专利名称：电动装置、电池单元、电池充电装置及所组成的装置系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由至少一个电池驱动的电动装置、一个可再充电电池单元及一个电池充电装置组成的装置系统，其中电池单元具有一个监测电路，该监测电路检测电池单元的至少一个工作参数及对电路装置(Schaltmittel)提供一个与电池参数相关的控制信号，所述电路装置控制电池单元的充电或放电过程。
在由EP 665 628 A2中公知的可再充电的电池单元中既设有监测电路也设有控制电池单元充电或放电过程的电路装置。尤其在流过很高充电或放电电流的电池单元中，-例如当使用由相对高的功率驱动的电动工具机时即为该情况，所述电路装置必需开关很高的功率，这就导致电池单元中相应高的热量。此外当组合了监测电路及控制充电或放电过程的电路装置时，也增加了电池单元的结构尺寸。
除监测电路外还包括控制充电或放电过程的电路装置的这种电池单元较昂贵。在由至少一个电池驱动的电动装置、可再充电电池单元及电池充电装置组成的装置系统中，正是电池单元受到的损耗最大。因此特别不合适的是，电池单元由于组合尽可能多的电子电路而变得昂贵。
所述的任务将根据一个权利要求中提出的装置系统或根据各个另外的权利要求中提出的装置-电池单元，电池充电装置及由电池驱动的电动装置这样地解决在电池单元中仅设置监测电路，该监测电路检测电池单元的至少一个工作参数及提供与该至少一个工作参数相关的控制信号。接收用于控制电池单元的充电或放电过程的控制信号的电路装置设置在电动装置或充电装置中。当电池单元与电动装置相连接时，设在电动装置中的电路装置则根据由电池单元输出的控制信号控制电动装置的功率。而当电池单元与充电装置相连接时，设在充电装置中的电路装置根据由电池单元输出的控制信号控制传送给电池单元的充电电流。
控制电池单元充电或放电的电路装置从电池单元移出到与其连接的装置中。因此使该装置系统中受到最大损耗及由此要经常更换的单元变得成本更合理。
根据从属权利要求，将有利地由电池单元中的监测电路检测以下的一个或多个工作参数流入电池单元或从它流出的电流和/或电池单元的端电压和/或电池单元的温度或一个与温度相关的参数。
电池单元10包括一个或多个可再充电电池11。从它的正极及负极引出的电源导线12及13与外部的电源端子1及2相连接。在电池单元10中具有一个监测电路14。该监测电路14检测电池单元-确切地说是电池(组)-的一个或多个工作参数。这些工作参数例如包括放电电流-它为当连接到一个电动装置20时从电池单元流出的电流-或充电电流-它为当连接到充电装置30时流入电池单元的电流-和/或在电池(组)上测量出的端电压和/或电池(组)的温度或与该温度相关的参数。为了检测电池(组)的温度，在电池(组)附近设置了一个温度传感器16。
监测电路14根据一个或多个工作参数导出一个用于充电或放电过程的控制信号。如从例如EP 665 628 A2或DE 41 06 725 A1的现有技术所公知的，这个与电池单元的一个或多个工作参数相关的控制信号用于当电池单元达到一个预定深放电阈值时，使从电池单元流到与它相连接的电动装置20的电流中断或减小。或该控制信号用于当电池单元10连接在充电装置30上时，在达到一个上充电阈值或上温度阈值时，中断或减小充电过程，即中断或减小充电装置30与电池单元10之间的电流。监测电路14通过信号导线15输出所述的控制信号，它被引到外部的信号导线端子3上。
图2表示一个可与电池单元2连接的电动装置20。在电动装置20中设有一个电驱动器21，它通常为一个电动机。电源导线22及23连接到电驱动器21，这些电源导线可与电池单元10的电源导线12及13相连接。在两个电源导线22及23的一个中设有一个可电控制的开关24。通常使用MOSFETs作为该可电控制的开关。为了控制开关24，在电动装置20中设有电路装置25。这些电路装置25通过连接到外信号导线端子3上的信号导线26接收来自电池单元10的控制信号。
根据由电池单元10通过电池单元10的放电状态得到的控制信号所提供的信息，电路装置25对开关24进行控制。如果由电池单元10中的监测电路14记录了预定深放电阈值被超过，则传送到电路装置25上的一个与此相应的控制信号引起该开关24打开，以使得电动装置20不再能从电池单元10得到电流。除了突然关断电动装置20的功率外，也可能根据由监测电路14提供的控制信号逐渐地通过电路装置25来降低功率。由电动装置20消耗的功率可通过电路装置25这样地控制，即使得功率消耗的最大极限值总是适配于电池单元10的当前充电状态。以此方式电池单元10能以尽可能长的工作寿命合适地工作。
在图3所示的充电装置30中设有一个可控的电流源或电压源31。该可控的电流源或电压源一方面具有电网端子4及5，另一方面通过电源导线32及33连接到所述外部电源导线端子1及2。可控电流源或电压源31通过引到外部信号导线端子3的信号导线34接收到由电池单元10中的监测电路14形成的控制信号。可控电流源或电压源31中的电路装置根据电池单元10中形成并传送到充电装置30的控制信号控制通过电源导线32，33流到电池单元10的充电电流。尤其当电池单元达到一个上充电阈值时，对可控电流源或电压源31中的电路装置发送控制信号，由此然后关断或逐渐减小来自可控电流源或电压源31的充电电流。
如上所述，通过电池单元10、电动装置20及充电装置30之间的信号导线15，26，34发生信息交换。该信息交换不仅可单向地从电池单元10向电动装置20或向充电装置30传送，而且也可在相反方向上传送。通过这种相互的关于各个装置10，20，30当前工作状态的信息交换可以在很大程度上减小过载及相应地减小装置的高损耗。
合乎目的地，用于相互信息交换的信号导线15，26，34被作成总线线路，通过它使控制信号数据作为串行数据流可单向或双向地传送。
权利要求
1.由至少一个电池驱动的电动装置(20)、一个可再充电电池单元(10)及一个电池充电装置(30)组成的装置系统，其中电池单元(10)具有一个监测电路(14)，该监测电路检测电池单元(10)的至少一个工作参数及对电路装置(25，31)提供一个与所述工作参数相关的控制信号，所述电路装置控制电池单元(10)的充电或放电过程，其特征在于-在电动装置(20)中设有用于根据由电池单元(10)的监测电路(14)输出的控制信号控制电动装置的功率的电路装置(25)，及-在充电装置(30)中设有用于控制由充电装置(30)传送给电池单元(10)的充电电流的电路装置(31)。
2.电池单元，它可与一个电动装置(20)电连接以对其供电，及可与一个充电装置(30)电连接以使所述电池单元(10)再充电，其中，电池单元(10)具有一个监测电路(14)，该监测电路至少检测电池单元(10)的一个工作参数及由此导出一个控制信号以控制充电及放电过程，其特征在于该电池单元(10)具有用于将控制信号传送到在电池单元(10)之外的、即在电动装置(20)或充电装置(30)中的电路装置(25，31)的装置(15)，其中，电动装置(20)中设置了用于根据电池单元(10)的控制信号控制电动装置的功率的电路装置(25)，及充电装置(30)中设置了用于控制由充电装置(30)传送给电池单元(10)的充电电流的电路装置(31)。
3.用于电池单元(10)的充电装置，所述电池单元具有一个监测电路(14)，该监测电路检测电池单元(10)的至少一个工作参数及由此导出一个控制信号以控制充电过程，其特征在于充电装置(30)中设有用于根据电池单元(10)的控制信号控制由充电装置(30)传送给电池单元(10)的充电电流的电路装置(31)。
4.电动装置，它可与一个电池单元(10)连接来为它供电，该电池单元具有一个监测电路(14)，该监测电路检测电池单元(10)的至少一个工作参数及由此导出一个控制信号以控制放电过程，其特征在于在电动装置(20)中设有用于根据电池单元(10)的控制信号控制电动装置的功率的电路装置(25)。
5.根据权利要求1的装置系统，其特征在于作为工作参数，电池单元(10)中的监测电路(14)检测流入电池单元(10)或从它流出的电流和/或检测电池单元(10)的端电压和/或检测电池单元(10)的温度或一个与温度相关的参数。
6.根据权利要求2的电池单元，其特征在于作为工作参数，电池单元(10)中的监测电路(14)检测流入电池单元(10)或从它流出的电流和/或检测电池单元(10)的端电压和/或检测电池单元(10)的温度或一个与该温度相关的参数。
7.根据权利要求3的充电装置，其特征在于控制所述电路装置(31)的控制信号与流入电池单元(10)的充电电流和/或电池单元(10)的端电压和/或电池单元(10)的温度或一个与该温度相关的参数。
8.根据权利要求4的电动装置，其特征在于控制所述电路装置(25)的控制信号与流出电池单元(10)的电流和/或电池单元(10)的端电压和/或电池单元(10)的温度或一个与该温度相关的参数相关。
全文摘要
在这种装置系统中，电池单元(10)具有一个监测电路(14)，该监测电路检测电池单元(10)的至少一个工作参数及对电路装置(25，31)提供一个与所述工作参数相关的控制信号，所述电路装置控制电池单元(10)的充电或放电过程。这些电路装置(25，31)设在电动装置(20)或充电装置(30)中。控制信号从电池单元(10)传送给电动装置(20)或充电装置(30)中的电路装置(25，31)。通过将电路装置(25，31)从电池单元(10)移出到电动装置(20)或充电装置(30)中的措施可使电池单元(10)的发热及其结构尺寸减小。
文档编号H02J7/34GK1444322SQ0310181
公开日2003年9月24日 申请日期2003年1月20日 优先权日2002年1月30日
发明者阿尼姆·菲比希, 汉斯-约阿希姆·鲍尔, 京特·洛尔, 斯特凡·勒普克, 赖纳·格劳宁, 福尔克尔·博施 申请人:罗伯特·博施有限公司