Интерфейс источника питания для электрического инструмента, питаемого множеством батарейных источников питания
Изобретение относится к области электротехники. Электрический инструмент питается множеством батарейных источников питания, соединенных последовательно. Электрический инструмент содержит контроллер, приспособленный для приема сигналов, выдаваемых от интегральных схем, расположенных в каждом из батарейных источников питания. Между контроллером электрического инструмента и одной из интегральных схем батарейных источников питания расположена схема сдвига уровня напряжения, предназначенная для сдвига уровня напряжения сигнала, выдаваемого от соответствующей интегральной схемы к контроллеру инструмента, к допустимому уровню для контроллера. Технический результат заключается в обеспечении возможности функции автоостанова электрического инструмента за счет обеспечения связи между различными интегральными схемами батарейных источников питания и контроллером электрического инструмента. 4 н. и 22 з.п. ф-лы, 22 ил.
Перекрестная ссылка на родственные заявки
Эта заявка испрашивает приоритет заявки на патент США № 12/888101, зарегистрированной 22 сентября 2010 г., и заявки на патент Японии № 2010-029506, зарегистрированной 12 февраля 2010 г., содержание которых включено сюда посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к интерфейсу источника питания для электрического инструмента, питаемого множеством батарейных источников питания.
Описание предшествующего уровня техники
Патент США № 5028858 описывает электрический инструмент, который одновременно использует два батарейных источника питания в качестве источника энергии. В этом электрическом инструменте эти два батарейных источника питания соединены последовательно таким образом, что к электродвигателю электрического инструмента подается высокое напряжение. В результате, может генерироваться более высокое выходное напряжение, необходимое для энергоемких действий, которое выше, чем возможное, когда используется только один батарейный источник питания в качестве источника энергии.
Сущность изобретения
В настоящее время многие батарейные источники питания включают в себя не только один или множество элементов, но также и интегральные схемы, способные измерять напряжение и/или температуру элементов. Кроме того, в некоторых батарейных источниках питания установлен центральный процессор в интегральной схеме, и выполняются различные управляющие программы. Интегральная схема батарейных источников питания может быть электрически соединена с контроллером, расположенным в электрическом инструменте, и с контроллером, расположенном в зарядном устройстве. Контроллер батарейных источников питания способен выдавать напряжение сигнала к контроллерам инструмента и зарядного устройства и принимать его от них.
Например, в некоторых батарейных источниках питания интегральная схема конфигурирована для выдачи напряжения сигнала, которое выключает электрический ток, когда разрядное напряжение элементов снижается ниже допустимого уровня. Выданное напряжение сигнала поступает в контроллер электрического инструмента, который немедленно останавливает работу электродвигателя. В результате, предотвращается переразрядка батарейных источников питания. Такая функция контроля состояния зарядки или уровня заряда батарейных источников питания и автоматической остановки работы электрического инструмента названа "функцией автоостанова" или просто "автоостановом" и уже находит практическое применение.
Соответственно, в электрическом инструменте, в котором одновременно используются два батарейных источника питания в качестве источника энергии, интегральная схема каждого батарейного источника питания электрически соединена с контроллером электрического инструмента, и напряжение сигнала, выданное из каждой интегральной схемы, подается в схему управления электрического инструмента. Однако если эти два батарейных источника питания соединены последовательно, опорные напряжения (напряжения земли) интегральных схем отличаются между двумя батарейными источниками питания, и, таким образом, уровни напряжения сигналов, выдаваемых интегральными схемами, также значительно отличаются друг от друга.
Например, предполагая, что два батарейных источника питания, имеющих номинальное напряжение 18 вольт, соединены последовательно в первом батарейном источнике питания, расположенном на стороне низкого напряжения, опорное напряжение интегральной схемы является нулевым напряжением, которое равно опорному напряжению или напряжению земли контроллера электрического инструмента. Однако во втором батарейном источнике питания, расположенном на стороне высокого напряжения, опорное напряжение интегральной схемы составляет на 18 вольт выше опорного напряжения или напряжения земли контроллера электрического инструмента, то есть, опорное напряжение или напряжение земли второго батарейного источника питания составляет 18 вольт. Таким образом, когда сигнал выдан в контроллер электрического инструмента, интегральная схема первого батарейного источника питания выдает нулевой сигнал напряжения, как напряжение сигнала низкого уровня, и интегральная схема второго батарейного источника питания выдает сигнал на 18 вольт, как свое напряжение сигнала низкого уровня. Как было указано выше, опорное напряжение контроллера электрических инструментов обычно составляет нулевое напряжение. Таким образом, напряжение сигнала, выданного от второго батарейного источника питания, слишком высоко для использования контроллером электрического инструмента и, таким образом, не может быть принято.
Как описано выше, когда множество батарейных источников питания соединены последовательно в электрическом инструменте, питаемом множеством батарейных источников питания, напряжение сигнала, выданное от, по меньшей мере, одной из интегральных схем, не может быть прямо подано в контроллер электрического инструмента. Наоборот, напряжение сигнала, выданное контроллером электрического инструмента, не может быть прямо подано в, по меньшей мере, одну из интегральных схем батарейных источников питания. В результате, связь между интегральными схемами батарейных источников питания и контроллером электрического инструмента невозможна как таковая, и описанная выше функция автоостанова не может использоваться.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения, упомянутая выше проблема преодолена при помощи интерфейса источника питания по п. 1. Благодаря применению средства сдвига уровня напряжения или преобразователя постоянного тока между контроллером электрического инструмента и, по меньшей мере, одной из интегральных схем батарейных источников питания, уровень напряжения сигнала, который выдается из одной из интегральных схем к контроллеру электрического инструмента, сдвигается к допустимому уровню для контроллера электрического инструмента. В результате, даже когда множество батарейных источников питания соединено последовательно, все сигналы, выдаваемые от разных интегральных схем, могут быть поданы в контроллер электрического инструмента. Следовательно, связь между различными интегральными схемами батарейных источников питания и контроллером электрического инструмента возможна, и описанная выше функция автоостанова может быть осуществлена.
В электрическом инструменте в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, предпочтительно, множество батарейных источников питания соединено последовательно и используется в качестве источника энергии. Каждый из батарейных источников питания имеет интегральную схему, выдающую сигнал с некоторым напряжением, и электрический инструмент снабжен контроллером, конфигурированным для приема каждого сигнала, выдаваемого из интегральных схем батарейных источников питания, как входных сигналов. Кроме того, электрический инструмент включает в себя, по меньшей мере, одну схему сдвига уровня напряжения или преобразователь постоянного тока, расположенную между контроллером и интегральной схемой, по меньшей мере, одного батарейного источника питания. Схема сдвига уровня конфигурирована для сдвига или пропорционального понижения или повышения уровня напряжения сигнала, который выдается от интегральной схемы батарейных источников питания, до допустимого уровня для контроллера электрического инструмента.
В таком электрическом инструменте интегральная схема батарейных источников питания и контроллер электрического инструмента могут связываться, и электрический инструмент может выполнять множество функций, например, вышеупомянутую функцию автоостанова для предотвращения повреждения батарейных источников питания.
Настоящее изобретение может применяться для любого типа бесшнурового электрического инструмента, включая, но не ограничиваясь ими, электрические инструменты для обработки металлов, электрические инструменты для обработки древесины, электрические инструменты для обработки камня и электрические инструменты для садоводства. Конкретные примеры включают, но не ограничены ими, электрические дрели, электрические ударные гайковерты и шуроповерты, электрические пневматические ключи ударного действия, электрические шлифовальные инструменты, электрические циркулярные пилы, электрические ножовочные инструменты, электрические механические лобзики, электрические ленточные пилы, электрические молотки, электрические режущие инструменты, электрические цепные пилы, электрические строгальные инструменты, электрические гвоздезабивные инструменты (включая электрические клепальные молотки), электрические степлеры, электрические ножницы, электрические шпалерные ножницы, электрические секаторы, электрические газонокосилки, электрические кусторезы, электрические воздуходувки (воздуходувки для удаления листьев), электрические ручные фонари, электрические вибраторы для уплотнения бетона и электрические пылесосы.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, предпочтительно, каждый батарейный источник питания содержит множество литий-ионных элементов, и номинальное напряжение батарейных источников питания равно или больше 7,0 вольт, более предпочтительно, равно или больше 12,0 вольт и, еще более предпочтительно, равно или больше 18,0 вольт. Перераззарядка и перегревание могут нанести значительный ущерб литий-ионным элементам. Следовательно, настоящее изобретение предпочтительно для предотвращения перераззарядки и перегревания литий-ионных элементов и, таким образом, увеличения срока службы батарейных источников питания.
В другом аспекте осуществления изобретения электрический инструмент, который обычно работает с номинальным напряжением 36 вольт, предпочтительно, приводится в действие двумя батарейными источниками питания, каждый из которых содержит множество литий-ионных элементов и каждый из которых имеет номинальное напряжение 18 вольт. В таком варианте осуществления изобретения электрический инструмент, имеющий более высокое напряжение, может питаться легкодоступными батарейными источниками питания меньшего напряжения. Таким образом, электрический инструмент с более высоким напряжением (например, инструмент на 36 вольт) может использоваться, даже если соответствующий высоковольтный батарейный источник питания (то есть, батарейный источник питания на 36 вольт) недоступен для пользователя. Такой вариант осуществления изобретения также предпочтителен, поскольку батарейный источник питания меньшего напряжения (например, батарейный источник питания на 18 вольт) также может использоваться с соответствующими инструментами меньшего напряжения (например, инструментами на 18 вольт), таким образом, обеспечивая большую гибкость и удобство для пользователя.
Номинальное напряжение типичного литий-ионного элемента составляет 3,6 вольта. Таким образом, батарейный источник питания, имеющий номинальное напряжение 18 вольт, включает в себя, по меньшей мере, пять литий-ионных элементов, соединенных последовательно. Батарейный источник питания, имеющий номинальное напряжение 18 вольт, также может включать в себя, например, десять литий-ионных элементов, при этом пять пар литий-ионных элементов соединены параллельно, и пять пар соединенных параллельно литий-ионных элементов соединены последовательно, таким образом, что выдается напряжение 18 вольт. Подобным образом, батарейный источник питания, имеющий номинальное напряжение 18 вольт, также может включать в себя 15 или больше литий-ионных элементов при использовании таких соединенных параллельно и последовательно элементов. Чем выше количество литий-ионных элементов, тем больше емкость батарейных источников питания и, следовательно, меньше электрический ток, проходящий в каждом литий-ионном элементе, при разряде батареи из-за питаемой ей нагрузки.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения, рассмотрена другая проблема патента США № 5028858. В частности, если применены два или больше интерфейсов батарейных источников питания для питания инструмента с двумя или больше батарейными источниками питания, один или более батарейных источников питания могут быть безнадежно повреждены, если между входными клеммами положительного и отрицательного электродов батарейного источника питания (батарейных источников питания) генерируется обратное напряжение.
Эта проблема решена при помощи интерфейса источника питания по п. 16.
Дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения описаны в зависимых формулах изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - группа изделий в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 - высоковольтный электрический инструмент, в котором одновременно используются два низковольтных батарейных источника питания в качестве источника энергии;
фиг. 3 - вид в плане, показывающий два низковольтных батарейных источника питания, отделенных от основного корпуса высоковольтного электрического инструмента, показанного на фиг. 2;
фиг. 4 - вид снизу, показывающий два низковольтных батарейных источника питания, отделенных от основного корпуса высоковольтного электрического инструмента, показанного на фиг. 2;
фиг. 5 - принципиальная схема, показывающая электрическую схему высоковольтного электрического инструмента, показанного на фиг. 2;
фиг. 6 - модифицированный пример электрической схемы, показанной на фиг. 5, имеющий добавленную к ней схему обхода;
фиг. 7 - модифицированный пример электрической схемы, показанной на фиг. 5, в которой изменено положение соединения со схемой источника питания для главного контроллера;
фиг. 8 - модифицированный пример электрической схемы, показанной на фиг. 5, в которой изменено положение соединения со схемой источника питания для главного контроллера и добавлена схема обхода;
фиг. 9 - два низковольтных батарейных источника питания, соединенных с основным корпусом высоковольтного электрического инструмента через адаптер, имеющий шнур, соединяющий блок стороны батарейного источника питания с блоком стороны основного корпуса;
фиг. 10 - блок стороны основного корпуса адаптера, показанного на фиг. 9, показанный более подробно;
фиг. 11 - блок стороны батарейного источника питания адаптера, показанного на фиг. 9, показанный более подробно;
фиг. 12 - принципиальная схема, показывающая типичную электрическую схему адаптера, показанного на фиг. 9-11;
фиг. 13 - модифицированный пример электрической схемы, показанной на фиг. 12, имеющей добавленную в нее схему обхода;
фиг. 14 - два низковольтных батарейных источника питания, соединенных с основным корпусом электрического инструмента высокого напряжения через встроенный или автономный адаптер;
фиг. 15 - верхняя часть интегрированного адаптера, показанного на фиг. 14, более подробно;
фиг. 16 - нижняя часть интегрированного адаптера, показанного на фиг. 14, более подробно;
фиг. 17 - известный низковольтный электрический инструмент с использованием одного низковольтного батарейного источника питания в качестве источника энергии;
фиг. 18 - вид снизу, соответствующий фиг. 17, после того, как низковольтный батарейный источник питания был отделен от основного корпуса низковольтного электрического инструмента;
фиг. 19 - низковольтный батарейный источник питания, показанный более подробно;
фиг. 20 - известный высоковольтный электрический инструмент, имеющий один высоковольтный батарейный источник питания, как источник энергии;
фиг. 21 - вид в плане, показывающий высоковольтный батарейный источник питания, отделенный от основного корпуса высоковольтного электрического инструмента, и
фиг. 22 - вид снизу, показывающий высоковольтный батарейный источник питания, отделенный от основного корпуса высоковольтного электрического инструмента.
Подробное описание изобретения
На фиг. 1 показана примерная не вносящая ограничений группа бесшнуровых инструментов в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1, группа изделий включает в себя два типа батарейных источников 10, 30 питания, три типа электрических инструментов 50, 70, 100 и два типа адаптеров 200, 300. "Высоковольтный" электрический инструмент 70 обычно предназначен для использования одного "высоковольтного" батарейного источника 30 питания в качестве источника энергии. Однако адаптеры 200, 300 могут служить для электрического соединения множества "низковольтных" батарейных источников 10 питания с основным корпусом 72 электрического инструмента 70 таким образом, что электрический инструмент 70 питается таким же или по существу таким же напряжением, как и "высоковольтный" батарейный источник 30 питания.
В данном типичном варианте осуществления изобретения первый батарейный источник 10 питания имеет номинальное напряжение 18 вольт, и второй батарейный источник 30 питания имеет номинальное напряжение 36 вольт. Для удобства в следующем описании первый батарейный источник 10 питания, имеющий номинальное напряжение 18 вольт, будет также упоминаться как "низковольтный батарейный источник 10 питания" и второй батарейный источник 30 питания, имеющий номинальное напряжение 36 вольт, будет также упоминаться как "высоковольтный батарейный источник 30 питания".
Низковольтный батарейный источник 10 питания содержит (по меньшей мере) пять литий-ионных элементов, соединенных последовательно. Высоковольтный батарейный источник 30 питания содержит (по меньшей мере) десять литий-ионных элементов, соединенных последовательно. Два типа батарейных источников 10, 30 питания, предпочтительно, являются перезаряжающимися с использованием зарядного устройства (не показанного на фигурах) после использования в качестве источников энергии для электрических инструментов 50, 70, 100. Кроме того, два типа батарейных источников 10, 30 питания, предпочтительно, являются так называемыми батарейными источниками питания "скользящего типа", которые устанавливают посредством скольжения в/на соответствующие соединительные части электрических инструментов 50, 70, 100, адаптеров 200, 300 или зарядного устройства. Такие батарейные источники 10, 30 питания уже находятся в практическом применении. В частности, низковольтный батарейный источник 10 питания с номинальным напряжением 18 вольт широко используется. Однако соединительная структура батарейных источников питания конкретно не ограничена, и большое разнообразие соединительных механизмов батарейных источников питания, известных в данной области техники, также может с пользой использоваться с настоящим изобретением.
Низковольтный батарейный источник 10 питания может включать, например, десять литий-ионных элементов, а не пять литий-ионных элементов, как было указано выше в разделе "Сущность изобретения". В этом случае, десять литий-ионных элементов содержат пять пар литий-ионных элементов, соединенных параллельно, и пять пар соединенных параллельно литий-ионных элементов соединеных последовательно для выдачи напряжения 18 вольт. Аналогично, высоковольтный батарейный источник 30 питания может включать, например, двадцать литий-ионных элементов, а не десять литий-ионных элементов. В этом случае двадцать литий-ионных элементов содержат десять пар литий-ионных элементов, соединенных параллельно, и десять пар соединенных параллельно литий-ионных элементов соединены последовательно для выдачи напряжения 36 вольт.
В данном типичном варианте осуществления изобретения "низковольтный" электрический инструмент 50 предназначен для работы с номинальным напряжением 18 вольт, и другие два "высоковольтных" электрических инструмента 70, 100 предназначены для работы с номинальным напряжением 36 вольт. Для удобства в следующем описании электрический инструмент 50, работающий с номинальным напряжением 18 вольт, будет упоминаться как "низковольтный электрический инструмент 50", и электрические инструменты 70, 100, работающие с номинальным напряжением 36 вольт, будут упоминаться как "высоковольтные электрические инструменты 70, 100". Однако, как будет понятно, термины "низковольтный" и "высоковольтный" являются относительными терминами и просто предназначены для указания на то, что согласно этому аспекту настоящего изобретения рассматриваются два батарейных источника питания, которые обычно выдают токи с разными напряжениями, и два инструмента, которые обычно работают с разными напряжениями. Нет необходимости, чтобы высоковольтные устройства имели в два раза большее напряжение, чем у низковольтных устройств, или, фактически, имели любое конкретное кратное напряжение. Например, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения два низковольтных (например, 18 вольт) батарейных источника 10 питания могут быть соединены последовательно с электрическим инструментом более высокого напряжения, которое обычно работает с номинальным напряжением, которое не является кратным относительно низковольтных батарейных источников 10 питания, например, 24 вольта. В этом случае, предпочтительно, применяют электрическую схему понижения напряжения или в инструменте, или в адаптере 200, 300, который соединяет батарейные источники 10 питания с инструментом.
Как показано на фиг. 17 и фиг. 18, низковольтный электрический инструмент 50 обычно приспособлен для использования одного низковольтного батарейного источника 10 питания в качестве собственного источника энергии. Этот низковольтный электрический инструмент 50 является, например, электрическим ударным гайковертом и приводит в движение патрон 54 инструмента в результате действия главного выключателя 58. Набор гайковерта, который является инструментом, может быть установлен на патроне 54 инструмента. Такой низковольтный электрический инструмент 50 уже находится в практическом применении и продается вместе с низковольтным батарейным источником 10 питания, имеющим номинальное напряжение 18 вольт.
Основной корпус 52 низковольтного электрического инструмента 50 включает в себя один интерфейс 60 батареи. Интерфейс 60 батареи сконфигурирован для съемной установки или прикрепления низковольтного батарейного источника 10 питания, и низковольтный батарейный источник 10 питания может со скольжением устанавливаться или прикрепляться в нем. Интерфейс 60 батареи имеет пару направляющих 62, входную клемму 64a положительного электрода, входную клемму 64b отрицательного электрода и выемку 68 для приема защелки. Предпочтительно, также применена клемма ввода-вывода контроллера источника питания, но она не показана на фиг. 18.
Как показано на фиг. 19, низковольтный батарейный источник 10 питания включает в себя соединитель 20, который может со скольжением вставляться в интерфейс 60 батареи. Соединитель 20 включает в себя пару направляющих 22, выходную клемму 24a положительного электрода, выходную клемму 24b отрицательного электрода и клемму 26 автоостанова. Когда низковольтный батарейный источник 10 питания со скольжением прикреплен к интерфейсу 60 батареи, выходная клемма 24a положительного электрода низковольтного батарейного источника 10 питания электрически соединяется с выходной клеммой положительного электрода 64a основного корпуса 52, и выходная клемма отрицательного электрода 24b низковольтного батарейного источника 10 питания электрически соединяется с входной клеммой отрицательного электрода 64b основного корпуса 52. Кроме того, клемма 26 автоостанова соединяется с клеммой ввода-вывода контроллера источника питания. В результате этого скользящего соединения низковольтный батарейный источник 10 питания также физически соединяется с основным корпусом 52 низковольтного электрического инструмента 50, и элементы 16 батареи (см., например, фиг. 5) электрически соединяются с внутренней электрической схемой инструмента 50. Кроме того, низковольтный батарейный источник 10 питания имеет защелку 12, которая зацепляется с выемкой 68 для приема защелки интерфейса 60 батареи и с возможностью разъединения прикрепляет низковольтный батарейный источник 10 питания к интерфейсу 60 батареи. Защелка 12 может быть освобождена из выемки 68 для приема защелки действием кнопки 14 освобождения защелки.
Ниже будут описаны два типа высоковольтных электрических инструментов 70, 100. Первый высоковольтный электрический инструмент 70 приспособлен для нормальной работы с использованием одного высоковольтного батарейного источника 30 питания, как собственного источника энергии, как будет теперь описано со ссылками на фиг. 20, 21 и 22. Высоковольтный электрический инструмент 70 может быть, например, электрической воздуходувкой, которая включает в себя вентилятор, расположенный в основном корпусе 72, который приводится во вращение в результате действия главного выключателя 78. Электрическая воздуходувка 70 является электрическим инструментом, обычно используемым в садоводстве и для очистки посредством выдувания воздуха из наконечника 73a насадки 73, чтобы перемещать мусор, такой как опавшие листья. Высоковольтный электрический инструмент 70, работающий с номинальным напряжением 36 вольт, уже находится в практическом применении вместе с высоковольтным батарейным источником 30 питания, который выдает номинальное напряжение 36 вольт.
Как показано на фиг. 22, основной корпус 72 высоковольтного электрического инструмента 70 имеет один интерфейс 80 батареи. Интерфейс 80 батареи сконфигурирован для съемного прикрепления к высоковольтному батарейному источнику 30 питания, и высоковольтный батарейный источник 30 питания может вставляться в него со скольжением. Интерфейс 80 батарейного источника питания включает в себя пару направляющих 82, входную клемму 84a положительного электрода, входную клемму 84b отрицательного электрода, клемму 86 ввода-вывода контроллера батареи и выемку 88 для приема защелки.
Высоковольтный батарейный источник 30 питания включает в себя соединитель 40, который может со скольжением вставляться в интерфейс 80 батареи, как показано на фиг. 21. Соединитель 40 включает в себя пару направляющих 42, выходную клемму 44a положительного электрода, выходную клемму 44b отрицательного электрода и вывод 46 автоостанова. Когда высоковольтный батарейный источник 30 питания присоединен к интерфейсу 80 батареи, выходная клемма 44a положительного электрода высоковольтного батарейного источника 30 питания соединяется с входной клеммой 84a положительного электрода интерфейса 80 батареи, и выходная клемма 44b отрицательного электрода высоковольтного батарейного источника 30 питания соединяется с входной клеммой 84b отрицательного электрода интерфейса 80 батареи. Кроме того, вывод 46 автоостанова, который электрически соединен с контроллером батарейного источника 30 питания, как будет дополнительно описано ниже, соединен с клеммой ввода-вывода контроллера 86 батареи. В результате, высоковольтный батарейный источник 30 питания электрически соединен с электрической схемой в основном корпусе 72 высоковольтного электрического инструмента 70. Кроме того, высоковольтный батарейный источник 30 питания имеет защелку 32, которая зацепляется с выемкой 88 для приема защелки интерфейса 80 батареи и с возможностью отсоединения прикрепляет высоковольтный батарейный источник 30 питания к интерфейсу 80 батареи. Защелка 32 может быть освобождена из выемки 88 для приема защелки действием кнопки 34 освобождения защелки.
Соединители 20, 40 низковольтного батарейного источника 10 питания и высоковольтного батарейного источника 30 питания могут иметь в основном одинаковые или подобные конструкции. Однако размеры соединителей 20, 40 могут отличаться, например, может отличаться интервал между направляющими 22, 42. В этом случае, низковольтный источник 10 питания не может быть присоединен к интерфейсу 80 батареи высоковольтного электрического инструмента 70, и высоковольтный батарейный источник 30 питания не может быть присоединен к интерфейсу 60 источника питания низковольтного электрического инструмента 50. Другими словами, из-за разности размеров соединителей 20, 40 интерфейс 80 батареи является выделенным интерфейсом для высоковольтного батарейного источника 30 питания, и интерфейс 60 источника питания является выделенным интерфейсом для низковольтного батарейного источника 10 питания. Кроме того, в другом варианте осуществления изобретения интерфейсы 60, 80 могут быть выделены дополнительно или в качестве альтернативы на основе разностей форм соединителей 20, 40.
Как показано на фиг. 2-4, второй высоковольтный электрический инструмент 100, с другой стороны, приспособлен для нормальной работы с одновременным использованием двух низковольтных батарейных источников 10 питания, как его источника энергии. Высоковольтный электрический инструмент 100 также может быть электрической воздуходувкой, имеющей вентилятор, с возможностью вращения установленный в основном корпусе 102, который приводится в действие в результате работы главного выключателя 108. Электрическая воздуходувка 100 в основном идентична описанной выше электрической воздуходувке 70 с точки зрения ее функций и применения.
Для использования тока, одновременно подаваемого от двух батарейных источников 10 питания, основной корпус 102 высоковольтного электрического инструмента 100 включает в себя интерфейс 120 источника питания, содержащий два индивидуальных интерфейса 130 батареи (батарейного источника питания). Каждый интерфейс 130 источника питания конфигурирован для установки или прикрепления, например, со скольжением одного низковольтного батарейного источника 10 питания. Каждый интерфейс 130 источника питания включает в себя пару направляющих 132, входную клемму 134a положительного электрода, входную клемму 134b отрицательного электрода, клемму 136 ввода-вывода контроллера батареи и выемку 138 для приема защелки. Интерфейс 130 источника питания по существу идентичен интерфейсу 60 источника питания описанного выше низковольтного электрического инструмента 50 с точки зрения соответствующих структур. Два интерфейса 130 источника питания расположены рядом в задней части основного корпуса 102, и низковольтные батарейные источники 10 питания могут быть вставлены в одном и том же направлении. Два низковольтных батарейных источника 10 питания, прикрепленные к двум интерфейсам 130 батареи, соединены последовательно и подают ток в электрическую схему основного корпуса 102 с напряжением приблизительно 36 вольт.
Основной корпус 102 высоковольтного электрического инструмента 100 также включает в себя два индикатора 160, соответственно, расположенных над двумя интерфейсами 130 батареи. Каждый индикатор 160 содержит, например, один или более светодиодов или другое средство для выдачи визуальной информации о состоянии батареи пользователю инструмента, такое как, но не ограничиваясь ими, одну или более ламп накаливания и/или дисплей, такой как жидкокристаллический дисплей. В предпочтительном варианте осуществления изобретения один из индикаторов 160 может указывать состояние зарядки или уровень зарядки низковольтного батарейного источника 10 питания, прикрепленного к одному интерфейсу 130 батареи, и другой индикатор 160 может указывать то же состояние (то есть, уровень зарядки) или другое состояние низковольтного батарейного источника 10 питания, прикрепленного к другому интерфейсу 130 батареи. Более предпочтительно, оба индикатора 160 указывают состояние зарядки или уровень зарядки соответствующего низковольтного батарейного источника 10 питания. Например, светодиод может светиться, когда состояние зарядки спадает до уровня, на котором необходима подзарядка батарейных источников 10 питания. Также предпочтительно, чтобы каждый индикатор 160 указывал состояние зарядки соответствующего низковольтного батарейного источника 10 питания, по меньшей мере, на двух уровнях, например, указание желтым цветом - "предупреждение о низком заряде" и красным цветом - "немедленно прекратить использование инструмента". В случае необходимости, также может применяться третий зеленый светодиод "разрешается работа инструмента", таким образом, что пользователь инструмента может принимать визуальное подтверждение, что батарея находится в пригодном состоянии для использования. Также предпочтительно, чтобы один или более индикаторов 160 выдавали информацию относительно возможной ненормальной температуры батареи (например, перегрева) соответствующего низковольтного батарейного источника 10 питания вместо или в дополнение к состоянию зарядки соответствующего низковольтного батарейного источника 10 питания.
Как показано на фиг. 2, два индикатора 160 расположены рядом на задней поверхности 102a высоковольтного электрического инструмента 100 и имеют одинаковое направление отображения (то есть, направление свечения этих двух светодиодов одинаковое или по существу одинаковое). Таким образом, пользователь может видеть оба индикатора 160 одновременно и может одновременно определять соответствующие состояния зарядки двух низковольтных батарейных источников 10 питания удобным и достоверным образом. Кроме того, индикаторы 160 расположены выше соответствующих интерфейсов 130 источников питания. Таким образом, например, если высоковольтный электрический инструмент 100 резко прекращает работу, пользователь может немедленно и удобно определить, какой из низковольтных батарейных источников 10 питания имеет проблемы или неисправность. Дополнительно или в качестве альтернативы задней поверхности 102a, два индикатора 160 могут быть расположены в других местах, которые могут быть одновременно наблюдаемыми пользователем, таких как верхняя поверхность основного корпуса 102. Более конкретно, предпочтительно, два индикатора 160 расположены в целом в одной плоскости, таким образом, чтобы пользователь мог одновременно видеть два индикатора 160 с разных направлений.
Дополнительно или в качестве альтернативы, один или более индикаторов 160 могут быть также расположены на наружной поверхности каждого низковольтного батарейного источника 10 питания, например, поверхности батарейного источника 10 питания, которая обращена назад, когда батарейный источник 10 питания присоединен к инструменту 100. Как уже было описано выше, предпочтительно, два интерфейса 130 источника питания расположены рядом и могут принимать со скольжением низковольтные батарейные источники 10 питания в одном и том же направлении. В таком варианте осуществления изобретения, когда два низковольтных батарейных источника 10 питания присоединены к основному корпусу 102, два индикатора 160 будут помещены рядом в одной плоскости, и их отображение или направление свечения также будет одинаковым или по существу одинаковым. В результате, даже если индикаторы 160 расположены на соответствующих батарейных источниках 10 питания, пользователь может одновременно видеть два индикатора 160 с разных направлений.
Примерная электрическая схема для высоковольтного электрического инструмента 100, а также для двух низковольтных батарейных источников 10 питания, служащих в качестве источников энергии для инструмента 100, будут описаны ниже со ссылками на фиг. 5. Каждый низковольтный батарейный источник 10 питания содержит пять элементов батареи 16, соединенных последовательно, и контроллер 18 источника питания, предпочтительно, являющийся микропроцессором. Каждый элемент 16, предпочтительно, является литий-ионным элементом, и его номинальное напряжение составляет 3,6 вольт. Пять элементов 16, соединенных последовательно, соединены с выходной клеммой 24а положительного электрода и выходной клеммой 24b отрицательного электрода, и ток может проходить через эти две клеммы 24a, 24b с напряжением приблизительно 18 вольт. Как показано на фиг. 5, выходная клемма 24b отрицательного электрода верхнего низковольтного батарейного источника 10 питания электрически соединена с выходной клеммой 24а положительного электрода нижнего низковольтного батарейного источника 10 питания посредством клемм 134a и 134b, которые проводящим образом соединены проводом. В результате, когда два низковольтных батарейных источника 10 питания соединены с соответствующим интерфейсом 130 батареи, элементы батареи 16 питания двух низковольтных батарейных источников 10 питания (на 18 вольт) соединены последовательно и подают ток к электрической схеме основного корпуса 102 с напряжением приблизительно 36 вольт.
Контроллер 18 батареи, предпочтительно, содержит интегральную схему, которая включает в себя центральный процессор и может выполнять содержащиеся в нем различные программы. Контроллер 18 батареи электрически соединен с каждым элементом 16 и может измерять напряжение каждого элемента 16. Контроллер 18 источника питания может быть запрограммирован для выполнения алгоритма, согласно которому контроллер 18 определяет состояние зарядки или уровень зарядки каждого элемента 16 на основе измеренного напряжения каждого элемента 16, сравнивает измеренное напряжение с заданным сохраненным пороговым значением и затем выдает сигнал автоостанова к клемме 26 автоостанова, когда, по меньшей мере, один элемент 16 требует подзарядки, на основе этапа сравнения. В этом случае, сигнал автоостанова может быть сигналом, например, указывающим, что было обнаружено высокое сопротивление. В этом варианте осуществления изобретения и всех других описанных здесь вариантах осуществления изобретения сигнал автоостанова, предпочтительно, может быть цифровым логическим сигналом, который отобран из одного из двух разных уровней напряжения, то есть, цифровым сигналом "1" или "0", который имеет отчетливо другой сигнал уровня напряжения по сравнению с сигналом "батарея в норме". Однако также предполагается, что контроллер 18 источника питания может быть аналоговой схемой или смешанной аналоговой/цифровой схемой (например, конечным автоматом), и контроллер 18 батареи может выдавать аналоговые сигналы (например, сигналы, имеющие больше чем два уровня напряжения), как сигнал автоостанова. Естественно, контроллер 18 батареи не ограничен выдачей только сигналов "автоостанова", но также может быть конфигурирован или запрограммирован для выдачи разнообразных сигналов, например, представляющих одно или более состояний батареи, таких как температура батареи, напряжение батареи, сопротивление батареи и т.д.
Основной корпус 102 снабжен электродвигателем 176, который приводит инструмент (в этом примерном варианте осуществления изобретения вентилятор). Два низковольтных батарейных источника 10 питания соединены последовательно с электродвигателем 176 через главный выключатель 178. Основной корпус 102 снабжен схемой 190 регулирования скорости, мощным полевым транзистором 194, транзистором 192 регулирования напряжения затвора и схемой 196 деления напряжения. Мощный полевой транзистор 194 соединен последовательно с электродвигателем 176 и может выключать электрический ток, проходящий к электродвигателю 176. Схема 190 регулирования скорости выполняет регулирование посредством широтноимпульсной модуляции для регулирования электрического тока через мощный полевой транзистор 194 и, таким образом, может регулировать угловую скорость электродвигателя 176 способом, известным в области инструментов. Транзистор 192 регулирования напряжения затвора соединен с затвором мощного полевого транзистора 194 и вместе со схемой 196 деления напряжения может регулировать напряжение затвора мощного полевого транзистора 194.
Основной корпус 102 также снабжен главным контроллером 152, цепью 142 источника питания для главного контроллера 152, шунтирующим резистором 150, соединенным последовательно с электродвигателем 176, цепью 148 детектирования тока, которая детектирует электрический ток, проходящий к электродвигателю 176, на основе напряжения шунтирующего резистора 150, и схемой 144 ввода-вывода сигнала автоостанова, которая вводит/выдает сигналы автоостанова в/от транзистора 192 регулирования затвора.
Главный контроллер 152, предпочтительно, является интегральной схемой, включающей в себя центральный процессор, и может выполнять содержащиеся в нем различные программы. Например, главный контроллер 152 может быть запрограммирован для выполнения следующего алгоритма. После получения сигнала напряжения, выдаваемого цепью 148 детектирования тока, как входного сигнала, главный контроллер 152 сравнивает сигнал напряжения с заданной сохраненной пороговой/допустимой величиной и затем выдает сигнал автоостанова транзистору 192 регулирования напряжения затвора через цепь 144 ввода-вывода сигнала автоостанова, когда электрический ток электродвигателя 176 превышает заданную допустимую величину. В этом случае, транзистор 192 регулирования напряжения затвора уменьшает напряжение, подводимое к затвору мощного полевого транзистора 194, до напряжения земли, таким образом, выключая мощный полевой транзистор 194. В результате, электродвигатель 176 и низковольтный батарейный источник 10 питания электрически отключаются, и перегрузка электродвигателя 176 и низковольтного батарейного источника 10 питания может предотвращаться. В случае необходимости, в пути в схеме между электродвигателем 176 и низковольтным батарейным источником 10 питания также может быть обеспечен плавкий предохранитель 162 для предотвращения прохождения чрезмерного тока между электродвигателем 176 и низковольтным батарейным источником 10 питания.
Главный контроллер 152 электрически соединен с клеммой 136 ввода-вывода контроллера батареи (в дальнейшем "клемма автоостанова") интерфейса 130 источника питания и может принимать напряжение сигнала (например, сигнала автоостанова) от контроллера 18 батареи, как входной сигнал, и может выдавать напряжение сигнала (например, сигнал отмены для предохранения от разрядки) контроллеру 18 батареи. В этом случае, поскольку два низковольтных батарейных источника 10 питания соединены последовательно, опорные напряжения (напряжения земли) двух низковольтных батарейных источников 10 питания отличаются друг от друга. Более конкретно, тогда как опорное напряжение низковольтного батарейного источника 10 питания, расположенного на низковольтной стороне (нижней стороне на фиг. 5), будет упоминаться как нулевое напряжение земли, опорное напряжение низковольтного батарейного источника 10 питания, расположенного на высоковольтной стороне (верхней стороне на фиг. 5), составляет 18 вольт вследствие последовательного соединения посредством клемм 24a, 134a, 134b, 24b. Опорное напряжение основного корпуса 102 равно опорному напряжению низковольтного источника 10 питания на низковольтной стороне и, таким образом, также является нулевым напряжением. В результате, уровни входных и выходных напряжений сигнала значительно отличаются между главным контроллером 152 основного корпуса 102 и контроллером 18 батареи верхнего низковольтного батарейного источника 10 питания, расположенного на высоковольтной стороне. Следовательно, напряжения сигнала не могут прямо вводиться и выводиться между контроллерами 18, 152, если сначала не выполнено преобразование (например, понижение, повышение или другой сдвиг уровня напряжения) напряжений сигнала.
Для преодоления этой проблемы высоковольтный электрический инструмент 100 согласно настоящему варианту осуществления изобретения также включает в себя два средства сдвига уровня напряжения (например, преобразователи постоянного тока) 154b, 156b, расположенных между контроллером 18 батареи низковольтного батарейного источника 10 питания, расположенного на высоковольтной стороне, и главным контроллером 152 основного корпуса 102. Одно средство 154b сдвига уровня расположено в проводящей линии 154, которая проводит напряжение сигнала от первого выхода 157b главного контроллера 152 к контроллеру 18 батареи, и повышает, предпочтительно, пропорционально повышает уровень напряжения сигнала, выдаваемого главным контроллером 152, до приемлемого или считываемого уровня для контроллера 18 батареи. Другое средство 156b сдвига уровня расположено в проводящей линии 156 для проведения напряжения сигнала от входной клеммы 157a контроллера 18 батареи к главному контроллеру 152 и понижает, предпочтительно, пропорционально понижает уровень напряжения сигнала, выдаваемого контроллером 18 батареи, до приемлемого или считываемого уровня для главного контроллера 152. В результате, сигналы могут передаваться (то есть, вводиться и выводиться) между контроллером 18 батареи и главным контроллером 152 без каких-либо проблем, вызванных разными диапазонами напряжений, с которыми работают два контроллера 18, 152.
Кроме того, между каждым контроллером 18 батареи и главным контроллером 152 также расположены выключатели 154a, 156a. Один выключатель 154a расположен в проводящей линии 154 для проведения напряжения сигнала от главного контроллера 152 к контроллеру 18 батареи, и другой выключатель 156a расположен в проводящей линии 156 для проведения напряжения сигнала от контроллера 18 батареи к главному контроллеру 152. Выключателями 154a, 156a управляет главный контроллер 152. Когда главный контроллер 152 определяет, что высоковольтный электрический инструмент 100 не используется в течение заданного времени, главный контроллер 152 выключает выключатели 154a, 156a через второй выход 157c, таким образом, электрически отсоединяя контроллеры 18 батареи от главного контроллера 152. В результате, предотвращается прохождение тока утечки в течение слишком долгого времени между контроллерами 18 источников питания и главным контроллером 152, таким образом, предотвращая чрезмерную разрядку низковольтного батарейного источника 10 питания. Выключатели 154a и 156b электрически соединены между главным контроллером 152 и соответствующими контроллерами 18 батареи посредством соответствующих проводов 154, 156, по которым может проходить ток утечки.
Следует понимать, что расположение выключателя (выключателей) согласно настоящему изобретению не ограничено расположением, показанным в настоящем варианте осуществления изобретения. Например, если существует множество проводов, по которым может проходить ток утечки между главным контроллером 152 и одним контроллером 18 батареи, выключатель (выключатели) может быть расположен в одном или некоторых, но не всех, проводящих линиях. В другом альтернативном варианте осуществления изобретения, в котором множество батарейных источников питания соединены с главным контроллером, выключатель (выключатели) может быть расположен между главным контроллером 152 и только одним или некоторыми из батарейных источников питания (например, только первым батарейным источником питания № 1 или вторым батарейным источником питания № 2).
Как описано выше, когда состояние зарядки элементов 16 обнаружено как пониженное ниже заданного предела, контроллер 18 батареи выдает сигнал автоостанова к клемме 26 автоостанова, которая электрически соединена с клеммой 136 автоостанова. Сигнал автоостанова, выдаваемый контроллером 18 батареи, поступает в главный контроллер 152 через проводящую линию 156. Главный контроллер 152 принимает сигнал автоостанова от контроллера 18 батареи и выдает сигнал автоостанова к транзистору 192 регулирования напряжения затвора. В этом случае, сигнал автоостанова, выдаваемый главным контроллером 152, проводится к затвору транзистора 192 регулирования напряжения затвора через цепь 144 ввода-вывода сигнала автоостанова. В результате, транзистор 192 регулирования напряжения затвора включается (то есть, становится проводящим), мощный полевой транзистор 194 выключается, и подвод тока к электродвигателю 176 прекращается. Таким образом, предотвращается чрезмерная разрядка низковольтного батарейного источника 10 питания.
Кроме того, когда главный контроллер 152 принимает сигнал автоостанова от контроллера 18 батареи, индикатор (светодиод цепи индикации) 160, предпочтительно, светится. В этом случае, главный контроллер 152 выборочно включает только индикатор 160, соответствующий низковольтному источнику 10 питания, который выдал сигнал автоостанова. В результате, пользователь может немедленно определить, какой низковольтный батарейный источник 10 питания требует зарядки.
Как описано здесь выше, высоковольтный электрический инструмент 100 имеет два интерфейса 130 батареи, конфигурированных для съемной установки соответствующих низковольтных батарейных источников 10 питания и может одновременно использовать два низковольтных батарейных источника 10 питания в качестве источника энергии. Два низковольтных батарейных источника 10 питания соединены последовательно с электродвигателем 176 и подают напряжение 36 вольт к электродвигателю 176. Таким образом, высоковольтный электрический инструмент 100 с номинальным напряжением 36 вольт приводится в действие двумя низковольтными батарейными источниками 10 питания, каждый из которых имеет номинальное напряжение 18 вольт. Пользователь может привести в действие высоковольтный электрический инструмент 100 с использованием уже доступных низковольтных батарейных источников 10 питания без необходимости приобретать высоковольтный батарейный источник 30 питания и зарядное устройство для него. Каждый низковольтный источник 10 питания также может использоваться индивидуально в качестве собственного источника питания для низковольтного электрического инструмента 50. Таким образом, пользователь может эффективно использовать уже доступные низковольтные батарейные источники 10 питания и зарядное устройство для них.
На фиг. 6 показан пример, в котором электрическая схема высоковольтного электрического инструмента 100 модифицирована. В этом модифицированном примере к схеме, показанной на фиг. 5, добавлены две схемы 158 обхода. Одна схема 158 обхода применена для каждого соответствующего низковольтного батарейного источника 10 питания, соединенного с главным контроллером 152. Каждая схема 158 обхода соединяет входную клемму 134a положительного электрода с входной клеммой 134b отрицательного электрода для одного батарейного источника 10 питания через диод 158a. Таким образом, схема 158 обхода соединяет выходную клемму 24a положительного электрода с выходной клеммой 24b отрицательного электрода каждого низковольтного батарейного источника 10 питания через диод 158a. В этом варианте осуществления изобретения одна схема 158 обхода применена для каждого из батарейных источников 10 питания, соединенных с главным контроллером 152. Следует отметить, что расположение схемы (схем) обхода согласно настоящему изобретению не ограничено указанным выше вариантом выполнения. Например, схема обхода может быть расположена между только некоторыми из батарейных источников питания (например, только первым батарейным источником питания № 1 или вторым батарейным источником питания № 2).
Анод диода 158a соединен с входной клеммой 134b отрицательного электрода, и катод диода 158a соединен с выходной клеммой 134a положительного электрода. Таким образом, электрический ток нормально не течет в диоде 158a, и выходная клемма 24a положительного электрода и выходная клемма 24b отрицательного электрода низковольтного батарейного источника 10 питания электрически отсоединены. Однако когда низковольтный батарейный источник 10 питания становится чрезмерно разряженным, и на выходных клеммах 24a, 24b низковольтного батарейного источника 10 питания генерируется обратное напряжение, электрический ток течет в диоде 158a. Таким образом, выходные клеммы 24a, 24b батарейных источников 10 питания становятся электрически соединенными через схему 158 обхода. В результате, даже если только один низковольтный батарейный источник 10 питания становится чрезмерно разряженным, какое-либо повреждение низковольтного батарейного источника 10 питания может быть минимизировано или даже предотвращено. В случае необходимости, в схеме 158 обхода также может быть применен плавкий предохранитель 158b. В этом случае, если в схеме 158 обхода возникает сильный электрический ток, схема 158 обхода будет физически разъединена плавким предохранителем 158b, который плавится или как-то иначе разрывает соединение из-за чрезмерного тока. В результате, какое-либо повреждение низковольтного батарейного источника 10 питания может быть минимизировано или предотвращено, например, даже когда в диоде 158a происходит зенеровский пробой. Предпочтительно плавкий предохранитель 158b доступен для пользователя, и, таким образом, он может быть заменен в случае его разрыва.
На фиг. 7 показан другой модифицированный пример электрической схемы высоковольтного электрического инструмента 100. В этом модифицированном примере положение прикрепления источника питания для главного контроллера 152 в цепи, показанной на фиг. 5, изменено. Как показано на фиг. 7, главный выключатель 178 помещен между низковольтным батарейным источником 10 питания и схемой 142 источника питания. Таким образом, когда главный выключатель 178 выключен, электрический ток к главному контроллеру 152 одновременно отключается. В результате, может предотвращаться ненужное потребление мощности главным контроллером 152 в неактивном состоянии высоковольтного электрического инструмента 100.
На фиг. 8 показан другой модифицированный пример электрической схемы высоковольтного электрического инструмента 100. В этом модифицированном примере к схеме, показанной на фиг. 7, добавлены две схемы 158 обхода. Структура, функции и эффект схем 158 обхода аналогичны описанным со ссылками на вариант осуществления изобретения, показанный на фиг. 6.
Два типа адаптеров (интерфейсов источника питания) 200, 300 также описаны согласно настоящему варианту осуществления изобретения, а именно, адаптер 200 со шнуром и встроенный адаптер 300. Сначала со ссылками на фиг. 9, 10 и 11 будет описан адаптер 200 со шнуром. Инструмент, показанный на фиг. 9 и 10, соответствует инструменту 70, показанному на фиг. 19-22, который был описан выше и включен сюда посредством ссылки. Как показано на фиг. 9, адаптер 200 сконфигурирован для соединения множества низковольтных батарейных источников 10 питания с высоковольтным электрическим инструментом 70. Адаптер 200 снабжен блоком 202 стороны основного корпуса, конфигурированным для съемного присоединения к основному корпусу 72 высоковольтного электрического инструмента 70, блоком 206 стороны батарейного источника питания, сконфигурированным для съемной установки или прикрепления множества низковольтных батарейных источников 10 питания, и электрическим шнуром 204, который физически и электрически соединяет блок 202 стороны основного корпуса с блоком 206 стороны батарейного источника питания. В блоке 206 стороны батарейного источника питания может применяться крепежный крюк 206a для прикрепления к одежде пользователя или поясу, или другому предмету, переносимому на теле пользователя, таким образом, чтобы адаптер 200 и прикрепленные батарейные источники 10 питания могли удобно переноситься во время работы инструмента 70.
Как показано на фиг. 10, блок 202 стороны основного корпуса имеет внешний контур, который в целом соответствует внешнему контуру высоковольтного батарейного источника 30 питания. Соединитель (интерфейс инструмента) 220 расположен в блоке 202 стороны основного корпуса аналогично высоковольтному батарейному источнику 30 питания. Соединитель 220 может со скольжением вставляться в интерфейс 80 батарейного источника питания, расположенный на основном корпусе 72 высоковольтного электрического инструмента 70. Соединитель 220 включает в себя пару направляющих 222, выходную клемму положительного электрода 224a, выходную клемму отрицательного электрода 224b и клемму 226 автоостанова. Когда блок 202 стороны основного корпуса присоединен к интерфейсу 80 батареи, выходная клемма 224a положительного электрода блока 202 стороны основного корпуса соединяется с входной клеммой 84a положительного электрода интерфейса 80 батареи, и выходная клемма 224b отрицательного электрода блока 202 стороны основного корпуса соединяется с входной клеммой 84b отрицательного электрода интерфейса 80 батареи. Кроме того, клемма 226 автоостанова соединяется с клеммой 86 ввода-вывода (автоостанова) контроллера источника питания. В результате, блок 202 стороны основного корпуса электрически соединяется с внутренней электрической схемой основного корпуса 72 высоковольтного электрического инструмента 70. Кроме того, блок 202 стороны основного корпуса имеет защелку 212, которая сцепляется с выемкой 88 для сцепления с защелкой (см. фиг. 22) интерфейса 80 батареи и конфигурирован для съемного прикрепления блока 202 стороны основного корпуса к интерфейсу 80 батареи. Это зацепление выемки 88 для приема защелки с защелкой 212 может освобождаться кнопкой 214 освобождения защелки.
Как показано на фиг. 11, блок 206 стороны батарейного источника питания включает в себя два интерфейса 230 батареи. Каждый интерфейс 230 батареи может с возможностью отсоединения принимать или прикреплять один низковольтный батарейный источник 10 питания, и низковольтный батарейный источник 10 питания может со скольжением вставляться в него. Интерфейс 230 батареи имеет пару направляющих 232, входную клемму 234a положительного электрода, входную клемму 234b отрицательного электрода, клемму 236 ввода-вывода (автоостанова) контроллера источника питания и выемку 238 для приема защелки. Относительно конструкции, интерфейс 230 батареи по существу идентичен интерфейсу 60 батареи низковольтного электрического инструмента 50, описанного выше относительно фиг. 17 и 18, и его описание включено сюда в качестве ссылочного материала. Два интерфейса 230 источника питания расположены рядом на нижней поверхности блока 206 стороны батарейного источника питания, и низковольтные батарейные источники 10 питания, соответственно, вставлены в них в одном и том же направлении. Два низковольтных батарейных источника 10 питания, прикрепленных к блоку 206 стороны батарейного источника питания, соединены последовательно с выходной клеммой 224a положительного электрода и выходной клеммой 224b отрицательного электрода соединителя 220. В результате, два низковольтных батарейных источника 10 питания подают ток во внутреннюю электрическую схему основного корпуса 72 высоковольтного электрического инструмента 70 с напряжением приблизительно 36 вольт. Адаптер 200 обеспечивает соединение инструмента 70, имеющего интерфейс 80 батареи, выделенный для высоковольтного батарейного источника 30 питания для соединения с низковольтными батарейными источниками 10 питания и его приведения в действие. Кроме того, клемма 26 автоостанова батарейного источника 10 питания соединена с клеммой 236 автоостанова блока 206 стороны батарейного источника питания.
Как показано на фиг. 11, блок 206 со стороны батарейного источника питания также включает в себя два индикатора 260. Эти два индикатора 260, соответственно, расположены над двумя интерфейсами 230 батареи. Каждый индикатор 260, например, является светодиодом, но может быть любым другим устройством, которое способно выдавать визуальную информацию о статусе прикрепленного батарейного источника 10 питания, таким как одна или более ламп накаливания или один или более жидкокристаллический дисплеев. Описание относительно индикатора 160, приведенное выше относительно варианта осуществления изобретения, показанного на фиг. 2-4, также применимо для настоящего варианта осуществления изобретения, и, таким образом, указанное выше описание относительно индикатора 160 включено сюда в качестве ссылочного материала. Таким образом, например, один индикатор 260 может указывать состояние зарядки или уровень зарядки низковольтного батарейного источника 10 питания, прикрепленного к одному интерфейсу 230 батареи, и другой индикатор 260 может указывать то же состояние (уровень зарядки) или другое состояние низковольтного батарейного источника 10 питания, прикрепленного к другому интерфейсу 230 батареи. Каждый индикатор 260, предпочтительно, указывает, по меньшей мере, состояние зарядки своего соответствующего низковольтного батарейного источника 10 питания. Например, светодиод может светиться, когда состояние зарядки понижается ниже уровня, на котором становится необходимой подзарядка. Для индикатора 160 также предпочтительно, чтобы индикатор 260 указывал состояние зарядки своего соответствующего низковольтного батарейного источника 10 питания, по меньшей мере, на двух уровнях. Также подобно индикатору 160, предпочтительно, чтобы индикатор 260 указывал ненормальную температуру своего соответствующего низковольтного батарейного источника 10 питания вместо или в дополнение к указанию состояния его зарядки.
Эти два индикатора 260, предпочтительно, расположены рядом на одной поверхности блока 206 стороны батарейного источника питания и имеют одинаковое или по существу одинаковое направление отображения (то есть, одинаковое или по существу одинаковое направление свечения светодиодов). Таким образом, пользователь может видеть эти два индикатора 260 одновременно и может одновременно определять состояния зарядки двух низковольтных батарейных источников 10 питания. Кроме того, индикаторы 260, предпочтительно, расположены выше соответствующего интерфейса 230 и батареи. Таким образом, например, если высоковольтный электрический инструмент 70 резко прекращает работу, пользователь может немедленно определить, какой низковольтный батарейный источник 10 питания имеет проблемы или находится в ненормальном состоянии. Эти два индикатора 260 могут быть также расположены, например, на блоке 202 стороны основного корпуса, а не на блоке 206 стороны батарейного источника питания. Эти два индикатора 260 могут быть также расположены в других местах, которые могут быть одновременно наблюдаемыми пользователем. Предпочтительно, эти два индикатора 260 расположены в одной плоскости, таким образом, что пользователь мог одновременно видеть эти два индикатора 260 с различных направлений.
Подобно индикатору 160, индикатор 260 может быть также расположен в каждом низковольтном батарейном источнике 10 питания. Как уже было описано выше, два интерфейса 230 батареи расположены рядом и могут принимать низковольтные батарейные источники 10 питания в одном и том же направлении. Таким образом, когда два низковольтных батарейных источника 10 питания присоединены к блоку 206 стороны батарейного источника питания, эти два индикатора 260 помещены рядом в одной плоскости, и направление их свечения также одинаковое. Таким образом, пользователь может одновременно видеть эти два индикатора 260 с различных направлений.
Примерная электрическая схема адаптера 200 будет описана ниже со ссылками на фиг. 12. Как будет легко понятно при сравнении фиг. 12 с фиг. 5, цепь адаптера 200 по существу идентична части цепи, расположенной в основном корпусе 102 описанного выше высоковольтного электрического инструмента 100. Более конкретно, комбинация цепи основного корпуса 72 высоковольтного электрического инструмента 70 и цепи адаптера 200, показанная на фиг. 12, по существу идентична цепи основного корпуса 102 высоковольтного электрического инструмента 100, показанной на фиг. 5 (однако мощный полевой транзистор 246 отсутствует на фиг. 5).
Сначала будет описана цепь основного корпуса 72 высоковольтного электрического инструмента 70, показанная на фиг. 12. Основной корпус 72 высоковольтного электрического инструмента 70 снабжен электродвигателем 76, главным выключателем 78, схемой 90 регулирования скорости, мощным полевым транзистором 94, транзистором 92 регулирования напряжения затвора и цепью 96 деления напряжения. Конфигурации этих компонентов могут быть идентичными конфигурации электродвигателя 176, главного выключателя 178, схемы 190 регулирования скорости, мощного полевого транзистора 194, транзистора 192 регулирования напряжения затвора и схемы 196 деления напряжения основного корпуса 102 высоковольтного электрического инструмента 100, описанных выше со ссылками на фиг. 5-8, и, таким образом, нет необходимости их здесь описывать. Два низковольтных батарейных источника 10 питания, таким образом, соединены последовательно с электродвигателем 76 через адаптер 200.
Адаптер 200 снабжен главным контроллером 252, схемой 242 источника питания, шунтирующим резистором 250, схемой 248 детектирования тока, схемой 244 ввода-вывода сигнала автоостанова и плавким предохранителем 262. Главный контроллер 252 электрически соединен с двумя индикаторами 260. Конфигурации этих компонентов могут быть идентичными главному контроллеру 152, схеме 142 источника питания, шунтирующему резистору 150, схеме 148 детектирования тока, схеме 144 ввода-вывода сигнала автоостанова, индикатору 160 и плавкому предохранителю 162 в основном корпусе 102 высоковольтного электрического инструмента 100 и, таким образом, также нет необходимости их здесь описывать.
Адаптер 200 также снабжен мощным полевым транзистором 246 между входной клеммой отрицательного электрода 234b, соединенной с низковольтным батарейным источником 10 питания, и выходной клеммой отрицательного электрода 224b, соединенной с высоковольтным электрическим инструментом 70. Таким образом, два низковольтных батарейных источника 10 питания электрически соединены с электродвигателем 76, и ток разряда, выдаваемый двумя соединенными последовательно низковольтными батарейными источниками 10 питания, проходит в этой цепи. Главный контроллер 252 соединен с затвором мощного полевого транзистора 246 и может управлять мощным полевым транзистором 246. Например, главный контроллер 252 может выключать мощный полевой транзистор 246, когда выходное напряжение цепи 248 детектирования тока превышает заданную величину.
Ниже будут описаны функции мощного полевого транзистора 246. Когда адаптер 200 отделен от высоковольтного электрического инструмента 70, соединитель 220 адаптера 200 открыт. Когда два низковольтных батарейных источника 10 питания присоединены к адаптеру 200 в этом состоянии, на выходной клемме 224a положительного электрода и выходной клемме 224b отрицательного электрода в соединителе 220 генерируется напряжение приблизительно 36 вольт. Выходная клемма 224a положительного электрода и выходная клемма 224b отрицательного электрода расположены в слоте адаптера 200, как показано на фиг. 10. Таким образом, нежелательные объекты в целом не могут входить в контакт с двумя выходными клеммами 224a, 224b. Однако возможность вхождения в контакт нежелательных объектов с двумя выходными клеммами 224a, 224b не может быть полностью исключена. Например, если две выходные клеммы 224a, 224b замыкаются накоротко нежелательным объектом, может генерироваться очень большой электрический ток в низковольтном источнике (источниках) 10 питания или адаптере 200. В схеме, соответствующей настоящему варианту осуществления изобретения, в адаптере 200 расположен мощный полевой транзистор 246 таким образом, что после того, как адаптер 200 удален из высоковольтного электрического инструмента 70, если обнаружен очень большой ток, цепь может быть разорвана и, таким образом, электрический ток может быть отключен мощным полевым транзистором 246.
Главный контроллер 252 электрически соединен с клеммой 236 автоостанова интерфейса 230 батареи и может принимать напряжение входного сигнала (например, сигнала автоостанова) от контроллера 18 источника питания и может выдавать напряжение сигнала (например, сигнала отмены предохранения от разрядки) в контроллер 18 батареи. Выключатели 254a, 256a расположены, соответственно, в проводящей линии 254, которая проводит напряжение сигнала от главного контроллера 252 к контроллеру 18 батареи, и в проводящей линии 256, которая проводит напряжение сигнала от контроллера 18 батареи к главному контроллеру 252. Кроме того, в проводящих линиях 254, 256 также расположены средства 254b, 256b сдвига уровня напряжения, соответственно, для регулирования выходного напряжения сигналов от контроллера 18 батареи низковольтного батарейного источника 10 питания, который расположен на высоковольтной стороне, как было указано выше относительно примерных схем 154b, 156b сдвига уровня, показанных на фиг. 5-8. Таким образом, автоматические выключатели 154a, 156a и средства 154b, 156b сдвига уровня напряжения, описанные выше относительно высоковольтного электрического инструмента 100, могут использоваться без изменения в настоящем варианте осуществления изобретения, и, таким образом, нет необходимости их здесь описывать.
Как описано выше, при использовании адаптера 200, высоковольтный электрический инструмент 70 (который приспособлен для нормального прикрепления только одного батарейного источника питания в интерфейсе 80 батареи) может приводиться в действие двумя низковольтными батарейными источниками 10 питания. Соединяя два низковольтных батарейных источника 10 питания последовательно с электродвигателем 76, можно подавать напряжение приблизительно 36 вольт к электродвигателю 76. В результате, высоковольтный электрический инструмент 70 с номинальным напряжением 36 вольт может приводиться в действие двумя низковольтными батарейными источниками 10 питания, каждый из которых имеет номинальное напряжение 18 вольт. Таким образом, высоковольтный электрический инструмент 70 может работать с использованием уже доступных низковольтных батарейных источников 10 питания без необходимости приобретения высоковольтного батарейного источника 30 питания, который выдает номинальное напряжение 36 вольт, или зарядного устройства для него. Каждый низковольтный батарейный источник 10 питания также может индивидуально использоваться в качестве собственного источника питания для низковольтного электрического инструмента 50, который работает с батарейным источником питания на 18 вольт.
На фиг. 13 показан модифицированный пример электрической схемы адаптера 200. В этом модифицированном примере две схемы 258 обхода добавлены к схеме, показанной на фиг. 12. Одна схема 258 обхода применена для каждого соответствующего низковольтного батарейного источника 10 питания. Схема 258 обхода включает в себя диод 258a и плавкий предохранитель 258b. Эти схемы 258 обхода могут быть идентичными схемам 158 обхода высоковольтного электрического инструмента 100, описанного выше относительно фиг. 6 и 8, и, таким образом, нет необходимости их здесь описывать.
Другой (встроенный) адаптер 300 будет описан ниже со ссылками на фиг. 14, 15 и 16. Инструмент, показанный на фиг. 14-16, соответствует инструменту 70, показанному на фиг. 19-22, который был описан выше и включен сюда посредством ссылки. Как показано на фиг. 14, адаптер 300 также служит для соединения множества низковольтных батарейных источников 10 питания с высоковольтным электрическим инструментом 70. Подобно адаптеру 200, адаптер 300 также обеспечивает соединение инструмента 70, имеющего интерфейс 80 батареи, предназначенный для приема высоковольтного батарейного источника 30 питания, с низковольтными батарейными источниками 10 питания, и приведение инструмента 70 в действие таким образом. В отличие от описанного выше адаптера 200, вся электрическая схема для этого адаптера 300 содержится в одном корпусе. Таким образом, части, которые соответствуют блоку 202 стороны основного корпуса и блоку 206 стороны батарейного источника питания описанного выше адаптера 200 интегрированы в одном корпусе. Электрическая схема адаптера 300 может быть функционально идентичной электрической схеме описанного выше адаптера 200, показанного на фиг. 12 или фиг. 13.
Как показано на фиг. 15, соединитель 220 может быть расположен в или на верхней поверхности или верхней части 301 адаптера 300 аналогично соединителю 220 шнурового адаптера 200, показанного на фиг. 10. Таким образом, соединитель 220 может со скольжением вставляться в интерфейс 80 батареи, расположенный на основном корпусе 72 высоковольтного электрического инструмента 70. Соединитель 220 включает в себя пару направляющих 222, выходную клемму положительного электрода 224a, выходную клемму 224b отрицательного электрода и клемму 226 автоостанова. Конструкции соединителей 220 в двух типах адаптеров 200, 300 могут быть по существу идентичными. Таким образом, когда соединитель 220 адаптера 300 присоединен к интерфейсу 80 батареи, выходная клемма 224a положительного электрода адаптера 300 электрически соединяется с входной клеммой 84a положительного электрода интерфейса 80 батареи, и выходная клемма 224b отрицательного электрода адаптера 300 электрически соединяется с входной клеммой 84b отрицательного электрода интерфейса 80 батареи. В результате, адаптер 300 электрически соединяется с электрической схемой, содержащейся в основном корпусе 72 высоковольтного электрического инструмента 70. Кроме того, клемма 86 автоостанова соединяется с клеммой 226 автоостанова.
Как показано на фиг. 16, два интерфейса 230 батареи расположены на нижней поверхности или нижней части 302 адаптера 300 аналогично интерфейсу 230 батареи шнурового адаптера 200, показанного на фиг. 11. Каждый интерфейс 230 батареи может с возможностью отсоединения принимать или прикреплять один низковольтный батарейный источник 10 питания, и низковольтный батарейный источник 10 питания может со скольжением вставляться в него. Интерфейс 230 батареи имеет пару направляющих 232, входную клемму 234a положительного электрода, входную клемму 234b отрицательного электрода и выемку 238 для приема защелки. Конструкции интерфейсов 230 батареи двух типов адаптеров 200, 300 могут быть по существу идентичными. Два интерфейса 230 батареи расположены рядом на нижней поверхности блока 206 стороны батарейного источника питания, и низковольтные батарейные источники 10 питания, соответственно, вставлены в них в одном и том же направлении. Два низковольтных батарейных источника 10 питания, прикрепленных к адаптеру 300, соединены последовательно с выходной клеммой 224a положительного электрода и выходной клеммой 224b отрицательного электрода соединителя 220. В результате, два низковольтных батарейных источника 10 питания подают ток в электрическую схему, содержащуюся в основном корпусе 72 высоковольтного электрического инструмента 70, с напряжением приблизительно 36 вольт. Кроме того, клемма 26 автоостанова батарейного источника 10 питания соединена с клеммой 236 автоостанова адаптера 300.
Как показано на фиг. 15, адаптер 300 также снабжен двумя индикаторами 260. Эти два индикатора 260 расположены на задней поверхности 300a адаптера 300. Эти два индикатора 260, соответственно, расположены над двумя интерфейсами 230 батареи. Каждый индикатор 260 содержит, например, светодиод или другой источник света, такой как лампа накаливания или индикаторное устройство, такое как жидкокристаллический дисплей, как описано выше со ссылками на индикатор 260 шнурового адаптера 200, и индикатор 160 в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 2-4, описание которого вновь включено сюда посредством ссылки. Таким образом, подобно указанным выше вариантам осуществления изобретения, индикатор 260 может указывать состояние зарядки низковольтного батарейного источника 10 питания, прикрепленного к одному интерфейсу 230 батареи, и другой индикатор 260 может указывать такое же или другое состояние низковольтного батарейного источника 10 питания, прикрепленного к другому интерфейсу 230 источника питания. Эти два индикатора 260, предпочтительно, расположены рядом на задней поверхности 300a адаптера 300. Таким образом, пользователь может видеть эти два индикатора 260 одновременно и может одновременно определять соответствующие состояния зарядки или другое указанное состояние (состояния) двух низковольтных батарейных источников 10 питания. Кроме того, индикаторы 260, предпочтительно, расположены выше соответствующих интерфейсов 230 батареи. Таким образом, например, если высоковольтный электрический инструмент 70 резко прекращает работу, пользователь может немедленно определить, какой низковольтный батарейный источник 10 питания имеет проблемы или работает ненормально.
Как описано выше, при использовании адаптера 300, высоковольтный электрический инструмент 70 может работать с использованием двух низковольтных батарейных источников 10 питания. Соединяя два низковольтных батарейных источника 10 питания последовательно с электродвигателем 76, можно подавать к электродвигателю 76 напряжение приблизительно 36 вольт. В результате, высоковольтный электрический инструмент 70 с номинальным напряжением 36 вольт может приводиться двумя низковольтными батарейными источниками 10 питания, каждый из которых имеет номинальное напряжение 18 вольт. Таким образом, высоковольтный электрический инструмент 70 может быть приведен в действие с использованием уже доступных низковольтных батарейных источников 10 питания без необходимости приобретения высоковольтного батарейного источника 30 питания, имеющего номинальное напряжение 36 вольт, или зарядного устройства для него. Каждый низковольтный батарейный источник 10 питания также может индивидуально использоваться в качестве собственного источника питания для низковольтного электрического инструмента 50.
В данном описании показательным примером низковольтного электрического инструмента 50 является электрическая дрель, и представительным примером высоковольтных электрических инструментов 70, 100 является электрическая воздуходувка (воздуходувка для удаления листьев). Однако настоящее изобретение не ограничено этими конкретными типами электрических инструментов и может быть широко применено с множеством типов электрических инструментов, как описано выше в разделе "Сущность изобретения".
Выше описаны конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, но эти варианты осуществления изобретения просто поясняют некоторые показательные возможности для использования настоящего изобретения и не ограничивают формулу изобретения. Предмет изобретения, сформулированный в формуле изобретения, включает в себя изменения и модификации конкретных примеров, описанных выше.
Технические элементы, показанные в описании или чертежах, могут быть использованы отдельно или в других комбинациях, которые явно здесь не описаны, но будут очевидны для специалиста в данной области техники. Кроме того, описанный здесь предмет изобретения может быть использован для одновременного достижения множества целей или только одной цели, которые могли быть не указаны явно в данном описании.
Хотя настоящее изобретение было описано относительно предпочтительного использования литий-ионных элементов, настоящее изобретение, конечно, применимо к любому типу химического состава батареи или технологии, включая, но не ограничиваясь ими, кадмиево-никелевые, гибридные никелевые, никель-цинковые, литиево-железофосфатные и т.д.
Кроме того, хотя показательный электрический инструмент 100 и адаптеры 200, 300 были показаны, как обеспечивающие последовательное соединение двух батарейных источников 10 питания, интерфейс 80 батареи инструмента 100 или адаптеры 200, 300, конечно, могут модифицироваться для соединения трех или больше батарейных источников 10 питания последовательно и/или параллельно. Кроме того, не требуется, чтобы все первые батарейные источники 10 питания имели одинаковое номинальное напряжение, и в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения один первый батарейный источник 10 питания может иметь первое номинальное напряжение, например, 12 вольт, и один первый батарейный источник 10 питания может иметь второе номинальное напряжение, например, 18 вольт, то есть, первое и второе номинальные напряжения этих двух батарейных источников 10 питания являются разными. В этом случае, предпочтительно, чтобы интерфейсы 130, 230 первой батареи были сконфигурированы по-разному, чтобы обеспечивать то, что к нему может прикрепляться только надлежащий батарейный источник питания. Дополнительно или в качестве альтернативы, главный контроллер 152 инструмента 70, 100 или главный контроллер 252 адаптера 200, 300 и его вспомогательные электрические схемы могут быть конфигурированы для надлежащего распознавания батарейных источников питания, имеющих разные номинальные напряжения, и рабочих сигналов, выдаваемых от соответствующих центральных процессоров батарейных источников питания.
Адаптеры 200, 300 могут быть модифицированы для обеспечения только выполнения функции сдвига уровня напряжения, и функция управления электродвигателем инструмента может выполняться интегральной схемой, например, микропроцессором, расположенным в основном корпусе 72, 100 инструмента 70, 100. Например, адаптеры 200, 300 могут не содержать главный контроллер 252, и вместо этого могут включать в себя, например, только средства 254b, 256b сдвига уровня напряжения и/или выключатели 254a, 256a. Естественно, адаптеры 200, 300 могут также включать в себя диод (диоды) 258a, плавкий предохранитель (предохранители) 258b и индикаторы 260. В таких вариантах осуществления изобретения функции главного контроллера 252 выполняются электрической схемой, расположенной в основном корпусе 72, 100 инструмента 70, 100. В этом случае, средства 254b, 256b сдвига уровня напряжения, предпочтительно, выдают надлежащие отрегулированные по напряжению сигналы от контроллеров 18 батарейных источников питания к процессору, расположенному в основном корпусе 72, 102.
Дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя без ограничения следующее:
1. Электрический инструмент, приспособленный для питания, по меньшей мере, первым батарейным источником питания и вторым батарейным источником питания, соединенными последовательно, в котором каждый батарейный источник питания содержит интегральную схему, причем электрический инструмент содержит:
контроллер, приспособленный для приема сигналов, соответственно, выдаваемых от интегральных схем первого и второго батарейного источника питания, причем интегральная схема первого батарейного источника питания выдает первый сигнал на первом уровне напряжения, и интегральная схема второго батарейного источника питания выдает второй сигнал на втором уровне напряжения, отличающемся от первого уровня напряжения; и
первую схему сдвига уровня, расположенную между контроллером и интегральной схемой первого батарейного источника питания, причем первая схема сдвига уровня приспособлена для сдвига первого уровня напряжения первого сигнала ко второму уровню напряжения, который используется контроллером.
2. Электрический инструмент, как в варианте 1 осуществления изобретения, дополнительно содержащий:
вторую схему сдвига уровня, расположенную между контроллером и интегральной схемой первого батарейного источника питания, причем вторая схема сдвига уровня, приспособлена для сдвига второго уровня напряжения сигнала, выдаваемого от контроллера, до первого уровня напряжения, который используется интегральной схемой первого батарейного источника питания.
3. Электрический инструмент, как в варианте 1 или 2 осуществления изобретения, дополнительно содержащий:
по меньшей мере, один выключатель, расположенный между контроллером и интегральной схемой первого батарейного источника питания, причем выключатель приспособлен для отключения электрического соединения между контроллером и интегральной схемой первого батарейного источника питания.
4. Электрический инструмент, как в варианте 3 осуществления изобретения, в котором, по меньшей мере, один выключатель управляется контроллером.
5. Электрический инструмент, как в вариантах 1-4 осуществления изобретения, дополнительно содержащий:
по меньшей мере, одну схему обхода, содержащую диод, который электрически соединяет положительный электрод и отрицательный электрод одного из батарейных источников питания.
6. Электрический инструмент, как в варианте осуществления изобретения 5, в котором, по меньшей мере, одна схема обхода также содержит плавкий предохранитель.
7. Электрический инструмент, приспособленный для питания множеством батарейных источников питания, соединенных последовательно, причем электрический инструмент содержит:
по меньшей мере, одну схему обхода, содержащую диод, который электрически соединяет положительный электрод и отрицательный электрод одного из батарейных источников питания.
8. Электрический инструмент, как в варианте 7 осуществления изобретения, в котором, по меньшей мере, одна схема обхода также содержит плавкий предохранитель.
9. Адаптер, приспособленный для разъемного соединения множества батарейных источников питания с основным корпусом электрического инструмента, причем каждый батарейный источник питания содержит интегральную схему, и адаптер выполнен с возможностью отсоединения от основного корпуса электрического инструмента, причем адаптер содержит:
контроллер, приспособленный для приема сигналов, соответственно, выдаваемых от интегральных схем первого и второго батарейного источника питания, причем интегральная схема первого батарейного источника питания выдает первый сигнал на первом уровне напряжения, и интегральная схема второго батарейного источника питания выдает второй сигнал на втором уровне напряжения, отличающемся от первого уровня напряжения; и
первую схему сдвига уровня, расположенную между контроллером и интегральной схемой первого батарейного источника питания, причем первая схема сдвига уровня приспособлена для сдвига первого уровня напряжения первого сигнала ко второму уровню напряжения, который используется контроллером.
10. Адаптер, как в варианте 9 осуществления изобретения, дополнительно содержащий:
вторую схему сдвига уровня, расположенную между контроллером и интегральной схемой первого батарейного источника питания, причем вторая схема сдвига уровня приспособлена для сдвига второго уровня напряжения сигнала, выдаваемого от контроллера, к первому уровню напряжения, который используется интегральной схемой первого батарейного источника питания.
11. Адаптер, как в вариантах 9 или 10 осуществления изобретения, дополнительно содержащий:
по меньшей мере, один выключатель, расположенный между контроллером и интегральной схемой первого батарейного источника питания, причем выключатель приспособлен для отключения электрического соединения между контроллером и интегральной схемой первого батарейного источника питания.
12. Адаптер, как в варианте 11 осуществления изобретения, в котором, по меньшей мере, одним выключателем управляет контроллер.
13. Адаптер, как в вариантах 9-12 осуществления изобретения, дополнительно содержащий:
по меньшей мере, одну схему обхода, содержащую диод, который электрически соединяет положительный электрод и отрицательный электрод одного из батарейных источников питания.
14. Адаптер, как в варианте 13 осуществления изобретения, в котором, по меньшей мере, одна схема обхода также содержит плавкий предохранитель.
15. Адаптер, приспособленный для соединения множества батарейных источников питания с основным корпусом электрического инструмента, причем адаптер выполнен с возможностью отсоединения от основного корпуса электрического инструмента, при этом адаптер содержит:
по меньшей мере, одну схему обхода, содержащую диод, который электрически соединяет положительный электрод и отрицательный электрод одного из батарейных источников питания.
16. Адаптер, как в варианте 15 осуществления изобретения, в котором, по меньшей мере, одна схема обхода также содержит плавкий предохранитель.
1. Интерфейс источника питания для электрического инструмента, содержащий:
интерфейс первого батарейного источника питания, приспособленный для съемного прикрепления первого батарейного источника питания и содержащий входную клемму положительного электрода первой батареи, входную клемму отрицательного электрода первой батареи и клемму интерфейса контроллера первой батареи,
интерфейс второго батарейного источника питания, приспособленный для съемного прикрепления второго батарейного источника питания и содержащий входную клемму положительного электрода второй батареи, входную клемму отрицательного электрода второй батареи и клемму интерфейса контроллера второй батареи, причем входная клемма отрицательного электрода первой батареи электрически соединена последовательно с входной клеммой положительного электрода второй батареи, при этом входная клемма положительного электрода первой батареи электрически соединяется с входной клеммой отрицательного электрода второй батареи через нагрузку (М) электрического инструмента, и
первый преобразователь постоянного тока, электрически соединенный с клеммой интерфейса контроллера первой батареи и приспособленный для пропорционального понижения напряжения первого сигнала, принятого на клемме интерфейса контроллера первой батареи.
2. Интерфейс источника питания по п.1, дополнительно содержащий:
второй преобразователь постоянного тока, электрически соединенный с клеммой интерфейса контроллера первой батареи и приспособленный для пропорционального повышения напряжения второго сигнала, принятого на втором преобразователе постоянного тока, для подачи к клемме интерфейса контроллера первой батареи.
3. Интерфейс источника питания по п.2, дополнительно содержащий:
первый выключатель, электрически соединенный между клеммой интерфейса контроллера первой батареи и первым преобразователем постоянного тока, и
второй выключатель, электрически соединенный между клеммой интерфейса контроллера первой батареи и вторым преобразователем постоянного тока,
в котором первый и второй выключатели управляются таким образом, что: клемма интерфейса контроллера первой батареи электрически соединена с первым преобразователем постоянного тока, когда первый сигнал подается к клемме интерфейса контроллера первой батареи, и клемма интерфейса контроллера первой батареи электрически соединяется со вторым преобразователем постоянного тока, когда второй сигнал подается к первому преобразователю постоянного тока.
4. Интерфейс источника питания по п.1, дополнительно содержащий:
первый батарейный источник питания, прикрепленный к интерфейсу первого батарейного источника питания и содержащий первый контроллер, имеющий выходную клемму, электрически соединенную с клеммой интерфейса контроллера первой батареи, при этом первый контроллер приспособлен для выдачи сигнала автоостанова как первого сигнала к клемме интерфейса контроллера первой батареи, когда первый контроллер определяет, что первый батарейный источник питания находится в ненормальном состоянии или требует подзарядки, и
второй батарейный источник питания, прикрепленный к интерфейсу второго батарейного источника питания и содержащий второй контроллер, имеющий выходную клемму, электрически соединенную с клеммой интерфейса контроллера второй батареи, при этом второй контроллер приспособлен для выдачи сигнала автоостанова к клемме интерфейса контроллера второй батареи, когда второй контроллер батареи определяет, что второй батарейный источник питания находится в ненормальном состоянии или требует подзарядки.
5. Интерфейс источника питания по п.1, дополнительно содержащий:
первый диод, имеющий анод, электрически соединенный с входной клеммой положительного электрода первой батареи, и катод, электрически соединенный с входной клеммой отрицательного электрода первой батареи, при этом первый диод имеет свойство, что он становится проводящим, когда обратное напряжение генерируется через входную клемму положительного электрода первой батареи и входную клемму отрицательного электрода первой батареи, и
второй диод, имеющий анод, электрически соединенный с входной клеммой положительного электрода второй батареи, и катод, электрически соединенный с входной клеммой отрицательного электрода второй батареи, причем второй диод имеет свойство, что он становится проводящим, когда обратное напряжение генерируется на входной клемме положительного электрода второй батареи и входной клемме отрицательного электрода второй батареи.
6. Интерфейс источника питания по п.1, дополнительно содержащий плавкий предохранитель, электрически соединенный между входной клеммой отрицательного электрода первой батареи и входной клеммой положительного электрода второй батареи.
7. Интерфейс источника питания по п.1, в котором нагрузка (М) имеет номинальное напряжение (например, 14 или 36 вольт), которое, по меньшей мере, по существу, в два раза больше номинального напряжения (например, 7 или 18 вольт, соответственно) первого и второго батарейных источников питания.
8. Интерфейс источника питания по п.1, в котором первый и второй батарейные источники питания имеют заданное номинальное напряжение, и первый и второй интерфейсы батарейных источников питания приспособлены для предотвращения прикрепления батарейного источника питания, имеющего номинальное напряжение, отличающееся от заданного номинального напряжения первого и второго батарейного источника питания.
9. Интерфейс источника питания по п.2, также включающий в себя контроллер, содержащий:
входную клемму, электрически соединенную с первым преобразователем постоянного тока,
первую выходную клемму, электрически соединенную со вторым преобразователем постоянного тока, и
вторую выходную клемму, электрически соединенную с первым и вторым выключателями, причем контроллер приспособлен, чтобы заставить первый выключатель проводить, когда первый сигнал принят на клемме интерфейса контроллера первой батареи, и заставлять второй выключатель проводить, когда контроллер выдает второй сигнал на первую клемму.
10. Интерфейс источника питания по п.1, дополнительно содержащий корпус, имеющий первую часть с первым и вторым интерфейсами для батарейных источников питания, расположенными на его поверхности, в котором корпус также содержит вторую часть с интерфейсом для инструмента, расположенным на его поверхности, причем интерфейс для инструмента содержит:
выходную клемму положительного электрода батареи, электрически соединенную с входной клеммой положительного электрода первой батареи, и
выходную клемму отрицательного электрода батареи, электрически соединенную с входной клеммой отрицательного электрода второй батареи,
в котором интерфейс инструмента приспособлен для съемного прикрепления к интерфейсу для батарейных источников питания электрического инструмента.
11. Интерфейс источника питания по п.10, в котором интерфейсы первого и второго батарейных источников питания физически конфигурированы отлично от интерфейса инструмента.
12. Интерфейс источника питания по п.10, в котором интерфейс первого и второго батарейных источников питания каждый имеет первый набор параллельных направляющих, приспособленный для приема со скольжением батарейного источника питания, и интерфейс инструмента имеет второй набор параллельных направляющих, приспособленный для соединения со скольжением с интерфейсом батарейных источников питания электрического инструмента, при этом расстояние между параллельными направляющими первого набора отличается от расстояния между параллельными направляющими второго набора.
13. Интерфейс источника питания по п.10, в котором первая часть корпуса соединена со второй частью корпуса электрическим шнуром.
14. Интерфейс источника питания по п.10, дополнительно содержащий крепежное устройство, расположенное на первой части, при этом крепежное устройство приспособлено для прикрепления к предмету одежды, носимому пользователем, и/или к части тела пользователя.
15. Инструмент, содержащий:
электрическую нагрузку (М), расположенную внутри корпуса инструмента, и
интерфейс источника питания по любому из пп.1-8, в котором интерфейсы первого и второго батарейных источников питания расположены на поверхности корпуса инструмента, и входная клемма положительного электрода первого батарейного источника питания и входная клемма отрицательного электрода второго батарейного источника питания выборочно электрически соединяются с электрической нагрузкой.
16. Интерфейс источника питания для электрического инструмента, содержащий:
интерфейс первого батарейного источника питания, приспособленный для съемного прикрепления первого батарейного источника питания и содержащий входную клемму положительного электрода первой батареи и входную клемму отрицательного электрода первой батареи,
интерфейс второго батарейного источника питания, приспособленный для съемного прикрепления второго батарейного источника питания и содержащий входную клемму положительного электрода второй батареи и входную клемму отрицательного электрода второй батареи, при этом входная клемма отрицательного электрода первой батареи электрически соединена последовательно с входной клеммой положительного электрода второй батареи, причем входная клемма положительного электрода первой батареи электрически соединяется с входной клеммой отрицательного электрода второй батареи через нагрузку (М) электрического инструмента, первый диод, имеющий анод, электрически соединенный с входной клеммой положительного электрода первой батареи, и катод, электрически соединенный с входной клеммой отрицательного электрода первой батареи, причем первый диод имеет свойство, что он становится проводящим, когда обратное напряжение генерируется на входной клемме положительного электрода первой батареи и входной клемме отрицательного электрода первой батареи, и
второй диод, имеющий анод, электрически соединенный с входной клеммой положительного электрода второй батареи, и катод, электрически соединенный с входной клеммой отрицательного электрода второй батареи, причем второй диод имеет свойство, что он становится проводящим, когда обратное напряжение генерируется на входной клемме положительного электрода второй батареи и входной клемме отрицательного электрода второй батареи.
17. Интерфейс источника питания по п.16, дополнительно содержащий плавкий предохранитель, электрически соединенный между входной клеммой отрицательного электрода первой батареи и входной клеммой положительного электрода второй батареи.
18. Интерфейс источника питания по п.16, в котором нагрузка (М) имеет номинальное напряжение (например, 14 или 36 вольт), которое, по меньшей мере, по существу, в два раза больше номинального напряжения (например, 7 или 18 вольт, соответственно) первого и второго батарейного источника питания.
19. Интерфейс источника питания по п.16, в котором первый и второй батарейные источники питания имеют заданное номинальное напряжение, и интерфейсы первого и второго батарейных источников питания приспособлены для предотвращения прикрепления батарейного источника питания, имеющего номинальное напряжение, отличающееся от заданного номинального напряжения первого и второго батарейных источников питания.
20. Интерфейс источника питания по п.16, дополнительно содержащий корпус, имеющий первую часть с первым и вторым интерфейсами для батарейных источников питания, расположенными на его поверхности, в котором корпус также содержит вторую часть с интерфейсом для инструмента, расположенным на его поверхности, при этом интерфейс для инструмента содержит:
выходную клемму положительного электрода батареи, электрически соединенную с входной клеммой положительного электрода первой батареи, и
выходную клемму отрицательного электрода батареи, электрически соединенную с входной клеммой отрицательного электрода второй батареи,
причем интерфейс инструмента приспособлен для съемного прикрепления к интерфейсу для батарейных источников питания инструмента.
21. Интерфейс источника питания по п.20, в котором интерфейсы первого и второго батарейных источников питания физически конфигурированы отлично от интерфейса инструмента.
22. Интерфейс источника питания по п.20, в котором каждый интерфейс первого и второго батарейных источников питания имеет первый набор параллельных направляющих, приспособленный для приема со скольжением батарейного источника питания, и интерфейс инструмента имеет второй набор параллельных направляющих, приспособленный для соединения со скольжением с интерфейсом батарейных источников питания электрического инструмента, в котором расстояние между параллельными направляющими первого набора отличается от расстояния между параллельными направляющими второго набора.
23. Интерфейс источника питания по п.20, в котором первая часть корпуса физически и электрически соединена со второй частью корпуса электрическим шнуром.
24. Интерфейс источника питания по п.20, дополнительно содержащий крепежное устройство, расположенное на первой части, причем крепежное устройство приспособлено для прикрепления к предмету одежды, носимому пользователем, и/или к части тела пользователя.
25. Интерфейс источника питания по п.20, дополнительно содержащий мощный полевой транзистор, электрически соединенный между одной из (i) выходной клеммы положительного электрода батареи и входной клеммы положительного электрода первой батареи и (ii) выходной клеммой отрицательного электрода батареи и входной клеммы отрицательного электрода второй батареи, при этом мощный полевой транзистор приспособлен для отключения электрического тока к нагрузке (М) инструмента в случае обнаружения короткого замыкания.
26. Инструмент, содержащий:
электрическую нагрузку (М), расположенную внутри корпуса инструмента, и
интерфейс источника питания по любому из пп.16-19, в котором интерфейсы первого и второго батарейных источников питания расположены на поверхности корпуса инструмента, и входная клемма положительного электрода первой батареи и входная клемма отрицательного электрода второй батареи выборочно электрически соединяются с электрической нагрузкой.
