本申请涉及的发明是一种多电动工具系统，其包括通常具有被称为蓄电池组的形式的普通便携式电源，并且其可以可拆卸地附接到电动工具，以便允许电动工具在蓄电池组被至少部分充电时成为可操作的。
背景技术：
就以下方面而言，提供可以附接到电动工具以允许功率被供应来操作工具的蓄电池组是公知的：常规上对于诸如钻头、往复锯等工具，特定型号的两个版本通常将可供购买，第一版本具有干线电源连接，并且在第二版本中从所连接的蓄电池组供应功率，并且因此允许在干线电源不容易连接的位置处使用工具。
蓄电池组通常包括多个电池，它们被互连以便从其提供功率。电池通常被提供在密封壳体内，并且壳体被提供有定位装置，以允许蓄电池组与电动工具定位并与电动工具电气连接以向其提供功率，并且壳体还被提供有定位装置，以允许蓄电池组电气连接到充电器设备，以允许对蓄电池组中的蓄电池进行再充电。
对于要使用的蓄电池组，对定期充电的相同的需要、以及需要进行充电的频率可以单独地取决于多个因素或取决于这些因素的组合，并且这些因素可以包括电动工具的使用的电平和负载、蓄电池组的容量、蓄电池组的寿命和/或其中提供的电池的形式。可以与蓄电池组结合进行操作的电动工具的类型、速度和功率还可能受上面描述的因素限制。因此发现，尽管蓄电池组的使用在允许使用蓄电池组的更大灵活性方面具有无疑的优点，但是电动工具的用户可能由于电动工具在操作时电力不足和/或在对蓄电池组再充电的需要之间的时间不足而变得令人沮丧。
除了上文描述之外，被提供用于电动工具内的常规蓄电池组通常被配置为提供处于特定电压(最典型地为18伏特)的电源。与电动工具和/或蓄电池组连接的装置通常可以被选择为适合于特定的电动工具和/或充电器需求，并且通常的情况是，蓄电池组被提供用于同一个制造商的多个工具内，但不能用于另一个制造商的电动工具上。然而，在每种情况下，典型地，连接将包括18V和0V连接端子，每个连接端子被提供为设置在蓄电池组或电动工具之一中的母插座以及设置在蓄电池组或电动工具中的另一个中的公插头的形式。除了电池之外，蓄电池组和/或电动工具可以包括电源控制装置，其允许对电池的受控充电和从电池到电动工具的电力放电。
然而，常规蓄电池组的问题在于，它们当前被设计为供应固定电压，而越来越需要为某些类型的电动工具提供较大电压的电源，以便提供较高的功率瓦数值，以允许电动工具(例如诸如链锯的相对重载电动工具)适当地操作。
试图提供提供较高的固定电压的蓄电池组，迄今为止导致提供了相对大且笨重的蓄电池组(packs)，因为需要在其中容纳相对大量的电池以提供较高的电压，并且因此给电动工具增加了很大的重量，或者另一种选择是以组合方式使用两个较低的固定电压蓄电池组，这提供了额外的重量问题，并且在将两个蓄电池组容纳在电动工具的主体上、以及需要同时对两个蓄电池组充电这两方面也提出了问题。
从专利申请US2016204475还知道，提供一种系统，由此蓄电池组可以适于提供两个不同的电压，其中适配典型地是作为机械干预的结果，当两个不同的电动工具中的一个连接到蓄电池组，以使电动工具之一允许蓄电池组以默认形式操作，在该默认形式下，第一电压从蓄电池组传递到电动工具，并且电动工具中的另一个机械地适配蓄电池组来以不同的形式电气地操作，在该形式下，不同的电压从蓄电池组传递到电动工具，并且该电压比在蓄电池组处于默认形式时提供的电压更适合于该电动工具。另一种已知的系统允许在蓄电池组上提供开关机构，其允许蓄电池组在两个电压之间切换。该系统的缺点是蓄电池组需要被提供有相对复杂的机械和电气连接系统，并且为了使连接到其上的电动工具被提供适当的电压，首先，必须购买相对复杂且昂贵的蓄电池组，其次，必须正确地操作以便安全地操作，即必须执行机械适配，这可能是有问题的，特别是在认为电动工具经常用在存在相当多的灰尘、木屑的环境中和/或在可能存在碎片、土壤、泥浆等的外部环境中时，所有这些都可能阻塞并潜在地阻止机械适配发生，并因此阻止可实现的电压的变化。
技术实现要素：
申请人在其共同未决申请中公开了一种蓄电池组和电动工具组件，其中通过电动工具和蓄电池组在瞬时时刻的机械和电气连接来选择两个电压的所需电压。
本发明的目的是提供一种电池电源组，其可以与电动工具结合使用，并且其中相同的蓄电池组可以用作电动工具的电源，该电动工具需要提供功率以用于在不同的电压下进行操作。另一个目的是提供一种电池电源组，其可以用于不同电压的电动工具内，而不需要适配或改变蓄电池组。
在本发明的第一方面中，提供了一种电池电源组和电动工具系统，所述系统包括至少第一电动工具和第二电动工具，第一电动工具以第一电压供应电平操作，并且第二电动工具以第二电压供应电平操作，所述蓄电池组能够选择性地与每个所述电动工具机械并电气地连接以向其提供功率，并且其中，第一电动工具包括处于第一配置的电气连接装置，以从蓄电池组提供功率以用于所述第一电动工具在所述第一电压供应电平下的操作，并且所述第二电动工具包括处于第二配置的电气连接装置，以从蓄电池组提供功率以用于所述第二电动工具在所述第二电压供应电平下的操作，使得相同的蓄电池组被用于为相应电动工具供应不同的所需电压供应电平。
因此情况是，连接到蓄电池组的电动工具由于其中提供的电气连接装置的配置而确定用于其操作的电压电平。
通常，蓄电池组的配置保持恒定，而与连接到其上的动力工具无关。
在一个实施例中，蓄电池组包括多个动力电池和用于从蓄电池组向在那时连接到蓄电池组的电动工具提供功率的控制装置。
在一个实施例中，蓄电池组通常用于系统中的电动工具，并且保持相同的电气连接形式，而不管第一电工工具和第二电动工具中的哪一个连接到其上。通常，蓄电池组的额定电压自始至终是相同的，并且通常额定电压是电动工具所需的不同电压中的较小者。
在一个实施例中，连接到蓄电池组的电动工具可以被操作的至少两个电压是第一电压“n”V和第二电压“2n”V。在一个实施例中，n具有在 16-22V范围内的值。
在一个实施例中，可以选择性地提供的两个电压是18V和36V。应当注意，还可以从蓄电池组获得其它的电压电平。
在一个实施例中，当第一电动工具或所述第二电动工具中的任一个连接到蓄电池组时，在蓄电池组和与其连接的电动工具之间的机械和电气接口之间的接口处的电压供应是相同的。
通常，为电动工具的操作而生成的特定电压供应由电动工具内的电气连接装置的特定配置来选择和限定。
因此，通常对被提供用于电动工具的操作的特定电压电平的选择由电动工具选择并且在电动工具内选择。
因此，通常通过电动工具内的电气相互作用进行选择，当蓄电池组已经连接到特定电动工具时，电气相互作用就确定操作特定电动工具所需的电压供应。
在一个实施例中，可以提供诸如“编码的”配件的机械安全装置，以确保不适当的电源组不能安装到电动工具来向其提供功率。
在一个实施例中，提供在蓄电池组内的电池保持相同的格式，而不管提供哪个电压，并且不需要进入壳体的内部或动力电池。通常，连接配置相对于提供给电动工具的特定电压被配置在电动工具内。
在一个实施例中，电气连接装置的第一配置利用来自蓄电池组的串联连接的电池的组的功率，并且在电气连接装置的第二配置中，提供蓄电池组的并联连接的动力电池的组。通常，当以第一串联配置提供动力电池时，两个电压中的较高者从蓄电池组被供应到电动工具。
在一个实施例中，蓄电池组能够连接到充电设备，并且蓄电池组中的电池的配置被选择为处于预定义的充电配置。通常，蓄电池组在被提供为连接到蓄电池组的电动工具的电压电平值之一处被充电。在一个实施例中，蓄电池组在至少两个电压值中的较高者处被充电。
在本发明的另一方面中，提供了一种电动工具，所述电动工具包括通过向其提供功率来进行操作的至少一个工作功能，可以通过蓄电池组到电动工具的连接来提供所述功率，以允许连接多个端子，并且其中从蓄电池组供应到电动工具的电压由提供在电动工具上的电气连接装置的配置来确定。
在一个实施例中，由于蓄电池组与电动工具之间的机械和电气相互作用，电气连接装置被供应功率。
因此，用于选择特定电压以便为特定电动工具提供所需的或选定的电压的控制装置被整体提供在电动工具上。
在本发明的另一方面中，提供了一种蓄电池组电源和电动工具系统，所述系统包括至少第一电动工具和第二电动工具，第一电动工具以第一电压供应电平操作，并且第二电动工具以第二电压供应电平，所述蓄电池组能够选择性地与每个所述电动工具机械且电气地连接，以向电动工具提供功率，并且其中，作为提供在所述电气工具中的电气连接装置的配置的结果，在特定时间连接到蓄电池组的电动工具确定用于其操作的电源的电压电平。
在本发明的另一方面中，提供了一种用于与蓄电池组结合使用的电动工具，当电动工具被机械且电气地连接时，从蓄电池组供应用于操作电动工具的功率，并且其中，被提供用于电动工具的操作的特定电压电平的选择由电动工具来选择并在电动工具内选择。
通常，选择是通过并且相对于提供在电动工具内的电气连接装置的配置来进行的。
在本发明的另一方面中，提供了一种蓄电池组，其包括壳体、允许电动工具与其选择性接合的机械定位装置、位于壳体内的多个动力电池，并且所述动力电池被分组连接，以通过被定位成能够从蓄电池组外部接入的端子的集合来提供功率，其中，所述端子包括用于动力电池的组中的每一组的接地端子、用于动力电池的组中的每一组的大于0V的电压端子以及温度监测端子。
在一个实施例中，提供了两组动力电池，使得提供两个接地端子和两个电压端子。
在一个实施例中，该组端子包括继电器控制信号端子和四个电压测量端子。
在一个实施例中，选择性地连接到蓄电池组的电动工具中的每一个包括与接地端子中的每一个、电压端子中的每一个和温度端子连接的端子。
在一个实施例中，蓄电池组充电器包括连接到蓄电池组的接地端子中的每一个、电压端子中的每一个、温度端子、测量控制信号端子和四个电压测量端子的端子。
在一个实施例中，测量控制信号由继电器提供。
通过以文本描述的形式提供蓄电池组和电动工具，因此可以由蓄电池组向电动工具提供至少两个电压中的最适合于在那时与蓄电池组连接的电动工具的一个电压。因此，这意味着控制蓄电池组的操作所需的控制装置显著减小，因为可以通过提供适当的电压供应而更有效且安全地提供对特定电动工具的功率或牵引的需求，并且因此减小了对所提供的电流的控制的需求。这又意味着，常规上需要作为控制装置的一部分被提供在蓄电池组中的硬件可以被移除，并且仍然允许蓄电池组安全地操作并且具有降低的制造成本。因此，从蓄电池组输出的功率可以选择性地更高，具有减少的损耗和减少的热生成。
在电动工具中提供电气连接装置以允许从与需要不同电压的另一电动工具所使用的相同的蓄电池组选择性地向该电动工具提供至少两个可能的电压中的一个电压，还允许从同一公共蓄电池组提供更大的功率灵活性，而不会不利地影响蓄电池组的重量或定位要求。
对于电动工具的操作和蓄电池组的充电二者的电流需求显著减少，因为通常蓄电池组将利用串联连接的电池来充电。由于功率是电流乘以电压，所以可以至少保持所提供的功率，但是这样做的成本将随着需要较低的电流而降低。
还可以允许能够通过附接到蓄电池组而进行操作的电动工具的范围增加，例如，通过由连接到工作台电动工具的根据本发明的蓄电池组供应的功率的工作台电动工具的操作。
附图说明
现在参照附图描述本发明的具体实施例；在附图中
图1例示了可以使用根据本发明的蓄电池组提供功率的一系列电动工具；
图2例示了其中可以提供本发明的蓄电池组的形式的蓄电池组；
图3例示了根据本发明的一个实施例使用的蓄电池组电池的布局；
图4示意性地例示了电动工具和蓄电池组之间的连接接口；
图5例示了根据本发明的一个实施例的用于蓄电池组的连接端子；
图6a例示了根据一个实施例的蓄电池组和第一电动工具的接口连接和端子功能；
图6b例示了根据一个实施例的蓄电池组和第二电动工具的接口连接和端子功能；
图7a例示了根据本发明的一个实施例的双电压蓄电池组充电器连接和端子功能；
图7b例示了根据本发明的一个实施例的蓄电池组和充电器的接口连接和端子功能；
图8a和图8b例示了用于监测电池的实施例；
图9例示了没有电动工具或电池充电器连接到其上的蓄电池组端子功能；
图10例示了根据本发明的一个实施例的蓄电池组。
具体实施方式
首先参考图1，例示了一系列电动工具1，作为可以利用根据本发明的便携式蓄电池组的电动工具类型的示例。给出的示例是诸如钻头2和手电筒6的低负荷电压工具和诸如链锯4的高负荷电压工具。在每种情况下，电动工具具有工作部分8，其被提供功率以进行操作。在链锯和钻头的情况下，功率被提供给壳体10内的马达，引起工作部分8的运动，并且在手电筒中，提供灯泡12以允许光从手电筒的面14被发射。在每种情况下，主体被提供有电气连接装置，通常为插头16的形式，其被定位成被接收在蓄电池组18中提供的匹配槽中，蓄电池组18可以与电动工具壳体机械地定位，如在电动工具与蓄电池组之间的接口19处以虚线示出的。当已经进行电气连接时，通常是在蓄电池组与电动工具壳体在接口19处正确机械定位时自动进行电气连接，功率从蓄电池组被供应到电动工具以允许使用功率。
图2和图10更详细地例示了根据一个实施例的蓄电池组18的示例，并且蓄电池组18包括壳体20，一系列蓄电池或电池在壳体20内位于固定且互连的位置。在蓄电池组18的使用期间，不需要接入动力电池，并且电池的周期性充电可以经由与电池充电器的连接来实现(最典型地使用同一电气端子槽22和机械连接装置24，其允许与电动工具的匹配连接装置连接)。可以提供锁定装置以允许蓄电池组18位于并锁定在电动工具上。提供释放按钮25，用于用户致动以允许机械连接装置的脱离。
图3例示了根据本发明的蓄电池组内的一系列蓄电池或动力电池26的布局，并且可以看出，提供了电池的两个“排”或“组”28、30。每组中的电池26串联互连，并且被提供有可以提供18V的连接，该连接导向连接端子，参考图8a和图8b对连接端子进行更详细地描述。通常，每个电池都是相同的。
当电动工具连接到蓄电池组时提供从蓄电池组获取的功率，并且由电动工具使用的特定电压取决于在电动工具内提供的电气连接装置。可以实现在电动工具1(由方框21例示)与蓄电池组18之间的接口19处的电气连接，使得用于选择由蓄电池组提供的电压的控制装置被提供在电动工具上，其通常具有比蓄电池组更长的寿命。
在图4所示的实施例中，电动工具1被提供有端子插头组32，其包括分别连接到0V插座22′、22″的插头32、32″，连接到温度感测端子22″′的插头32″′，以及分别连接在18V端子插座22″″和22″″′中的插头32″″和32″″′。当工具1和蓄电池组18的接口19完全接合时，插头32实际上将最典型地如箭头34所指示地旋转以平行于插座22。
图5更详细地例示了蓄电池组18的端子，其通常采取插座22的形式。在该情况下，插座22′是用于动力电池组28的接地连接(0伏特)，并且端子22″是用于动力电池组30的接地连接。端子22″′是温度感测端子，出于安全目的，其在连接期间将温度从蓄电池组的内部发送到电动工具。端子 22″″是用于动力电池组28的+18伏特端子连接，并且端子22″″′是用于蓄电池组中的动力电池组30的+18伏特端子连接。
图6a和图6b例示了电动工具1与蓄电池组18之间的接口19，并且例示了蓄电池组的连接到电动工具1的端子22′-22″″′。
图6a例示了其中需要用于操作的36伏特电源的电动工具1连接到蓄电池组的实施例，并且图6b例示了其中需要18伏特电源来进行操作的电动工具连接到与图6a中所示的相同的蓄电池组18的实施例。在两个实施例中，相同的蓄电池组端子插座22′-22″″′经由端子插头32′-32″″′连接到电动工具。然而，为了为特定电动工具的操作提供所需的电压电平，每个电动工具在其中包括电气连接装置，电气连接装置连接到端子插头32′-32″″′,并因此连接到蓄电池组18的端子22′-32″″′。在图6a中，电气连接装置被提供在第一配置40中，并且在图6b中，电气连接装置被提供在第二配置42中。电气连接装置由连接从端子32′、32″和32″″、32″″′供应的功率的线例示，并且在图6a中，电气连接装置的配置40有效地导致从蓄电池组中的动力电池向前供应到电动工具的功率被串联提供，以因此提供较高的电压功率电平，在该情况下为36伏特。在图6b的配置42中，从蓄电池组中的动力电池向前供应到电动工具的功率被并联提供，这导致较低的电压电平，在该情况下为18伏特。应当注意，该配置改变在电动工具内实现，并且因此接口19和蓄电池组18以及机械连接装置对于两种电动工具版本、并且对于两种电压要求都保持相同的格式。
图7a例示了电池充电器44的端子的集合46。当蓄电池组连接到电池充电器时，端子46C1-46C4被连接，并且如下文将描述的，能够使用端子 46C1-46C4来测量蓄电池组中的动力电池的组28或组30的各个电池之间的电压。所选择的特定组取决于充电器端子46RC与蓄电池组端子22RC之间的信号，并且在该基础上做出关于在组28或组30中的哪个组中测量各个电池之间的电压的决定。
与电动工具一样，充电器的端子46′连接到用于动力电池组28的接地连接(0伏特)的端子，并且端子46″连接到用于动力电池组30的接地连接的蓄电池组端子。端子46″′连接到用于温度感测的蓄电池组的端子22″′，出于安全的目的，端子22″′在连接期间将温度从蓄电池组的内部发送到充电器。端子46″″经由端子插座22″″连接到用于动力电池组28的+18伏特端子连接，并且端子46″″′经由端子插座22″″′连接到用于蓄电池组中的动力电池组30的+18伏特端子连接。
图7b例示了连接到电池充电器44的蓄电池组，并且例示了在电池充电配置48中相应端子连接在电气连接装置中以允许安全且有效地实现对蓄电池组18的充电的方式。
在充电操作期间，需要监测蓄电池组中的电池26，但是常规上为了监测每个电池将需要提供八个端子，这更昂贵并且由于大小限制而可能难以容纳八个端子。根据本发明的一个实施例，通过提供开关可以使端子的数目减少到4(C1-C4)，其中充电器44在任何给定时间间歇地测量和监测组 28或组30中的动力电池而不是两组中的动力电池。这参考图8a和图8b来指示。因此，根据本发明，当继电器电路信号经由端子22RC和46RC为低 (RC关闭)时，C1(22C1，46C1)指示信号来自动力电池的组30，并且当 RC为高(RC接通)，C1指示动力电池信号来自动力电池的组28。这意味着在充电期间仅需要监测RC和C1的组合，以便确定需要在瞬时时间被监测的动力电池是来自组28还是组30。应当注意，继电器电路可以由固态开关代替。
由于图8a所示的布线顺序，动力电池C1、C2、C3和C4信号根据依据RC信号来选择的连接的组28或组30而接收不同的电压。
就组中的相应电池之间的连接而言，连接C1.1、C2.1、C3.1和C4.1在相反的方向上连接到连接C1.2、2.2、3.2和4.2，以便允许测量电池的电压，但也指示在哪个组中测量哪个电池。如果可以检测到RC端子的电流回路但没有电流流动，则指示故障状况。
因此，这意味着仅需要在充电器44与蓄电池组18之间的接口处提供用于所述组之一中的动力电池的足够的端子(四个)，因为在任何给定时间只监测一组中的动力电池。
图9例示了既没有电动工具也没有充电器装置连接到其上的蓄电池组 18，并且在该实施例中，没有连接蓄电池组内的动力电池的两各组28、30，并且因此蓄电池组被配置为2倍1P5S蓄电池组，其具有如下优点：不连接各个蓄电池的组，以使得蓄电池组不会超过用于安全运送的100Wh限制，并且因此可以在使用之前作为零售包装的一部分被安全运输，而没有安全问题或者不需要适应于在其寿命期间运送。
因此，根据本发明，相同的蓄电池组16可以用于需要不同工作电压的不同电动工具。例如，如果蓄电池组被配置为提供20伏特，则当连接到其中被提供有电气连接装置的电动工具以提供所需的20伏特的电源来操作电动工具的电机时，电动工具将仅从蓄电池组得到20v功率，并且电动工具将能够操作一段时间。
然而，根据本发明，当蓄电池组连接到需要40伏特电源来进行操作的电动工具时，电动工具中的电气连接装置被配置成使得通过将蓄电池组的 2x20v电源组合成40伏特而从蓄电池组向电动工具电机提供所需的40伏特。随后，运行在40伏特下的电动工具可以输送非常高的性能，适于重载任务。
因此，与现有技术的“多伏特”蓄电池系统不同，电动工具的内部布线确定提供给该电动工具的电机的电压，并且蓄电池组的额定功率输出不改变。这与其中蓄电池组本身和其中的动力电池通常必须通过机械适配组件被重新配置的常规系统相反。