电动工具和电池包的组合的制作方法

本发明涉及一种电气装置和电池包的组合，具体涉及一种电动工具和电池包的组合。

背景技术：

电池包与电气装置，比如电动工具的连接往往通过能够物理连接的金属连接端子实现。

两个彼此连接的金属端子在接触不良时，相当于在电路中设置一个阻值较大的电阻，如果使用这两个金属端子的电路通过较大的电流时，会在金属端子处产生较大的热量从而使金属端子受热变形更加恶化连接情况，如果用户在不知情的情况下继续使用电池包，可能会产生故障和出现安全问题。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本发明采用如下的技术方案：

一种电动工具和电池包的组合，包括：电动工具和为所述电动工具供电的电池包；所述电动工具包括：电机；工具正极端子，用于供电流流入所述电机；工具负极端子，用于供电流流出所述电机；工具正极检测端子，电连接至所述工具正极端子；工具负极检测端子，电连接至所述工具负极端子；所述电池包包括：电池，具有电位差的第一电位点、第二电位点；电池包正极端子，用于与所述工具正极端子连接；电池包负极端子，用于与所述工具负极端子连接；电池包正极检测端子，用于与所述工具正极检测端子连接；电池包负极检测端子，用于与所述工具负极检测端子连接；电池，具有与电池包正极端子连接的正极和电池包负极端子连接的负极；第一正极检测电路，用于连接电池包正极端子和电池的负极；第二正极检测电路，用于连接电池包正极检测端子和电池的负极；第一负极检测电路，用于连接电池包负极端子和电池的正极；第二负极检测电路，用于连接电池包负极检测端子和电池的正极；控制器，用于：检测来自所述第一正极检测电路的第一正极电压检测信号；检测来自所述第二正极检测电路的第二正极电压检测信号；检测来自所述第一负极检测电路的第一负极电压检测信号；检测来自所述第二负极检测电路的第二负极电压检测信号；在所述第一正极检测电压信号与所述第二正极检测电压信号不同或所述第一正极检测电压信号与所述第二正极检测电压信号的差值超过预设值时，输出断开所述电池和所述电池包正极端子连接或/和断开所述电池和所述电池包负极端子连接的控制信号。

前述的电动工具和电池包的组合,其特征在于：所述第一正极检测电路包括：多个互相串联的限流电阻，两个限流电阻之间设置检测点，所述控制器连接至所述检测点。

前述的电动工具和电池包的组合,其特征在于：所述第二正极检测电路包括：多个互相串联的限流电阻，两个所述限流电阻之间设置检测点，所述控制器连接至所述检测点。

前述的电动工具和电池包的组合,其特征在于：所述第一负极检测电路包括：多个互相串联的限流电阻，两个所述限流电阻之间设置检测点，所述控制器连接至所述检测点。

前述的电动工具和电池包的组合,其特征在于：所述第二负极检测电路包括：多个互相串联的限流电阻，两个所述限流电阻之间设置检测点，所述控制器连接至所述检测点。

前述的电动工具和电池包的组合,其特征在于：所述电池包还包括：开关，在所述开关接收到来自所述控制器的控制信号时断开所述电池和所述电池包正极端子的连接。

前述的电动工具和电池包的组合,其特征在于：所述电池包还包括：开关，在所述开关接收到来自所述控制器的控制信号时断开所述电池和所述电池包负极端子的连接。

前述的电动工具和电池包的组合,其特征在于：所述第一正极检测电路和所述第一负极检测电路相同，被设置在所述电池包的正极和负极之间，且至少包括两个电阻。

另一种电动工具和电池包的组合，包括：电动工具和为所述电动工具供电的电池包；其中，所述电动工具包括：电机，工具端子，连接至所述电机；工具检测端子，连接至所述电动工具端子；所述电池包包括：电池包端子，用于连接所述工具端子；电池包检测端子，用于连接工具检测端子；电池，电连接第一电位点和与所述第一电位点的电势不同的第二电位点，所述电池包检测端子连接至所述第一电位点；第一检测电路，连接所述电池包端子和所述第二电位点；第二检测电路，连接所述电池包检测端子和所述第二电位点；控制器，用于：检测来自所述第一检测电路的第一电压检测信号；检测来自所述第二检测电路的第二电压检测信号；在所述第一电压检测信号和所述第二电压检测信号的差值大于预设值时，输出断开所述电池和所述电池包端子连接的控制信号。

前述的电动工具和电池包的组合,其特征在于：所述第一检测电路包括：多个互相串联的限流电阻，两个所述限流电阻之间设置检测点，所述控制器连接至所述检测点。

前述的电动工具和电池包的组合,其特征在于：所述第一检测电路包括：多个互相串联的限流电阻，两个所述限流电阻之间设置检测点，所述控制器连接至所述检测点。

前述的电动工具和电池包的组合,其特征在于：还包括：开关，在所述开关接收到来自所述控制器的控制信号时断开所述电池和所述电池包端子的连接。

前述的电动工具和电池包的组合,其特征在于：所述第一电位点连接至所述电池包的正极。

前述的电动工具和电池包的组合,其特征在于：所述第二电位点连接至所述电池包的负极。

另一种电动工具和电池包的组合，包括：电动工具和为所述电动工具供电的电池包；所述电动工具包括：电机；电动工具端子，用于连接所述电机；电动工具检测端子，用于连接电动工具端子；所述电池包包括：电池包端子，用于连接所述电动工具端子；电池包检测端子，用于连接所述电动工具检测端子；电池，电连接第一电位点和与所述第一电位点的电势不同的第二电位点，所述电池包检测端子连接至所述第一电位点；第一检测电路，用于连接所述电池包端子和所述第二电位点；第二检测电路，用于连接所述电池包检测端子和所述第二电位点；控制器，用于：检测来自所述第一检测电路的第一电压检测信号；检测来自所述第二检测电路的第二电压检测信号；在所述第一电压检测信号和所述第二电压检测信号的差值大于预设值时，输出断开所述电池和所述电池包端子连接的控制信号。

该组合主要通过端子接触不良时会引起电路中电阻增大的现象，采用两条检测电路，其中一条用于提供比较基准，另一条用来作为端子所在电路，将它们施加相同的电压，然后比较它们中相应电压采集点的电压差值与预设值的大小，即能判断该端子是否发生电阻增大的现象，从而帮助用户判断端子连接处是否发生不良缺陷并能帮助用户实现主动保护，增加了电池包使用的安全性。

附图说明

图1是本发明的一个电动工具和一个电池包的示意图；

图2是图1中电池包端子在作为电池包正极输出时所构成的电路的示意图；

图3是图1中电池包端子在作为电池包负极输出时所构成的电路的示意图；

图4是本发明的一个电动工具和一个电池包的示意图；

图5是本发明中电池包端子和电动工具端子的实体结构一个实施例示意图；

图6是本发明中电池包端子和电动工具端子的实体结构另一个实施例示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

如图1所示,电气组合 100包括：电动工具10和电池包20。

电池包20 用于连接电动工具10 并为电动工具10供电。

电动工具10包括工具端子11和工具检测端子12。工具端子11和工具检测端子12 连接至电动工具10中的同一电位点10a，因此工具端子11和工具检测端子12具有相同的电势。

电动工具10 还包括电机13，电机13连接至电位点10a。

电池包20 可能包括：电池包端子21和电池包检测端子22，电池包端子21与电动工具10的工具端子11连接，电池包检测端子22与电动工具10的工具检测端子12 连接。

电池包20还包括：第一检测电路23、第二检测电路24 和电池25。

第一检测电路23和第二检测电路24 用于产生电压信号。电池25与第一电位点25a和第二电位点25b电性连接。电池25的电能使得第一电位点25a和第二电位点25b之间产生电势差，且第一电位点25a 的电压高于第二电位点25b 的电压。

第一检测电路23 电性连接在第一电位点25a和第二电位点25b之间。第二检测电路24 电性连接在第二电位点25b和电池包检测端子22之间。电池包端子21 与第一电位点25a连接。

当电池包端子21和电池包检测端子22分别物理连接电动工具10 的工具端子11 和工具检测端子12 时，电池包端子21、工具端子11、工具检测端子12、电池包检测端子22和第二检测电路24 连接构成电流通路。如果第一电位点25a的电压高于第二电位点25b的电压，电流依次流经电池包端子21、工具端子11、工具检测端子12、电池包检测端子22和第二检测电路24；如果第一电位点25a的电压低于第二电位点25b的电压，电流则以相反的方向流经它们。

当电池包端子21 和工具端子11 彼此接触良好，电池包端子21和工具端子11 物理连接所产生的等效电阻相对较小甚至可以忽略。

当电池包端子21 和工具端子11彼此接触不良，电池包端子21 和工具端子11 物理连接所产生的等效电阻相对较大，并引发大的压降。

当电池包检测端子22和工具检测端子12彼此接触良好，电池包检测端子22和工具检测端子12物理连接所产生的等效电阻相对较小甚至可以忽略。

当电池包检测端子22和工具检测端子12彼此接触不良，电池包检测端子22和工具检测端子12物理连接所产生的等效电阻相对较大，并引发大的压降。

第一检测电路23位于第一电位点25a和第二电位点25b之间，并由固定的电子元件组成。当第一电位点25aa和第二电位点25b 之间的电压为常数时，流经第一检测电路23 的电流相对恒定。因此，可以在第一检测电路23 中引出第一电压检测点23a以采集作为比较基准的第一电压检测信号。

具体的，第一检测电路23 包括两个串联连接的电阻R1、 R2。第一电压检测点23a 设置在两个电阻R1, R2之间，因此可通过调整电阻R1、 R2的电阻值控制第一电压检测信号的电压。

当电池包端子21和电池包检测端子22分别与电动工具的工具端子11和 工具检测端子12物理连接时，在第一电位点25a和第二电位点25b之间由第二检测电路24构成的电流通路中，如果电池包端子21与工具端子11物理连接良好，该处的等效电阻极小，相当于第一电位点25a 通过它们连接至电动工具，使得电位点10a 的电位与第一电位点25a大致相当。此时，电池包端子21 和 工具端子11的连接既可以用作承载大电流也可以用来传输信号。如果电池包端子21 和工具端子11的物理连接接触不良, 该处的等效电阻较大会产生较大的压降，会使电位点10a的电位降低，降低电能的利用率。同时，由于等效电阻值相较于接触良好时的等效电阻值增大，该电流通路的电流减小，因此，在第二检测电路24中设置第二电压检测点24a采集第二电压检测信号。 该第二电压检测信号能够反映在该通路中电流的变化从而实现对电池包端子21和工具端子11的物理连接接触不良的检测。

第二检测电路24由固定的电子元件构成，第二电压检测信号同时也受到电池包检测端子22和工具检测端子12处的等效电阻的影响。但是，从设计的角度而言，电池包和电动工具的电连接主要由电池包端子21 和工具端子11的连接实现。电池包检测端子22和工具检测端子12 的设置主要为了实现对电池包端子21和工具端子11的检测。可以通过设置第二检测电路24的电阻使电池包检测端子22和工具检测端子12的连接仅通过较小的电流。在较小的电流的情况下，电池包检测端子22和工具检测端子12不容易因通过大电流发热而造成接触不良。

假设第一电位点25a和第二电位点25b 之间的电位差一定， 且第一电位点25a电压较高。

在电池包端子21与工具端子11接触良好时, 即等效电阻较小时，第一电位点25a和电位点10a相当于等电位点，电池包端子21和工具端子11 用于输入或输出电流。此时，如果电池包检测端子22与工具检测端子12接触良好，也就是电池包检测端子22与工具检测端子12物理连接的等效电阻较小，相当于在第一电位点25a和第二电位点25b之间仅有第二检测电路24。如果第二检测电路24 能够有效限流那么就能保证使电池包检测端子22和工具检测端子12的连接仅通过较小的电流，此时采集的第二电压检测信号的大小可以作为预设值。当第二电压检测信号的电压小于或等于预设值时认为电池包和电动工具接触良好。否则，如果电池包检测端子22与工具检测端子12接触不良， 也就是电池包检测端子22的工具检测端子12物理连接的等效电阻较大，电池包检测端子22和工具检测端子12的连接仅通过较小的电流，此时，采集的第二电压检测信号的值一定超过之前的预设值。虽然此时电池包端子21 与工具端子11接触良好，但是由于电池包检测端子22和工具检测端子12干扰了检测的准确性，所以此时应当认为电池包和电动工具的连接是不可靠的。以上两种情况都应当停止用户对电池包的使用或提示用于停止对电池包的使用。

在电池包端子21与工具端子11接触不良时，也就是电池包端子21 和 工具端子11物理连接的等效电阻较大时，无论电池包检测端子22与工具检测端子12是否良好接触，第二电压检测信号的值均会超过之前的预设值。

综上，在电池包端子21和电池包检测端子22分别与工具端子11和工具检测端子12物理连接时，无论它们两对中哪一组接触不良时，第二电压检测信号的值与预设值的比较均能判断出不应当继续使用电池包的情况，即在第二电压检测信号超过一个预设值时即认为出现了不应当继续使用电池包的情况。

在实际应用中，第一电位点25a和第二电位点25b 之间的电位差的产生来源于电池包中电芯的电压。而电芯的电压是随电量变化的，所以即使保持电池包端子21和电池包检测端子22分别与电动工具的工具端子11和工具检测端子12 接触良好的情况下，第二电压检测信号也会随着电芯的电压而变化，也就说第二电压检测信号不能与一个固定预设值相比。

为了解决这个问题，设置了第一检测电路23。从第一检测电路23中采集的第一电压检测信号也是随着电芯的电压变化的。这样一来，动态比较第一电压检测信号和第二电压检测信号，如果它们的差值超过预设值，那么就可以认为出现了上述被认为不适宜继续使用电池包的情况。

另外，可以设置一个开关27控制第一检测电路23。只有在需要检测时才触发该开关使第一检测电路23接入第一电位点25a和第二电位点25b之间， 避免浪费电池包中的电能。当然，也可以通过设置较大阻值的R1和R2使第一检测电路23 中电流极小。

作为优选方案，第二检测电路24包括两个串联的电阻R3、R4。 第二电压检测点24a 设置在电阻R3、R4之间。

作为优选方案，电动工具的工具端子11和工具检测端子12可一体成型为一个金属零件。或者说，并不需要在电动工具上必然设置两个金属零件分别与电池包的电池包端子21和电池包检测端子22分别对应。而只需使电池包端子21和电池包检测端子22均能连接到同一金属零件即可。 但是电池包端子21和电池包检测端子22必须采用不同的金属零件。

作为优选方案，参考图5所示，电动工具的工具端子11 和 工具检测端子12可以一体成型为一个金属的连接片51。电池包端子21 制成两个金属的卡爪52、53；电池包检测端子22制成另两个金属的卡爪54, 55。卡爪52、53分别设置在连接片51插拔位置的两侧，卡爪54、55也采用相似的布局，在连接片51沿箭头所示插拔方向插入时，能分别与它们接触配合。

上述方案的好处在于，通过改造现有一般的电池包的端子结构即可适配电动工具，同时减少了端口的数目和尺寸。

参考图6，作为另一种实施方式，电动工具的工具端子11 和工具检测端子12可以一体成型为一个金属的连接片61。电池包端子21制成两个金属的卡块62，63。为了保证物理连接的良好接触，卡块62、63可以设置较大的尺寸尤其是与连接片61接触的尺寸。电池包检测端子22可以制成一个金属零件64设置在连接片61插装方向上。金属零件64在连接片61插装完成后与连接片61的端部接触。为了实现更好的接触效果，该金属零件64可以制成凹槽并设置有弹性件65使其靠近连接片61。

在电池包中设置有控制器 26和开关27。 控制器26由集成电路和外围电路构成，其能够接受第一电压检测信号和第二电压检测信号并比较和判断它们的差值是否超过预设值，并输出相应的控制信号对电池包进行保护或对用户进行提醒。当然也可将控制器26设置在电动工具10中。通过相应的连接端子将第一电压检测信号和第二电压检测信号以有线通讯的方式传输到电动工具中的控制器26中，或者采用相应的无线通讯模块在电池包20和电动工具10之间进行无线通讯从而实现控制。

电动工具10为用于消耗电能以转化为其他能量的用电设备。电池包20 为电动工具10提供能量。作为可选方案，为电池包20的充电器具有类似电动工具中的第一电动工具端子和第二电动工具端子的两个连接端。用于检测电池包20 和电动工具10是否接触良好的方案同样适用于检测具有两个连接端子的充电器与电池包是否接触良好。

为了实现主动防护，当第一电压检测信号和第二电压检测信号的差值大于预设值时，控制器26输出一个控制信号。该控制信号用于控制一个开关27以切断电池包端子21与电池25的连接，使得没有电流流经电池包端子21，达到保护目的。

作为另一种检测电池包20和具有两个连接端子的充电器是否接触良好的情况，充电器切断向连接端子供电，使充电器不再向电池包充电，达到保护目的。无论是电动工具还是充电器，都可以使控制器在电池包或电动工具中触发一个警报信号提示用户断开它们的连接，既可以采用警报灯或蜂鸣器进行警报也可以同时采用这两种方案。

参考图2，当需要电池包端子21作为电池包正极输出时，第一电位点25a和第二电位点25b 按图2所示的方式与电池25的正极和负极连接。 如前所述，依据第一电压检测点23a 和第二电压检测点24a 之间的电压可判断电池包端子21 和工具端子11的连接状态。或者，也可将第一电位点25a和第二电位点25b连接到外围电路中而在它们之间产生电压。

参考图3，如果电池25的正极和负极以相反的方式连接，则电池包端子21 作为电池包20的负极输出，电池包检测端子22作为检测端子。在此方案中，控制器26同样能够表明电池包端子21和工具端子11的连接状态。

另外，基于图1所示硬件的电动工具和电池包，提供一种检测电动工具10和电池包20的连接状态的方法，该方法包括：

将电池包端子21 连接至工具端子11;

将电池包检测端子22连接至工具检测端子12;

使电流流经电池包端子21 和工具端子11;

使电流流经电池包端子2和工具检测端子12;

使电池包端子21，工具端子11，工具检测端子12和电池包检测端子22依次设置在一个第一电流通路中；

设置一个第二电流通路使其与第一电流通路具有相同的高压端和相同的低压端；

检测第一电流通路中的第一电压检测信号，

检测第二电流通路中的第二电压检测信号，

比较第一电压检测信号和第二电压检测信号，在它们的差值超过预设值时输出一个控制信号。

在输出控制信号后可以采取相依的保护措施，比如在，电池包端子带电时使其不带电或者切断，电池包端子与电池的电连接。

工具端子11 和工具检测端子12 可采用相同的物理结构。

参考图4，提供另一种电气组合 100’。

电气组合 100’包括电动工具10’和电池包20’。

电动工具10’包括工具正极端子 11’,工具正极检测端子 12’,工具负极端子 13’, 电动工具负极检测端子14’ 和电机 15’。

工具正极端子 11’ 允许电流流入电动工具。工具负极端子 13’ 允许电流流出电动工具。工具正极检测端子 12’ 与工具正极端子 11’电性连接。工具负极检测端子14’与工具负极端子 13’电性连接。

电机15’可以从工具正极端子 11’ 和工具负极端子 13’处接入电流，使其将电能转化为其他形式的能量以实现电动工具的功能。工具正极端子 11’ 和工具负极端子 13’ 分别连接至电机 15’的两端。另外，如果电机15’ 包括具有驱动电路的电机，工具正极端子 11’ 和工具负极端子 13’ 可分别连接至电机的驱动电路。

电池包20’ 包括电池包正极端子 21’、电池包正极检测端子 22’、电池包负极端子 23’、电池包负极检测端子 24’、第一正极检测电路25’、第二正极检测电路26’、第一负极检测电路 27’、第二负极检测电路 28’和电池 29’。

电池29’用于存储和输出电能。电池29’的正极与第一电位点 29a’连接，电池29’的负极与第二电位点 29b’连接。

第一正极检测电路25’用于产生第一正极电压检测信号，第二正极检测电路26’用于产生第二正极电压检测信号。第一负极检测电路 27’ 用于产生第一负极电压检测信号，第二负极检测电路 28’ 用于产生第二负极电压检测信号。它们用于输出电压信号的采集点分别为25a’, 26a’, 27a’ 和 28a’。

在电池包20’ 与 电动工具10’连接时，电池包正极检测端子 22’ 和电池包负极检测端子 24’ 分别与工具正极检测端子 12’ 和工具负极检测端子14’ 连接。

电池包正极端子 21’与第一电位点29a’电性连接，电池包负极端子 24’与第二电位点 29b’电性连接。相当于电池包正极端子 21’ 和电池包负极端子 24’分别连接至电池包的正极和负极。

第一正极检测电路25’ 与电池包正极端子 21’电性连接，第二正极检测电路26’与电池包正极检测端子 22’电性连接。第一负极检测电路 27’ 与电池包负极端子 24’电性连接，第二负极检测电路 28’ 与电池包负极检测端子 24’电性连接。

如图4所示，当电动工具正极端子 11’ 与电池包正极端子 21’ 连接且工具正极检测端子 12’ 连接电池包正极检测端子 22’时，第一正极检测电路25’ 和第二正极检测电路26’分别连接第一电位点29a’ 和第二电位点 29b’。 当工具负极端子 13’ 连接电池包负极端子 24’ 且工具负极检测端子14’ 连接电池包负极检测端子 24’，第一负极检测电路 27’ 和第二负极检测电路 28’ 分别与第一电位点29a’和第二电位点 29b’连接。此时图4所示的方案相当于分别构成了图2和图3所示的方案。如上所述，可采集检测点25a’, 26a’的电压并计算它们之间的差值。通过该差值与预设值的比较结果可以判断工具正极端子 11’ 与电池包正极端子 21’是否接触良好。同样根据检测点27a’, 28a’ 的电压差值与预设值的比较可以判断工具负极端子 13’与电池包负极端子 24’是否良好接触。

电气组合 100’ 还包括控制器201’。控制器201’ 可以采集各个检测点的电压，并能实现模拟信号到数值信号转换并进行相应的逻辑控制。在以上两处任意一处出现能被判断为接触不良的情况时，控制器 201’ 可以输出一个控制信号以采取相应的保护措施。控制器201’ 能够关断电池通过电池包正极端子 21’和电池包负极端子 24’的电能输出， 也就是说使它们中的一个断开与电池包20’的连接。 进一步，设置开关 202’以切断电池包正极端子 21’ 和电池29’的连接。

需要说明的是，控制器 201’也可被设置在电动工具10’或电池包20’中， 通过额外的端子和通讯模块实现信息的交互。

如图4所示，检测点 25a’, 26a’, 27a’ 和28a’ 均可以设置在两个电阻之间。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。