單元80的當前組合充電狀態下降到低電壓閾值以下時，升壓電路171a可以只提供能量給電路130的其它元件。在其它結構中，在低溫度情況(例如電池組溫度低于低溫度閾值，或者周圍的溫度低于低溫度閾值)下的工作期間，升壓電路171a可以只提供能量給電路130的其它元件。升壓電路171a可以只提供功率，以防止電路130(例如微處理器140)出現“減弱(brown out)”情況(例如一段時間周期內電壓供應不夠)。該減弱情況可能由電池電壓波動引起的，電壓波動在低工作溫度(例如電池組溫度或周圍溫度)期間更加明顯或突出。
例如在圖11B所示的另一種結構中，升壓電路171b可以包含升壓部件173，例如感應“回掃(flyback)”式轉換器、開關電容轉換器等。類似于升壓電路171a，該升壓電路171b可以提供能量給電路130的其它元件，以響應各種電池情況。
在另一種結構中，例如在圖11C中所示的結構，升壓電路171可以是電容性升壓電路171c。如圖所示，電容性升壓電路171c可以包含電容器174。在工作期間，電容器可由電池單元80的放電電路、來自微處理器的信號或附加的電路充電。類似于升壓電路171a，升壓電路171c可以提供能量給電路130的其它元件，以響應各種電池情況。
在另一種結構中，例如在圖11D中所示的結構，升壓電路171d可以包含晶體管或開關175。在一些結構中，開關175可以是功率場效應晶體管(“FET”)，如下面所討論。在一種示例性實施例中，開關175是FET。在一些結構中，升壓電路171d能夠中斷放電電流一定的時間，以使電池50的當前充電狀態進行恢復。例如，由于低電池溫度、周圍的低溫度、高放電電流(例如大負載)等因素，電池單元80可能會出現大幅度的電壓波動。通過中斷放電電流一段時間，充電狀態中的大幅度的波動可能會得到減緩，電池單元80的電壓可能會升高。激活和去活開關175可以防止大幅度的波動給電路130帶來減弱情況。類似于升壓電路171a，可以激活升壓電路171d，以響應一些電池情況，例如低溫度、低電池充電狀態等。在一些結構中，開關175可以與電路171c的電容器174一起使用，以重新對電容器174進行充電。
在一些結構中，可以在設定的頻率或工作周期上激活(例如反復開關)開關175。在其它結構中，開關175能以滯后的方式被激活。例如，如果電池50的電壓達到或下降到第一閾值以下，則只激活開關175。開關175的打開狀態(例如中斷電流)可以保持到電池50的當前充電狀態恢復到或超過第二閾值，該第二閾值通常大于第一閾值。在一些結構中，第二閾值通常等于第一閾值。在一些結構中，電池的充電狀態被消耗越多，充電狀態需恢復到或達到第二閾值的時間就越長。在一些情況中，電路130還可以包含一個計時器(未示出)。當計時器所保持的第一時間期滿且充電狀態未恢復到第二閾值時，那么，電路130可以推斷電池50被完全放電，且繼續使開關175保持打開狀態，以防止電池50進入過度放電狀態。
在另一結構中，例如在圖11E和11F中示出的結構中，升壓電路171可以是電容性電荷泵升壓電路，例如升壓電路171e和升壓電路171f。在這些結構中，升壓電路171e和171f能夠把一個或多個較低的電壓信號“升壓(boost)”到較高的輸出電壓信號。如圖11e中所示，升壓電路171e可以包含一個或多個用于接收AC信號、控制信號等的輸入176a-f，和一個或多個用于接收一個或多個低電壓信號的低電壓輸入179。該信號(例如AC信號和/或控制信號)可以用于提高低電壓信號和增加存儲在電容器178內的電荷(或其電壓)，和用于在輸出177上生成一個較高的電壓輸出信號。類似于升壓電路171e，升壓電路171f還可以包含一個或多個用于接收低電壓AC功率信號、控制信號等的輸入176a-d，和一個或多個用于接收一個或多個低電壓信號的低電壓輸入179。在示例性實施例中，升壓電路171e能夠把大約3V的輸入信號升壓到大約10V的輸出信號，而升壓電路171f能夠把大約3V的輸入信號升壓到大約5V的輸出信號。
在一些結構中，升壓電路171e和171f能夠在任何時候以及任何電池情況期間向電路130內的元件提供較高的電壓信號。例如，升壓電路171e能夠提供用于驅動功率FET或開關的輸出信號，如下面所討論，而升壓電路171f能夠提供用于驅動一個或多個晶體管的輸出信號，如下面所討論。
在一些結構和一些方面中，電路130可以包含半導電開關180，在電路130(例如微處理器140)確定或感測到高于或低于預先設定的閾值情況(即“異常電池情況”)時，開關180中斷放電電流。在一些結構中，異常電池情況可以包含例如高或低電池單元溫度、高或低電池充電狀態、高或低電池單元充電狀態、高或低放電電流、高或低充電電流等。在示出的結構中，開關180包含功率FET或金屬氧化物半導體FET(“MOSFET”)。在其它結構中，電路130可以包含兩個開關180。在這些結構中，開關180可以并聯排列。并聯開關180可以包含在提供高平均放電電流(例如提供功率給圓鋸56、驅動鉆機58的電池50等)的電池單元中。
在一些結構中，電路130還可以包含開關控制電路182，以控制開關180(或多個開關180，如果使用的話)的狀態。在一些結構中，開關控制電路182可以包含晶體管185，例如npn雙結型晶體管或場效應晶體管(“FET”)。在這些結構中，電路130(微處理器140)能夠通過改變晶體管185的狀態來控制開關180。如圖7-9所示，FET 180的源極190可以電連接至電池單元80a-e的負極端95，而FET 180的漏極195可以電連接至負極終端115。開關180可以組裝在第二PCB200上(如圖7所示)。在一些結構和一些方面中，例如圖14A-E所示的結構，開關180可以被組裝在PCB 145上。在其它結構中，開關180可以被組裝在另一合適的位置或地點上。
在示例性實施例中，電流在放電期間通過開關180的漏極195流向源極190，而在充電期間通過開關180的源極190流向漏極195。如果電路130(例如微處理器140)檢測到異常電池情況，例如微處理器140能夠打開晶體管185，即把晶體管185偏移到導通狀態。當晶體管185處于導通狀態時，FET 180的柵極205和源極190之間沒有足夠的電壓來使開關180處于導電狀態。因此，FET 180變成非導電狀態，且電流被中斷。
在一些結構中，當開關180變成非導電狀態時，即使一直沒有檢測到異常情況，也可以不重置開關180。在一些結構中，電路130(例如微處理器140)可以只在諸如電池充電器60的電氣設備指示微處理器140重置開關180時才重置開關180。在一些結構中，微處理器140可以在預先設定的時間之后才重置開關180。在一些結構中，如果微處理器140在放電期間檢測到異常電池情況，微處理器140可以不用把開關180的狀態改變為非導電狀態，直到微處理器140也檢測到放電電流處于預先設定的閾值(即低放電電流)之下。
在一些結構中，當電池50正在放電時，開關180可以設置成只中斷電流。即，即使當開關180處于非導電狀態時，電池50也可以被充電。如圖4和5所示，開關180可以包含體二極管210，在一些結構中，體二極管210與MOSFET和其它晶體管結合成整體。在其它結構中，體二極管210可以并聯地電連接至開關180。
在另一示例性實施例中，當電池50被放電時(即，在圖5中，處在第一位置220上的開關215使電流可以流過諸如電動工具55的負載225)，電流以方向230流過電池50，即，從FET 180的漏極190流向FET 180的源極190。當電池50被充電時(即，在圖5中，處在第二位置235上的開關215使電流可以流過諸如電池充電器60的電氣設備)，電流以方向240流過電池50，即，從FET 180的源極190流向FET 180的漏極195。
在本實施例中，當開關180處于非導電狀態時，以方向230流動的電流可以被中斷。因此，電池50不再向負載225提供放電電流。在一些結構中，例如包含微處理器140或附加電路250(可能或可能不包含微處理器140)的電路130可以把開關180的狀態從非導電狀態改變為導電狀態，當微處理器140收到指示或命令讓其這樣做時。在一些結構中，微處理器140和/或附加電路250可能沒收到指示或命令，因此不可以把開關180的狀態從非導電狀態改變為導電狀態。例如，電池50可能被嚴重放電，使得電池50在電池單元80沒有足夠的能量來驅動電路130。如果電池50沒有足夠的功率來驅動電路130，電池50和電氣設備(例如電池充電器60)之間的通信(由電路130執行)可能不能進行，那么電氣設備可能不能發送控制信號至電池50，以重置開關180。在這些情況中，包含在開關180內的體二極管210可能以方向240傳導由諸如電池充電器60的電氣設備提供的電流(即充電電流)。這使得將被充電的電池50可以重置開關180并開始通信或充電，即使開關180沒有導通或至少接收足夠的電荷以驅動電路130。
在一些結構和一些方面中，電路130(例如微處理器140)能夠監控電池單元電壓是否出現異常情況(例如低電池單元電壓)，且如果檢測到異常情況，能夠激活開關180，以中斷放電電流。在一些結構中，如果電池電壓下降或低于一定的電壓(例如電池“反向(reversal)”電壓)，可能會出現損壞電池單元的情況。在一些結構中，電池反向發生在大約0V上。在一些結構中，微處理器140或電路130能夠建立一個電池反向閾值，作為預防性的預防電壓。在一些結構中，電池反向閾值可以被設在電池反向電壓上。在其它結構中，電池反向閾值可以被設成高于電池反向電壓。例如，電池反向閾值可以設為大約1V。
在一些情況中，電池20在開始放電的時候可能會出現電壓“下滑(depression)”(例如電壓暫時性的大幅度下降)。電壓下滑通常是暫時的且在低電池溫度上最為明顯。在一些結構中，電壓下滑可能下降到電池反向閾值或以下。
在一些結構和一些方面，電路130(例如微處理器140)可以包含各種響應時間，以響應或反作用于受監控的電池特性。在一些結構中，各種響應時間可以包含用于電路130的多個監控模式。即，當在檢測和/或監控電池特性(例如電池單元的充電狀態、電池的充電狀態和其它類似的電池特性)時，電路130(例如微處理器140)可以以多種模式運行。例如，微處理器140可以包含具有第一抽樣率的第一模式和具有第二抽樣率的第二模式。在一些結構中，第一抽樣率可以被設置且可以不同于也被設置的第二抽樣率。在其它結構中，第一抽樣率可能依賴于第一參數，它可能包含例如一個或多個電池特性、一個或多個來自電氣設備(例如電動工具55或電池充電器60)的控制信號等，并且可能根據第一參數而發生改變。類似地，第二抽樣率也可能依賴于第一參數或第二參數(例如類似于第一參數)，并且可能根據第二參數而發生改變。在其它結構中，微處理器140可以包含附加的抽樣率和附加的模式，其將在下面討論。
在一些結構中，例如，微處理器140能夠以第一模式或“慢”模式運行。在這些結構中，由于電壓下滑延長了響應時間，慢模式下的運行可能降低開關180的活力。在一些結構中，當電池20上的負載不高而無需快速響應時間(例如引出電流相對較低)時，微處理器140可以以慢模式運行。在一些結構中，微處理器140可以以慢模式運行，直到當前電池充電狀態的余量下降到預先設定的閾值下，例如大約10％的充電狀態余量。
在示例性實施例中，當在慢模式下運行時，微處理器140可以以慢速率(例如每秒一次)抽樣電池電壓。由于微處理器140以慢速率抽樣，微處理器140經歷較慢的響應時間。在一些結構中，慢模式對于大部分監控情況可能是合適的且能夠降低由電路130(例如微處理器140和附加電路)引出的寄生電流。
在一些結構中，只要電池電壓高于預先設定的閾值或“模式切換”閾值(例如3.73V)，則微處理器140以慢模式運行。
在一些結構中，微處理器140能夠以第二模式或“快”模式運行。在這些結構中，快模式下的運行能夠加快用于檢測異常情況的響應時間。在一些結構中，當一個或多個電池電壓下降到預先設定的閾值或“模式切換”閾值(例如3.73V)時，微處理器140可以以快模式運行。在一些結構中，在當前電池充電狀態余量下降到預先設定的閾值下時，例如大約10％的充電狀態余量，微處理器140可以以快模式運行。
在另一示例性實施例中，當在快模式下運行時，微處理器140可以以快速率(例如每秒100次抽樣)抽樣電池電壓。在一些結構中，在發生激活開關180之前，由微處理器140抽樣的電池單元電壓可以對一定的抽樣次數進行平均。在一些結構中，直到三十次抽樣的平均值等于或小于電池反向閾值時，微處理器140才激活開關180。對抽樣進行平均可能會數字“過濾(filtering)”由微處理器140讀取的電壓信息，且為微處理器140提供一些延時，以忽略“涌入(inrush)”的電流和/或電壓下滑。對抽樣進行平均可能會“過濾(filtering)”來自由于外部速度控制電路而產生的電噪聲的電壓信息。在一些結構中，用于平均的抽樣次數可以根據微處理器140的運行模式、被監控的電池特性的類型等而發生改變。
在一些結構中，當在快模式下運行時，如果電池單元電壓下降到預先設定的閾值(例如斷開閾值)下一段時間(例如幾秒)，微處理器140還可以激活開關180。在一些結構中，斷開閾值可以大于電池反向閾值。例如，斷開閾值可以是大約2V，而電池反向閾值可以是大約1V。在電壓下降到1V以下的情況中，響應時間可以大大變快(大約300ms量級)。各種響應時間能夠減少令人討厭的關閉次數，且仍然能夠充分保護電池。
在一些結構中，電壓閾值(斷開閾值和電池反向閾值)可以由微處理器140根據電池溫度來調高或調低。這使得可以根據電池溫度特性進行優化。
在另一示例性實施例中，微處理器140可以通過改變用于平均的抽樣次數的方式來改變響應時間。例如，微處理器140可以抽樣電池特性，例如電池溫度。根據第一模式，通過對50次抽樣的電池溫度測量進行平均，微處理器140可能具有“慢”響應時間。根據第二模式，通過對30次抽樣的電池溫度測量進行平均，微處理器140可能具有“快”響應時間。在一些結構中，這些測量可以在相同的速率上進行抽樣。在其它結構中，這些測量可以在不同的速率上進行抽樣。例如，第一模式可以在大約每秒1次抽樣的速率上對這些測量進行抽樣，而第二模式可以在大約每秒10次抽樣的速率上對這些測量進行抽樣。
在一些結構中，由于微處理器140能夠通過監控電池單元電壓來感測高放電電流，微處理器140能夠在無需使用電流感測器件的情況下控制和限制引出電流。例如，當高電流負載致使電池單元電壓下降到低水平(例如斷開閾值和/或電池單元反向閾值)上時，微處理器140可以激活開關180和停止電池20。當電池電壓下降到一定水平(例如斷開閾值和/或電池反向閾值)上時，微處理器140可以通過監控電池電壓和停止電池20的方式來間接限制引出的電流。
在一些結構和一些方面中，電路130(例如，在一些結構中，微處理器140)可以定期監控電池情況(例如電池單元電壓/當前充電狀態、電池單元溫度、電池組電壓/當前充電狀態、電池組溫度等)，以降低從電池50中引出的寄生電流。在這些結構中，微處理器140可能在“睡眠”模式下運行第一預先設定的時間周期(即“睡眠時間周期”)。在睡眠模式期間，微處理器140可以從電池50中引出低靜態電流。在睡眠時間周期期滿后，微處理器140可能“醒來(wake up)”，或換句話說，在激活模式下運行第二預先設定的時間周期(即“激活時間周期”)。在激活模式期間，微處理器140能夠監控一個或多個電池情況。
在一些結構中，睡眠時間周期可以大于激活時間周期。在一些結構中，激活時間周期和睡眠時間周期的比率很低，使得平均寄生電流引出是低的。在一些結構中，在所知的電池活動的時間周期內，例如當微處理器140感測出放電電流或充電電流大約等于預先設定的閾值時，這個比率可以調節(例如升高)。在一些結構中，當微處理器140檢測一些電壓和/或溫度特時，睡眠時間周期可以被降低和/或激活時間周期可以被升高。
在一些結構和一些方面，電路130可以包含電壓檢測電路259。在一些結構中，電壓檢測電路259可以包含多個形成分壓網絡的電阻器260。如示出的結構所示，多個電阻器260可以包含電阻器260a-d。多個電阻器260可以電連接至一個或多個電池單元80a-g和多個晶體管265。在示出的結構中，多個晶體管265可以包含晶體管265a-d或a-f。在一些結構中，包含在多個電阻器260中的電阻器的個數可以等于包含在多個晶體管265中的晶體管個數。
在一些結構中，當微處理器140處于激活模式時，電池50和/或電池單元80的電壓特性可由微處理器140通過多個電阻器260讀取。在一些結構中，微處理器140可以通過關閉晶體管270(晶體管270變為非導電狀態)來開始電壓讀數事件。當晶體管270是非導電時，晶體管265a-d變成導電狀態，且電池50和/或電池單元80相關的電壓測量可由微處理器140執行。把多個晶體管265包含到電池50內可以降低從電池50內引出的寄生電流，因為晶體管265只是周期性地導電。
在一些結構和一些方面，當電池50與電氣設備電連接時，微處理器140把電池組特性和/或情況傳輸給諸如電動工具55和/或電池充電器60的電氣設備。在一些結構中，微處理器140以串聯的方式與電氣設備數字化通信。電池50的感測終端120在微處理器140和電氣設備之間提供串行通信鏈路。可在微處理器140和電氣設備之間交換的電池50的相關信息包括(但不限于)電池組化學物質、電池組標稱電壓、電池組溫度、電池組的當前充電狀態、電池單元標稱電壓、電池組溫度、電池組的當前充電狀態、校準技術/信息、充電指示、充電的循環次數、估計的剩余預期壽命、放電信息等。
在一些結構中，當電連接建立時，諸如電池充電器60的電氣設備能夠校準微處理器140。在一些結構中，包含在電池充電器60內的測量電路將比包含在電池50內的電路更加精確。因此，電池充電器60校準包含在電池50內的微處理器140和/或電路130，以完善由微處理器140和/或電路130所得出的電池測量。
在一些結構中，電路130還可以包含電壓調節器273。電壓調節器273可以提供合適的電壓至微處理器140、燃料計155的LED 170a-d和其它任何需要恒定電壓輸入的附加電子元件。在示出的結構中，該電壓調節器273可以輸出大約5V的電壓。
在一些結構和一些方面中，電池50可以包含散熱片275。散熱片275可以與功率FET或開關180熱通信。散熱片275能用于把由開關180生成的熱從開關180上移走。
在一些結構和一些方面中，電池50還可以包含熱管(未示出)或風扇(未示出)，以增加從散熱片275傳遞的熱量。為了移走由散熱片275聚集的熱，熱管可以與散熱片275熱通信。風扇或吹風機可以位于能夠產生流經散熱片275的冷空氣流的位置上。通風道(未示出)可以被放在電池50的外殼65內，以使冷空氣進入電池組50且使熱空氣離開電池組50。在一些結構中，可以放置熱管和/或風扇，以聚集和/或移走由電池單元80a-e生成的熱，以及或替換由散熱片275生成的熱。
在一些結構和一些方面中，電池50還可以包含相變材料300(參見圖20-22)。在這些結構中，可以放置相變材料300以吸收和/或移走由電池單元80a-g和傳導鏈路100(未在圖20-22中示出)生成的熱。由于相變材料300在相變溫度上進行相轉變(例如從固態到液態、從液態到氣態、從液態到固態、從氣態到液態等)，大量的能量被吸收或釋放(即熔化的潛熱、蒸發的潛熱等)。在這種相轉變期間，相變材料300具有相對恒定溫度。
在示例性實施例中，當負載被施加到電池單元80上時，電池單元80的溫度可以升高。在一些結構中，如圖20所示，相變材料300能夠包圍每個電池單元80。在這些結構中，由電池單元80生成的熱首先被傳遞到電池單元80的外表面305，然后被傳遞到周圍的相變材料300。由于相變材料300繼續吸收來自電池單元80和傳導鏈路100的熱，相變材料300的溫度可能上升。當相變材料300的溫度達到相變溫度時，相變材料300開始進行從第一相到第二相的相轉變，同時相變材料300的溫度相對保持不變且大約等于相變溫度。在一些結構中，相變材料300可能繼續進行相轉變，直到相變材料300被完全轉變到第二相和/或負載被從電池單元80上移去(即電池單元80不再產生熱)。
在一些結構和一些方面中，相變材料300可以具有大于預期周圍溫度且小于允許的最大電池單元溫度的相變溫度。在一些結構和一些方面中，相變材料300可以具有在-34℃-116℃之間的相變溫度。在一些結構和一些方面中，相變材料300可以具有在40℃-80℃之間的相變溫度。在一些結構和一些方面中，相變材料300可以具有在50℃-65℃之間的相變溫度。
相變材料300可以是任何合適的相變材料，每單位質量具有高潛熱，可以是熱可循環的、惰性的、無腐蝕性的、無污染的，可以包含固體石蠟(例如可從總部位于德國漢堡的Rubitherm獲得的石蠟)、鹽的低共熔混合物(例如可從位于瑞典Skovde的Climator獲得的鹽的低共熔混合物)、鹵代烴及其混合物、鹽水合物的溶液、聚乙二醇、硬脂酸及其結合。
電池50A的替換結構在圖21和22中示出。相同的組件帶有相同的參考字符“A”。
在示出的結構中，電池50A還可以包含散熱片275A，以把電池單元80A的熱散發到相變材料300的更大的區域上。散熱片275A還可以用于提供額外的熱存儲容量，以吸收和/或移走由電池單元80A生產的熱。
在一些結構中，散熱片275A可以包含一個環繞每個和所有電池單元80a-e的組件(未示出)。在其它結構中，散熱片275A可以包含多個片，使得每個電池單元80A被散熱片275A充分地環繞，如圖21和22所示。在另外其它的結構中，如圖21所示，散熱片275A可以包含與電池單元80A的外表面相鄰的內圓柱部分320、與內圓柱部分320徑向相距的外圓柱部分325，以及徑向肋330，徑向肋330互相圓周相距，連接內圓柱部分320和外圓柱部分325且定義它們之間的間隔335。該間隔335可以被相變材料300A填充。與圖21所示的類似結構也可用于封裝多個電池單元(未示出)。在另外其它結構中，散熱片275A可以包含如上所述的徑向肋330，而無需使用內圓柱部分320和外圓柱部分325中的一個或兩個。
在另一替換結構中，如圖22所示，散熱片275B可以包含如上所述的內圓柱部分320B和徑向肋330B，且相變材料300B可以從電池單元80B和散熱片275B偏移。應當理解，也可以使用其它散熱片和相變材料結構。散熱片275可由金屬(例如鋁)、聚合物(例如尼龍)、和/或任何其它具有高熱傳導性和比熱的材料組成。
在一些結構和一些方面中，電池50可能包含減震件或“緩沖器”340。如圖20A和B所示，電池外殼65的內表面345可以包含一個或多個減震件340。在一些結構中，減震件340可以附到或固定到外殼65的內表面345上。在另外的結構中，減震件340可以連接至一個或多個電池單元80或包圍電池單元80的一個末端的端帽350(在圖16中示出一部分)。在一些結構中，減震件340能夠吸收撞擊時的能量，且在撞擊期間通過限制傳遞到電池單元80上的能量的數量的方式來保護電池單元80。減震件340可以包含任何熱塑性橡膠，例如聚丙烯RPT 100 FRHI(例如高沖擊阻燃聚丙烯)。
如圖21A-C、22和23所示，電池50可以設置成與諸如電動工具55的電氣設備連接。電動工具55包含外殼400。該外殼可以提供電池50能夠與之連接的連接部分405。連接部分405可以包含一個或多個電氣設備終端(在圖22中示意性地示出)，以把電池50電連接至電動工具55。包含在電動工具55內的終端被設置成與包含在電池50內的終端110、115和/或120匹配，和用于接收來自電池50的功率和/或信息。
在一些結構中，例如圖21A-C中示意性地示出的結構，電動工具55可以包含微控制器或微處理器420，以和電池50通信、接收來自電池50的信息、控制電動工具55的運行、和/或控制電池50的放電過程。在示出的結構中，電動工具55可以包含連接至電池50的正極終端110的正極終端430、連接至電池50的負極終端115的負極終端435以及連接至電池50的感測終端120的感測終端440。微處理器420能夠電連接至每個終端430、435和440。
不管電池50是否包含微處理器(例如微處理器140)，微處理器420都能通過感測終端440與電池50通信或者接收來自電池50的信息。在電池50包含微處理器(例如微處理器140)的結構中，可以通過感測終端120和440進行雙路通信。微處理器140和420可以來回交換信息，例如電池特性、電動工具運行時間和電動工具要求(例如標稱電流和/或電壓)。
在電池50沒有包含微處理器的結構中，微處理器420定期測量或檢測電池50內一個或多個組件或元件，以確定電池特性和/或電池工作信息，例如電池化學物質、標稱電壓、當前電池充電狀態、電池單元電壓、溫度等。微處理器420能夠根據這些和其它電池特性和工作信息來控制電動工具55的運行。
例如，在一些結構中，微處理器420可以被編成以檢測電池溫度，且如果電池溫度高于閾值溫度，則停止驅動電動工具55。在這個例子中，微處理器420定期檢測位于電池50內的熱敏電阻器150的電阻，并確定在工具運行期間(即當工具55內的馬達450正在運行的時候)電池組50的溫度。然后，微處理器420確定電池50的溫度是否處于合適的工作范圍內。這可以通過在微處理器420內存儲一個或多個溫度范圍、使微處理器420能夠把已檢測到的電池50的溫度與該一個或多個溫度范圍比較的方式來實現。如果電池50的溫度沒有處于合適的工作范圍內，微處理器420中斷來自電池50的電流和/或關閉馬達450。在一些結構中，微處理器420繼續禁用馬達450和/或中斷來自電池50的電流，直到電池50的溫度下降到合適的溫度范圍內。在微處理器420確定電池50的溫度沒有處于合適的工作范圍內的一些結構中，微處理器420直到其檢測到由電池50提供給馬達450的低放電電流時才停止馬達450。在一些結構中，當微處理器420檢測到電池50被從電動工具55上除去時，馬達450被重新啟動(即電動工具55是可運行的)。
在一些結構和一些方面中，電動工具55還可以包含風扇或吹風機470，以促使冷空氣通過工具55和電池組50，如圖21B所示。那么，電池單元80a、散熱片275、熱管(未示出)和/或功率FET或開關180(如果包含在電池50內)可以被流過的空氣冷卻。在這種結構中，電池50和電動工具55包含一個或多個通風道，以使冷空氣進入和使熱空氣出來。電動工具55包含一個或多個入風道475，在示出的結構中，入風道475基本上位于電動工具外殼400的頂部。該電動工具55還包含一個或多個出風道480，它基本上位于電動工具55的連接部分405的底部。包含在電動工具55內的出風道480也可以放置成使電池50的入風道(未示出)基本上位于其下面。在示出的結構中，包含在電動工具55內的馬達485驅動風扇470。在一些結構中，包含在電動工具55內的微處理器490控制風扇470的運行。在預先設定的時間間隔期間和/或如果檢測到高電池溫度，則微處理器490能夠激活風扇470。
如圖21C所示，包含在電池50內的電路130能夠把充電信息的狀態傳輸給包含在電動工具55內的微控制器420。在這種結構中，電動工具55內的微控制器420能夠在包含在工具55外殼上或里面的燃料計115a上顯示電池的充電狀態信息。在這種結構中，燃料計155a可以類似于包含在電池50內的燃料計155，并被以相同的方式(例如自動顯示模式、手動顯示模式等)操作。在一些結構中，燃料計155a可以包含按鈕160和包含多于或少于所示出和描述的LED(例如LED 170a-d)。
如圖23所示，包含在電池50內的電路130也可以用于控制諸如電動工具55的電氣設備的運行。在該示出的結構中，電動工具55包含馬達450、由用戶激活的觸發開關491、速度控制電路492、電離合器493和制動器494。工具55還包含連接至電池50的正極終端105的正極終端900、連接至電池50的負極終端110的負極終端901，以及連接至電池50的兩個感測終端120a和120b的兩個感測終端902a和902b。在其它結構中，電動工具55和電池50可以帶有多于或少于所示出和描述的終端。
在這種結構中，電路130能夠提供工具速度控制以及監控電池組參數或特性。功率MOSFET或開關180能夠控制工具55的速度控制電路的開關功能。在這種結構中，用于速度控制控制電路492的功率MOSFET可以包含在電池50內而不是電動工具55內。
如圖24所示，電池50也可以設置成與諸如電池充電器60的電氣設備連接。電池充電器60包含外殼500。外殼500提供電池50與之連接的連接部分505。連接部分505可以包含一個或多個電氣設備終端(未示出)，把電池50電連接至電池充電器60。包含在電池充電器60內的終端被設置成與包含在電池50內的終端匹配，和用于傳輸和接收來自電池50的能量和信息。
在一些結構和一些方面中，電池充電器60還包含微處理器或微控制器510。微控制器510控制電池50和電池充電器60之間的能量的傳輸。在一些結構中，微控制器510控制電池50和電池充電器60之間的信息的傳輸。在一些結構中，微控制器510根據接收來自電池50的信號來識別和/或確定電池50的一個或多個特性或情況。同樣，微控制器510能夠根據電池50的識別特性來控制充電器60的工作。
在一些結構和一些方面中，電池充電器60根據電池50的溫度來進行對電池50充電的充電方案或方法。在一種結構中，電池充電器60提供充電電流至電池50，同時定期檢測或監控電池50的溫度。如果電池50沒有包含微處理器，電池充電器60在預先設定的時間周期之后定期測量熱敏電阻器(例如熱敏電阻器150)的電阻。如果電池50包含微處理器(例如微處理器140)，那么電池充電器60或者1)定期查詢微處理器140以確定電池溫度和/或如果電池溫度不在合適的工作范圍內；或者2)等待接收來自微處理器140且表示電池溫度不在合適的工作范圍內的信號。
在一些結構中，當電池溫度超過預先設定的閾值或沒有下降到合適的工作范圍內時，電池充電器60中斷充電電流。電池充電器60繼續定期檢測或監控電池溫度或等待接收來自微處理器140且表示電池溫度不在合適的工作范圍內的信號。當電池溫度處于合適的工作范圍內時，電池充電器60可以重新開始提供給電池50的充電電流。電池充電器60繼續監控電池溫度，并根據檢測到的電池溫度來中斷和重新開始充電電流。在一些結構中，在預先設定的時間周期之后或者在當前電池充電狀態達到預先設定的閾值時，電池充電器60終止充電。
在一些結構和一些方面中，電池50和/或諸如電動工具55和電池充電器60的電氣設備能夠檢測電池50內的不平衡的電池單元。在一些結構中，諸如微處理器140、420、490和/或510(“監控微處理器”)的微處理器只監控電池單元80中的兩組，并使用兩個電池組的電壓比率來判斷電池不平衡，而不是單獨地監控每個電池單元80a-e。
例如，電池600的一部分在圖25中示出。在一些結構中，電池600類似于電池50，且包含微處理器140。在其它結構中，電池600沒有包含微處理器。在示出的結構中，電池600包含五個電池單元605a、605b、605c、605d和605e，每個都帶有基本相同的標稱電壓，例如大約4V。
電池單元605a-e被排列成兩組組610和組615。組610包含電池單元605a和605b，組615包含電池單元605c和605d和605e。
電池600還包含提供組615兩端的電壓V615(即電池單元605c和605d和605e的總電壓)的引線或抽頭620。當電池單元605a-e被基本上充滿電時，組615的電壓V615大約等于12V。電壓VT是跨越所有電池單元605a-e的電壓。當電池單元605a-e被基本上充滿電時，電壓VT大約等于20V。
監控微處理器被編成為可以監控電壓V615和VT。在一些結構中，微處理器持續或者定期地監控V615和VT，并計算所測量的電壓V615和VT之間的比率R。該比率R由下面的公式確定R＝V615/VT當電池單元605a-e基本平衡時，比率R大約等于0.6。如果在充電或放電期間第一組610的一個或多個電池單元是不平衡的(即具有低于其它電池的當前電池充電狀態或電池電壓)，比率R將高于0.6。如果在充電或放電期間第二組615的一個或多個電池不平衡，比率R將低于0.6。如果在充電或放電期間兩個電池單元(一個來自第一組610而一個來自第二組615，例如電池605a和電池605e)不平衡，則比率R將高于0.6。換句話說，如果出現不平衡的電池單元，比率R將正向或負向偏移0.6的平衡比率。如果監控微處理器檢測到電池單元的不平衡，即計算出比率R基本高于或低于0.6的平衡比率，電池600的運行(即充電和/或當電)被中斷或改變。在一些結構和一些方面中，如果比率R沒有被包括在大約0.55到大約0.65的范圍內，則電池600的運行被中斷或改變。
圖26和27是示出當在電池600出現不平衡以及在此期間比率R如何偏移平衡的電壓的示例的曲線圖。在這個示例中，每個電池605a-e具有大約4V的標稱電壓，且比率R的平衡比率是大約0.6或60.0％。
在示出的結構中，軸700表示以秒為單位的時間，軸705表示以伏特為單位的電壓，而軸710表示伏特/伏特的比率或百分比。線715a表示電池單元605a隨時間變化的電壓，線715b表示電池單元605b隨時間變化的電壓，而線715c表示電池單元605c隨時間變化的電壓。線715d表示電池單元605d隨時間變化的電壓，線715e表示電池單元605e隨時間變化的電壓，而線720表示隨時間變化的比率R。
在示出的示例中，不平衡(在曲線圖上由數字725表示)大約發生在86秒上。該不平衡725由包括在組615中的電池單元605e造成。在此時(t＝86秒)，比率720開始降低或偏移0.6(即60％)的平衡比率。由于比率720下降，可以判斷不平衡電池在組615內。當比率R在大約91秒上接近55.0％時(在圖24中由數字730表示)，電池單元605e的電壓是大約1V。在一些結構中，監控微處理器檢測到比率R已經下降至大約55.0％，然后終止電池600的運行，以避免電池605e進一步放電。
在一些結構中，監控微處理器監控每個電池單元的電壓，而不是使用監控諸如微處理器140的比率度量(ratiometric)方法。如上所述，電池50包含多個電阻器260，用于提供對電池單元80的電壓測量。多個電阻器260被排列成使微處理器140能夠基本上同時測量每個電池單元80a-g的電壓。在一些結構中，當一個或多個電池單元80達到大約1V時，微處理器140檢測電池50的不平衡。
在一些結構中一些方面中，當檢測到不平衡時，電池50或600可以重新平衡電池單元80a-g或605a-e。在一些結構中，當平衡比率R不再處于可接受的范圍內時，監控微處理器停止電池50或600(例如中斷電池運行、阻止電池運行等)。在電池50或600被停止后，監控微處理器判斷哪個電池單元80a-e或605a-e不平衡(“低電壓電池”)。
在一些結構中，監控微處理器激活或打開電連接至在當前充電狀態中不低的那些電池單元80a-e或605a-e(即電池具有高于低電壓電池的當前充電狀態)的各個晶體管(例如晶體管265a-f)。監控微處理器開始帶有高當前充電狀態的電池單元80a-e或605a-e的受控放電。例如，監控微處理器將控制從平衡的電池單元80a-e或605a-e流經各個晶體管的小放電電流。在整個受控的放電過程中，監控微處理器將繼續進行電池單元80a-e或605a-e的電壓測量。當具有較高充電狀態的電池單元80a-e或605a-e的當前充電狀態被降低到大約等于先前的低電壓電池時，監控微處理器將結束受控的放電過程。
在一些結構中，監控微處理器利用受控放電過程來驅動指示器，例如使燃料計155上的所有LED 170a-d閃爍。在這種結構中，例如，閃爍的LED 179a-d向操作者或用戶指示出電池50或600被停止和/或正在重新平衡80a-e或605a-e的過程中。
電池50的另一示意性框圖在圖28中示出。在一些結構中，電路130包含諸如識別電阻器750的電子元件，且識別電阻器750可以具有設定的電阻。在其它結構中，電子元件可以是電容器、電感器、晶體管、半導電元件、電路或其它帶有電阻或能夠發送電信號的元件，例如微處理器、數字邏輯元件等。在示出的結構中，識別電阻器750的電阻值可以根據電池50的特性(例如電池單元80的標稱電壓和化學物質)來選擇。感測終端120可以電連接至識別電阻器750。
如在圖28中示意性地示出的電池50可以電連接至諸如電池充電器820(同樣示意性地示出)的電氣設備，以接收或傳輸能量。電池充電器820可以包含正極終端825、負極終端828和感測終端830。電池充電器820的每個終端820、828、830(分別)電連接至電池50的對應終端110、115、120。電池充電器820還包含帶有電子元件的電路，例如第一電阻器835、第二電阻器840、固態電器件或半導體855、比較器860和處理器或微處理器(未示出)。在一些結構中，半導體855可以包含能夠在飽和或“打開”狀態下運行和能夠在斷開或“關閉”狀態下運行的晶體管。在一些結構中，比較器860可以是專用電壓監控器件、微處理器或處理單元。在其它結構中，比較器860可以包含在微控制器(未示出)內。
在一些結構中，微控制器(未示出)可以編成為能夠識別電池50內的電元件(例如識別電阻器750)的電阻值。微控制器還可以編成為能夠確定電池50的一個或多個特性，例如電池50的電池化學物質和標稱電壓。如上所述，識別電阻器750的電阻值可以與一個或多個確定電池特性關聯的專用值對應。例如，識別電阻器750的電阻值可以包含在與電池50的化學物質和標稱電壓對應的電阻值范圍內。
在一些結構中，微控制器可以編成為能夠識別出識別電阻器750的多個電阻范圍。在這些結構中，每個范圍與一個電池化學物質(例如NiCd、NiMH、Li-ion等)對應。在一些結構中，微控制器能夠識別出附加的電阻范圍，每個均與另一電池化學物質或另一電池特性對應。
在一些結構中，微控制器可以編成為能夠識別出多個電壓范圍。包含在這些電壓范圍內的電壓可以依賴于或對應于識別電阻器750的電阻值，使得微控制器能夠根據所測量到的電壓來確定電阻器750的電阻值。
在一些結構中，識別電阻器750的電阻值還可以選擇為對于電池50的每個可行標稱電壓值都是唯一的。例如，在一個電阻值范圍內，第一專用電阻值可以與21V的標稱電壓對應，第二專用電阻值可以與16.8V的標稱電壓對應，而第三專用電阻值可以與12.6V的標稱電壓對應。在一些結構中，可以有更多或較少的專用電阻值，每個均對應于與該電阻范圍關聯的電池50的可能的標稱電壓。
在示例性實施例中，電池50電連接至電池充電器820。為了識別第一電池特性，半導體855在附加電路(未示出)的控制之下切換到“打開”狀態。當半導體855處于“打開”狀態時，識別電阻器750和電阻器835和840構成電壓分壓網絡。該網絡在第一參考點875確立電壓VA。如果電阻器840的電阻值大大低于電阻器835的電阻值，那么電壓VA將依賴于識別電阻器750和電阻器840的電阻值。在該實施例中，電壓VA處于由識別電阻器750的電阻值確定的范圍。微控制器(未示出)在第一參考點875上測量電壓VA，并根據電壓VA來確定識別電阻器750的電阻值。在一些結構中，微控制器把電壓VA與多個電壓范圍進行比較，以確定出電池特性。
在一些結構中，將被識別出的第一電池特性可以包含電池化學物質。例如，任一低于150k歐姆的電阻值可以表示電池50帶有NiCd或NiMH的化學物質，而任一大約150k歐姆或以上的電阻值可以表示電池50帶有Li或Li-ion的化學物質。當微控制器確定和識別出電池50的化學物質時，可以選擇合適的充電算法或方法。在其它結構中，有多個電阻范圍，每個均對應于非上述示例中的另一電池化學物質。
繼續討論這個示例性實施例，為了識別第二電池特性，半導體855在附加電路的控制之下切換到“關閉”狀態。當半導體855切換到“關閉”狀態時，識別電阻器750和電阻器835構成電壓分壓網絡。現在，在第一參考點875上的電壓VA通過識別電阻器750和電阻器835的電阻值來確定。識別電阻器750的電阻值選擇為使在第二參考點880上的電壓VBATT基本等于電池50的標稱電壓，使在第一參考點875上的電壓VA基本等于在第三參考點885上的電壓VREF。如果在第一參考點875上的電壓VA超過在第三參考點885上的固定電壓VREF，比較器860的輸出VOUT改變其狀態。在一些結構中，該輸出VOUT可以用于終止充電或作為開始附加功能的指示符，例如維護程序、平衡程序、放電功能、附近放電方案等。在一些結構中，電壓VOUT可以是固定參考電壓。
在一些結構中，將被識別出的第二電池特性可以包含電池50的標稱電壓。例如，用于計算識別電阻器750的電阻值的一般公式可以是R100=VREFR135VBATTVREF]]>其中R100是識別電阻器750的電阻值，R135是電阻器835的電阻值，VBATT是電池50的標稱電壓，而VREF是固定電壓，例如大約2.5V。例如，在對于鋰離子(上面所設定的)的電阻值范圍內，用于識別電阻器750的大約150k歐姆的電阻值可以對應于大約21V的標稱電壓，大約194k歐姆的電阻值可以對應于大約16.8V的標稱電壓，大約274.7k歐姆的電阻值可以對應于大約12.6V的標稱電壓。在其它結構中，更多或較少的專用電阻值可以對應于附加或不同的電池組標稱電壓值。
在示出的結構中，識別電阻器750和第三參考點885可以都被放置在電流感測電阻器890的“高”端。當出現充電電流時，以這種方式放置識別電阻器750和第三參考點885可以減緩VA和VREF之間的任何相關的電壓波動。如果識別電阻器750和第三參考點885被引用到地895，且充電電流被施加到電池50上，電壓波動可能出現在電壓VA上。
在一些結構中，電池充電器820還可以包含充電器控制功能。如上所述，當電壓VA基本等于電壓VREF時(表示電壓VBATT等于電池50的標稱電壓)，比較器860的輸出VOUT改變狀態。在一些結構中，當比較器860的輸出VOUT改變狀態時，不再向電池50提供充電電流。一旦充電電流被中斷時，電池電壓VBATT開始下降。當電壓VBATT達到下閾值時，比較器860的輸出VOUT再次改變狀態。在一些結構中，電壓VBATT的下閾值由滯后電阻器898的電阻值確定。當比較器860的輸出VOUT再次改變狀態時，充電電流再次建立。在一些結構中，該循環重復由微控制器預先設定的次數或重復由比較器860作出的一定狀態改變次數。在一些結構中，該循環一直重復直到電池50從電池充電器820上移去。
在一些結構和一些方面中，電池50的電路130也可以指示出一個或多個電池特性。在一些結構中，電池特性包含例如電池50的標稱電壓和溫度。電路130包含電識別元件或識別電阻器910、溫度感測器件或熱敏電阻器914、第一限流器件或保護性二極管918、第二限流器件或保護性二極管922以及電容器926。識別電阻器910帶有與一個或多個確定電池特性對應的固定電阻值。在一些結構中，識別電阻器910的電阻值對應于電池50或電池單元80的標稱電壓。在一些結構中，該電阻值對應于電池50的化學物質。在一些結構中，該電阻值對應于兩個或多個電池特性或對應于不同的電池特性。熱敏電阻器914的電阻值表示電池單元80的溫度，且隨著電池單元80溫度的改變而改變。感測終端930電連接至電路130。
如在圖29中示意性地示出的，電池50電連接至諸如電池充電器942(同樣示意性地示出)的電氣設備。電池充電器942包含正極終端946、負極終端950和感測終端954。與在圖28中示出的電池50和電池充電器820的方式類似，電池50的正極終端934、負極終端938和感測終端930分別電連接至電池充電器942的正極終端946、負極終端950和感測終端954。電池充電器942還包含諸如控制器件、處理器、微控制器或控制器958的控制電路和電子元件或電阻器962。
電池50和電池充電器942的運行將參考圖29和30A-B進行討論。在一些結構中，當電池50電連接至電池充電器942，且電容器926開始放電時，控制器958把第一參考點964上的電壓VA升高至大約第一閾值。在一些結構中，第一閾值是大約5V。如圖30A中所示，控制器958大約在時間T1時把電壓VA升高至第一閾值。
當第一閾值被應用到第一參考點964上時，在電池50和電池充電器942內建立第一電流路徑。第一電流路徑包含電阻器962、電容器926、第一二極管918和識別電阻器910。當電壓VA大約升高到第一閾值時，控制器958測量第二參考點966上的電壓VOUT。第二參考點966上的電壓VOUT很快升高到由電壓分壓網絡確立的電壓上，電壓分壓網絡由識別電阻器910、電阻器962以及正向電壓下降通過的二極管918組成。在一些結構中，電壓VOUT的范圍將從大約0V到微小于電壓VA。如圖30B中所示，大約在時間T2上電壓VOUT出現升高，且控制器958大約在時間T2或時間T2稍后時測量電壓VOUT。在一些結構中，時間T2大約等于時間T1。在一些結構中，幾乎在時間T1之后立即出現時間T2。時間T2可根據測量容差而較晚出現。
在一種結構中，由控制器958測量的電壓VOUT對應于用于識別電阻器910的電阻值。該電阻值對應于電池50的標稱電壓。在一些結構中，隨著識別電阻器910電阻值的降低，電壓VOUT也跟著升高。
在示出的結構中，當電容器926被充滿電時，電壓VOUT最后基本升高到電壓VA。在電容器926被充滿電后，控制器958把第一參考點964上的電壓VA降低至第二閾值。在一些結構中，第二閾值是大約0V。如圖30A所示，控制器958大約在時間T3上把電壓VA降低到第二閾值。
當第二閾值被應用到第一參考點964上時，在電池50和電池充電器942內建立第二電流路徑。第二電流路徑包含電阻器962、電容器926、第二二極管922和熱敏電阻器914。當電壓VA降低到大約第二閾值時，控制器958再次測量第二參考點966上的電壓VOUT。第二參考點966上的電壓VOUT很快降低到由電壓分壓網絡確立的電壓上，電壓分壓網絡由熱敏電阻器914、電阻器962以及正向電壓下降通過的二極管922組成。在一些結構中，電壓VOUT的范圍將從大約0V到微小于電壓VA。如圖30B中所示，大約在時間T4上電壓VOUT出現下降，且控制器958大約在時間T4或時間T4稍后時測量電壓VOUT。在一些結構中，時間T4大約等于時間T3。在一些結構中，幾乎在時間T3之后立即出現時間T4。在一些結構中，時間T4可根據測量容差而較晚出現。
在一種結構中，由控制器958在時間T4上測量的電壓VOUT對應于用于熱敏電阻器914的電阻值。該電阻值對應于電池50的溫度。在一些結構中，隨著熱敏電阻器914電阻值的下降，電壓VOUT增加。
在一些結構中，電容器926提供DC阻擋功能。電容器926防止現有電池充電器(例如不能識別諸如鋰或鋰離子化學物質等較新的電動工具電池化學物質的電池充電器，以及不帶有用于這種較新的化學物質所需的對應充電算法的電池充電器)能夠對帶有電路130的電池組進行充電。
現有電動工具電池968在圖31中示意性地示出，且電池970的另一種結構在圖32中示意性地示出。參考圖31-34，另一電池充電系統同時包含體現本發明的各個方面的電池968和970、現有電池充電器972(如圖33所示)和電池充電器974(如圖34所示)。
參考圖31，現有電池968包含均帶有一種化學物質和提供一種標稱電壓的一個或多個電池單元976。典型地，電池單元976的化學物質通常是鉛酸、NiCd或NiMH。電池單元976包含正極端978和負極端980。正極終端982電連接至電池單元976的正極端978，而負極終端984電連接至電池單元976的負極端。
電池968還包含電子元件或熱敏電阻器986。熱敏電阻器986的電阻值表示電池單元976的溫度，且隨電池單元976溫度的變化而變化。在一些結構中，熱敏電阻器986的電阻值被包含在電阻值的第一范圍內。現有電池充電器972能夠識別出處于第一范圍內的熱敏電阻器986的電阻值，且相應地對現有電池968進行充電。例如，電阻值的第一范圍包含大約等于和小于130k歐姆的電阻值。如果熱敏電阻器986的電阻值沒有包含在電阻值的第一范圍內，現有電池充電器972不能對現有電池968進行充電。現有電池968還包含電連接至熱敏電阻器986的感測終端988。
如圖32所示，電池970包含均帶有一種電池970的化學物質和提供一種標稱電壓的一個或多個電池單元990。通常地，電池單元990的化學物質包含例如鋰、鋰離子或另一基于鋰的化學物質。電池單元990包含正極端992和負極端993。正極終端994電連接至電池單元990的正極端992，而負極終端995電連接至電池單元990的負極端993。
電池970還包含兩個感測終端996和997。第一感測終端996電連接至第一電元件或識別電阻器998，而第二感測終端997電連接至第二電元件或溫度感測器件或熱敏電阻器999。在一些結構中，識別電阻器998的電阻值沒有被包含在可由現有電池充電器972識別的電阻值的第一范圍內。例如，識別電阻器998的電阻值大約等于或大于于150k歐姆。熱敏電阻器986的電阻值表示電池單元990的溫度，且隨電池單元990溫度的變化而變化。
如圖34所示且在大部分結構中，電池充電器974包含正極終端1001、負極終端1002、第一感測終端1003和第二感測終端1004。電池充電器974的第一感測終端1003或者電連接至電池970的第一感測終端996，或者電連接至現有電池968的感測終端988。
如圖33所示且在大部分結構中，現有電池充電器972包含正極終端1005、負極終端1006和感測終端1007。現有電池充電器972的感測終端1007或者電連接至電池970的第一感測終端996或者電連接至現有電池968的感測終端988。
當現有電池968電連接至電池充電器974時，電池充電器974的第二感測終端1004沒有電連接至任何電池終端。在一些結構中，包含在新的電池充電器974內的控制器件、微處理器、微控制器或控制器1008通過第一感測終端1003來確定熱敏電阻器986的電阻值，并把電池968識別為帶有NiCd或NiMH化學物質。控制器1008根據電池968的化學物質和溫度來選擇適用于現有電池968的充電方法或算法。電池充電器974相應地對現有電池968進行充電。
當電池970電連接至電池充電器974時，電池充電器974的第二感測終端1004電連接至電池970的第二感測終端997。在一些結構中，控制器1008確定識別電阻器998的電阻值，并把電池970識別為帶有例如鋰、鋰離子或其它基于鋰的化學物質。例如，識別電阻器998的大約或大于150k歐姆的電阻值對應于鋰、鋰離子或其它基于鋰的化學物質。
在一些結構中，識別電阻器998的電阻值進一步根據電池970的標稱電壓來選擇。例如，識別電阻器998的大約150k歐姆的電阻值表示電池970具有大約21V的標稱電壓。大約300k歐姆的電阻值對應于大約16.8V的標稱電壓，而大約450k歐姆的電阻值對應于大約12.6V的標稱電壓。在一些結構中，隨著識別電阻器998電阻值的升高，電池970的標稱電壓下降。在一些結構中，控制器1008還確定熱敏電阻器385的電阻值。控制器1008根據電池970的化學物質、標稱電壓和/或溫度來選擇適用于電池970的充電方法或算法。電池充電器974相應地對電池970進行充電。
當現有電池968電連接至現有電池充電器972時，電池充電器972的感測終端1007電連接至現有電池968的感測終端988。在一些結構中，如果熱敏電阻器986的電阻值包含在電阻值的第一范圍內，包含在現有電池充電器972內的微控制器1009確定熱敏電阻器986的電阻值，并把電池968識別為帶有例如NiCd或NiMH化學物質。現有電池充電器972根據熱敏電阻器968的電阻值來確定現有電池968的溫度，并根據其溫度來選擇適用于電池968的充電方法或算法。電池充電器972相應地對現有電池968進行充電。
當電池970電連接至電池充電器974時，現有電池充電器972的感測終端1007電連接至電池970的第一感測終端996。電池充電器970的第二感測終端997沒有電連接至現有電池充電器972的任何電池充電器終端。在一些結構中，微控制器1009確定識別電阻器998的電阻值。在一些結構中，識別電阻器998的電阻值沒有包含在由微控制器1009識別出的電阻值的第一范圍內。由于微控制器1009不能識別電池970，現有電池充電器972沒有執行充電方法或算法。電池970被電阻擋或“鎖住”，不能被由現有電池充電器972充電。
另一體現本發明的各個方面的電池1030在圖35-37、40-41、48A和49-52中示出。電池1030可以類似于圖1-5中所示的電池50。例如，電池1030可以連接至諸如無繩電動工具1034(如圖48A所示)的電氣設備或裝置，以有選擇地驅動電動工具1034。電池1030可以從電動工具1034移去，且可以被電池充電器1038(如圖40-44所示)再充電。
如圖35-37所示，電池1030可以包含外殼1042和至少一個由外殼1042支撐的可再充電的電池單元1046(在圖41中示意性地示出)。在示出的結構中，電池1030可以是包含五個串聯連接的大約3.6V電池單元1046(一個已示出)的18V電池組或包含五個串聯連接的大約4.2V電池單元1046(一個已示出)的21V電池組。在其它結構(未示出)中，電池1030可以具有另一標稱電池電壓，例如9.6V、12V、14.4V、24V、28V等，以驅動電氣裝置和被電池充電器1038充電。應當理解，在其它結構(未示出)中，電池單元1046可以具有不同的標稱電池單元電壓和/或在另一結構中可以例如并聯連接或并聯/串聯連接。
電池單元1046是任何可再充電的電池單元化學類型，例如鎳鎘(NiCd)、氫化鎳(NiMH)、鋰(Li)、鋰離子(Li-ion)、其它基于鋰的化學物質、其它可再充電的電池單元化學物質等。在示出的結構中，電池單元1046是鋰離子電池單元。
外殼1042能夠提供支撐部分1050，用于支撐在諸如電動工具1034或電池充電器1038上的電池1030。在示出的結構中，支撐部分1050能夠提供C形橫截面(參見圖37)，它可以連接至電氣設備上互補的T形橫截面支撐部分。如圖35-37所示，支撐部分1050可以包含沿支撐軸1058延伸且定義凹槽1062的橫桿1054。還可以提供中間脊1066，以與電氣設備支撐部分的表面接合。槽1070(參考圖35-36)可以定義在脊1066內，使得脊1066具有橫向外伸出的部分1072。
電池1030還可以包含(參見圖35-37)鎖定組件1074，它可以把電池1030鎖定在電氣設備上，例如鎖定在電動工具1034和/或電池充電器1038上。在一些結構中，鎖定組件1034可以包含能夠在鎖定位置和非鎖定位置之間移動的鎖定件1078，在鎖定位置上，鎖定件1078與電氣設備上的對應鎖定件接合，以把電池1030鎖定在電氣設備上。鎖定組件1074還可以包含致動器1082，用于在鎖定位置和非鎖定位置之間移動鎖定件1078。偏移件(未示出)能夠使鎖定件1078偏移向鎖定位置。
電池1030還可以包含(參見圖35-39和41)接線板1086，可以把電池單元1046電連接至電氣設備內的電路。接線板1086可以包含(參見圖35-37)由外殼1042提供的終端外殼1090。在示出的結構和一些方面中，可以在終端外殼1090內提供窗口或開口1094。接線板1086可以包含(參見圖35、37-39和41)正極電池終端1098、接地終端1102、第一感測終端1106和第二感測終端1110。如圖41中示意性的示出，終端1098和1102連接至一個電池單元或多個電池單元1046的相反末端。
感測終端1106和1110可以分別連接至連接在電池1030的電路內的電元件1114和1118。感測終端1106和1110傳輸有關電池1030的信息至電氣設備。例如，一個連接至感測終端1106的電元件(例如電元件1114)可以是諸如電阻器的識別元件，以傳輸對電池1030的特性(例如電池單元1046的化學物質、電池1030的標稱電壓等)的識別信息。其它連接至感測終端1110的電元件(例如電元件1118)可以是溫度感測器件或熱敏電阻器，以傳輸電池1030和/或電池單元1046的溫度。
在其它結構中，電子元件1114和1118可以是其它能夠生成電信號的合適的電子元件，例如微處理器、控制器、數字邏輯元件等，或者電元件1114和1118可以是其它合適的無源電元件，例如電阻器、電容器、感應器、二極管等。
應當理解，在其它結構(未示出)中，電子元件1114和1118可以是其它類型的電子元件，且可以傳輸有關電池1030和/或電池單元1046的其它特性或信息。應當理解，用于與電子元件1114和1118的“傳遞”(communication)和“通信”(communicate)”還可以函蓋具有或處于由感測器或能夠確定電元件1114和/或1118的情況或狀態的器件感測到的情況或狀態的電元件1114和/或1118。
如圖39所示，終端1098、1102和1106可以分別被定向在基本互相平行的面P1、P2和P3上。終端1110可以定向在面P4上，在示出的結構中，面P4與所有其它面P1、P2和P3中的至少一個不平行。在一種結構中，面P4可以與面P1、P2和P3垂直。終端1098、1102、1106和1110可以沿各個軸A1、A2、A3和A4延伸，且在示出的結構中，終端軸A1、A2、A3和A4平行于(參見圖35和37)支撐軸1058。
如圖40-44所示，體現本發明的各個方面的電池充電器1038可以連接至電池1030(如圖40所示)，且可以對電池1030充電。電池充電器1038可以包含充電器外殼1122和由外殼1122支撐的充電電路1126(在圖41中示意性地示出)，并可以連接至電源(未示出)。充電電路1126可以連接至電池1030的接線板1086(在圖41中示意性地示出)，且可以操作用于傳輸功率至電池1030，以對電池單元1046進行充電。
在一些結構和一些方面，充電電路1126能夠操作于以在2002年9月24日出版的美國專利No.6,456,035和于2001年4月24日出版的美國專利No.6,222,343(結合在此作為參考)中所描述的相同方式對電池1030進行充電。在其它結構中，充電電路1126能夠操作于以在2003年1月17日提交的且序列號為60/440,692的美國臨時申請(所有的內容結合在此作為參考)中所描述的相同方式對電池1030進行充電。
如圖42-44所示，外殼1122可以提供用于支撐電池1030的電池支撐部分1130。支撐部分1130可以帶有(參見圖42)一般T形橫截面，它與電池1030的支撐部分1050的C形橫截面互補。支撐部分1130可以包含(參見圖42-44)沿支撐軸1138延伸且定義凹槽1142的橫桿1134。該支撐部分1130還可以包含與脊1066接合的表面1146。
突出部分或肋1150可以從表面1146延伸。當電池1030被放置在支撐部分1130上時，肋1150能夠大致橫向地與鎖定件1078對準，以把鎖定件1078固定在鎖定位置上。在一種結構中，肋1150被放低以確保肋1150不與電池1030的支撐部分1050上的脊1066接合，阻止電池1030被連接至電池充電器1038。
電池充電器1038還可以包含(參見圖41-47)接線板1154，它可以操作于把充電電路1126電連接至電池1030的接線板1086(如圖41中的示意性示出)。如圖42-44和46-47所示，接線板1154可以包含由支撐部分1130提供的終端外殼1158。接線板1154還可以包含(參見圖41-47)正極終端1162、負極終端1166、第一感測終端1170和第二感測終端1174。充電器終端1162、1166、1170和1174可以分別連接到電池終端1098、1102、1106和1110(如圖41中示意性的示出)。
充電器終端1162、1166、1170和1174可以連接至充電電路1126。充電電路1126可以包含用于控制電池1030的充電的微控制器1178。微控制器1178能夠操作于感測電池1030的電子元件1114和1118的情況或狀態或與其通信，以識別電池1030的一個或多個特性和/或情況，例如電池1030的標稱電壓、電池單元1046的化學物質、電池1030和/或電池單元1046的溫度等。根據控制器1178所作出的判斷，控制器1178能夠控制充電電路1126，以正確地對電池1030進行充電。
如圖35、37-39所示，電池終端1098、1102和1106可以是凸的葉片(male blade)終端。如圖42所示，充電器終端1162、1166和1170可以是凹形終端，其能夠操作于接收凸的葉片終端1098、1102和1106。電池終端1110(參見圖35-39)和充電器終端1174(參見圖42-44)能夠提供懸臂(cantilever)彈簧式的接合。在示出的結構中(參見圖42-44)，充電器終端1174能夠以基本垂直于支撐軸1138的方向延伸，以提供傾斜的結合和與電池終端1110接觸。
電池1030可以連接至諸如電動工具1034(如圖48A所示)的電氣裝置，以驅動工具1034。電動工具1034包含外殼1182，以支撐由電池1030選擇性地驅動的電動馬達1184(示意性的示出)。外殼1182能夠提供在其上面支撐電池1030的支撐部分1186(參見圖48B)。支撐部分1186具有一般T形橫截面，其與電池1030的支撐部分1050的C形橫截面互補。支撐部分1186還定義了鎖定槽1188(示出一個)，在其里面，鎖定件1078可以用于把電池1030鎖定在電動工具1034上。
電動工具1034還可以包含可連接至電池1030的接線板1086的接線板1190(部分在圖48B中示出)，因此能量可以從電池1030傳輸到電動工具1034。在示出的結構中，接線板1190可以包含分別連接電池1030的終端1098和1102的正極終端1194和負極終端1198。
應當理解，在其它結構(未示出)中，接線板1190可以包含可連接至感測終端1106和/或1110的附加終端(未示出)，以使有關電池1030的信息(例如電池1030的一個或多個特性和/或電池1030的情況)可以被傳輸至電動工具1034或由其感測。在這種結構中，電動工具1034可以包含控制器(未示出)，以判斷有關電池1030的已被傳輸或感測的信息，并根據這些信息來控制電動工具的運行。
體現本發明的各個方面的電池1030A的替換結構在圖53-56中示出。相同的組件帶有相同的參考字符“A”。
如圖53-56所示，電池1030A可以包含支撐一個或多個電池單元(未示出，但類似于電池單元1046)的外殼1042A。電池1030A可以包含具有一般C形橫截面的支撐部分1050A(參見圖56)，它與電池充電器1038的支撐部分1130(參見圖42)以及電動工具1034的支撐部分1186(參見圖48B)互補，以使電池1030A可以連接至電池充電器1038和電動工具1034。
如圖53-56所示，支撐部分1050A可以包含脊1066A。如圖55所示，脊1066A可以延伸至一個橫向側(圖55中較低的橫向側)，以提供橫的向外伸出的部分1072A。
對于一些結構和一些部分，電池1030A的附加獨立特性、結構和運行在上面被更加詳細地描述。
當電池1030A被放在電池充電器1038的支撐部分1130上時，較低的肋1150(如圖42所示)沒有與電池1030A的支撐部分1050A上的脊1066A的延伸的部分1072A接合，因此電池1030A被阻止連接至電池充電器1038。
圖57-61示出了現有電池1230。電池1230可以包含外殼1242和至少一個由外殼1242支撐的可再充電的電池單元1246(在61中示意性地示出)。在示出的結構中，電池1230可以是包含15個串聯連接的大約1.2V電池單元1246的18V電池組。在其它結構(未示出)中，電池1230可以具有另一標稱電池電壓(例如9.6V、12V、14.4V、24V等)以驅動電氣裝置和由電池充電器1038充電。應當理解，在其它結構(未示出)中，電池單元1246可以具有不同的標稱電池單元電壓和/或在另一結構中可以例如并聯連接或并聯/串聯連接。電池單元1246是任何可再充電的電池化學類型，例如NiCd或NiMH。
如圖57-60所示，外殼1242能夠提供支撐部分1250，用于支撐在諸如電動工具1034(在圖48中示出)或電池充電器1038(在圖42中示出)上的電池1230。在示出的結構中，支撐部分1250能夠提供C形橫截面(參見圖60)，它可以連接至電氣設備上的補充性T形橫截面支撐部分(在電動工具1034上的支撐部分1186(在圖48B中示出)和在電池充電器1038上的支撐部分1130(在圖42中示出))。如圖57-60所示，支撐部分1250可以包含沿支撐軸1258延伸且定義凹槽1262的橫桿1254，可以提供中間脊1266，以與電氣設備支撐部分的表面接合。該脊1266可以帶有基本的線性且未被中斷的橫向表面1272。脊1266沒有提供橫向外伸出的部分(如電池1030的延伸的部分1072(在圖36中示出)或如電池1030A的延伸的部分1072A(在圖55中示出))。
電池1230還可以包含(參見圖57-60)鎖定組件1274，它可以把電池1230鎖定在電氣設備上，例如鎖定在電動工具1034(在圖48A中示出)和/或電池充電器上。鎖定組件1274可以包含(參見圖57-60)能夠在鎖定位置和非鎖定位置之間移動的鎖定件1278，在鎖定位置上，鎖定件1278與電氣設備上的對應鎖定件(例如電動工具1034上的鎖定槽1188)接合，以把電池1230鎖定在電氣設備上。鎖定組件1274還可以包含致動器1282，用于在鎖定位置和非鎖定位置之間移動鎖定件1278。偏移件(未示出)能夠使鎖定件1278偏移向鎖定位置。
電池1030可以包含(參見圖58和60)接線板1286，其可操作于把電池單元1246電連接至電氣設備內的電路。接線板1286可以包含由外殼1242提供的終端外殼1290。接線板1286可以包含正極電池終端1287、接地終端1302和感測終端1306。如圖58和60所示，終端1298、1302和感測終端1306固定在基本互相平行的面內，且沿平行于支撐軸1258的各個軸延伸。
如圖61中示意性的示出，終端1298和1302連接至一個電池單元或一系列電池單元1046的相反末端。感測終端1306可以連接至連接在電池1230的電路內的電子元件1314。在示出的結構中，電子元件1314可以是溫度感測器件或熱敏電阻器，以傳輸電池1230和/或電池元件1246的溫度。
如圖61中示意性的示出，電池1230可以連接至電池充電器1038，且電池充電器1038可以操作于對電池1230充電。電池終端1298、1302和1306可以分別連接至三個充電器終端1162、1166和1170。微控制器1178能夠識別電池1230(或確定電池1230不是電池1030或是電池1030A)并識別電子元件1314或熱敏電阻器的情況，以感測電池1230的溫度。微控制器1178能夠控制電池1230的充電。
電池1230可以被支撐在電池充電器1038的支撐部分1130上。肋1150(在圖42中示出)可以沒有與電池1230的支撐部分1250上的脊1266(在圖57-60中示出)接合，因此電池1230被阻止連接至電池充電器1038。
電池1230可以連接至諸如電動工具1034(在圖48A中示出)的電氣裝置，以驅動電動工具1034。電池1230可以被支撐在電動工具1034(在圖48B中示出)的支撐部分1186上，且可以連接至馬達1184(在圖48A中示意性地示出)，以驅動馬達1184。
圖62-65示出了另一種電池充電器1338。電池充電器1338可以包含充電器外殼1342和由外殼1342支撐的充電電路1346(在圖65中示意性地示出)，并可以連接至電源(未示出)。充電電路1346可以連接至電池1230的接線板1286，且可以傳輸功率至電池1230，以對電池單元1246進行充電。
如圖62-64所示，外殼1342可以提供用于支撐電池1230的電池支撐部分1350。支撐部分1350可以具有(參見圖62)一般T形橫截面，它與電池1230的支撐部分1250(參見圖60)的C形橫截面互補。該支撐部分1350可以包含(參見圖62-64)沿支撐軸1358延伸且定義凹槽1362的橫桿1354。支撐部分1350還可以包含與脊1266接合的表面1366。
突出部分或肋1370可以從表面1366延伸。肋1370從表面1366(參見圖43-44)延伸的距離可以比肋1150從電池充電器1038的表面1146延伸得更遠。當電池1230被放置在支撐部分1350上時，肋1370沿脊1266的邊緣傾斜(參見圖59)，以使電池1230可以連接至電池充電器1338。電池1230的脊1266在橫向上比電池1030的脊1066可以更窄，且可以不包含伸出的部分1072。
如果62-65所示，電池充電器1338還可以包含接線板1374，它可以把充電電路1346電連接至電池1230的接線板1286。接線板1374可以包含由支撐部分1350提供的終端外殼1378(參見圖62-64)。接線板1374還可以包含正極電池終端1382、負極終端1386和感測終端1390。如圖65中示意性的示出，充電器終端1382、1386和1390可以分別連接電池終端1298、13022和1306。
充電電路1346可以包含用于控制電池1230的充電的微控制器1394。控制器1394通過感測電子元件1314或熱敏電阻器的情況來確定電池1230的溫度。根據控制器1394所作出的判斷，控制器1394能夠控制充電電路1346，以正確地對電池1230充電。
在示例性實施例中，如果用戶試圖連接電池1030至電池充電器1338，電池充電器1338的一部分，例如向上伸出的肋1370(在圖62中示出)，可以阻止電池1030被連接至電池充電器1338。當電池1030被放在支撐部分1350上時，肋1370與電池1030的支撐部分1050上的脊1066的橫向加寬的延伸的部分1072接合(在圖36中示出)，以阻止電池1030被完全連接至電池充電器1338。肋1370被放在支撐部分1370上，以使電池1030的接線板1086沒有與充電器1338的接線板1374連接。
在一些方面中，本發明提供了帶有附加的通信或感測路徑的諸如電池1030或1030A的電池和/或諸如電池充電器1038的電池充電器。在一些方面中，本發明提供了能夠對帶有附加的通信或感測路徑的電池組(例如電池1030或1030A)和不帶有附加的通信或感測路徑的電池組(例如電池1230)進行充電的充電器(例如充電器1038)。在一些方面中，本發明提供了“機械鎖定”，以防止諸如電池1030或1030A的電池被連接至諸如現有充電器1338的充電器，同時諸如電池1030或1030A的電池可以與對應的現有電氣設備(例如電動工具1034)一起使用。
上面所描述和在圖中所示出的結構是以示例的方式示出的且不作為對本發明的概念和原理的限制。同樣，本領域的普通技術人員應當理解，在不背離所附權利要求所定義的本發明的精神和范圍的情況下，各種在組件及其結構和排列方式上的改變都是可行的。
權利要求
1.一種執行含有電池組的運行的方法，所述方法包括下列步驟以第一監測率來監測第一電池組情況；判斷第二電池組情況何時達到閾值；在第二電池組情況達到閾值之后，以第二監測率來監測第一電池組情況，第二監測率不同于第一監測率。
2.如權利要求1所述的方法，其中，當第二電池組情況是至少等于和/或大于該閾值時，執行所述第一監測步驟。
3.如權利要求1所述的方法，其中，當第二電池組情況是至少等于和/或小于該閾值時，執行所述第二監測步驟。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述第一電池組情況是電池組電壓。
5.如權利要求1所述的方法，其中所述第二電池組情況是電池組電壓。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述第一電池組情況和第二電池組情況是相同的電池組情況。
7.如權利要求6所述的方法，其中所述第一電池組情況和第二電池組情況是電池組電壓。
8.如權利要求1所述的方法，其中所述第一監測率慢于所述第二監測率。
9.如權利要求1所述的方法，其中所述第二監測率快于第一監測率。
10.如權利要求1所述的方法，且進一步包含在電池組和電氣設備之間傳輸功率的步驟。
11.如權利要求10所述的方法，其中所述傳輸步驟包括從電池組提供功率至電氣設備的步驟，以運行所述電氣設備。
12.如權利要求11所述的方法，且進一步包括下列步驟判斷第二電池組情況何時達到第二閾值；以及中斷從電池組到電氣設備的功率提供，以中斷電氣設備的運行。
13.如權利要求1所述的方法，其中所述電池組包含電池單元，且其中所述第一電池組情況是電池單元電壓。
14.如權利要求1所述的方法，其中所述電池組包含電池單元，且其中所述第二電池組情況是電池單元電壓。
15.如權利要求1所述的方法，且進一步包含連接控制器至電池組的步驟，該控制器執行監測步驟和判斷步驟。
16.如權利要求1所述的方法，其中所述電池組是電動工具電池組，且其中所述方法進一步包含連接電池組至電動工具的步驟。
17.如權利要求1所述的方法，其中，第一監測率和第二監測率中的至少一個是固定監測率。
18.如權利要求1所述的方法，其中所述第一監測率是大約1次測量/每秒。
19.如權利要求18所述的方法，其中所述第二監測率是大約100次測量/每秒。
20.如權利要求1所述的方法，其中，第一監測率和第二監測率中的至少一個是可變監測率。
21.如權利要求20所述的方法，且進一步包含判斷可變監測率的步驟。
22.如權利要求21所述的方法，其中判斷可變監測率的步驟包含根據第一電池組情況和第二電池組情況中的至少一個來判斷可變監測率的步驟。
23.一種電池組，包含外殼；帶有電壓的電池單元，功率能在電池單元和電氣設備之間傳輸；控制器，用于控制電池組的功能，所述控制器以至少等于和/或大于工作電壓閾值的電壓運行，所述電池單元有選擇地提供電壓至控制器；以及電路，當由電池單元提供的電壓低于工作電壓閾值時，致使控制器運行。
24.如權利要求23所述的電池組，其中所述電路提供電壓至控制器，使提供至控制器的電壓至少等于和/或大于工作電壓閾值。
25.如權利要求24所述的電池組，其中所述電路包含升壓電路，把由電池單元提供的電壓提高到至少等于和/或大于工作電壓閾值。
26.如權利要求24所述的電池組，其中所述電路包含可提供電壓至控制器的電源，使提供至控制器的電壓至少等于和/或大于工作電壓閾值，電源沒有提供功率至電氣設備。
27.如權利要求26所述的電池組，其中所述電源包含可提供電壓至控制器的功率元件，使提供至控制器的電壓至少等于和/或大于工作電壓閾值。
28.如權利要求27所述的電池組，其中所述功率元件包含可提供電壓至控制器的電容器，使提供至控制器的電壓至少等于和/或大于工作電壓閾值。
29.如權利要求27所述的電池組，其中所述功率元件包含可提供電壓至控制器的電池單元，使提供至控制器的電壓至少等于和/或大于工作電壓閾值。
30.如權利要求23所述的電池組，其中所述電路包含可以交替地中斷電池單元和電氣設備之間的功率傳輸的開關，該控制器控制開關使由電池單元提供至控制器的電壓至少等于和/或大于工作電壓閾值。
31.如權利要求30所述的電池組，其中所述開關包含FET，該控制器能操作于控制FET，使由電池單元提供至控制器的電壓至少等于和/或大于工作電壓閾值。
32.如權利要求23所述的電池組，其中所述電池單元能操作于提供功率至電氣設備，以運行所述電氣設備。
33.如權利要求32所述的電池組，其中所述電池組是電動工具電池組，其中所述電氣設備是電動工具，且其中所述電池單元能操作于提供功率至電動工具，以運行該電動工具。
34.如權利要求32所述的電池組，其中，當電池單元處于低溫度時，至電氣設備的功率提供致使由電池單元提供至控制器的電壓低于工作電壓閾值。
35.如權利要求34所述的電池組，其中，當電池單元處于較高的溫度時，至電氣設備的功率提供不會使由電池單元提供至控制器的電壓低于工作電壓閾值。
36.如權利要求32所述的電池組，其中，當周圍的溫度是低溫度時，至電氣設備的功率提供致使由電池單元提供至控制器的電壓低于工作電壓閾值。
37.如權利要求36所述的電池組，其中，當周圍的溫度是較高的溫度時，至電氣設備的功率提供不會使由電池單元提供至控制器的電壓低于工作電壓閾值。
38.如權利要求32所述的電池組，其中，電氣設備上的負載致使由電池單元提供至控制器的電壓低于工作電壓閾值。
39.如權利要求32所述的電池組，其中所述工作電壓閾值是大約5伏特。
40.如權利要求32所述的電池組，其中所述工作電壓閾值是大約3伏特。
41.如權利要求33所述的電池組，其中所述功能包括中斷在電池單元和電氣設備之間的功率傳輸。
42.如權利要求41所述的電池組，其中所述電池單元能操作于提供功率至電氣設備，以運行該電氣設備，且其中所述功能包括中斷從電池單元到電氣設備的功率供應。
43.如權利要求41所述的電池組，其中所述電氣設備是電動工具，且其中所述功能包括中斷從電池單元到電動工具的功率供應。
44.一種用于運行電池組的方法，該電池組帶有電池組情況，電池組情況具有范圍，所述方法包含步驟執行包括電池組的運行；測量電池組情況的第一測量值；測量電池組情況的第二測量值，第一測量值和第二測量值中的至少一個在所述范圍之外；平均第一測量值和第二測量值，以提供平均測量值；以及如果平均測量值處于所述范圍之內，繼續包含電池組的運行。
45.如權利要求44所述的方法，且進一步包括提供控制器的步驟，以及其中所述測量步驟和平均步驟由控制器執行。
46.如權利要求45所述的方法，其中所述提供步驟包含提供帶有控制器的電池組的步驟。
47.如權利要求44所述的方法，其中所述電池組情況是電壓。
48.如權利要求44所述的方法，其中所述電池組情況是溫度。
49.如權利要求44所述的方法，且進一步包含測量電池組情況的第三測量值的步驟，且其中所述平均步驟包含平均第一測量值、第二測量值和第三測量值的步驟，以提供平均測量值。
50.如權利要求44所述的方法，且進一步包含如果平均測量值在所述范圍之外，停止帶有電池組的運行的步驟。
51.如權利要求50所述的方法，其中所述范圍包括范圍閾值，且其中如果平均測量值至少等于和/或大于所述范圍閾值，則所述停止步驟包含停止所述運行的步驟。
52.如權利要求50所述的方法，其中所述所述范圍包括范圍閾值，且如果平均測量值至少等于和/或小于所述范圍閾值，則所述停止步驟包含停止所述運行的步驟。
53.如權利要求44所述的方法，其中所述執行步驟和繼續步驟包括從電池組提供功率至電氣設備、以運行所述電氣設備的步驟。
54.如權利要求53所述的方法，其中所述提供步驟包含提供從電池組到電動工具的功率、以運行所述電動工具的步驟。
55.如權利要求54所述的方法，其中所述執行步驟包含提供沖擊電流至電動工具的步驟，提供沖擊電流的步驟致使第一測量值和第二測量值中的至少一個處于所述范圍之外。
56.如權利要求54所述的方法，其中所述執行步驟包含提供速度控制信息至電動工具的步驟，該提供速度控制信號的步驟致使第一測量值和第二測量值中的至少一個處于所述范圍之外。
57.如權利要求54所述的方法，其中所述執行步驟包含堵轉(stalling)電動工具的步驟，該堵轉電動工具的步驟致使第一測量值和第二測量值中的至少一個處于所述范圍之外。
58.如權利要求44所述的方法，其中所述執行步驟和繼續步驟包括提供功率至電池組的步驟，以對電池組進行充電。
59.一種用于執行包含電池組的運行的方法，所述方法包含步驟監測電池組情況；以及控制電池組的功能，該控制步驟包含下列步驟當電池組情況處于第一范圍時，以用于所述功能的第一響應時間來控制所述功能，以及當電池組情況處于第二范圍時，以用于所述功能的第二響應時間來控制所述功能，所述第二響應時間不同于所述第一響應時間。
60.如權利要求59所述的方法，且進一步包括提供控制器的步驟，以及其中所述監測步驟和控制步驟由控制器來執行。
61.如權利要求60所述的方法，其中所述提供步驟包含提供帶有控制器的電池組的步驟。
62.如權利要求59所述的方法，其中所述電池組情況是電壓。
63.如權利要求59所述的方法，其中所述電池組情況是溫度。
64.如權利要求59所述的方法，其中所述監測步驟包含下列步驟測量電池組情況的第一測量值；測量電池組情況的第二測量值，以及平均第一測量值和第二測量值，以提供平均測量值。
65.如權利要求64所述的方法，其中所述控制步驟包含下列步驟當平均測量值處于第一范圍時，以用于所述功能的第一響應時間來控制所述功能，以及當平均測量值處于第二范圍時，以用于所述功能的第二響應時間來控制所述功能。
66.如權利要求64所述的方法，且進一步包含執行帶有電池組的運行的步驟。
67.如權利要求66所述的方法，其中所述功能是停止帶有電池組的運行的步驟。
68.如權利要求67所述的方法，其中所述第一范圍包含一個范圍閾值。
69.如權利要求68所述的方法，其中，如果平均測量值至少等于和/或大于所述范圍閾值，則所述停止步驟包含停止所述運行的步驟。
70.如權利要求68所述的方法，其中，如果平均測量值至少等于和/或小于所述范圍閾值，則所述停止步驟包含停止所述運行的步驟。
71.如權利要求68所述的方法，其中所述范圍閾值處于第一范圍和第二范圍之間。
72.如權利要求66所述的方法，其中所述執行步驟包括從電池組提供功率至電氣設備、以運行所述電氣設備的步驟。
73.如權利要求72所述的方法，其中所述提供步驟包括從電池組提供功率至電動工具、以運行所述電動工具的步驟。
74.如權利要求72所述的方法，其中所述執行步驟包含提供沖擊電流至電動工具的步驟，該提供沖擊電流的步驟致使電池組情況處于第一范圍和第二范圍中的一個之中。
75.如權利要求72所述的方法，其中所述執行步驟包含提供速度控制信息至電動工具的步驟，提供速度控制信號的步驟致使電池組情況處于第一范圍和第二范圍中的一個之中。
76.如權利要求72所述的方法，其中所述執行步驟包含堵轉電動工具的步驟，該堵轉電動工具的步驟致使電池組情況處于第一范圍和第二范圍中的一個之中。
77.如權利要求66所述的方法，其中所述執行步驟包括從提供功率至電池組、以對電池組進行充電的步驟。
78.如權利要求59所述的方法，其中所述第一響應時間慢于所述第二響應時間。
79.如權利要求59所述的方法，其中所述第一響應時間快于所述第二響應時間。
80.如權利要求59所述的方法，其中，第一響應時間和第二響應時間中至少一個是固定的。
81.如權利要求59所述的方法，其中，第一響應時間和第二響應時間中至少一個是可變的。
82.如權利要求81所述的方法，且進一步包含確定第一響應時間和第二響應時間中的一個的步驟。
83.如權利要求59所述的方法，其中所述功能包含中斷電池單元和電氣設備之間的功率傳輸的步驟。
84.如權利要求83所述的方法，其中所述電池單元能操作于提供功率至電氣設備，以運行所述電氣設備，且其中所述功能包含中斷從電池單元到電氣設備的功率供應的步驟。
85.如權利要求83所述的方法，其中所述電氣設備是電動工具，且其中所述功能包含中斷從電池單元到電動工具的功率供應的步驟。
86.一種電池組，包含外殼；由外殼支撐的電池單元，功率可在電池單元和電氣設備之間傳輸；由外殼支撐的電路，能操作用于控制電池組的功能；以及散熱片，與電路進行熱交換，且能操作于散發來自電路的熱。
87.如權利要求86所述的電池組，其中所述電路包含控制器，且其中所述散熱片與所述控制器進行熱交換，且能操作于散發來自所述控制器的熱。
88.如權利要求86所述的電池組，其中所述電路包含能操作于中斷電池單元和電氣設備之間的功率傳輸的開關，且其中所述散熱片與所述開關進行熱交換，且能操作于散發來自所述開關的熱。
89.如權利要求88所述的電池組，其中所述開關包含FET，且其中所述散熱片與所述FET進行熱交換，且能操作于散發來自所述FET的熱。
90.如權利要求89所述的電池組，其中所述電路包含控制器，且其中所述散熱片與所述控制器進行熱交換，且能操作于散發來自所述控制器的熱。
91.如權利要求86所述的電池組，其中所述功能包括中斷電池單元和電氣設備之間的功率傳輸。
92.如權利要求91所述的電池組，其中所述電池單元能操作于提供功率至電氣設備，以運行所述電氣設備，且其中所述功能包括中斷從電池單元到電氣設備的功率供應。
93.如權利要求91所述的電池組，其中所述電氣設備是電動工具，且其中所述功能包括中斷從電池單元到電動工具的功率供應。
94.一種執行包含電池的運行的方法，該電池包含具有電壓的電池單元，功率可在電池單元和電氣設備之間傳輸，用于控制電池組的功能的控制器，該控制器以至少等于和/或大于工作電壓閾值的電壓運行，該電池單元能操作于有選擇地提供電壓至控制器，當由電池單元提供的電壓低于工作電壓閾值時，所述方法包含啟動控制器運行的步驟。
95.如權利要求94所述的方法，其中所述電池包含提供電壓至控制器的電路，且其中所述啟動步驟包含在電路內提供電壓至控制器、使提供至控制器的電壓至少等于和/或大于工作電壓閾值的步驟。
96.如權利要求95所述的方法，其中所述電路包含升高由電池單元提供的電壓的升壓電路，且其中所述提供步驟包含把由電池單元提供至控制器的電壓提高到至少等于和/或大于工作電壓閾值。
97.如權利要求95所述的方法，其中所述電路包含提供電壓至控制器的電源，該電源不能操作于提供功率至電氣設備，且其中所述提供步驟包含從電源提供電壓至控制器、使提供至控制器的電壓至少等于和/或大于工作電壓閾值的步驟。
98.如權利要求97所述的方法，其中所述電源包含提供電壓至控制器的功率元件，且其中所述提供步驟包含從功率元件提供電壓至控制器、使提供至控制器的電壓至少等于和/或大于工作電壓閾值的步驟。
99.如權利要求98所述的方法，其中所述功率元件包含能操作于提供電壓至控制器的電容器，且其中所述提供步驟包含從電容器提供電壓至控制器、使提供至控制器的電壓至少等于和/或大于工作電壓閾值的步驟。
100.如權利要求98所述的方法，其中所述功率元件包含能操作于提供電壓至控制器的電池單元，且其中所述提供步驟包含從電池單元提供電壓至控制器、使提供至控制器的電壓至少等于和/或大于工作電壓閾值的步驟。
101.如權利要求94所述的方法，其中所述電路包含能操作于交替地中斷電池單元和電氣設備之間的功率傳輸的開關，且其中所述啟動步驟包含控制開關、使由電池單元提供至控制器的電壓至少等于和/或大于工作電壓閾值的步驟。
102.如權利要求101所述的方法，其中所述開關包含FET，且其中所述啟動步驟包含控制FET、使由電池單元提供至控制器的電壓至少等于和/或大于工作電壓閾值的步驟。
103.如權利要求94所述的方法，且進一步包含從電池單元提供功率至電氣設備、以運行所述電氣設備的步驟。
104.如權利要求103所述的方法，其中所述電池組是電動工具電池組，其中所述電氣設備是電動工具，且其中所述提供步驟包含從電池單元提供功率至電動工具，以運行所述電動工具的步驟。
105.如權利要求94所述的方法，且進一步包含用控制器中斷電池單元和電氣設備之間的功率傳輸的步驟。
106.如權利要求105所述的方法，其中所述電池單元能操作于提供功率至電氣設備，以運行所述電氣設備，且其中中斷步驟包含中斷從電池單元到電氣設備的功率供應的步驟。
107.如權利要求105所述的方法，其中所述電氣設備是電動工具，且其中所述中斷步驟包含中斷從電池單元到電動工具的功率供應。
全文摘要
一種用于電池保護的系統和方法。在一些方面中，一種執行帶有電池組的運行的方法，其包含步驟以第一監測率來監測第一電池組情況，判斷第二電池組情況何時達到閾值，在第二電池組情況達到閾值之后，以第二監測率來監測第一電池組情況，第二監測率不同于第一監測率。在一些方面中，一種執行包含電池的運行的方法，該電池包含帶有電壓的電池單元，功率可在電池單元和電氣設備之間傳輸，用于控制電池組的功能的控制器，控制器以至少等于和/或大于工作電壓閾值的電壓運行，該電池單元有選擇地提供電壓至控制器，當由電池單元提供的電壓低于工作電壓閾值時，所述方法包含啟動控制器運行的步驟。
文檔編號H01M6/50GK1622387SQ20031011990
公開日2005年6月1日 申請日期2003年11月24日 優先權日2003年11月24日
發明者托德W·約翰遜, 丹尼斯J·格日博夫斯基, 馬克A·庫鮑萊, 杰伊J·羅森貝克爾, 卡爾F·施卡策, 加里D·邁爾, 戴維A·亨佩, 杰弗里M·伊萊爾, 凱文L·格拉斯哥 申請人:密爾沃基電動工具公司