具有節能助力功能的電動工具電源系統的製作方法
2023-06-07 19:39:21
專利名稱：具有節能助力功能的電動工具電源系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種手持式電動工具的電源裝置，尤其涉及一種具有節能助力功能的電動工具電源系統。
背景技術：
手提式電動工具工作時有兩個特點一是要求瞬時的大電流輸出，最高能達到 50A以上，二是啟停頻繁，這種工況對電源要求十分苛刻。目前手提式電動工具最常用的是鉛蓄電池。鉛蓄電池價格低廉，技術成熟，應用廣泛。但也具有體積大，能量密度低，易老化， 壽命短等缺點，尤其用於電動工具這種頻繁起停，瞬時的大電流輸出的場合，對蓄電池的壽命影響很大。本實用新型兼顧大扭矩輸出及節能環保的要求，提出了使用超級電容與鉛酸電池組成二元電源，啟動時增大輸出電流，停止時回收電機制動時能量的技術方案。該裝置可以在增加極小成本的基礎上，實現手提式電動工具的輕便化，同時動力強勁，節能高效。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種節能助力功能的電動工具電源系統，該系統將鉛酸電池組與超級電容組成二元電源，通過超級電容增大啟動時的輸出電流，回收電機制動時的能量，達到節能的效果。為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是一種具有節能助力功能的電動工具電源系統，其結構包括塑料外殼、蓄電池、卡簧、支座、超級電容組、電池正極端子、電池負極端子、卡盤、支板、控制器電路板。所述蓄電池密封在塑料外殼中，卡簧固定在塑料外殼上，超級電容組並聯連接後固定在支座中，在支座的外壁兩側分別是電池正極端子和電池負極端子，在塑料外殼的上面固聯一支板，在支板上固定控制器電路板，兩個卡盤分別固定在支板的兩端，控制器電路板兩端用卡盤卡住，並用螺絲固定在支板上。當電機啟動時， 超級電容和蓄電池共同對電機供電，可以產生較大的電流，起到助力的作用；當電機工作時，蓄電池對電機供電；當電機停止時，電機制動時的能量經DC/DC升壓模塊給超級電容組充電，電容充不滿部分由蓄電池續充。控制器通過換向開關控制電機的正反轉；控制器用速度旋轉檔以PWM方式控制電機的轉速，通過改變佔空比的大小來調節速度；控制器可以控制超級電容與蓄電池的通斷，而且還可以檢測超級電容組、蓄電池的電量和溫度，具有監測報警功能。與現有技術相比，本實用新型的優點在於針對電動工具啟動時需要較大電流，本系統將使用超級電容組和蓄電池組成二元電源為電機供電，可以提供大扭矩輸出，避免鉛酸電池的過放電，提高鉛酸電池壽命，同時也能為電動工具提供強勁動力；而且還可以回收電機制動時的能量，使之回饋到電源中，提高電源的續航能力，從而達到節能的目的。
[0007]圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為本實用新型的系統原理圖；圖3為本實用新型的控制器電路圖。圖1中1、塑料外殼；2、蓄電池；3、卡簧；4、支座；5、超級電容組；6、電池正極端子；7、電池負極端子；8、卡盤；9、支板；10、控制器電路板。
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型作進一步說明。作為本實用新型的一種實施方式，參閱圖1、圖2、圖3。圖1為本實用新型結構，包括塑料外殼1、蓄電池2、卡簧3、支座4、超級電容組5、 電池正極端子6、電池負極端子7、卡盤8、支板9、控制器電路板10。所述蓄電池2密封在塑料外殼1中，卡簧3固定在塑料外殼1上，按下它可以方便將整個裝置插進手持式電動工具中，超級電容組5並聯連接後固定在支座4中，在支座4的外壁兩側分別是電池正極端子 6和電池負極端子7，在塑料外殼1的上面固聯一支板9，在支板9上固定控制器電路板10， 兩個卡盤8分別固定在支板9的兩端，控制器電路板10兩端用卡盤8卡住，並用螺絲固定在支板9上。圖2表示本實用新型的系統原理圖，超級電容組和蓄電池並聯給系統供電，調速電路和換向電路通過控制器來控制電機的轉速和正反轉；保險絲防止電路電流過大，燒壞超級電容組；DC/DC模塊接在電機上，當電機停止時，由於慣性的作用，電機還在運轉，此時通過超級電容把這部分能量儲存起來，由於充電過程中充電電壓要達到或超過超級電容的額定電壓，所以DC/DC模塊起升壓的作用。具體工作原理是當電機啟動時，超級電容和蓄電池共同對電機供電，可以產生較大的電流，有助力作用；電機工作時，蓄電池對電機供電。 電機停止時，電機制動時的能量經DC/DC升壓模塊給超級電容組充電，電容充不滿部分由蓄電池續充。圖3表示本實用新型的控制器電路圖，當閉合啟動開關後，啟動電路工作，此時超級電容和蓄電池共同對電機供電；控制器用速度旋轉檔以PWM方式控制電機的轉速，通過改變佔空比的大小來調節速度，佔空比大，速度就高；控制器通過換向開關控制電機的正反轉；蓄電池出來的電壓經電壓轉換後給控制器晶片的工作電源供電；電量檢測電路可以檢測電路中電量，當電量充足時指示燈為綠色，當電量不足時指示燈為紅色；溫度檢測電路可以檢測整個系統的溫度，當溫度高於設定值時，電路自動切斷，從而保護電池。
權利要求1.一種具有節能助力功能的電動工具電源系統，包括塑料外殼、蓄電池、卡簧、支座、超級電容組、電池正極端子、電池負極端子、卡盤、支板、控制器電路板。所述的蓄電池密封在塑料外殼中，卡簧固定在塑料外殼上，超級電容組並聯連接後固定在支座中，在支座的外壁兩側分別是電池正極端子和電池負極端子，在塑料外殼的上面固聯一支板，在支板上固定控制器電路板，兩個卡盤分別固定在支板的兩端，控制器電路板兩端用卡盤卡住，並用螺絲固定在支板上。
2.根據權利要求1所述的一種具有節能助力功能的電動工具電源系統，其特徵在於 蓄電池與超級電容組成一個二元複合電源系統，通過超級電容增大啟動時的輸出電流，回收電機制動時的能量，達到節能的效果。
3.根據權利要求1所述的一種具有節能助力功能的電動工具電源系統，其特徵在於 超級電容將電機制動時產生的能量經DC/DC升壓模塊給其充電，電容充不滿部分由蓄電池續充。
4.根據權利要求1所述的一種具有節能助力功能的電動工具電源系統，其特徵在於 電量檢測電路可以檢測電路中電量，當電量充足時指示燈為綠色，當電量不足時指示燈為紅色；溫度檢測電路可以檢測整個系統的溫度，當溫度高於設定值時，電路自動切斷，從而保護電池。
5.根據權利要求1所述的一種具有節能助力功能的電動工具電源系統，其特徵在於 控制器用速度旋轉檔以PWM方式控制電機的轉速，通過改變佔空比的大小來調節速度。
專利摘要本實用新型公開了一種具有節能助力功能的電動工具電源系統，包括塑料外殼、蓄電池、卡簧、支座、超級電容組、電池正極端子、電池負極端子、卡盤、支板、控制器電路板。所述蓄電池密封在塑料外殼中，卡簧固定在塑料外殼上，超級電容組並聯連接後固定在支座中，在支座的外壁兩側分別是電池正極端子和電池負極端子，在塑料外殼的上面固聯一支板，在支板上固定控制器電路板，兩個卡盤分別固定在支板的兩端，控制器電路板兩端用卡盤卡住，並用螺絲固定在支板上。當電機啟動時，超級電容和蓄電池共同對電機供電，可以產生較大的電流，起到助力的作用；當電機工作時，蓄電池對電機供電；當電機停止時，電機制動時的能量經DC/DC升壓模塊給超級電容組充電，電容充不滿部分由蓄電池續充。控制器通過換向開關控制電機的正反轉；控制器用速度旋轉檔以PWM方式控制電機的轉速，通過改變佔空比的大小來調節速度；控制器可以控制超級電容與蓄電池的通斷，而且還可以檢測超級電容組、蓄電池的電量和溫度，具有監測報警功能。該二元電源系統能提供大扭矩輸出，而且可以回收電機制動時的能量，從而達到節能的目的。
文檔編號H02J7/00GK202309109SQ20112035577
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月8日 優先權日2011年9月8日
發明者張肖逸, 王彬, 賀新升, 高春甫 申請人:浙江師範大學