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CN1864300B - 无绳电动工具系统的电池组的放电控制方法、被适配来提供过放电保护和放电控制的无绳电动工具系统和电池组 - Google Patents

无绳电动工具系统的电池组的放电控制方法、被适配来提供过放电保护和放电控制的无绳电动工具系统和电池组 Download PDF

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CN1864300B CN2004800288441A CN200480028844A CN1864300B CN 1864300 B CN1864300 B CN 1864300B CN 2004800288441 A CN2004800288441 A CN 2004800288441A CN 200480028844 A CN200480028844 A CN 200480028844A CN 1864300 B CN1864300 B CN 1864300B
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Abstract

在一种无绳电动工具系统中，可以可拆卸地附接到无绳电动工具和充电器的电池组可以包括至少一个电池组单元电池和功率限制器件。所述功率限制器件可以根据与电池组连接的部件而被设置为与所述至少一个电池组单元电池串联，用于限制出自电池组的功率。作为在电池组中的总的内部阻抗的函数，可以控制自电池组输出的电流、因此可以控制功率，可以根据连接到电池组的部件来调整所述总的内部阻抗。

Description

无绳电动工具系统的电池组的放电控制方法、被适配来提供过放电保护和放电控制的无绳电动工具系统和电池组
技术领域
本发明涉及可充电电池的放电控制的方法，涉及被适配来提供被附接的电池组的过放电保护和放电控制的无绳电动工具(cordless power tool)系统，并且涉及包括放电控制和过放电保护电路和部件的电池组。
背景技术
在过去几年中，锂离子(Li-ion)电池已经开始在诸如笔记本型的个人计算机之类的低压、便携电子器件中替代镍镉(NiCd)、镍金属氢化物(NiMH)和铅酸电池。与NiCd和NiMH电池相比较，锂离子电池更轻，但是具有每单位体积更大的容量。为此，锂离子电池通常适用于低压器件，所述低压器件最好轻，并且需要承受长时间的连续使用。但是，在过放电的状态中，锂离子迅速地变差，因此锂离子电池需要过放电保护。
在便携电子器件中使用的电池组通常具有多个串联的电池组单元电池。通过在电池组的输出电压和在充电时从外部提供的电源电压之间的关系来确定在一个电池组中串联的电池组单元电池的最大数量。例如，一个NiCd电池组单元电池或一个NiMH电池组单元电池的典型输出电压是1.2V，并且在充电时提供的电源电压是大约1.7V。假定来自电池组的18V输出电压适合于大多数通用的电子器件，则在电池组中串联的NiCd或NiMH电池组单元电池的最大数量是15。另一方面，一个锂离子电池组单元电池的典型输出电压是大约3.6V。因此，在一个虚构的18V锂离子电池组中的串联的锂离子电池组单元电池的最大数量是5。
不像NiCd电池组和NiMH电池组那样，锂离子电池组可以包括用于在锂离子电池组内外防护故障情况的功能。这防止了在锂离子电池组中的单元变差和缩短电池组的使用寿命。例如，如果在锂离子电池组内或外发生了诸如短路之类的故障情况，则如果放电电流或充电电流变得大于给定的电流电平，可以提供保险丝来切断过放电电流或过充电电流。
在被授予Saeki等的美国专利第6,492,791号中说明了对于诸如锂离子电池之类的蓄电池的充电/放电控制和过放电保护。图1是来自’791专利的现有技术的电池组的框图。电池组(battery unit)1被安装在电子器件11上，并且向电子器件11供电。电池组1包括电池组单元电池(battery cell)E1、E2和E3、电压监控电路101、保险丝102、p沟道场效应晶体管(FET)103和104以及电源端105和106。
电子器件11包括DC-DC转换器12、器件主体13、电压监控电路14、调整器15、主开关16和复位开关17。DC-DC转换器12连接到电池组1的电源端105，并且将从电池组1提供的电压转换为期望的电压。DC-DC转换器12也连接到调整器15，并且将从调整器15提供的电压转换为期望的电压。
由DC-DC转换器12转换的电压经由主开关16被提供到器件主体13。主开关16被接通以将由DC-DC转换器12转换的电压提供到器件主体13。主开关16与复位开关17联锁，以便当主开关16接通时，复位开关17也接通。
图2是图1的现有技术电池组的电压监控电路的电路图。如图2中所示，电压监控电路101包括过充电监控电路101a和过放电监控电路101b。过充电监控电路101a监控是否电池组单元电池E1、E2和E3在过充电状态中，并且当所述电池组单元电池在过充电状态中时切断FET 103。过放电监控电路101b监控是否电池组单元电池E1、E2和E3在过放电状态中，并且当电池组单元电池E1、E2和E3在过放电状态中时切断FET 104。
过充电监控电路101a包括比较器121，它将电池组单元电池E1的电压与由参考电源e1a产生的参考电压Vref1相比较。如果电池组单元电池E1的电压大于参考电压Vref1，则比较器121输出“1”。如果电池组单元电池E1的电压低于参考电压Vref1，则比较器121输出“0”。在此，“1”指示比较器的输出在高逻辑电平，“0”指示比较器的输出在低逻辑电平。类似地，对于电池组单元电池E2，如果电池组单元电池E2的电压大于由参考电源e1b产生的参考电压Vref1，比较器122输出“1”，否则它输出“0”。而且，比较器123比较电池组单元电池E3的电压，并且根据是否电池组单元电池E3的电压大于或小于由参考电源e1c产生的参考电压Vref1而输出“1”或“0”。
比较器121、122和123的输出在或门124进行或运算，或门124向FET103的栅极提供或运算的结果。如果比较器121、122、123的输出的任何一个是“1”，即如果电池组单元电池E1、E2和E3的任何一个在过充电状态并且从或门124向FET 103的栅极提供的信号是“1”，则FET 103截止，以便防止过充电。
过放电监控电路101b包括比较器111，它将电池组单元电池E1的电压与由参考电源e2a产生的参考电压Vref2相比较。如果电池组单元电池E1的电压大于参考电压Vref2，则比较器111输出“0”。如果电池组单元电池E1的电压低于参考电压Vref2，则比较器111输出“1”。类似地，比较器112将电池组单元电池E2的电压与由参考电源e2b产生的参考电压Vref2相比较。如果电池组单元电池E2的电压大于参考电压Vref2，则比较器112输出“0”。如果电池组单元电池E2的电压低于参考电压Vref2，则比较器112输出“1”。比较器113的功能也类似；如果电池组单元电池E3的电压大于由参考电源e2c产生的参考电压Vref2，则比较器113输出“0”，否则比较器113输出“1”。
比较器111、112和113的输出在或门114进行或运算，或门114向FET104的栅极提供或运算的结果。如果比较器111、112、113的输出的任何一个是“1”，即如果电池组单元电池E2、E2和E3的任何一个在过放电状态并且从或门114向FET 104的栅极提供的信号是“1”，则FET 104截止，以便防止电池组1的过放电。
图3是在图1的现有技术电池组中的放电控制电路2的电路图。图3被提供来示出了在放电控制电路2和过放电监控电路101b之间的关系。
放电控制电路2包括触发器5，它具有一个置位端和一个复位端。触发器5当其置位端被设置在“1”时，其输出被设置在“1”。触发器5当其置位端被设置在“0”时，其输出被设置在“0”。置位端3连接到触发器5的置位端，或门6的输出被提供到触发器5的复位端。
或门6被提供被施加到复位端4的复位信号和比较器8的输出，以便对于所述复位信号和比较器8的输出执行或运算。比较器8检测在充电控制FET103的源极和漏极之间的电压。如果在所述源极和所述漏极之间的电压大于一阈值，则比较器8输出高电平信号。如果在所述源极和漏极之间的电压小于所述阈值，则比较器8输出高电平信号。在这种方式中，比较器8从在充电控制FET 103的源极和漏极之间的电压来判断是否充电电压大于预定电平，由此复位触发器5。
当将触发器5置位并且放电控制FET 104在充电之前截止时，比较器8也从在充电控制FET 103的源极和漏极之间的电压检测起电(electrification)。如果检测到起电，则复位触发器5，触发器5的输出变“低”，并且放电控制FET 104导通。
当置位端3变为“1”时，触发器5输出“1”。当复位端4的输出或比较器8的输出变为“1”时，则触发器5输出“0”。触发器5的输出被提供到或门7。或门7被提供了过放电控制电路101b的输出以及触发器5的输出。或门7对于触发器5的输出和过放电控制电路101b的输出执行或运算。
或门7的输出被提供到放电控制FET 104。当或门7的输出是“1”时，放电控制FET 104截止，当所述或门的输出是“0”时，放电控制FET 104导通。换句话说，当将触发器5置位时，放电控制FET 104变为“1”，并且截止。当触发器5被复位并且输出“0”时，放电控制FET 104依赖于过放电控制电路101b的输出而导通或者截止。
具有充电/放电控制和过放电保护的上述电池组主要被设计用于低压便携电子器件，诸如笔记本型个人计算机、蜂窝电话等，其需要一般在2-4伏特级的电压。这样的器件其特征在于使用由电池组单元电池(诸如锂离子、NiCd、NiMH电池组单元电池)组成的电池组，它们提供大约4.2V/电池组单元电池的最大输出电压。
但是，对于诸如无绳电动工具之类的较高功率电子器件需要比上述高得多的电压。因此，高功率电池组可被开发用于无绳电动工具。这样的“高功率”电池组可以提供比传统的NiCd和NiMH电池组更高的电压输出(以及比用于PC和蜂窝电话之类的传统锂离子电池组实质上更高的功率)，并且其重量大大减轻(与被用作在传统的无绳电动工具中的电源的传统NiCd或NiMH电池组相比较)。这些电池组的特性是所述电池组可以显示比传统的NiCd、NiMH和/或更低功率的锂离子电池组实质上更低的阻抗特性。
但是，随着此电池技术的进步，用于开发蓄电池——产生比大约4.2V/电池组单元电池实质上更高的输出电压——的较低阻抗化学组成(诸如锂离子化学组成)和构造形式的引入可能产生与现有的无绳电动工具的兼容问题。当总的内部电池组阻抗降低时，所述电池组可以向诸如电动工具之类的所附接的电子部件提供实质上更高的电流。当通过所附接的工具的工具电机的电流提高时，退磁力(例如电机的转子匝数乘以电流，安培匝数)会实质地提高超过在电机中的期望或设计限制。这样的不合乎需要的退磁因此可能将工具电机烧毁。
例如，当所述工具保持在停转条件时，较低阻抗的电源会引起对工具电机的损害。在电机停转期间，电机和电池阻抗是用于限制电流的唯一机制，因为没有由电机产生的反向电动势。使用较低阻抗的电池组，电流将更高。通过电机的较高电流可能引起比所述工具的永久磁铁所设计的承受更强的退磁力。另外，所述工具的启动可能产生过量的启动电流，并且引起电机的退磁。热过载也会是在现有的电动工具中使用低阻抗电源的结果，因为新电池可能被设计的比原始无绳工具系统所设计的运行得更长和更猛烈。因此，例如，在这些被开发的较低阻抗的电池可以用于现有的无绳电动工具之前需要过放电和/或其他的限流控制。
发明内容
一般，本发明的示例性实施例涉及一种无绳电动工具系统、电池组和在所述系统和/或电池组中提供放电控制的方法。在一种示例性的无绳电动工具系统中，可以可拆卸地附接到无绳电动工具和系统的充电器的电池组可以包括至少一个电池组单元电池和一个功率极限器件。所述功率极限器件可以被设置为与至少一个电池组单元电池串联，用于根据连接到所述电池组的部件来限制所述电池组的功率输出。所述电池组的电流、因此功率输出可以作为所述电池组的总的内部阻抗的函数被控制，其可以根据连接到电池组的部件来调整。
附图说明
通过附图和下面给出的详细说明，将会更全面地理解本发明，其中，使用类似的附图标号来表示相同的元件，并且在替代实施例中，带撇的和带多撇的符号指示类似的元件，它们仅仅是举例说明，而不限制本发明。
图1是现有技术的电池组的框图。
图2是用于图1的现有技术的电池组的电压监控电路的电路图。
图3是现有技术的放电控制电路的电路图。
图4A示出了现有的、标准电池组的框图。
图4B示出了按照本发明的一个示例性实施例的示例性较低阻抗的电池组的框图。
图5A-5E示出了按照本发明的一个示例性实施例的、用于提高较低阻抗的电池组的阻抗的无源电阻的使用。
图6示出了按照本发明的一个示例性实施例的、用于提高较低阻抗的电池的阻抗的有源电阻的使用的框图。
图7示出了按照本发明的一个示例性实施例的、在双模式电池设计后面的基本思想的图。
图8示出了按照本发明的一个示例性实施例的用于较低阻抗电池的传感器和阻抗增加电路的框图。
图9A和9B示出了按照本发明的一个示例性实施例的、用于确定给定工具的期望阻抗模式的热敏电阻触点设置的框图。
图10A和10B示出了按照本发明的一个示例性实施例的、用于确定给定工具的期望阻抗模式的附加的触点设置的框图。
图11A和11B示出了按照本发明的一个示例性实施例的、用于选择期望的阻抗模式的终端设置的框图。
图12是用于描述电池组的不同阻抗模式的输出电压对输出电流的图。
图13A-13D示出了按照本发明的另一个示例性实施例的放电控制的框图。
图14是用于说明停转和启动条件的当前情况的输出电压对输出电流的图。
图15是用于说明总的电池组阻抗的逐渐改变的当前情况的输出电压对输出电流的图。
图16是按照本发明的一个示例性实施例的、用于说明电流形成的输出电压对输出电流的图。
图17示出了按照本发明的另一个示例性实施例的放电控制的电路图。
图18示出了按照本发明的一个示例性实施例的、与附接工具的速度控制相结合的电池组的放电控制的框图。
图19示出了按照本发明的另一个示例性实施例的、与附接工具的速度控制相结合的电池组的放电控制的框图。
图20示出了按照本发明的另一个示例性实施例的、与附接工具的速度控制相结合的电池组的放电控制的框图。
图21示出了按照本发明的一个示例性实施例的用于提供过放电保护的检测电路。
图22-24示出了按照本发明的一个示例性实施例的无绳电动工具系统的示例性无绳电动工具。
具体实施方式
总体上参见附图，其中示出了按照本发明的示例性实施例的教导而构成造的无绳电动工具的系统。所述示出系统的示例性无绳电动工具包括例如圆形电动锯10(图22)、往复锯20(图23)和电钻30(图24)。工具10、20和30每个可以包括传统的DC电机(未示出)，它被适配来由给定的额定电压的电源供电。在所述示例性实施例中，可以通过具有至少18V的额定电压的可拆卸电源驱动工具10、20和30。对于本领域内的技术人员而言很明显本发明不限于在附图中所示的特定类型的工具，也不限于具体的电压。在这方面，本发明的教导可以被应用到实际上任何类型的无绳电动工具和任何电源电压。
继续参见附图，所述可拆卸电源可以被体现为电池组(battery pack)40。在所示出了的示例性实施例中，所述电池组可以是可充电的电池组40。电池组40可以包括可以多个串联的电池组单元电池(battery cell)和/或多个串联的单元电池串，其中，所述单元电池串彼此并联。为了说明本发明的所述示例性实施例，电池组40可以由具有锂离子单元电池化学组成的单元电池组成。当所述示例性实施例涉及需要比传统的使用锂离子电池技术低压器件大得多的额定电压的电源的无绳电动工具环境(诸如笔记本计算机和蜂窝电话)时，电池组40的额定电压可以至少为18V。
但是，在电池组40的各个单元电池、电极和电解液的化学构成上，电池组40可以例如由另一个基于锂的化学组成或其他的化学组成构成，所述另一个基于锂的化学组成诸如锂金属或锂聚合物，所述其他的化学组成诸如镍镉(NiCd)、镍金属氢化物(NiMH)和铅酸。
以下使用的术语“较低阻抗电池组”可以被定义为意欲补充或替代在无绳电动工具系统中的现有的传统电池组的电池组。诸如上述的锂离子电池组之类的较低阻抗电池组在以下可能有时被称为“第一”电池组，并且可以被应用于在图22-24中示出了的示例性无绳电动工具系统和等同的电动工具系统的任何一个中的电池组40。用于无绳电动工具的现有的电池组——诸如传统的NiCd或NiMH电池组——在下面可能有时被称为“标准”电池组或“第二”电池组，以清楚和与无绳电动工具组相区别。
与标准电池组相比较，所述较低阻抗电池组可以产生至少一个类似的输出电压(和/或最好是较高电压)，但是具有较低的内部电池组阻抗。这个较低的内部阻抗被设计为允许使用较高充电和放电电流，所述较高充电和放电电流具有较低电压降和电池组的发热，因此有可能用于在无绳电动工具系统中当前使用的标准电池组。因此，与其相对应的标准电池组相比较，所述无绳电动工具可以提供较高的电流、因此提供较高的功率，这是由于其用于对于无绳电动工具供电的较低总的内部电池组阻抗。
术语“新工具”(有时也称为“第一电动工具”)可以被定义为被指定用于和能够使用作为例如如在示例性的图22-24中所示的无绳电动工具系统的一部分的上述较低阻抗电池组而操作的无绳电动工具。所述第一电动工具最好与现有的无绳工具系统兼容。因此，所述新的或第一电动工具，当被附接低阻抗电池组时，可以以比在现有的无绳电动工具系统中可能的更高的电流、因此以更高的功率电平(由于在所附接的较低阻抗电池组中的较低内部电池组阻抗)来操作，其中现有的电动工具由标准的电池组供电。而且，第一电动工具可以被适配来向所附接的无绳电动工具传递所述电动工具的功率极限、电流极限和/或电压极限的一个或多个。例如，在所述无绳电动工具和第一电动工具之一或两者中提供的智能器件或电子器件可以使能这样的传递。
现有的无绳电动工具系统可以包括充电器、无绳电动工具的标准电池组(即NiCd、NiMH等)和满足相互的部件的设计规范和能力的各种电动工具。现有的无绳电动工具系统的电动工具可以有时被称为“旧的”或“第二”电动工具，以清楚或与所述新的或第一电动工具相区别。
第二电动工具因此被设计为使用低电流的标准电池组来工作，因此输出较低的电流和较低的功率，这是因为标准电池组比第一电池组具有更高的总的内部电池组阻抗。相反，第一电池组的特征在于提供较高的电流和较高的功率，这是因为和被设计工作于传统的、第二电动工具的第二、标准化电池组相比较，第一电池组具有更低的内部阻抗。
几种解决方案有可能允许使用这些新的较低阻抗电池组。首先，所述新的较低阻抗电池组可以被锁在现有的电动工具基座之外，这也许是通过将所述电池组重新配置到工具接口以便防止用于现有的工具。其次，可以销售更新套件以与工具电机或工具电子器件集成，以便提供用于使得现有的电动工具能够承受新的较低阻抗电池组的更极端的能力的机制。示例性更新套件可以包括新的或替代的工具电机，它具有更厚的磁铁以处理当使用较低阻抗电池组时在停转时产生的更高的磁场。
另一种替代方式可以是限制流出较低阻抗电池组的峰值电流和/或提高电池组的有效阻抗，以便它匹配标准电池组和现有的无绳电动工具系统的当前的设计能力。限制流出较低阻抗电池的峰值电流被设计来防止在重负载或启动条件期间的过量电流。
可能由于较低阻抗电池组的过量功率能力而发生对于附接的工具的其他损害。在给定的电流，即40安培，较低阻抗电池组将具有比标准电池组更低的在电池组内的电压降。虽然标准电池组可以具有12V的输出电压(来自18V的无负载电压)，所述较低阻抗电池组(具有至少标准电池组的内部阻抗的一半)将具有在同一40安培放电电流下的大约至少15V的输出电压。由标准电池组供电的工具电机控制大约480瓦的输入功率，而由较低阻抗电池组供电的同一电机控制大约至少600瓦的输入功率。
显然，在这个示例中，第二或旧的电动工具如果使用较低阻抗电池组应当能够处理较高的功率能力。在这种情况下，因此期望限制所述较低阻抗电池组可以提供到未被设计为用于较高的功率电平的现有的旧工具的功率。在一个方面，下面的公开可以详细说明如何可以限制流出较低阻抗电池组的峰值电流和/或如何可以提高电池组的有效内部阻抗以便所述较低阻抗电池组可以用于现有的和开发的、更高功率输出的工具系统。
图4A示出了现有的标准电池组的框图，图4B示出了按照本发明的一个示例性实施例的示例性较低阻抗电池组的框图。参见图4A，现有的标准电池组400(诸如当前用于无绳电动工具系统中的传统NiCd或NiMH电池组)可以包括可以串联的多个单元电池(battery cell)410(为了简单起见示出了5个电池组单元电池，电池组400可以具有大于5个的单元电池)。标准电池组400也可以包括连接到输出端430的电池组ID 420，用于当插入到充电器时识别电池组400。电池组ID 420可以包括例如型号、版本、单元电池配置和电池类型，诸如锂离子电池、NiCd电池或NiMH电池。电池组ID 420可以被体现为由在电池组400中的异步全双工通信系统从电池组的输出端430接收的一个或多个通信代码，诸如在被授予Hiratsuka等的美国专利第5,680.027中所述。但是，这仅仅是一个示例，因为所述电池组ID也可以被体现为一个ID电阻器、用于显示电池组的识别数据的LED显示器、在被工具/充电器衔接和感测时发送的串行数据、在通过空间接口而发送到工具/充电器的数据的帧中的字段等。
标准电池组400可以还包括温度传感器440。温度传感器440可以向例如所连接的充电器或工具(未示出)发送在电池组400中的温度。因为这样的温度传感器是在本领域内公知的，因此为了简洁而省略功能操作的详细说明。
在图4B中所述的电池组450(较低阻抗电池组)可以包括另外的特征，并且可以是无绳电动工具系统的一部分。因此，较低阻抗电池组450可以被应用到并且/或者被设计用于无绳电动工具系统，所述无绳电动工具系统包括至少无绳电动工具、电池组和充电器。电池组450可以被理解为用于高功率的电动工具操作的可拆卸的电源。在一个示例中，电池组450可以具有至少18V的额定电压，并且/或者具有至少大约385瓦的最大功率输出。但是，对于本领域内的技术人员很明显的是本发明不必然限于在图22-24中所示的特定类型的工具，也不限于如上所述的具体额定电压和/或功率输出规范。
电池组450可以包括多个串联的单元电池410(为了简单而示出5个单元电池，电池组450可以具有超过5个的单元电池，或者可以由彼此并行的单元电池串组成)。在一个示例中，电池组450可以包括至少5个串联的具有锂离子单元电池化学组成的单元电池，并且被配置使得电池组450可以具有至少18V的额定电压并且/或者具有至少385瓦的最大功率输出。但是，在电池组450的各个单元电池、电极和电解液的化学构成上，电池组450可以被体现为例如具有另一种基于锂的化学组成的电池组，或被体现为镍镉、镍金属氢化物和/或铅酸电池组。
对于图4B中所示的电池组450示出了5个端子，但是电池组450可以具有比5个端更少或更多的端子。如本领域内所公知的，当电池组450衔接到电动工具或充电器时，所述端子的各个端子可以在工作时衔接到对应的触点或端子，因此，为了简洁，对于在电池组-工具和电池组-充电器之间的各个端子/触点连接的详细说明在图4B中被省略，并且可以在某些随后的附图中被省略，除非为了更好地说明示例性实施例而注明。
除了如上所述的电池组ID和温度传感器之外，较低阻抗电池组450还可以包括能够监控电池电压(经由电压监控电路415)、电池电流(通过电流传感器470)和电池温度(经由温度传感器440)的充电控制电路460。电流传感器470可以被体现为电流传感器的公知的部件，诸如旁路电阻器、变流器等，它们可以向放电控制电路460提供表示在电池组450中的所感测的电流的信号。电压监控电路415可以被体现为例如任何公知的电压监控电路，并且可以被配置来感测各个单元电池电压和/或感测单元电池410的单元电池串的总的电池组电压(“叠加电压”)，以向放电控制电路460提供用于表示各个单元电池或叠加电压的信号。
放电控制电路460可以例如是在硬件或软件中被体现为数字微控制器、诸如Pentium微处理器芯片之类的微处理器、模拟电路、数字信号处理器或诸如专用集成电路(ASIC)之类的一个或多个数字IC的智能器件。电池组450也可以被配置用于通过通信端480来从附接工具(未示出)通信和感测信息。在一个示例中，如果电池组450在工作时连接到第一电动工具或被配置了智能器件(诸如微处理器)或其他电子处理器的电动工具，则电池组450的放电控制电路460能够经由端子480而接收与第一电动工具的功率极限、电流极限和/或电压极限的一个或多个相关联的信息。
使用这个数据的组合，放电控制电路460可以设置通过电池450的最大功率和电流的限制。放电控制电路460可以通过控制与电池组单元电池410串联的功率限制器件490而将此完成。功率限制器件490可以限制在电池组450中的电流从而限制功率输出。功率限制器件490也可以被理解为、并且/或者有时被称为下面的一个或多个：电流限制部件、器件或电路和/或阻抗匹配部件、器件或电路。以下，更详细地说明用于提供对于较低阻抗电池组450的放电控制的各种配置。
图5A-5E示出了按照本发明的一个示例性实施例的、使用无源电阻来提高较低阻抗电池组的阻抗。图5A-5E(和随后的框图或电路图)仅仅示出图4B的电池组450的一部分以突出功率限制器件490和/或其他放电控制元件的示例，应当明白在随后的电路或框图中的教导适用于在图4B中的较低阻抗电池组450。因此，为了简洁和清楚起见，图5A-5E(和几个其他的随后的附图)可以仅仅示出电池组450的正和负端子和单个单元电池410(它可以表示图4B的串联的单元电池410)，在图4B中的几个部件为了清楚而被省略。
如图4B的电池组450中所示的功率限制器件490可以在一个方面被体现为无源电阻器。如果期望较低阻抗电池组450被永久地限制功率以用于现有的电动工具(例如被限制到最大输出电流以便不损害被特别设计用于使用传统的电池组的操作的附接的现有电动工具)，则可以提高较低阻抗电池组450的总的电池组阻抗以便实质上匹配被设计用于旧的、现有的电动工具系列的现有的标准的电池组(即电池组400)的阻抗。提高所述较低阻抗电池组的总的内部电池组阻抗降低了其输出功率能力和其最大的输出电流，因此将较低阻抗电池组450限制功率，以便它满足现有(第二)电动工具的设计或操作特性。
在一个示例性实施例中，可以通过电池组中使用无源电阻可有效提高较低阻抗电池组450的内部阻抗。例如，可以在较低阻抗电池组450的一个或多个电池组单元电池410之间增加串联电阻器(图5A)，以提高总的内部电池组阻抗。所提出的系统可以包括在单元电池和正电池端的串联之间的增加的电阻，但是它也可以被加在正或负端连接和串联的单元电池之间。
当较低阻抗电池组450在工作时被附接到被设计用于标准电池组的现有电动工具时，使用在图5A中所示的串联的电阻器来作为功率限制器件490仅仅是提高在较低阻抗电池组450中的阻抗以便匹配标准电池组的阻抗特性的一种方法。另外，或除了增加串联电阻之外，还可以通过延长从电池组单元电池到端块的连接导线、以便提高总的电池组阻抗来实现功率限制器件490。如在图5B中所示，可以充分地延长在电池组450的一个(或多个)单元电池410和端块412之间的连接导线411。作为另一个替代方案，连接电池组450的各个单元电池410的、在图5C中所示的电池带413可以被修改来提高总的电池组阻抗。通过降低所述带413的横截面面积，所述带的电阻提高。另外，可以改变所述带的材料。所述带材料通常可以由低电阻的材料(诸如镍)组成。相反，所述带可以由例如不太导电(因此较高电阻)的材料诸如钢所组成。
而且，印刷电路板(PCB)的印刷线(track)可以用于提高总的电池组阻抗，如图5D中所示。代替使用电池带413，可以将PCB印刷线417设置在单元电池410的顶部以不仅连接单元电池410，而且通过连接的铜迹线418来增加小的阻抗。甚至与电流串联的发光的灯丝419(如图5D中所示)也能够提高电池组的总的阻抗。灯丝419的发光强度对于用户是可见的，以显示所使用的电流量。应当容易明白，在图5A-5E中上述的一个或多个无源电阻措施也可以被组合来提高电池组450的总的电池组阻抗。上述的每个可以表示例如可以用于提高总的电池组阻抗以便限制功率输出的功率限制器件490的替代实施例。
通过向低阻抗电池组单元电池增加阻抗，所述低阻抗电池组单元电池的较高的电流和较大的功率能力不降低整个系统的可靠性。因此，可以通过提高所述较低阻抗电池组的内部阻抗，以降低电池组的输出功率能力和最大的输出电流来提供所述较低阻抗电池组的单元电池的放电控制和过放电保护。
图6示出了按照本发明的一个示例性实施例的、用于提高较低阻抗的电池的阻抗的有源电阻的使用的框图。图4B的电池组450中所示的功率限制器件490可以被体现为有源电阻器600。如果期望较低阻抗电池组的总的电池组阻抗随着负载改变而改变(即动态地或自适应地)，则可以使用有源电阻器600。例如，参见图6，可以例如在电池组450的给定电池组单元电池和正端之间设置有源电阻器600。因此，可以使用器件600来提高总的电池组阻抗，以便限制功率输出。有源电阻器600可以被体现为具有限流功能的半导体器件或其他器件或电路，如在图6中示出的。或者，有源电阻器600可以是并列的具有限流功能的至少两个(或更多的)半导体器件，用于形成与一个或多个串联的单元电池的至少一个串联的并联组合。作为另一个示例，用于以固定或可编程的阈值执行自动限流的多个流行的半导体(“智能FET”技术)。
用于限制功率输出的有源电阻器600可以还被体现为正温度系数(PTC)元件或包括PTC的器件。PTC元件被公知为保护元件，用于控制流过要保护的电路的电流，因为它们的电阻值随着它们在过流条件下散热而提高。例如，PTC热敏电阻已经被用作过流保护元件。当电路过载时，具有PTC特性的PTC热敏电阻的导电聚合物发热，并且热扩展以变为高电阻，由此将在所述电路中的电流降低到安全的、较小的电流水平。
因此，如果诸如如上所述的PTC器件与电池串接，则PTC器件的阻抗、因此电池组的阻抗随着电流的提高而提高。如果需要充分低的阻抗并且不能商业可获得的单个PTC可以提供期望的低阻抗和/或电流能力，则可以彼此并联多个PTC以共享电流。应当容易明白，如上所述的有源电阻措施可以在较低阻抗电池组的电池电路中被组合以根据给定的附接的工具的负载条件来动态地提高总的电池组阻抗。通过向低阻抗单元电池增加阻抗，所述低阻抗单元电池的较高的电流能力不降低整体系统的可靠性。因此，较低阻抗电池组450的单元电池410可以具有放电控制和过放电保护。
图7示出了按照本发明的一个示例性实施例的、在双模式电池设计后面的基本思想的图。图7示出了下述原理：当较低阻抗电池组450可以被期望用于工作在比当前可以获得的电流和/或功率电平更高的电流和/或功率电平的新一代无绳电动工具的同时，它也应当可用于工作在较低的功率电平的现有的无绳电动工具。换句话说，旧的电动工具可能需要防护由图4B的较低阻抗电池组450产生的过电流和/或过功率电平。因此，期望设计双模式电池，它允许较低阻抗电池组450可用于新的和旧的电动工具。为了便利这种双模式使用，可以使用电子感测装置。
图8示出了按照本发明的一个示例性实施例的用于较低阻抗电池的传感器和阻抗增加电路的框图。为了提供可以被适配用于“新的”和“旧的”电动工具的较低阻抗电池组，参见图8，较低阻抗电池组450可以包含阻抗增加电路800(诸如半导体器件)，它可以根据从传感器810接收(或没有接收)的感测信号来增加串联阻抗。传感器810可以感测在与电池组衔接时和/或由例如电动工具发送的工具的类型(新的或旧的)，并且直接向阻抗增加电路800发送所感测的信号，用于指示附接了新的或旧的电动工具。因此，阻抗增加电路800被配置来接收从传感器810所感测的信号，以便或者增加阻抗以限制最大电流和输出功率，或者保持较低阻抗电池组450的较低的内部阻抗。
在一种替代方案中，较低阻抗电池组450的放电控制电路460(或在电池组450中的其他智能器件或微处理器)可以使用所感测的信号(或不使用)来控制阻抗增加电路800以调整(或保持)电池组450的总的电池组阻抗。控制电池组450的阻抗允许在被设计用于电池组450的新的无绳电动工具基座中最大化电池组的益处，同时防止在电池组中的过放电条件发生，所述过放电条件会引起对于现有或旧的无绳电动工具基座的对应的过载损害。
传感器810可以被体现为例如磁传感器或电感拾取传感器，它感测在新工具中的信号。使用射频(RF)通信和光感测来作为感测的其他形式，以便识别是否例如新的工具序列(被适配来用于较低阻抗电池组450的无绳电动工具)或更旧的一代的工具(即被配置用于标准电池组400的工具)被附接到较低阻抗电池组450是在本发明的示例性实施例的范围内。
图9A和9B示出了按照本发明的一个示例性实施例的、用于确定给定工具的期望阻抗模式的热敏电阻触点设置的框图。为了如上所述的清楚和/或简洁起见，所述两个图仅仅示出了电池组450的电路的简化部分。图9A和9B包括阻抗改变电路950，它可以根据其输入(即来自第三端940的输入)的状态而改变或变化较低阻抗电池组450的阻抗。所述第三端可以被体现为例如热敏电阻970的热敏电阻端940。阻抗改变电路1150可以被包括在或受控于在图4B中的放电控制器460。
所述工具(新的或旧的)可以包括电机910、半导体器件920和控制电路930。与控制电路930结合的半导体器件920可以使得所述工具能够例如用于可变速率模式中。控制电路930可以被体现为例如适当的智能器件，诸如微处理器芯片。在电动工具中的这样的控制电路930可以检测所述电动工具的触发开关，并且建立被输入到半导体器件920的脉冲宽度调制(PWM)信号是公知的。PWM信号可以迅速地将半导体器件通断以“脉动”该器件，建立通过电机910的平均电压，所述平均电压低于所施加的电池电压，并且与电动工具的触发设置成比例。在没有可变速率的电动工具中，仅仅将电机910连接到端子，并且不需要半导体器件920和控制电路930。
参见图9A，当新工具被附接到较低阻抗电池组450时，第三(热敏电阻)端940可以当操作所述工具的触发器或功率激励器(未示出)时被“拉”到正极性(+)。较低阻抗电池组450可以还包括感测电路980，它可以被体现为例如阻抗改变电路950的电路部件，用于感测是否热敏电阻970的热敏电阻端940被拉高或开路，以便确定给定工具的期望阻抗模式。
如果电池组450连接到旧的工具，则热敏电阻端940仅仅通过热敏电阻970而连接到负电池端。在热敏电阻端940上的电压将相对于所述电池负端是0。在一个示例中，感测电路可以是比较器980。比较器980将这个电压与预设的参考电平990相比较。因为热敏电阻端940电压低于参考电平990，因此比较器输出低(在图9A和9B中，L＝较高的阻抗)，并且这个电池组将运行为高阻抗电池组，使得阻抗改变电路950的阻抗器件975增加串联电阻，以便提高电池组的中的内部电池组阻抗，由此限制输出电流从而限制功率。阻抗改变电路950的阻抗器件975可以是图4B的功率限制器件490的另一个示例，并且可以被体现为如上所述的一个或多个示例性实施例(即无源电阻(电阻器、延长的连接导线、修改的带)；有源电阻(半导体器件，PTC等))。
如果电池组450如在图9A中那样连接到新工具，则热敏电阻端940被端子960拉高，所述端子960通过工具触发开关和电阻器965而连接到电池正端。由电阻器965和热敏电阻970建立的电阻分压器在热敏电阻端940建立提高的电压，它可以大于参考电压990。比较器980输出因此将为高(在图9A和9B中，H＝低阻抗)，并且将电池组450激活到低阻抗模式中，其中，阻抗改变电路950的阻抗器件975不增加串联电阻以将内部电池组阻抗保持在其通常的低阻抗水平上。
如上所述，感测电路980可以是图4B中所示的放电控制电路460的一部分。所述感测电路仅仅查看热敏电阻端940的“状态”以设置电池组450的阻抗模式。如在图9B中所示，当所述电池组连接到现有的工具时，热敏电阻端940不连接到任何元件。电池的控制电路可以确定这个“浮动”状态以将模式设置为高阻抗，所述控制电路可以(或可以不)是放电控制电路460的一部分。
图10A和10B示出了按照本发明的一个示例性实施例的、用于确定给定工具的期望阻抗模式的附加的触点设置的框图。图10A和10B提供了附加的电源触点1005，以便较低阻抗电池组450的电池电路由两个放电路径组成。一个路径包含阻抗增加电路1010，而另一个路径不包含阻抗增加电路101。图10A和10B的工具侧包括前面所示的电机910、半导体器件920和控制电路930，用于示出了典型的可变速度配置。
阻抗增加电路1010是图4B的功率限制器件490的另一个实施例，并且可以被体现为如上所述的示例性实施例的一个或多个(即无源电阻(电阻器，延长的连接导线，修改的带)；有源电阻(半导体器件，PTC等))。阻抗增加电路1010例如可以在诸如放电控制电路460的智能处理器的控制下，或者可以具有内置的独立控制和智能，诸如ASIC。
如果期望的话，较低阻抗电池组450可以包括附加的电源触点。例如，可以预见图10A和10B中所示的系统，其中，将附加的电源触点增加到在图10A中的较低阻抗电池组450。使用利用直接电池连接的新工具，可以实现低阻抗电源。现有的“旧”工具将仍然与在较低阻抗电池组450内的阻抗增加电路1010接触，因此对于过载是安全的，因为阻抗增加电路1010被增加阻抗。
图11A和11B是示出按照本发明的一个示例性实施例的、用于选择期望的阻抗模式的终端设置的框图。如果图10A和10B的一个附加的电源触点证明不如双电源触点设置可行，则可以使用在图11A和11B中所示的终端设置。电池组450可以包含如上所述的同一阻抗增加电路1010，但是可以使用第三终端1120作为阻抗选择机制。
虽然图11A中所示的新工具的前一个示例使用热敏电阻触点电压来确定电池阻抗模式，但是图11A示出了被设置在电池(表示电池组450)和电动工具之间设置的通信线1120。例如，类似于参照图8所述的，在新一代或正在开发的一代的无绳电动工具中提供的电子器件可以经由端子1120向阻抗增加电路1010提供给定的指示器和/或感测信号，以在较低阻抗电池组450中建立给定的阻抗模式。
例如，端子指示器可以被体现为简单的指示器，诸如被连接到特定极性设置的识别(ID)电阻器(类似于在图11A的热敏电阻触点中所述)。或者，端子指示器可以被实现为在新工具中提供的微处理器控制的电子电路930’内的实际通信数据。在新工具中的电子电路930’将传递基于所述工具的能力的电池的期望阻抗模式或诸如速度、扭矩和/或温度之类的电机910的电机特性。如果较低阻抗电池组450连接到图11B中所示的旧工具，则在端子1120上没有工具通信，因此阻抗增加电路1010默认为在电池组450中的高阻抗模式。
图12是用于描述电池输出的低和高阻抗状态的电流情况的输出电压对输出电流的图。在低阻抗模式中，电池组单元电池的电流输出流过在所述工具中的电机，并且以很小的电阻返回电池。电池电压相对于电池电流具有斜率A，如图12中所示。当电池组在高阻抗模式中时，被提高的阻抗引起电池组性能的损耗，并且V-I曲线具有斜率B。
图13A-13D示出了按照本发明的另一个示例性实施例的放电控制的框图。使用用于描述如何确定阻抗模式的上述技术，将评价通过控制低阻抗电池组的中的电池组阻抗而限流的方法。图13A-13D仅仅示出了较低阻抗电池组450的示例性电路的简化部分；可以明白，图13A-13D的教导可以适用于较低阻抗电池组450。
图13A示出了用于连接到工具或充电器接口(未示出)的、具有输出端(+，-)的一个(或多个)电池组单元电池(表示串联的单元电池410)。图13A包括在放电控制电路1310控制下的半导体器件1320和续流二极管(free-wheelingdiode)1330，它们可以用于控制电流，如图13A中所示。放电控制电路1310可以与图4B的放电控制电路460类似，并且可以被体现为具有例如智能和/或处理能力。
半导体器件1320被示出为N沟道MOSFET(FET 1320)，并且以下有时被称为“放电FET”；但是，按照示例性实施例，能够通过/阻止电流的任何半导体器件都可以用于放电控制之用。一般，在一个示例中，FET 1320可以(即在制造时)被设置为在给定的电流通/断，或者可以从放电控制电路1310接收控制信号以在给定的电流、诸如当电池组电流达到最大电流阈值时通/断。
而且，FET 1320可以被脉动来提供通过工具电机的平均电压。当降低占空比(在电机的工作时间和剩余时间之间的关系)时，出自电池组的平均电压降和最大电流能力也降低。如果提高FET 1320的占空比，则平均输出电压将升高，因此，最大电流能力也将提高。在这个配置中，FET 1320保持完全导通，直到电流超过某个上限。放电控制电路1310可以随后降低在FET 1320上的占空比，以降低被提供到工具电机的平均输出电压。在输出电压的降低也降低了输出电流。放电控制器件1310可以因此通过改变出自电池组450的平均输出电压而将被提供到工具的电流限制到某个给定的最大阈电流值。因为放电控制可以限制出自电池组的电流和电压，因此它有效地控制电池组的总的内部阻抗或从工具看的“有效阻抗”。作为一个示例，如果放电控制电路1310在电池组工具操作期间直接地或经由从诸如图4B的电流传感器470之类的电流感测器件接收的信号而感测电池组电流，则放电控制电路1310将FET 1320保持导通，直到所感测的电流满足或超过给定的最大电流阈值。放电控制电路1310可以随后脉冲宽度调制FET 1320以提高由电动工具看的有效内部电池组阻抗，直到所感测的电流已经降低到低于给定的阈值。
因为在多数电机中的固有电感，当FET 1320根据在电池组中的过流条件而截止时，电流不能瞬间改变。在图13A中所示的再循环二极管(recirculatingdiode)1330允许电机电流在电池组的负和正端之间再循环，并且最终衰退到0或直到FET 1320重新导通(即当电流降低到低于给定的阈值，以便过流条件清除)。当FET 1320被加电(导通)时，二极管1330阻止试图旁路工具电机的任何电流。
图13B示出了多个FET 1320、1320’如何可以用于帮助共享功率消耗。FET 1320和1320’被示出处于与电池组单元电池串联的并联组合中。可以同时激活FET 1320、1320’以共享电流。在导通状态期间，功率损耗等于I2R。当两个半导体器件并联时，每个器件接收一半电流和四分之一的功率消耗。这将产生图13A的单个FET 1320解决方案的一半的整体系统消耗。
在图13A中的二极管1330的替代设置被示出在图13C中。在此，取代被置于电池组中，可以将再循环二极管1330’置于工具中。现在，再循环路径是在工具中，因此功率损耗被移出电池组和进入工具中。类似于图13A，当FET 1320根据所感测的过流条件而截止时，再循环二极管1330’允许电机电流在工具的负和正端之间的再循环，并且最终衰减到0或直到FET 1320重新导通(即当电流降落到低于给定的阈值，以便过流条件清除)。二极管1330’正向电压降乘以电流等于其功耗。例如，如果FET 1320在50％的PWM导通并且在工具电机中有40安培，并且在二极管1330’中的正向电压降是1V，这在二极管1330’中的功率损耗将是50％*1V*40A＝20瓦。将这个功率移出电池组并且移入工具可以帮助散热和/或限制功率损耗。
为了进一步降低功率消耗，可以使用在图13D中的电路。在图13D中，二极管1330被替换为第二FET 1325，它被称为“再循环FET”。这个再循环FET 1325被与放电FET 1320相异地激活，并且由放电控制电路1310来控制两个FET的占空比。再循环FET 1325与放电FET 1320同步地运行。当放电FET 1320导通时，再循环FET 1325保持截止并且电流流过电机和返回电池组单元电池。当如参照图13A所述那样放电FET 1320被断开(截止)，其中所感测的电流已经满足或超过给定的最大电流阈值时，再循环FET 1325被加电导通，并且允许电机电流通过再循环FET 1325而再循环，直到电流降低到低于给定阈值的水平，其后在放电控制电路1310的控制下，FET 1320和1325分别返回导通和截止状态。通过再循环FET 1325的损耗可以被理解为I2*“导通电阻”。使用典型的FET电阻，例如，再循环FET 1325的损耗可以是50％*40A2*0.005欧姆＝4瓦。这个功率损耗大大地低于二极管1330，二极管1330如参照图13A所述消耗20瓦。这个处理被称为同步整流。
放电控制电路460/1310已经被描述为包括智能。如果这样的智能被适配来监控流过电池组单元电池的电流(经由如图4B中所示的电流传感器470或直接地)，则放电控制电路460/1310可以通过转换FET 1320(和/或FET 1320和1320’)的半导体状态而动态地、即“飞击式(on-the-fiy)”改变阻抗。因此，图13A-13D的任何一个可以包括电流传感器，诸如图4B中所示的传感器470，它被提供在电池组的端子和单元电池的至少一个之间，用于感测电池电流和用于向放电控制电路1310输出感测的信号。
例如，当被附接到现有的“旧”工具来用于所有的正常操作时，电池组450可以保持在低阻抗模式中，并且FET 1320(或1320和1320’)在导通状态中。仅仅在停转和启动条件期间(当电机阻抗明显低并且电流变得太高时)，将需要通过降低PWM占空比来改变总的内部电池组阻抗。
在放电控制电路460/1310中(或可能在例如独立的电池控制电路，诸如微控制器或DSP控制器中)的智能可以定期地感测通过诸如图4B的上述电流传感器470之类的电流感测器件的电流(它可以被体现为例如旁路电阻器或电流互感器(未示出))，并且将FET 1320和/或FETS 1320和1320’PWM为较低的占空比。电池组450的平均输出电压将突降，使得在所附接的工具中的电流降低。所降低的占空比保持有效，直到电流降低到低于预定的或给定的阈值。下面更详细地说明这个示例。
图14是用于说明停转和启动条件的当前情况的输出电压对输出电流的图，其中在图13A-D中的半导体器件1320被脉冲宽度调制。对于下面的对图14、16的说明中，是针对FET 1320来描述控制，可以明白，这适用于图13B的多FET示例。对于由斜率C限定的曲线，在点1的电流低。当负载提高时，由于较低的电池组阻抗，电压略微下降。在点2，电流达到给定的电流阈值，并且放电控制开始PWM所述FET。立即，电池组电压降低(由于较高的阻抗)，并且限制停转电流。当负载降低时，输出电压沿着斜坡D而返回某个预定的阈值。在此点，FET 1320以100％的占空比导通，由此使能了通常的低阻抗电池组操作。为了防止电路在截止阈值振荡，FET 1320返回导通，所在的电流应当低于在初始截止点的电流。斜坡D示出了返回通常操作的路径的合理表示。
参见图14的“膝部”，即在点2的斜坡C，有可能当接入PWM并且电池的平均输出电压降低时，工具立即停转。没有任何警告，工具将消耗功率并且保持在停转，直到去除了负载。工具的用户可能未足够地预测到此：因此，在这种情况下，可以使用替代的设计。
就在图14中的膝部之前，FET 1320可以被脉动来在图14的斜坡C和斜坡D之间某处产生人为的阻抗。图15是用于说明总的电池组阻抗的逐渐改变的当前情况的输出电压对输出电流的图，并且示出了可以用于将电池组450的总的内部电池组阻抗从低向高逐渐地改变并且再次返回的示例性电流情况。
在图13A-D中说明了放电控制执行所谓的“电流整形”。电流整形可以被定义为使用有源电子控制来改变电池输出的V-I曲线。使用电流整形，图14的电池输出可以被修改有看起来像图15的输出。当电流提高时(这可以例如由与放电控制器件1310通信的电流传感器470感测)，图13A-D的放电控制器件1310可以开始脉冲宽度调制(PWM)FET 1320，允许电压在图14的斜坡C和斜坡D之间的某处下降。电压的逐渐下降(图15中所示的斜坡E)被用户感知为电机RPM(每分钟转数)的小的降低。通常，想要避免停转条件的用户将补偿要施加到工具的负载。在他们不知道的情况下，专业的工具用户可能变得固有地“调谐”到电机噪音，并且趋向于将电机保持为在峰值功率而不将电机停转。
因此，图15示出了当所感测的电池组电流在电池组工具操作期间接近最大电流阈值时，放电控制电路1310可以脉冲宽度调制FET 1320以选择性地降低被施加到工具电机的电压，导致出自电池组的电压和电流的逐渐降低。
图16是按照本发明的一个示例性实施例的、用于说明电流整形的输出电压对输出电流的图。在图13A-D中的输出电流也可以被整形为在斜坡G具有像在图16中那样的尖锐“膝部”。其建立是例如通过设置电流极限，诸如给定最大阈电流值。对于过流条件足够低的任何电机阻抗将引起平均输入电压上的立即降低。电流将在某个最大值保持固定，而不论电机阻抗降低到多低。如果期望更光滑的“电流形状”，则所述曲线可以圆整以看起来像斜坡H。为了圆整曲线，平均输出电压应当在达到电流极限之前略微降低。通过在达到电流极限之前将输出电压降低，在通常的导通模式和限流模式(因而功率限制模块是)之间的过渡更光滑，并且对于控制工具负载的用户更不突然。
在图13A-13D的任何一图中的电路也可以在线性模式中使用FET1320(或FET 1320和1320’)。例如，FET 1320将不脉动，但是将部分地接通。通过在线性模式中运行，FET 1320可以允许一些电流通过，同时阻止其他的电流。如果在FET 1320建立了谨慎控制的栅极电压，则它将作为电阻器并且当工具接近停转状态和在停转状态期间限流。也可以使用双极晶体管，但是使用基极到发射极电流来控制这些器件。
如果一旦工具停转，用户应当在工具再次启动之前将触发器关闭，则限制电流因而限制功率的思想会是不必要的。这种情况的这样的一个示例可以是圆形锯绑定到在一块木头中的停转。如果触发器保持导通，则所述工具将保持停转，并且浪费能量，使得电机和电池组加热。但是如果一旦达到了停转阈值，电流被切断，则会强制用户释放触发器，从所述绑定去除所述锯，然后重新触发来再次启动。通过将在图13A-13D中的FET 1320保持截止直到释放了工具触发器，避免了在停转期间能量的浪费。
图17示出了按照本发明的另一个示例性实施例的放电控制的电路图。图17仅仅示出了较低阻抗电池组450的电路的简化部分；应当明白，图17的教导也可以适用于较低阻抗电池组450。不使用半导体的一种不同的替代方式是电流控制的继电器。如下所示，电流控制的继电器可以被设置在电池组的电流路径中，以向附接的电动工具的工具电机提供具有滞后的限流功能，所述功能限制出自电池组450的电流。
图17示出了可以由电流控制的继电器1710体现的电池组450的放电控制电路。电流控制的继电器1710可以由磁连接到开关1750的两个线圈即初级线圈1735和次级线圈1740组成。所述开关与次级线圈1735和电池组450的至少一个单元电池(表示单元电池410)串联。所述开关可以具有：第一状态，它将电池组连接到工具的电机；第二状态，它中断到工具的电流。续流二极管1730连接在正端和次级线圈1740之间。在图17的示例中，可以通过电流来激励N匝的初级线圈1735。
如所公知，在工具的功率操作期间通过电池组的电流在初级和次级线圈1735、1740之间建立磁场。当所述磁场足以启动开关1750时，电流通过二极管1730和具有N+匝的次级线圈1740转向。因为次级分支(次级线圈1740)具有更多的匝数，因此它将开关1750保持在那个位置，同时电流通过二极管1730和次级线圈1740而在电池组内衰退。在第二较低阈值，通过次级线圈1740的N+绕组的电流可能已经降低到不足以保持开关1750的开关状态的点，并且它返回原始状态，所述原始状态将电池组再次连接到工具电机。这个处理因此建立了具有滞后的电机电流极限。
或者，如果使用单级双掷(SPDT)继电器(SPDT继电器是用于控制高电流牵引器件的通用继电器)，可以使用相同类型的电路，但是继电器线圈的每个分支连接到各自的触点。在这个替代实施例中，不再需要大的续流二极管1730，并且可以简化设计。
图18示出了按照本发明的一个示例性实施例的与附接工具相结合的电池组的放电控制的框图。图18仅仅示出了较低阻抗电池组450的电路的简化部分；应当明白图18的教导也可以适用于较低阻抗电池组450。图18中的放电控制电路1815可以被体现为智能器件，类似于例如对于放电控制电路460和1310的任何一个所述。
在图18中，示出的可变速度控制驻留在电池组中。具体地说，第三端C可以被增加到工具，所述工具可以是新的工具系列的工具或已经使用第三端C改进的旧工具，以便经由控制端1805提供控制信号以控制在电池组中的FET 1820。例如，诸如在工具中的电位器1810或类似的器件之类的电压感测器件可以感测对应于期望速度的电压值，并且经由端子C和控制端1805来将控制信号转发到放电控制电路1815，从而控制FET 1820。可以以与在控制端1805的电势成比例的占空比以类似于对于图13A-D的FET 1820所述的方式来脉冲宽度调制FET 1820。通过控制工具的速度，可以控制来自电池组的电流从而控制放电率。
图19示出了按照本发明的另一个示例性实施例的与附接工具的速度控制相结合的电池组的放电控制的框图。图19仅仅示出了较低阻抗电池组450的电路的简化部分；应当明白，图19的教导也可以适用于较低阻抗电池组450。在图19中的放电控制电路1915可以被体现为智能器件，这类似于例如对于放电控制电路460、1310和1815所述。
在图19中，对于电池组的发送控制驻留在电池组中，并且可变速度控制驻留在工具中。开关FET 1920可以例如用于放电控制器件1915以控制电池组的放电率，如在图13A-13D中所示。第二PWM FET 1912可以用于工具侧，以根据用户的期望速度来控制工具的可变速度。所述工具可以包括开关1925，所述开关可以由用户例如在导通(工具电机的全速的旁路位置)、关断和VS(可变速度)之间选择。控制1910可以例如被体现在硬件和/或软件中。控制1910可以被体现为智能处理器或预先配置的处理器件，诸如微控制器、微处理器芯片、DSP、专用集成电路(ASIC)等。在工具中的控制1910诸如从触发器操作或速度拨盘感测期望的速度，并且改变工具PWM FET 1912的占空比以产生期望的电机速度。工具也可以包含旁路触点1930(所述开关1925被示出在图19中的旁路位置)。当期望全速时，可以衔接旁路触点1930。因为工具PWMFET 1912将总是在导通状态，因此可以期望整体地旁路FET 1912。因此，当触发器被拉到触发器的全掷、即100％时，电流将流过旁路触点1930。
图20示出了按照本发明的另一个示例性实施例的与附接工具的速度控制相结合的电池组的放电控制的框图。图20仅仅示出了较低阻抗电池组450的电路的简化部分；应当明白，图20的教导也可以适用于较低阻抗电池组450。
在图20中，可以经由驻留在工具中的诸如微处理器2010之类的智能器件来控制速度控制和放电控制。工具和电池组的每个表明两个附加的触点，在电池组上的控制端2017和触点2021、在工具上的触点2019和2023。微处理器2010可以从电流传感器2015接收感测信号，以在电池组中控制电流，从而控制放电率。微处理器2010也可以从电位器2020接收可变电阻信号，所述信号可以被转换为电压值以控制在工具中的速度。微处理器2010可以还从在电池组和/或工具中的一个或多个温度传感器2025(为了方便在图20中被示出在工具侧上)接收信号，以感测和控制电池组和/或工具温度。
作为放电控制的一个示例，如果电流传感器2015感测到在给定阈值之上的电池功率(例如I2R)，则电流传感器2015可以向微处理器2010发送信号。微处理器2010然后经由触点2019向控制端2017输出控制信号，因此向诸如N沟道MOSFET之类的FET 2030输出控制信号，以截止MOSFET 2030并且因此将电池组断开。到MOSFET 2030的控制信号可以是用于将FET接通或关断的信号，如在图13A-13D中以及在图14-15的VI图中的支持说明和/或图16的电机电流对电机阻抗图所述；因此，在此为了简洁而省略在微处理器2010的控制下的FET操作的详细说明。
对于可变速度控制，来自诸如电位器2020之类的电压感测器件的所测量的可变电阻可以被输入到微处理器2010(具有适当的模/数转换，未示出)。微处理器2010可以根据可变电阻来确定电压值，并且可以因此控制速度(经由被发送到MOSFET 2030的控制信号)。类似地，根据在触点2023和2021之间的路径上感测和由温度传感器2025发送的值，如果例如所感测的值在给定的温度范围之外，则微处理器2010可以发送信号来截止MOSFET 2030。在所有的情况下，可以使用单个MOSFET 2030来执行可变速度控制和放电控制。
附加的过放电保护
图21示出了按照本发明的一个示例性实施例的用于提供过放电保护的检测电路。或者，如果所述电池电路包含可以确定内部器件已经故障的智能，则电池组的智能可以向充电器通信它已经故障并且不应当被充电。
参见图21，所述较低阻抗电池组可以具有故障检测电路2110以确定是否有源电阻电路2120已经故障(即短路的FET)。如果检测到故障，则故障检测电路2110驱动第三端到高或低的电状态，所述第三端可以被体现为电位器2125的电位器端子2130。当电池组位于充电器中时，在充电器中的微控制器2140在电位器端子2030上感测这个高或低状态，并且防止充电电池组。同样，故障检测电路2110也可以在故障状态期间驱动端子2130，诸如电池组ID端子，到高或低电状态。当电池组被设置在充电器中时，在充电器中的微控制器2140在电池组ID端子上感测这个高或低状态，并且防止将电池组充电。
在另一个实现方式中，故障检测电路2110可以在电位器端2130或电池组ID端子或电池组的正端上使用某种类型的数据通信来向充电器通信故障状态。在有源电阻电路2120中的故障状态也可以被充电器检测到，所述充电器感测到当电池被插入充电器时电池组保险丝2145已经断开。
在如此说明了本发明的示例性实施例的情况下，显然可以以多种方式来将其改变。这样的改变不被当作偏离本发明的示例性实施例的精神和范围，并且对于本领域内的技术人员显而易见的所有这样的修改意欲被包括在所附的权利要求的范围中。
本申请要求在美国专利和商标局提交的下列相关的美国临时专利申请的国内优先权：2003年10月3日提交的美国临时申请序号60/507,955、2003年10月14日提交的美国临时申请序号60/510,125和2004年2月2日提交的美国临时申请序号60/540,323。这些临时申请的每个的公开的整体内容通过引用而并入在此。

Claims (60)

1.一种电池组，可以可拆卸地附接到无绳电动工具和充电器，包括：
至少一个电池组单元电池；以及
至少一个功率限制器件，它与所述至少一个电池组单元电池串联，用于根据连接到电池组的部件来限制电池组的输出功率和电流之一，
其中，功率限制器件被适配来当在工作时连接到第二电动工具和向第二电动工具供电时提高电池组的内部阻抗以匹配第二电池组的内部阻抗，从而限制在电池组内的最大电流和可以由电池组向第二电动工具输出的最大功率之一。
2.按照权利要求1的电池组，其中
所述部件是无绳电动工具，以及
所述电池组被适配来提供第一电流和功率之一以驱动被设计来使用电池组工作的第一电动工具，和驱动被配置以低于第一电流或功率的第二电流和功率之一而工作的第二电动工具，所述第二电动工具被设计用于使用第二电池组来工作。
3.按照权利要求1的电池组，其中，所述部件是充电器。
4.按照权利要求1的电池组，还包括：
识别器件，用于在连接到外部部件时识别电池组。
5.按照权利要求1的电池组，还包括：
放电控制电路，用于限制可以从电池组输出的最大功率和最大电流的至少一个。
6.按照权利要求5的电池组，其中，所述放电控制电路被配置来监控电池电压、电池电流和电池温度。
7.按照权利要求5的电池组，还包括：
温度传感器，用于感测电池组单元电池温度以向放电控制电路输出感测信号；
电流传感器，用于感测电池电流以向放电控制电路输出感测信号；以及
电压监控电路，用于感测电池组的各个单元电池电压和总的电池组电压之一以向放电控制电路输出感测信号。
8.按照权利要求5的电池组，还包括：
至少一个通信端，用于传递到附接的外部部件的信息和来自附接的外部部件的感测信息。
9.按照权利要求1的电池组，其中，所述至少一个单元电池具有锂离子单元电池。
10.一种无绳电动工具系统，包括：
电动工具；以及
电池组，它可以可拆卸地被附接到电动工具，所述电池组包括至少一个电池组单元电池和与所述至少一个电池组单元电池串联的至少一个功率限制器件，用于限制来自电池组的功率输出和电流输出之一，
其中，功率限制器件被适配来当在工作时连接到第二电动工具和向第二电动工具供电时提高电池组的内部阻抗以匹配第二电池组的内部阻抗，从而限制在电池组内的最大电流和可以由电池组向第二电动工具输出的最大功率之一。
11.一种用于限制自电池组输出的功率和电流之一的方法，其可应用于包括可以可拆卸地附接到电动工具和充电器的电池组的无绳电动工具系统中，所述方法包括：
作为连接到电池组的部件的一个功能，限制自电池组输出的功率和电流之一，
其中，限制自电池组输出的功率和电流之一还包括：
当在工作时连接到第二电动工具和向第二电动工具供电时提高电池组的内部阻抗以匹配第二电池组的内部阻抗，从而限制在电池组内的最大电流和可以由电池组向第二电动工具输出的最大功率之一。
12.按照权利要求11的方法，其中：
所述部件被体现为电动工具，以及
所述电池组被适配来提供第一电流和第一功率之一以驱动被设计来使用电池组工作的第一电动工具，以及驱动被配置来以低于第一电流或功率的第二电流和第二功率而工作的第二电动工具，所述第二电动工具被设计用于使用第二电池组来工作。
13.按照权利要求12的方法，其中，限制自电池组输出的功率和电流之一还包括：
当工作时连接到第一电动工具和向第一电动工具提供功率时，保持电池组的内部阻抗。
14.一种控制在电池组中的多个串联的电池单元的放电状态的方法，其可应用于具有电动工具和可以可拆卸地附接到电动工具的电池组的无绳电动工具系统中，所述方法包括：
当第一电池组工作时连接到到给定的电动工具和向所述电动工具供电时，提高第一电池组的总的内部电池组阻抗以匹配被设计用于所述给定的电动工具的第二电池组的内部阻抗，以便控制在第一电池组中的串联的单元电池的放电率，以防止在第一电池组中的一个或多个单元电池达到过放电状态和过流条件之一。
15.按照权利要求14的方法，其中，提高总的内部电池组阻抗包括在第一电池组的单元电池的串联和第一电池组的端子连接点之间增加串联电阻，以提高第一电池组的总的内部阻抗。
16.按照权利要求14的方法，其中，提高总的内部电池组阻抗包括延长在每个单元电池和端子连接点之间的连接导线，以提高第一电池组的总的内部阻抗。
17.按照权利要求14的方法，其中，提高总的内部电池组阻抗包括修改连接单元电池的电池带的横截面面积，以便提高第一电池组的总的阻抗。
18.按照权利要求14的方法，其中，提高总的内部电池组阻抗包括作为在第一电池组上的电动工具负载的功能，动态地在单元电池的串联和第一电池组的端子连接点之间增加串联电阻，以便提高第一电池组的总的内部阻抗。
19.按照权利要求18的方法，其中，通过用于执行限流功能的第一电池组的至少一个半导体器件来实现动态地增加电阻。
20.按照权利要求18的方法，其中，通过第一电池组的正温度系数(PCT)元件来实现动态地增加电阻。
21.一种无绳电动工具系统，包括：
电动工具；以及
可拆卸地附接到无绳电动工具的电池组，
所述电池组包括一个或多个串联的单元电池和与所述至少一个串联的单元电池串联的至少一个功率限制器件，当电池组在工作时连接到电动工具并且向所述电动工具供电时，所述至少一个功率限制器件被适配来提高电池组的总的内部电池组阻抗以匹配被设计用于所述电动工具的操作的第二电池组的内部阻抗，以便控制串联的电池组单元电池的放电率，并且防止一个或多个单元电池达到过放电状态和过流状态之一。
22.按照权利要求21的系统，其中
所述电动工具包括被设计用于第一电池组的操作的第一电动工具和被设计用于第二电池组的操作的第二电动工具，以及
第一电池组其特征在于以比第二电池组低的总的内部电池组阻抗来提供较高的电流和较高的功率。
23.一种电池组，它在工作时附接到不同速率的无绳电动工具，所述电池组被适配来用于控制其中的放电率，所述电池组包括：
至少一个或多个串联的电池组单元电池，用于提供第一电流和第一功率之一以驱动被设计用电池组工作的第一电动工具，并且用于驱动被配置来以比第一电流或功率低的第二电流和第二功率来工作的第二电动工具；以及
至少一个功率限制器件，用于提高电池组的内部阻抗以匹配第二电池组的内部阻抗，第二电池组被设计来工作于第二电动工具以控制在电池组中的单元电池的放电率，以便防止一个或多个单元电池在第二电动工具的操作期间达到过放电状态和过流状态之一，
其中，所述至少一个功率限制器件包括无源电阻器，用于提高电池组的总的内部阻抗。
24.按照权利要求23的电池组，其中，无源电阻器是与在电池组单元电池之一和电池组的一端之间的电池组单元电池串联的电阻器。
25.按照权利要求23的电池组，其中，通过在每个电池组单元电池和端子之间延伸的连接导线来体现所述无源电阻器，所述连接导线被延长以提高电池组的总的内部阻抗。
26.按照权利要求23的电池组，其中，通过修改将单元电池连接以提高电池组的总的内部阻抗的电池带来体现所述无源电阻器。
27.按照权利要求23的电池组，其中，所述至少一个功率限制器件包括用于提高电池组的总的内部阻抗的有源电阻器。
28.按照权利要求27的电池组，其中，作为在电池组单元电池的串联和电池的端子连接点之间的工具负载的功能，所述有源电阻器动态地增加串联电阻以提高电池组的总的内部阻抗。
29.按照权利要求27的电池组，其中，所述有源电阻器是与所述一个或多个串联的电池组单元电池的至少一个串联的具有限流功能的至少一个半导体器件。
30.按照权利要求27的电池组，其中，所述有源电阻器是并联工作的具有限流功能的至少两个半导体器件，形成与所述一个或多个串联的电池组单元电池的至少一个串联的并联组合。
31.按照权利要求27的电池组，其中，有源电阻器是正温度系数(PCT)元件。
32.按照权利要求23的电池组，其中，所述电池组是锂离子电池组，和具有要匹配的内部阻抗的第二电池组是镍镉或镍金属氢化物电池组。
33.一种电池组，被适配来对第一电动工具和第二电动工具之一供电，所述第一电动工具被配置来以比第二电动工具高的电流或功率工作，所述电池组其特征在于具有比第二电池组低的内部阻抗，从而提供较高的电流和较高的功率，所述第二电池组被设计用于与第二电动工具工作，所述电池组包括：
传感器，被适配来根据指示器信号而选择性地在电池组中增加内部阻抗，所述信号用于指示电池组连接到第一和第二电动工具之一；以及
有源电阻器，用于根据所述指示器信号动态地增加串联电阻以提高电池组的总的内部阻抗，从而限制在电池组内的最大电流和可以由电池组向第二电动工具输出的最大功率之一。
34.按照权利要求33的电池组，其中，当所述指示器信号指示第一电动工具连接到所述电池组时，旁路所述有源电阻器。
35.按照权利要求33的电池组，其中，启动所述有源电阻器以在电池组中增加内部阻抗，所述指示器信号指示第二电动工具连接到电池组，便利了提高电池组的内部阻抗以匹配第二电池组的内部阻抗，所述第二电池组被设计与第二电动工具工作。
36.按照权利要求33的电池组，其中，传感器被体现为电感拾取传感器、磁传感器、射频传感器和光传感器之一，用于感测根据第一和第二电动工具之一与电池组的衔接而产生的对应的电感信号、磁信号、射频信号或光信号。
37.一种电池组，被适配来对第一电动工具供电，所述第一电动工具被配置来以比第二电动工具高的电流和功率之一工作，所述电池组包括：
正端子；
负端子；
第三端子，用于当电池组与其附接时感测第一或第二电动工具的电源操作以提供感测信号；以及
控制电路，用于根据经由第三端子而从第一和第二电动工具的所附接的一个接收的感测信号来确定电池组的期望内部阻抗模式，
其中：
第三端子是当所述电池组连接到第二电动工具时打开的热敏电阻触点端，以及
所述控制电路根据未接收到感测信号而设置高阻抗模式，增加阻抗以提高电池组的内部阻抗以匹配第二电池组的内部阻抗，所述第二电池组被设计来与第二电动工具工作。
38.按照权利要求37的电池组，其中，所述电池组被适配为具有比被设计与第二电动工具工作的第二电池组低的总的内部电池组阻抗，从而提供较高的电流和较高的功率。
39.按照权利要求37的电池组，其中
当所述电池组连接到第一电动工具时，所述热敏电阻触点端感测来自第一电动工具的信号，以及
所述控制电路根据所接收的感测信号来设置低阻抗模式。
40.按照权利要求38的电池组，其中
第三端子是附加的电源触点端子，以及
控制电路是限流器件，它被配置来根据所述附加的电源触点端子与在第一和第二电动工具之一上的对应电源触点端子的连接衔接而选择性地增加电阻以提高总的内部电池组阻抗。
41.按照权利要求40的电池组，其中
仅仅第一电动工具具有对应的功率触点端子，以及
所述限流器件根据经由第一电动工具的对应电源触点端子而接收的信号来保持低阻抗。
42.按照权利要求40的电池组，其中，仅仅当所述电池组连接到第二电动工具时，所述限流器件选择高阻抗模式，用于增加电阻以提高电池组的内部阻抗以匹配第二电池组的内部阻抗，所述第二电池组被设计来与第二电动工具工作。
43.一种电池组，被适配为对第一电动工具供电，所述第一电动工具被配置以比第二电动工具高的电流和功率之一工作，所述第一和第二电动工具包括电机、半导体器件和控制电路，所述半导体器件和控制电路被适配用于在第一或第二电动工具的电机中提供可变速度控制，所述电池组包括：
正端子；
负端子；
第三端子，用于从第一和第二电动工具之一的半导体器件接收指示器；以及
限流器件，连接到第三端子，并且被配置来根据所接收的指示器来选择期望的阻抗模式，以选择性地增加电阻以提高电池组的内部阻抗，
其中，当附接第二电动工具时未接收到指示器信号使得限流器件选择高阻抗模式，用于增加电阻，以提高电池组的内部阻抗以匹配第二电池组的内部阻抗。
44.按照权利要求43的电池组，其中，所述电池组被配置来提供在比第二电池组低的内部阻抗下的较高的电流和较高的功率，所述第二电池组被设计来与第二电动工具工作。
45.按照权利要求43的电池组，其中，接收到指示信号使得所述限流器件选择电池组的低阻抗模式，以保持电池组的内部阻抗。
46.按照权利要求45的电池组，其中，由第一电动工具的半导体器件产生的指示器被体现为第一电动工具的给定电阻值、极性设置、扭矩值、速度、温度之一。
47.一种无绳电动工具，具有正端子、负端子、电机、半导体器件和控制电路，所述无绳电动工具被设计来与电池组工作，所述电池组具有正端子、负端子和第三端子，所述无绳电动工具包括：
第三端子，用于向电池组的对应第三端子发送由半导体器件产生的指示器，用于指示对于无绳电动工具要选择的阻抗模式，
其中电池组还包括至少一个功率限制器件，其被适配为当在工作连接时提高电池组的内部阻抗，从而限制在电池组内的最大电流和可以由电池组向第二电动工具输出的最大功率之一。
48.按照权利要求47的无绳电动工具，其中，所述指示器被体现为所述无绳电动工具的给定电阻值、极性设置、扭矩值、速度、温度之一。
49.一种用于控制在电池组中的一个或多个串联的单元电池的放电率以防护所述单元电池过流状态的方法，其可应用于具有电动工具和可拆卸地附接到所述电动工具的电池组的无绳电动工具系统中，所述方法包括：
控制与所述一个或多个串联的单元电池的至少一个串联的在电池组中的至少一个半导体器件，以便选择性地增加总的内部电池组阻抗，从而限制在电池组内的最大电流和可以由电池组向第二电动工具输出的最大功率之一。
50.按照权利要求49的方法，其中，控制还包括控制至少两个半导体器件，所述至少两个半导体器件并联工作以形成与所述一个或多个串联的单元电池的至少一个串联的并联组合。
51.按照权利要求50的方法，还包括：
在电动工具操作期间感测在电池组中的电流，
其中，控制还包括将所述至少一个半导体器件保持被激励直到所感测的电流满足或超过给定的最大电流阈值，脉冲宽度调制所述至少一个半导体器件以提高由所述电动工具看到的有效的内部电池组阻抗，直到所感测的电流已经降低到低于所述给定的阈值。
52.一种无绳电动工具系统，包括：
电动工具，包括工具电机，以及
电池组，具有多个单元电池，并且可拆卸地附接到所述电动工具，以向电机供电，其中，与工具的电机的速度控制信息相关联的控制信号是控制从对工具供电的单元电池输出的电流的输入，
其中电池组还包括至少一个功率限制器件，其被适配为当在工作连接时提高电池组的内部阻抗，从而限制在电池组内的最大电流和可以由电池组向第二电动工具输出的最大功率之一。
53.按照权利要求52的系统，其中，对于自电池组输出的电流的放电控制和用于控制工具的速度的速度控制驻留在电池组中。
54.按照权利要求52的系统，
其中，所述电池组还包括：
正端子，
负端子，
控制端子，
在所述负端子和至少一个单元电池之间的至少一个半导体器件，用于提供工具电机的可变速度控制，
放电控制电路，在工作时连接到到正端子和控制端子，并且在工作时连接到半导体器件，用于控制半导体器件，
其中，所述电动工具还包括：
一对电源端子，一个电源端子连接到正端子，另一个连接到电池组的负端子，
电压感测器件，它在电源端子之间，用于感测对应于给定的工具电机速度的电压值，以产生控制信号，以及
第三端子，用于将电压感测器件连接到电池组的控制端子，并且
当电压感测器件经由第三端子和控制端子向放电控制器件发送控制信号时，放电控制器件根据控制信号来控制半导体器件，以控制自电池组输出的电流和工具电机的速度。
55.一种无绳电动工具系统，包括：
电动工具，具有工具电机和用于工具电机的可变速度控制的部件，以及
电池组，具有多个单元电池，并且可拆卸地附接到电动工具，所述电池组包括放电控制器件，用于控制半导体器件以便选择性地提高内部操作阻抗，从而限制在电池组内的最大电流和可以由电池组向第二电动工具输出的最大功率之一。
56.一种用于向充电器发送在电池组中的故障的方法，适用于在包括可拆卸地附接到电动工具和充电器的电池组的无绳电动工具系统中，该方法包括：
检测在电池组中的故障，以及
在电池组与充电器衔接时，向充电器发送所述故障，
其中电池组还包括至少一个功率限制器件，其被适配为当在工作连接时提高电池组的内部阻抗，从而限制在电池组内的最大电流和可以由电池组向第二电动工具输出的最大功率之一。
57.一种无绳电动工具系统，包括：
充电器；以及
电池组，可拆卸地附接到用于接收充电电流的充电器和用于对于工具供电的系统的电动工具，所述电池组包括故障检测器件，用于检测在电池组中的故障，并且在所述电池组与充电器衔接时向充电器传递所述故障，
其中电池组还包括至少一个功率限制器件，其被适配为当在工作连接时提高电池组的内部阻抗，从而限制在电池组内的最大电流和可以由电池组向第二电动工具输出的最大功率之一。
58.按照权利要求57的系统，所述电池组还包括：
正端子，
负端子，
有源电阻电路，用于限制在电池组中的充电电流，所述故障检测器件被装配来监视其中有故障的有源电阻电路，以及
第三端子，它在工作时附接到故障检测器件，其中，所述故障检测器件如果检测到在有源电阻电路中的故障则驱动所述第三端子到高或低电状态。
59.按照权利要求58的系统，所述充电器还包括微控制器，它在电池组与充电器衔接的情况下与第三端子进行工作通信，以感测指示故障的电状态，以便防止电池组被充电。
60.按照权利要求58的系统，其中，第三端子是热敏电阻端子或电池组识别端子。
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