電池保護方法和系統的製作方法

2023-05-26 22:19:21

專利名稱：電池保護方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明大體上涉及電池保護方法和系統，更具體地說，涉及用於電動工具電池保護的方法和系統。
背景技術：
無線電動工具通常由可攜式電池組供電。這些電池組具有各種各樣的電池化學組分和標稱電壓，並且能夠用來給許多工具和電氣裝置供電。通常，電動工具電池的電池化學組分為鎳-鎘(「NiCd」)或鎳-金屬氫化物(「NiMH」)或鉛酸。這些化學組分被認為是強力並且耐久的。

發明內容
一些電池化學組分(例如，鋰(「Li」)、鋰離子(「Li離子」)和其它鋰基化學組分)需要精確的充電方案和充電操作，並且受控放電。不充分的充電方案和未受控放電方案會產生出過多的熱量積累、過度過充電情況和/或過度過放電情況。這些情況和積累會對電池造成不可逆損壞，並且會嚴重影響電池容量。各種因素例如過熱會造成在電池組內的一個或多個單元變得不平衡，即其當前充電狀態基本上低於在電池組中的其它單元。不平衡單元會嚴重影響電池組的性能(例如，運行時間和/或電壓輸出)，並且會縮短電池組的使用壽命。
本發明提供了電池保護系統和方法。在一個結構中以及在一些方面中，本發明提供了用於監測電池的溫度的系統和方法。在另一個結構中以及在一些方面中，本發明提供了用於傳送在電池組內的熱量的系統和方法。在另一個結構中以及在一些方面中，本發明提供了用於通過相變材料傳送在電池組內的熱量的系統和方法。在另外一個結構中以及在一些方面中，本發明提供了用於監測單元不平衡的系統和方法。在再一個結構中以及在一些方面中，本發明提供了用於根據電池溫度和/或單元不平衡、控制電氣裝置的操作的系統和方法。在另一個結構中以及在一些方面中，本發明提供了用於確定電池的當前充電狀態並且指示出或顯示出電池的當前充電狀態的系統和方法。在還有一個結構中以及在一些方面中，本發明提供了用於根據電池溫度中斷放電電流的系統和方法。
本領域普通技術人員通過閱讀以下詳細說明和附圖，將了解本發明的獨特特徵和獨特優點。


圖1為電池的透視圖。
圖2為另一個電池的透視圖。
圖3為再一個電池的透視圖。
圖4為供第一電氣裝置例如電動工具使用的電池、例如在圖3中所示的電池的透視圖。
圖5為供第二電氣裝置例如電動工具使用的電池、例如在圖3中所示的電池的透視圖。
圖6A為電池、例如在圖1-3中所示的電池中的一個的示意圖。
圖6B為電池、例如在圖1-3中所示的電池中的一個的另一個示意圖。
圖6C為電池、例如在圖1-3中所示的電池中的一個的再一個示意圖。
圖6D為電池、例如在圖1-3中所示的電池中的一個的再一個示意圖。
圖7為電池、例如在圖1-3中所示的電池中的一個的再一個示意圖。
圖8為電池、例如在圖1-3中所示的電池中的一個的再一個示意圖。
圖9為電池、例如在圖1-3中所示的電池中的一個的再一個示意圖。
圖10為電池、例如在圖1-3中所示的電池中的一個的再一個示意圖。
圖11A為電池、例如在圖1-3中所示的電池中的一個的再一個示意圖。
圖11B為電池、例如在圖1-3中所示的電池中的一個的再一個示意圖。
圖11C為電池、例如在圖1-3中所示的電池中的一個的再一個示意圖。
圖11D為電池、例如在圖1-3中所示的電池中的一個的再一個示意圖。
圖11E為電池、例如在圖1-3中所示的電池中的一個的再一個示意圖。
圖11F為電池、例如在圖1-3中所示的電池中的一個的再一個示意圖。
圖12A-12C為電池、例如在圖1-3中所示的電池中的一個的再一個示意圖。
圖13A為部分去除的電池、例如在圖1-3中所示的電池中的一個的一部分的透視圖，並且顯示出FET和散熱器。
圖13B為在圖13A中所示的那部分電池的平面圖。
圖13C為部分去除的電池、例如在圖1-3中所示的電池中的一個的一部分的透視圖，並且顯示出FET、散熱器和在電池內的電連接。
圖14A-E顯示出在圖13A中所示的電池的各個部分。
圖15為部分去除的電池、例如在圖1-3中所示的電池中的一個的一部分的透視圖，並且顯示出FET和散熱器。
圖16為部分去除的電池、例如在圖1-3中所示的電池中的一個的一部分的另一個透視圖，並且顯示出FET和散熱器。
圖17為包括相變材料的電池的一部分可選結構的剖面透視圖。
圖18為包括相變材料和散熱器的電池的另一個可選結構的一部分的剖視圖。
圖19為包括相變材料和散熱器的電池的再一個可選結構的一部分的剖視圖。
圖20A-B為部分去除的電池、例如在圖1-3中所示的電池中的一個的一部分的剖面透視圖。
圖21A-21C為供電氣裝置例如電動工具使用的電池、例如在圖1-3中所示的電池中一個電池的示意圖。
圖22為供電氣裝置例如電動工具使用的電池、例如在圖1-3中所示的電池中一個電池的另一個示意圖。
圖23為供電氣裝置例如電動工具使用的電池、例如在圖1-3中所示的電池中一個電池的再一個示意圖。
圖24為供另一個電氣裝置例如電池充電器使用的電池、例如在圖1-3中所示的電池中一個電池的側視圖。
圖25為電池、例如在圖1-3中所示的電池中一個電池的局部示意圖。
圖26-27為曲線圖，顯示出隨著時間變化的單元電壓和單元電壓比例。
圖28為電池充電系統的結構的示意圖。
圖29為電池充電系統的另一個結構的示意圖。
圖30A-B顯示出如圖29中所示的電池充電系統的操作。
圖31為現有技術電池的示意圖。
圖32為包括在電池充電系統的另一個結構中的電池的示意圖。
圖33為現有技術充電器的示意圖。
圖34為包括在電池充電系統的另一個結構中的電池充電器的示意圖。
圖35為電池的透視圖。
圖36為在圖35中所示的電池的頂視圖。
圖37為在圖35中所示的電池的後視圖。
圖38為在圖35中所示的電池的端子組件的後透視圖。
圖39為在圖35中所示的電池的端子組件的前透視圖。
圖40為在圖35中所示的電池和電氣部件、例如電池充電器的側視圖。
圖41為在圖40中所示的電池和電池充電器的示意圖。
圖42為在圖40中所示的電池充電器的透視圖。
圖43為在圖40中所示的電池充電器的另一個透視圖。
圖44為在圖40中所示的電池充電器的頂視圖。
圖45為在圖40中所示的電池充電器的端子組件的透視圖。
圖46為在圖40中所示的電池充電器的外殼的內部的透視圖。
圖47為在圖46中所示的電池充電器的一部分的放大透視圖，並且顯示出電池充電器的端子組件。
圖48A為供在圖35中所示的電池使用的電氣裝置、例如電動工具的透視圖。
圖48B為在圖48A中所示的電動工具的支撐部分的透視圖。
圖49為在圖35中所示的電池的右側視圖。
圖50為在圖35中所示的電池的左側視圖。
圖51為在圖35中所示的電池的前視圖。
圖52為在圖35中所示的電池的底視圖。
圖53為電池的可選結構的前透視圖。
圖54為在圖53中所示的電池的後透視圖。
圖55為在圖53中所示的電池的頂視圖。
圖56為在圖53中所示的電池的後視圖。
圖57為現有技術電池的前透視圖。
圖58為在圖57中所示的電池的後透視圖。
圖59為在圖57中所示的電池的頂視圖。
圖60為在圖57中所示的電池的後視圖。
圖61為在圖57中所示的現有技術電池和在圖40中所示的電池充電器的示意圖。
圖62為現有技術電池充電器的透視圖。
圖63為在圖62中所示的電池充電器的側視圖。
圖64為在圖62中所示的電池充電器的另一個視圖。
圖65為在圖57中所示的現有技術電池和在圖62中所示的現有技術電池充電器的示意圖。
圖66為電池、例如在圖1-3中所示的電池中一個電池的第一操作模式的示意圖。
圖67為電池、例如在圖1-3中所示的電池中一個電池的第二操作模式的示意圖。
圖68為供電氣裝置例如電動工具使用的電池、例如在圖1-3中所示的電池中一個電池的另一個示意圖。
圖69為電池、例如在圖1-3中所示的電池中一個電池的一部分的透視圖。
圖70為電池、例如在圖1-3中所示的電池中一個電池的另一個部分的透視圖。
圖71為電池、例如在圖1-3中所示的電池中一個電池的再一個部分的透視圖。
圖72為另一個電池的透視圖。
圖73為再一個電池的透視圖。
圖74為電池、例如在圖73中所示的電池的側視圖。
圖75為電池、例如在圖72和73中所示的電池的底座的頂視圖。
圖76為以假想線顯示出的電池的透視圖，並且顯示出電池單元布置。
圖77為以假想線顯示出的另一個電池的透視圖，並且顯示出電池單元布置。
圖78為以假想線顯示出的另一個電池的透視圖，並且顯示出電池單元布置。
圖79為以假想線顯示出的再一個電池的透視圖，並且顯示出電池單元布置。
圖80為以假想線顯示出的再一個電池的透視圖，並且顯示出電池單元布置。
圖81為以假想線顯示出的再一個電池的透視圖，並且顯示出電池單元布置。
圖82為以假想線顯示出的再一個電池的透視圖，並且顯示出電池單元布置。
圖83為以假想線顯示出的再一個電池的透視圖，並且顯示出電池單元布置。
圖84為以假想線顯示出的再一個電池的透視圖，並且顯示出電池單元布置。
圖85為以假想線顯示出的再一個電池的透視圖，並且顯示出電池單元布置。
圖86為以假想線顯示出的再一個電池的透視圖，並且顯示出電池單元布置。
圖87為以假想線顯示出的再一個電池的透視圖，並且顯示出電池單元布置。
圖88為包括在電池、例如在圖1-3中的電池中一個電池中的微控制器的示意圖。
圖89顯示出微控制器、例如在圖88中所示的微控制器的操作模式。
圖90為電池、例如在圖1-3中所示的電池中一個電池的第三操作模式的示意圖。
圖91為電池組的前透視圖。
圖92為圖91的電池組的後透視圖。
圖93為圖91的電池組的前視圖。
圖94為圖91的電池組的後視圖。
圖95為圖91的電池組的左側視圖。
圖96為圖91的電池組的右視圖。
圖97為圖91的電池組的頂視圖。
圖98為圖91的電池組的底視圖。
圖99為圖91的電池組的分解透視圖。
圖100為圖91的電池組的局部分解透視圖。
圖101為圖91的電池組的另一個局部分解透視圖。
圖102為圖91的電池組的再一個局部分解透視圖。
圖103為與讀取器連接的電池的透視圖。
圖104為電池和讀取器、例如在圖103中所示的電池和讀取器的前視圖。
圖105為電池和讀取器、例如在圖103中所示的電池和讀取器的側視圖。
在詳細說明本發明的任意實施方案之前，要理解的是，本發明在其應用方面不限於在下面說明中所給出或在以下附圖中所示的部件的結構和布置的細節。本發明能夠具有其它實施方案，或者按照各種方式實施或實現。還有，要理解的是，在這裡所用的詞組和術語用於說明目的，並且不應該被認為是進行限定。在這裡所使用的「包括」、「包含」或「具有」及其變型指的是涵蓋隨後列出的項目和其等同物以及其它項目。術語「安裝」、「連接」和「聯接」在廣義上使用，並且涵蓋直接和間接安裝、連接和聯接。另外「連接」和「聯接」不限於物理或機械聯接或連接，並且可以包括直接或間接電連接和聯接。
具體實施例方式
在圖1-3中顯示出電池組或電池50。電池50可以構成用來給一個或多個電氣裝置例如電動工具55(在圖4-5中所示的)、電池充電器60(在圖24中所示的)等供電以及從中接收能量。如在圖4和5中所示的結構中所示一樣，電池50可以給各種電動工具，例如圓盤鋸56、鑽機58、往復鋸(未示出)、帶鋸(未示出)、衝擊扳手(未示出)、直角鑽(未示出)、工作燈(未示出)等，傳輸能量。在一些結構中以及在一些方面中，電池50可以給電氣裝置、例如具有高電流放電速率的電動工具55提供高放電電流。例如，電池50能夠給許多電動工具55供電，上述電動工具55包括如圖4所示的以及上面所提到的圓盤鋸56、鑽機58等。
在其他結構中，電池組50能夠構成用來給各種高功率電氣裝置傳輸能量，例如各種電動工具，包括在製造和裝配中所使用的電動工具；草坪和花園設備，包括在農藝應用中所使用的工具；可攜式照明、發信號裝置以及閃光燈；機動車，包括電動小型摩託車、機動自行車、機動車等；真空吸塵器和其它電動家用和商業用途、工具和裝置；電動玩具；遙控飛機、汽車和其它車輛以及備用電機等。例如，電池組30可以提供等於或大於大約20A的平均放電電流，並且能夠具有大約3.0A-h的安培小時容量。在其它結構中，電池50可以提供等於或大於大約15A的平均放電電流。在其它結構中，電池50可以具有不同的安培小時容量，例如，對於串聯布置的電池單元80而言大約為2.5A-h或大約2.8A-h，或者對於並聯布置的電池單元80而言大約為1.3A-h或大約1.5A-h。
在一些結構中以及在一些方面中，電池50可以具有任意電池化學組分，例如鉛酸、鎳-鎘(「NiCd」)、鎳-金屬氫化物(「NiMH」)、鋰(「Li」)、鋰離子(「Li離子」)、另一種鋰基化學組分或另一種可再充電或不可再充電的電池化學組分。在所示的結構中，電池50可以具有Li、Li離子電池化學組分或另一種Li基化學組分，並且提供等於或大於大約20A的平均放電電流。例如，在所示的結構中，電池50能夠具有鋰-鈷(「Li-Co」)、鋰-錳(「Li-Mn」)尖晶石或Li-Mn鎳化學組分。
在一些結構中和在一些方面中，電池50還可以具有任意的標稱電壓。例如在一些結構中，電池50可以具有大約為9.6V的標稱電壓。在其它結構中，例如，電池50可以具有達到大約50V的標稱電壓。在一些結構中，例如，電池50可以具有大約為21V的標稱電壓。在其它結構中，例如，電池50可以具有大約為28V的標稱電壓。
該電池50也包括設有端子支撐件70的外殼65。該電池50還可以包括一個或多個電池端子(在圖1-5中未示出)，所述一個或多個電池端子由端子支撐件70支撐，並且可以與電氣裝置例如電動工具55、電池充電器60等連接。
在一些結構中以及在一些方面中，外殼65可以基本上封裝著與一個或多個電池端子電連接的支撐電路。在一些結構中，電路可以包括微控制器或微處理器。在一些結構中，電路可以與電氣裝置例如電動工具55(例如圓盤鋸56、鑽機58等)、電池充電器60等連通，並且如下面所述一樣，可以給這些裝置提供有關一個或多個電池特性或狀況的信息，例如電池50的標稱電壓、電池50的溫度、電池50的化學組分和類似特性。在其它結構中，包括在電池50中的電路還可以從裝置例如電動工具55(例如圓盤鋸56、鑽機58等)、電池充電器60等，接收有關該裝置的一個或多個特性或狀況的信息，例如裝置類型(例如，電池充電器60、圓盤鋸56、鑽機58等)、該裝置的功率、電流和/或電壓要求、電池操作的閾值、取樣頻率等。
在圖6A-D、7-10、11A-D和12A-C中示意性地顯示出電池50，並且在圖13-16和20A-B中顯示出該電池50的各個部分。如所示一樣，電池50可以包括一個或多個電池單元80，每個單元具有化學組分和標稱電壓。還有，每個電池單元80可以包括正極端90和負極端95。在一些結構、例如在圖6A和C中所示的結構中，電池50可以具有Li離子電池化學組分、大約為18V或大約為21V(取決於例如電池單元類型)的標稱電壓，並且可以包括五個電池單元80a、80b、80c、80d和80e。在其它結構、例如在圖6B和D中所示的結構中，電池50可以具有Li離子電池化學組分、大約為24V、大約為25V或大約為28V(取決於例如電池單元類型)的標稱電壓，並且可以包括七個電池單元80a、80b、80c、80d、80e、80f和80g。在其它結構中，電池50可以具有比所示和所述的更多或更少的電池單元80。在一示例性結構中，每個電池單元80具有Li離子化學組分，並且每個電池單元80具有基本上相同的標稱電壓，例如大約為3.6V、大約為4V或大約為4.2V。
在一些結構中，兩個或多個電池單元80可以串聯布置，並且一個電池單元80的正極端90與另一個電池單元80的負極端95電連接，如圖6A和C中所示一樣。這些電池單元80可以通過導線或導電帶100電連接。在其它結構中，電池單元80可以按照另一種方式布置，例如並聯，其中電池單元80a-e的正極端90相互電連接，並且電池單元80a-e的負極端95相互電連接，或者串聯和並聯組合布置。如圖6B和D中所示一樣，電池單元80可以與電路130單獨連接。在一些結構中，電路130可以將電池單元80構成為各種布置，例如並聯布置、串聯布置(例如在圖6A和C中所示的電池單元80的串聯布置)、單獨布置(例如，從單個電池單元80提取電流或給它提供電流)、局部並聯布置(例如，將一些電池單元80布置成串聯布置)、局部串聯布置(例如，將一些電池單元布置成並聯布置)、或者串聯、局部串聯、並聯和局部並聯布置的組合。在一些結構中，包括在電池50中的電路130可以通過軟體(例如，由處理器、例如下面所述的微處理器140執行的程序)或硬體永久地建立這些布置。在一些結構中，電路130可以通過軟體或硬體(例如，一個或多個開關、邏輯部件等)改變這些布置。
電池50還可以包括端子組件105，它可以包括一個或多個由端子支撐件70(在圖1中所示的)支撐的電池端子。在一些結構中，端子組件105相對於電池50的外殼65浮動，如下面所述一樣。在所示的結構中，端子組件105可以包括正極端子110、負極端子115和檢測端子120。正極端子110可以與第一電池單元80a的正極端90電連接，並且負極端子115可以與第二電池單元80e(或電池單元80g)的負極端95電連接。在所示的結構中，第一電池單元80a為所要串聯連接的電池單元80的第一單元，並且第二電池單元80e或80g分別為所要串聯連接的電池單元80a-e或80a-g的最後單元。
在一些結構中以及在一些方面中，除了檢測端子120之外，電池50還可以包括另一個檢測端子，如下面所述一樣。該附加檢測端子(或者多個附加檢測端子)可以在電氣裝置(例如，圓盤鋸56、鑽機58、電池充電器60等)和電池50之間、提供另一條通信路徑。
如前面所述一樣，電池50可以包括電路130。該電路130可以與一個或多個電池單元80電連接，並且可以與端子組件105的一個或多個電池端子電連接。在一些結構中，電路130可以包括這樣的部件，以便增強電池50的性能。在一些結構中，電路130可以包括這樣的部件，以便監測電池特性、提供電壓檢測、存儲電池特性、顯示電池特性、將某些電池特性告知用戶、中止在電池50內的電流、檢測電池50、電池單元80等的溫度、以及從電池50和/或在其內傳遞熱量。在一些結構中以及在一些方面中，電路130包括下面所述的電壓檢測電路、升壓電路、充電狀態指示器等。在一些結構中，電路130可以與下面所述的印刷電路板(「PCB」)145連接。在其它結構中，電路130可以連接到柔性電路145a。在一些結構中，柔性電路145a可以纏繞在一個或多個單元80上，或者纏繞在外殼65的裡面。
在一些結構中以及在一些方面中，電路130還可以包括微處理器140。該微處理器140可以存儲電池特性或電池識別信息，例如電池化學組分、標稱電壓等。在其它結構中以及在其它方面中，微處理器140可以存儲附加電池特性，例如電池溫度、環境溫度、該電池50已經充電的次數、該電池50已經放電的次數、各種監測閾值、各种放電閾值、各種充電閾值等，並且可以存儲有關微處理器140自身及其操作的信息，例如已經計算出電池特性的頻率和/或次數、微處理器140使電池50禁用的次數等。微處理器140還可以控制包括在電池50中的電路130的其它電氣部件，如下面所述一樣。
在一些結構中以及在一些方面中，微處理器140可以與PCB145電連接。在所示的結構中，如下面所述一樣，PCB145可以在微處理器140與端子110、115和120、電池單元80a-g和包括在電池50中的其它電氣部件之間提供必要的電連接。在其它結構中，PCB145可以包括其它電路和/或部件，例如附加的微處理器、電晶體、二極體、限流部件、電容器等。
在一些結構中以及在一些方面中，電路130還可以包括溫度檢測裝置，例如熱敏電阻150。在其它結構中，電池50可以包括恆溫器(未示出)。溫度檢測裝置可以檢測包括在電池50中的一個或多個電池單元80a-g的溫度，能夠檢測整個電池50的溫度，或者能夠檢測環境溫度等。在一些結構中，溫度檢測裝置例如熱敏電阻150的電阻值，例如可以表示所檢測的一個或多個電池單元80a-g的溫度，並且能夠隨著一個或多個電池單元80a-g的溫度變化而變化。在一些結構中，微處理器140可以根據熱敏電阻150的電阻值，確定一個或多個電池單元80a-g的溫度。微處理器140還可以通過隨著時間監測熱敏電阻150，來監測溫度隨著時間的變化。微處理器140還可以向電氣裝置、例如電動工具55和/或電池充電器60發送溫度信息，和/或使用溫度信息來啟動某些功能或者控制在電池50內的其它部件，如下面所述一樣。如在所示的結構中所示一樣，熱敏電阻150安裝在PCB145上。
在一些結構中以及在一些方面中，電路130還可以包括當前充電狀態指示器，例如在所示結構中的燃料計155。燃料計155可以包括發光二極體(「LED」)顯示器，用來指示電池50的當前充電狀態。在其它結構中，燃料計155可以包括矩陣顯示器。如圖1-3中所示一樣，燃料計155可以位於電池外殼65的上表面157上。在其它結構中，燃料計155可以位於外殼65上的任意地方，例如位於外殼65的下表面158上，位於外殼65的其中一個側面159上，位於外殼的底面161上，位於外殼65的背面162上，位於外殼65的兩個或多個表面或側面上等。在其它結構中，與燃料計155類似的燃料計155a可以位於電氣裝置、例如電動工具55(在圖21C中所示的)上。燃料計155a可以由包括在電動工具55中的電路420(在圖21C中所示的)驅動，或者由包括在電池50中的微控制器140(或者電路130)驅動。
在一些結構中，可以通過位於電池50的外殼65上的按鈕開關160，來啟用燃料計155。在其它結構中，燃料計可以通過由計時器計算的規定時間周期、通過規定的電池特性等自動地啟動。在所示的結構中，燃料計155可以通過帶狀電纜165與微處理器140電連接，並且可以包括四個構成LED顯示器的LED170a、170b、170c和170d。
在一些結構中，在按壓按鈕160時，微處理器140可以確定電池50的當前充電狀態(即，在電池50中剩餘多少電量)，並且將充電水平輸出給燃料計155。例如，如果電池50的當前充電狀態大約為100％，則所有四個LED170a、170b、170c和170d將由微處理器140接通。如果電池50的當前充電狀態大約為50％，則只有兩個LED例如LED170a和170b將接通。如果電池50的當前充電狀態大約為25％，則只有一個LED例如LED170a將接通。
在一些結構中，在初始按壓按鈕160之後，可以在燃料計155上將該輸出顯示大約規定時間周期(即，「顯示時間周期」)。在一些結構中，如果一個或多個電池單元80a-g的溫度超過預定閾值，則微處理器140可以停用燃料計155，或者輸出零當前充電狀態輸出。在一些結構中，即使在電池50具有相對較高的剩餘充電狀態水平的情況下，在檢測到異常電池特性例如高電池溫度時，微處理器140能夠停用燃料計155或者輸出零當前充電狀態輸出。在一些結構中，如果電池50的當前充電狀態或者一個或多個電池單元80a-g的當前充電狀態低於預定閾值，則微處理器140可以停用燃料計155，或者輸出零當前充電狀態輸出。在一些結構中，儘管在按鈕160保持被按壓或沒有被按壓的情況下，大約在規定時間周期(即「斷開時間周期」)之後，微處理器140可以停用燃料計155，或者輸出零當前充電狀態輸出。在一些結構中，斷開時間周期可以基本上等於顯示時間周期，並且在一些結構中，斷開時間周期可以大於顯示時間周期。
在一些結構中，在電池50正在工作期間(例如，在充電和/或放電期間)，在時間周期期間按壓按鈕160時，微處理器140不會啟用燃料計155。在這些時間周期期間，可以阻止當前電池充電狀態信息，以避免出現錯誤的充電狀態讀數。在這些結構中，在流經電池50的電流(例如，充電電流、放電電流、寄生電流等)低於規定閾值時，微處理器140可以響應於被按壓的按鈕160，只提供當前充電狀態信息。
在一些結構中，在電池50正在工作期間(例如，在充電和/或放電期間)，不論在時間周期期間按鈕160是否被按壓，微處理器140都能夠啟用燃料計155。在一個結構中，例如，燃料計155可以在充電期間操作。在該結構中，微處理器140能夠自動地啟用燃料計155，以響應於某些電池特性(例如，在當前充電狀態達到某些規定閾值，例如充電狀態每增加5％)，或者響應於在充電循環中的某些階段、模式或變化，連續周期性地(例如，在特定預定時間間隔之後，或者在低電流抽取/提供期間)顯示出電池50的當前充電狀態。在其它結構中，在電池50工作時，微處理器140可以響應於按鈕160的按壓，來啟用燃料計155。
在一些結構中以及在一些方面中，可以藉助觸摸片、開關等，來啟用燃料計155。在其它結構中，電池50可以包括另一種按鈕或開關(未示出)，用於啟用和禁用自動顯示模式。在這些結構中，用戶可以選擇是否讓電路130在自動顯示模式中操作或者在手動顯示模式中操作。自動顯示模式可以包括在沒有用戶動作的情況下，燃料計155顯示出電池50的當前充電狀態。例如，在自動顯示模式中，燃料計155可以響應於某些電池特性(例如，在當前充電狀態達到某些規定閾值，例如充電狀態每增加或降低5％)等，周期性地(例如，在經過特定預定時間間隔之後)顯示出電池50的當前充電狀態。手動顯示模式可以包括響應於用戶動作、例如按壓按鈕160，燃料計155顯示出當前充電狀態。在一些結構中，在電路130正在以自動顯示模式工作時，可以禁用按鈕160。在其它結構中，即使在電路130正在以自動顯示模式工作時，按鈕160仍然能夠啟用燃料計155。在其它結構中，可以通過按鈕160、來自電氣裝置、例如電動工具55或電池充電器60的控制信號等，來啟用和禁用自動顯示模式。
在一些結構中，電路130可以包括升壓電路171。如下面所述一樣，該升壓電路171在低電池電壓周期期間可以為包括在電路130中的部件提供額外的電能。例如，微處理器140需要大約3V或大約5V的電壓源來操作。如果電池50的當前充電狀態低於大約5V或3V，則微處理器140沒有接收到足夠電能，以便操作並且控制包括在電路130中的其它部件。在其它結構中，升壓電路171可以將較低輸入電壓「升高」成較高的輸出電壓，如下面所述一樣。
在圖11A-F中顯示出升壓電路171的各種結構。在一種結構、例如在圖11A中所示的結構中，升壓電路171a可以包括電源或功率部件、例如另一個電池單元172。在一些結構中，電池單元172可以在化學組分、標稱電壓等方面與串聯連接的電池單元80不同。例如，電池單元172可以為1.2V的Li離子電池單元。
在一些結構中，在電池單元80的組合當前充電狀態降低到低於閾值時，升壓電路171a可以只是給電路130的剩餘部分(例如微處理器140)供電。在一些結構中，在電池單元80的溫度降低到低於低溫閾值時，以及在電池單元80的組合當前充電狀態降低到低於低壓閾值時，升壓電路171a可以只是給電路130的其餘部分供電。在其它結構中，升壓電路171a在低溫條件(例如電池組溫度低於低溫閾值，或者環境溫度低於低溫閾值)下、在進行操作期間，可以只是給電路130的其餘部分供電。在這些結構中，升壓電路171a可以只是提供能量，以便防止電路130(例如，微處理器140)遭受「電壓降低」情況(例如，一段時間的不充分電壓供應)。電壓降低情況會由於電池電壓波動引起，這在低操作溫度(例如，電池組溫度或環境溫度)期間更加明顯或顯著。
在另一個結構、例如在圖11B中所示的結構中，升壓電路171b可以包括升壓機構173，例如感應式「倒轉」式轉換器、交換式電容器轉換器等。與升壓電路171a類似，升壓電路171b可以響應於各種電池狀況，給電路130的剩餘部分供電。
在還有另一個結構、例如在圖11C中所示的結構中，升壓電路171可以為電容式升壓電路171c。如所示一樣，電容性升壓電路171c可以包括電容器174。在操作期間，電容器174可以由充電電路從電池單元80、或者通過來自微處理器140或附加電路的信號充電。與升壓電路171a類似，升壓電路171c可以響應於各種電池狀況，給電路130的剩餘部分供電。
在再一個結構、例如在圖11D中所示的結構中，升壓電路171d可以包括電晶體或開關175。在示例性實施方案中，開關175為FET。在一些結構中，如下面所述一樣，開關175可以為功率場效應電晶體(「FET」)180。在一些結構中，升壓電路171d可以從某個時間周期開始通過使放電電流中斷而操作，以能夠恢復電池50的當前充電狀態。例如，電池單元80會由於低單元溫度、低環境溫度、高放電電流(例如，大負載)等而出現大電壓波動。通過使放電電流中斷一段時間，可以降低充電狀態的較大波動，並且電池單元80的電壓會升高。啟動和停用開關175可以防止較大波動形成電路130的電壓降低情況。與升壓電路171a類似，可以響應於某些電池狀況、例如低溫、低電池充電狀態等，來啟動升壓電路171d。在一些結構中，開關175可以與電路171c的電容器174結合使用，以給電容器174重新充電。
在一些結構中，開關175可以按照設定的頻率或佔空比啟動(例如，反覆切換)。在其它結構中，開關175可以按照磁滯方式啟動。例如，開關175隻可以在電池50的電壓達到或降低到低於第一閾值的情況下啟動。開關175可以保持斷開(例如，中斷電流)，直到電池50的當前充電狀態恢復到或超過通常大於第一閾值的第二閾值。在一些結構中，第二閾值可以等於第一閾值。在一些結構中，電池充電狀態消耗的越多，則充電狀態恢復或到達第二閾值所需的時間周期會越長。在這些情況中，電路130可以包括計時器(未示出)。在由計時器保持的第一時間屆滿並且充電狀態還沒有恢復到第二閾值時，則電路130會推斷出電池50完全放電，並且可以繼續讓開關175保持斷開，以防止電池50進入過放電狀態。
在另一個結構、例如在圖11E和11F中所示的結構中，升壓電路171可以為電容式充電泵升壓電路，例如升壓電路171e和171f。在這些結構中，升壓電路171e和171f可以使一個或多個較低電壓信號「升高」至較高輸出電壓信號。如圖11e所示，升壓電路171e可以包括一個或多個用於接收AC信號、控制信號等的輸入端176a-f；和一個或多個用於接收一個或多個低壓信號的低壓輸入端179。這些信號(例如，AC信號和/或控制信號)可以用來增強低壓信號以及存儲在電容器178上的電量(或兩端的電壓)，並且在輸出端177產生出較高電壓的輸出信號。與升壓電路171e類似，升壓電路171f還可以包括一個或多個用於接收低電壓AC功率信號、控制信號等的輸入端176a-d；以及一個或多個用於接收一個或多個低電壓信號的低電壓輸入端179。在示例性實施方案中，升壓電路171e可以將大約為3V輸入信號升高至大約為10V的輸出信號，並且升壓電路171f可以將大約為3V的輸入信號升高至大約為5V的輸出信號。
在一些結構中，升壓電路171e和171f可以在任意時刻以及在任意電池狀況期間給在電路130內的部件提供較高電壓的信號。例如，升壓電路171e可以提供輸出信號，以給功率FET或開關供電，如下面所述一樣，並且升壓電路171f可以提供輸出信號，以給一個或多個電晶體供電，如下面所述一樣。
在一些結構中以及在一些方面中，電路130可以包括用來使放電電流中斷的半導體開關180。在一些結構中，可以控制半導體開關180，以在電路130(例如微處理器140)確定或檢測到高於或低於預定閾值的狀況時中斷放電電流。在一些結構中，高於或低於預定閾值的狀況可以為異常電池狀況。在一些結構中，異常電池狀況可以包括例如高或低電池單元溫度、高或低電池充電狀態、高或低電池單元充電狀態、高或低放電電流、高或低充電電流等。在所示的結構中，開關180包括功率FET或金屬氧化物半導體FET(「MOSFET」)。在其它結構中，電路130可以包括兩個開關180。在這些結構中，開關180可以並聯布置。並聯開關180可以包括在提供平均放電電流的電池組中(例如，給圓盤鋸58、鑽機58等供電的電池50)。
在一些結構中，電路130還可以包括開關控制電路182，用來控制開關180(或在適用的情況下的多個開關180)的狀態。在一些結構中，開關控制電路182可以包括電晶體185，例如npn雙極結電晶體或場效應電晶體(「FET」)。在這些結構中，電路130(例如，微處理器140)可以通過改變電晶體185的狀態來控制開關180。如圖7-9中所示一樣，FET180的源極190可以與電池單元80a-e的負極端95電連接，並且FET180的漏極195可以與負極端子115電連接。開關180可以安裝在第二PCB200上(在圖7中所示的)。在一些結構中以及在一些方面中，例如，在圖14A-E中所示的結構中，開關180可以安裝在PCB145上。在其它結構中，開關180可以安裝在另一個合適的位置或地方中。
在示例性實施方案中，在放電期間，電流將從漏極195經由開關180流向源極190，並且在充電期間，電流將從源極190經由開關180流向漏極195。在該情況中，通過電路130(例如，微處理器140)檢測出低於或高於預定閾值的狀況(例如，異常電池狀況)，微處理器140例如可以接通電晶體185，也就是說，使電晶體185轉變成導電狀態。在電晶體185處於導電狀態時，在FET180的柵極205和源極190上沒有足夠的電壓以便讓開關180處於導通狀態。因此，開關180變為非導通，並且電流中斷。
在一些結構中，一旦開關180變為非導通，則即使在不再檢測到異常狀況的情況下，開關180也不會重置。在一些結構中，電路130(例如，微處理器140)可以只在電氣裝置例如電池充電器60指示微處理器140這樣做的情況下才可以將開關180重置。在一些結構中，微處理器140可以在規定時間周期之後將開關180重置。在一些結構中，如果微處理器140在放電期間檢測到異常電池狀況，則微處理器140不會將開關180的狀態改變為非導通，直到微處理器140也檢測到低於預定閾值的放電電流(即，低放電電流)。
在一些結構中，開關180可以構成為只在電池50正在放電時中斷電流。也就是說，電池50即使在開關180處於非導通狀態時也可以被充電。如圖4和5中所示一樣，開關180可以包括本體二極體210，它在一些結構中與MOSFET和其它電晶體形成為一體。在其它結構中，二極體210可以與開關180並聯電連接。
在另一個示例性實施方案中，在電池50正在放電時(即，在圖5中表示為開關215正處於第一位置220中，以允許電流流經負載225、例如電動工具55)，電流沿著方向230流經電池50，即經過FET180的漏極190流向FET180的源極190。在電池50正在充電時(即，在圖5中表示為開關215設置在第二位置235中，以允許電流從電氣裝置、例如電池充電器60流出)，電流沿著方向240流經電池50，即經過FET180的源極190流向FET180的漏極195。
在該實施方案中，沿著方向230流動的電流在開關180處於非導通狀態時會中斷。因此，電池50不再給負載225提供放電電流。在一些結構中，在微處理器140接收到指令或命令要這樣做時，包括例如微處理器140或附加電路250(可以包括或沒有包括微處理器140)的電路130，可以將開關180的狀態從非導通改變為導通。在一些結構中，微處理器140和/或附加電路250可以沒有接收到命令或指令，因此可以不將開關180的狀態從非導通改變為導通。例如，電池50可以變為深度放電，即電池50在電池單元80中沒有具有足夠的電能，以給電路130供電。如果電池50沒有足夠的電能給電路130供電，在電池50和電氣裝置(例如，電池充電器60)之間的通信(如由電路130進行的)不能夠發生，然後電氣裝置不能夠向電池50發送控制信號，以將開關180重置。在這些情況中，包括在開關180中的本體二極體210不會傳導由電氣裝置、例如電池充電器60提供的沿著方向240的電流(即，充電電流)。這能夠使得電池50即使在開關180沒有導通的情況下也能夠充電，或者至少接收足夠的電量以給電路130供電，將開關180重置，並且開始通信或充電。
在一些結構中以及在一些方面中，可以將開關180控制為，在電池接近需要禁用狀態時禁用電池50。需要禁用狀態可以包括異常(高或低)電池電壓、異常(高或低)電池單元電壓、異常(高或低)電池溫度以及異常(高或低)電池單元溫度。在這些結構中，如果電池50在接近或正處於需要禁用狀態中繼續操作，則會縮短電池50的使用壽命。在一個結構中，需要禁用狀態包括低電池電壓狀態、低電池單元電壓狀態和高電池溫度。
在一些結構中，微處理器140監測電池組電壓、電池單元電壓和電池溫度，以確定電池50在放電期間是否接近需要禁用狀態。例如，在圖88所示的一個結構中，微處理器140包括用來監測電池單元電壓(也被稱為「電池單元充電狀態」)的第一模塊5010、用來監測電池組電壓(也被稱為「電池組充電狀態」)的第二模塊5015、以及用來監測電池溫度的第三模塊5020。
在一些結構中，在電池50接近需要禁用狀態例如低電池電壓狀態、低電池單元電壓狀態或高電池溫度時，電池50可以進入脈衝模式5030(在圖89中所示的)。在電池50在脈衝模式5030中操作時，正在以短脈衝串或脈衝給電氣裝置、例如電動工具55供電。例如，在以脈衝模式5030操作期間，可以將開關180控制為，以設定的佔空比或頻率，例如每秒一個0.5ms脈衝或者每秒一個1ms脈衝，打開和關閉。在一些結構中，開關180打開和關閉的頻率可以如此改變，從而提供給電氣裝置的電能告知用戶電池50已經接近或進入需要禁用狀態，並且應該重新充電。在一些結構中，開關180打開和關閉的頻率可以如此改變，從而提供給電氣裝置的電能不足以正確的給該裝置供電。
如圖89所示，電池50可以通過三個(3)事件中的一個(1)進入脈衝模式操作5030。如由事件5040所示一樣，在電池50通過第一模塊5010的檢測和操作到達需要禁用狀態時，電池50可以進入脈衝模式5030。如前面所述一樣，在該結構中，第一模塊5010監測電池單元80的電壓。如由事件5050所示一樣，在電池50通過第二模塊5015的檢測和操作到達需要禁用狀態時，電池50也可以進入脈衝模式5030。如前面所述一樣，在該結構中，第二模塊5015監測電池組50的電壓(例如，所有電池單元80的總電壓)。如由事件5060所示一樣，在電池50通過第三模塊5020的檢測和操作到達需要禁用狀態時，電池50還可以進入脈衝模式5030。如前面所述一樣，在該結構中，第三模塊5020監測由溫度檢測裝置150檢測到的電池50的溫度。
在一個實施例中，第一模塊5010能夠檢測一個或多個電池單元電壓何時降低到低於預定閾值，該預定閾值代表電池單元電壓接近或達到表示需要禁用狀態的電壓。在一個結構中，第一模塊監測電池單元電壓，以便監測一個或多個電池單元何時達到大約為1.4V的第一閾值，所述第一閾值即接近需要禁用狀態的電壓。在其它結構中，第一閾值可以表示單元「反向」電壓。如果單元電壓降低到或低於一定電壓、例如單元反向電壓，可以損害電池單元。在一些結構中，單元反向在大約0V處出現。在一些結構中，第一模塊5010可以將第一閾值設定在高於單元反向電壓的電壓處，以將單元反向閾值建立作為預防措施。在一些結構中，單元反向閾值仍然可以設定在單元反向電壓處。在第二結構中，例如第一模塊5010可以將第一閾值(例如，單元反向閾值)設定為大約1V。
在一些結構中，在一個或多個電池單元電壓達到這個第一閾值時，第一模塊5010使得電池50進入在圖66和67中所示和所述的多個操作模式中的一個。在一些結構中，第一模塊5010能夠觸發電池50進入其中一個操作模式，以便給用戶發信號，電池50正在接近放電結束或接近需要禁用狀態。在其它結構中，第一模塊可以觸發電池50進入其中一個操作模式，以便延長電池在電池50進入上述脈衝模式5030之前在放電期間給電氣裝置供電的能力。
在一些情況中，電池20在放電開始期間會經歷電壓「降低」(例如，大的暫時電壓下降)。電壓降低通常是暫時的，並且在低電池溫度下最明顯。在一些結構中，電壓降低會下降至或低於單元反向閾值。在這些結構中，第一模塊5010可以如此控制開關180，從而電池50能夠通過電壓降低繼續操作(即，繼續提供放電電流)。
圖66顯示出在電池放電使用期間半導體開關180的第一示例性實施方案。在該示例性實施方案中，開關180可以由微控制器140的第一模塊5010控制。還有，在該示例性實施方案中，半導體開關180按照磁滯模式操作，從而第一電壓閾值V1觸發開關180斷開(例如，進入非導通狀態)，並且第二電壓閾值V2(與第一電壓閾值V1不同)觸發開關180接通(例如，進入導通狀態)。該實施方案可以用來在較大電壓波動期間維持或繼續電池操作，並且避免半導體開關180由電路130(例如微控制器140)永久保持在非導通狀態中(即，禁止將放電電流提供給負載)。在所示的結構中，第一電壓閾值V1小於第二電壓閾值V2。在其它結構和實施方案中，電池50可以包括附加電壓閾值，它們可以或不必取決於其它特性，例如電池溫度、電池單元溫度、運行時間、負載要求(例如，對於某些電動工具55的電壓要求)等。
圖66顯示出電池50的第一操作模式2206。在第一操作模式2206期間，在一個或多個電池單元電壓分別達到第一電壓閾值V1並且恢復至第二電壓閾值V2時，在放電操作期間，電池50的半導體開關180斷開並且接通(即，進入非導通和導通狀態)。第一操作模式2206可以在電池50接近放電結束時出現，並且也可以給用戶提供指示，即電池50正在接近放電結束，並且在一些情況中接近需要禁用狀態。但是，第一操作模式2206可以按照這樣快速的步調出現，從而用戶沒有意識到電池50正在第一模式2206中操作。第一操作模式2206也可以在電池50在低溫中操作並且經歷較大電壓波動時出現。還有，第一操作模式2206可以告知用戶，電池50已經進入第一模式2206，但是也可以如此迅速地出現，從而用戶沒有意識到。
在一些結構中，在第一操作模式2206期間，在一個電池單元電壓達到第一電壓閾值V1並且半導體開關180進入非導通狀態時，認為該電池50處於「軟」切斷狀態或者建立了「軟」斷開。在一些結構中，如果電池單元電壓在預定時間例如大約為100ms的切斷時間Toff內、恢復到第二電壓閾值V2，則由於半導體開關180可以由微控制器140(或電路130)啟動以進入導通狀態這個事實，所以這被認為是軟切斷。如果電池單元電壓在所分配的切斷時間Toff內沒有恢復到第二閾值電壓V2，則微控制器140(或電路130)在一些結構中進行了「硬」切斷。在一些結構中，硬切斷需要外部信號，例如由電池50接收到的、來自電池充電器60、電動工具55、另一個電氣裝置等的信號。該信號可以為用於微控制器140(或電路130)「重置」開關180(例如，切換到導通狀態)的指示。
在所示的結構中，曲線2208表示在供電動工具55例如圓盤鋸56、鑽機58等使用期間電池單元80的電壓。在操作開始期間(例如，在時間T1期間)，微控制器140驅動半導體開關180進入導通狀態，因此允許放電電流提供給電動工具55。在電池單元電壓2208在點2210處達到第一電壓閾值V1時，微控制器140將半導體開關180驅動到非導通狀態，因此使電流中斷提供給電動工具55。
在半導體開關180處於非導通狀態中(例如處於斷開狀態中)期間，電池單元電壓2208恢復。在電池單元電壓2208在點2215處恢復到第二電壓閾值V2時，微控制器140將半導體開關180驅動到導通狀態，因此允許將放電電流重新提供給電動工具55。
電動工具55在時間T3期間繼續操作，直到電池單元電壓2208在點2220處達到第一電壓閾值V1。微控制器140重新將半導體開關180驅動到非導通狀態。半導體開關180在時間T4期間停留在非導通狀態中，直到電池單元電壓2208在點2225處恢復到第二電壓閾值V2。在時間T5期間，半導體開關180導通，直到電池單元電壓2208在點2230處重新達到第一電壓閾值V1。
如圖66所示，對於時間T6而言，電池單元電壓2208在切斷時間Toff屆滿之前不會恢復到第二電壓閾值V2。一旦切斷時間Toff屆滿，微控制器140進行硬切斷。因此，半導體開關180即使在電池單元電壓2208隨後恢復到第二電壓閾值V2的情況下，也保持在非導通狀態中。
在一些結構中，電池50隻在需要給負載提供電能時，例如在操作人員正在按壓在電動工具55上的觸發開關時，在第一模式2206中操作。
圖67顯示出在電池放電使用期間半導體開關180的第二示例性實施方案。在該示例性實施方案中，第一模塊5010如此控制電池50，從而電池50按照與在圖66中所示和所述的類似的方式操作(即，第一操作模式2206)。在第二實施方案中，在第一操作模式2206之後，電池50按照第二操作模式2234操作。在一個結構中，第二操作模式2234為上述的脈衝模式5030。
如圖67所示，一旦電池單元電壓2208在點2230處達到第一閾值V1，則將半導體開關180驅動進入非導通狀態，並且在切斷時間Toff屆滿之前，電池單元電壓2208不會恢復到第二電壓閾值V2。在該實施方案的一個結構中，在電池單元電壓2208在切斷時間Toff屆滿之前沒有恢復至第二電壓閾值V2時，第一模塊5010將該事件檢測作為接近需要禁用狀態，並且控制電池50進入第二操作模式2234(例如，脈衝模式5030)。
如前面所述一樣，在切斷時間Toff屆滿時，電池50進入第二操作模式2234。在第二操作模式2234期間，微控制器140(或者電路130)能夠控制半導體開關180，以預定的頻率或佔空比斷開(即進入非導通狀態)和閉合(即，進入導通狀態)。例如，微控制器140(或電路130)將半導體開關180驅動到非導通狀態預定時間Tburst，例如大約為200ms。在預定時間Tburst屆滿時，微控制器(或電路130)將半導體開關180驅動到導通狀態設定時間Ton，例如大約為10ms。在一些結構中，微控制器140(或電路130)以大約為10％的佔空比將半導體開關180驅動到導通狀態。
如圖67所示，在第二模式2234期間，半導體開關180處於非導通狀態持續預定時間Tburst。當預定時間Tburst在點2235處屆滿時，微控制器140(或者電路130)將半導體開關180驅動到導通狀態以持續設定時間Ton，該時間在點2240處屆滿。在該時間Ton期間，電池單元電壓2208下降(假設負載仍然需要從電池50吸取電流，例如電動工具用戶讓觸發開關在整個第二模式2234的持續時間內一直受到按壓)。微控制器140(或者電路130)將半導體開關180驅動回到在點2240處的非導通狀態，直到在點2245處預定時間Tburst屆滿。在該時間Tburst期間，由於沒有任何電流提供給電池50，所以電池單元電壓2208可以恢復。
仍然參照圖67，將半導體開關180驅動至在點2245的導通狀態，直到點2250，該點是設定時間Ton的屆滿時刻。在時間Ton期間，電池單元電壓2208經歷了另一個下降。還有，將開關180驅動至在點2250處的非導通狀態，並且電池單元電壓2208在這個時間內能夠恢復。在點2255處，微控制器140(或電路130)將開關180驅動回到導通狀態，並且在點2260處，微控制器140(或電路130)然後將開關180驅動到非導通狀態。
在預定時間Tburst期間，電池單元電壓2208在點2265處恢復到第二電壓閾值V2。在一些結構中，在點2265處，電池50可以重新在第一模式2206中操作。同樣，在第一模式2206結束時，電池50可以重新進入第二操作模式2234。在其它結構中，如果電池單元電壓2208沒有恢復到第二電壓閾值V2，則電池50能夠繼續在第二模式2234中操作，直到規定時間屆滿(例如，大約1分鐘)，或者直到電池電壓2208達到切斷電壓閾值Vshutdown，在該情況下電池50能夠進行硬切斷。在還有其它結構中，在第二模式2234正在以脈衝模式5030操作時，電池50繼續在第二模式2234中操作，而不管電池單元電壓2208是否在點2265處恢復到第二電壓閾值V2。在還有其它結構中，在電池50在第二操作模式2234期間在脈衝模式5030中操作時，電池50可以在規定時間屆滿之後、只在微控制器140使電池50禁用時離開脈衝模式5030，而不管電池單元電壓2208是否恢復。
如果電池50正在供電動工具55、例如鑽機58使用，則用戶按壓鑽機58的觸發開關，在電池50在上述第二模式2234中操作時，鑽機58將接收較小的功率短脈衝串。這能夠給用戶生成更易察覺的信號，表示電池50正在接近放電結束，或者電池50正在較大電壓波動情況下在低溫下操作(通常由於來自負載的高電流吸引)。
在其它結構中，第二操作模式2234可以包括用於半導體開關180的另一種磁滯操作方法。例如，不是在第二操作模式2234期間等待電池單元電壓2208恢復到第二電壓閾值V2，在電池單元電壓2208恢復到可以低於第二電壓閾值V2的第三電壓閾值V3時，微控制器140(或電路130)可以將半導體開關180驅動到導通狀態。
在其它結構中，第二操作模式2234可以包括與第一模式2206類似的用於半導體開關180的磁滯操作方法，不同之處在於建立了更長的切斷時間Toff。例如，在第二操作模式2234期間，電池單元電壓2208可以仍然需要在切斷時間Toff屆滿之前恢復到第二電壓閾值V2。但是，在第二模式2234中，切斷時間Toff例如可以大約為200ms，而不是100ms。
在還有其它結構中，在電池50正在第二模式2234中操作時，微控制器140(或電路130)可以按照可變的佔空比、將半導體開關180驅動到導通狀態。例如，微控制器140(或電路130)可以改變設定時間Ton的長度，以在第二模式2234中在整個操作中逐漸降低或增大。例如微控制器140(或電路130)還可以改變預定時間Tburst的長度，以在第二模式2234中在整個操作過程中逐漸降低或增大。微控制器140(或電路130)還可以改變設定時間Ton的長度以及預定時間Tburst的長度，以在第二模式2234中在整個操作中逐漸降低或增大。
在還有其它結構中，微控制器140(或電路130)可以在第二操作模式2234中繼續操作半導體開關180，直到電池50接收到來自電氣裝置、例如電池充電器60的信號。該信號可以給微控制器140(或電路130)指出將半導體開關180啟動到導通狀態。在其它結構中，如果檢測到在電池50中的另一個異常情況，例如在電池單元80之間的不平衡、高電池或電池單元溫度、低電池單元溫度等，則微控制器140可以將電池50保持在第二操作模式2234中。
在上述這些第二操作模式2234的變型中，電池50也可以給用戶產生出更易察覺的信號，表示電池50正在第二模式2234中操作，電池50正在接近放電結束，或者電池50正在出現較大電壓波動情況下在低溫下操作(通常由於從負載吸取的高電流)。
如前面所述一樣，電池50可以包括用來監測電池電壓(例如，電池單元80的總電壓)的第二模塊5015。在該實施例中，第二模塊5015可以檢測電池電壓什麼時候降低到低於預定閾值，該預定閾值代表電池電壓接近或處於表示需要禁用狀態的電壓。在一些結構中，在電池電壓下降至預定閾值時，電池50進入第三操作模式5070(在圖90中所示的)。
圖90顯示出電池50的第三操作模式5070的示例性實施方案。如所示一樣，在第二模塊5015檢測到等於或小於預定閾值的電池電壓時，第二模塊5015觸發第三模式5070。在一個實施例中，預定閾值為25.4V。在其它實施例中，預定閾值可以大於或小於25.4V。在第三操作模式5070期間，第二模塊5015周期性地將開關180斷開預定測量時間周期Tmeasure。在一個結構中，測量時間周期Tmeasure大約為1秒一次0.5ms。在圖90中顯示出開關180(例如，功率FET)的狀態5075。
如在圖90的所述結構中所示一樣，微控制器140在微控制器140在點5080處將開關180偏置成非導通狀態之後，在時刻T1處進行電池電壓測量。就在測量時間周期Tmeasure屆滿之前，微控制器140在時刻T2處進行另一次電池電壓測量。在時刻T2處，微控制器140將開關180偏置成導通狀態(在點5085處)。
如圖90所示，電池電壓5090在放電期間(例如，在開關180處於導通狀態並且正在給電氣裝置提供電流時)在點5095處降低至第一電池電壓V1。如所示一樣，微控制器140在點5095處將開關180偏置成非導通狀態。在測量時間周期Tmeasure期間，在開關180為非導通時，電池電壓5090開始恢復。在測量時間周期Tmeasure結束附近，電池電壓5090在點5105處恢復到第二電池電壓V2。一旦在點5015處進行了第二次電池電壓測量，則微控制器140確定了在第一電池電壓V1和第二電池電壓V2之間的差值Vdiff。如果該差值Vdiff基本上等於或大於電池電壓差值閾值，則第二模塊5015確定電池50具有足夠的充電狀態，並且還沒有接近或進入需要禁用狀態。在一個結構中，差值閾值大約為700mV。在所示的結構中，在時刻T2(在點5015)處取得的第二電池電壓V2和在時刻T1(在點5095)處取得的第一電池電壓V1之間的差值Vdiff大於電池電壓差值閾值。如圖90所示，第二模塊5015繼續使電池在第三模式5070中操作。
仍然參照圖90，在離時刻T1大約一(1)秒的時刻T3處，微控制器140在點5110處將開關180偏置到非導通狀態。在點5110處偏置開關180之後，微控制器140進行另一次電池電壓測量。在T4以及測量時間周期Tmeasure屆滿之前，微控制器140在將開關180在點5115處偏置到導通狀態之前，進行另一次電池電壓測量。
在時刻T2和時刻T3期間，電池電壓5090從在點5105處的第二電池電壓V2下降到在點5120處的第三電池電壓V3。在測量時間周期Tmeasure期間，電池電壓5090從在點5120處的第三電池電壓V3恢復到在點5125處的第四電池電壓V4。如在所示的結構中所示一樣，在時刻T4處(在點5115處)取得的第四電池電壓V4和在時刻T3處(在點5110處)取得的第三電池電壓V3之間的差值Vdiff大於電池電壓差值閾值。因此，第二模塊5015繼續在第三模式5070中進行電池操作。
仍然參照圖90，在再離時刻T3大約一(1)秒的時刻T5處，微控制器140在點5130處將開關180偏置到非導通狀態。在點5130處偏置開關180之後，微控制器140進行另一次電池電壓測量。在T6以及測量時間周期Tmeasure屆滿之前，微控制器140在將開關180在點5135處偏置到導通狀態之前，進行另一次電池電壓測量。
如圖90所示，在時刻T4和時刻T5期間，電池電壓5090從在點5125處的第四電池電壓V4下降到在點5140處的第五電池電壓V5。還有，在測量時間周期Tmeasure期間，電池電壓5090從在點5140處的第五電池電壓V5恢復到在點5145處的第六電池電壓V6。在所示的結構中，在時刻T6處(在點5135處)取得的第六電池電壓V6和在時刻T5處(在點5130處)取得的第五電池電壓V5之間的差值Vdiff小於電池電壓差值閾值。因此，第二模塊5015識別出該電池50正在接近需要禁用狀態，並且觸發電池50在脈衝模式操作5030中操作。
如前面所述一樣，電池50還可以包括用來監測電池溫度的第三模塊5020。在第三模塊5020檢測到高電池溫度(也被稱為「電池過溫度狀況」)，第三模塊5020觸發用於電池50的脈衝操作模式5030。在該結構中，電池過溫度狀況為接近需要禁用狀態。
如圖88所示，第三模塊5020包括溫度計數器5170。在第三模塊5020讀取溫度檢測裝置(例如熱敏電阻150)時，第三模塊5020針對每個連續的等於或高於電池過溫度閾值的溫度讀數，將溫度計數器5170加一(1)。在一些結構中，電池過溫度閾值大約為75°。還有，第三模塊5020針對每個小於電池過溫度閾值的讀數，將溫度計數器5170減一(1)。在溫度計數器5170累計了五個(5)連續電池過溫度讀數時，第三模塊5020觸發電池50在脈衝模式5030中操作。在該示例性實施方案中，五個(5)連續電池過溫度讀數的計數表示該電池50正在接近需要禁用狀態。
在一些結構中，微控制器140(或電路130)只能在微控制器140檢測到電池50與負載或電氣裝置連接時啟用電池50(即，將半導體開關180驅動到導通狀態，以允許放電電流流過)。在一些結構中，這能夠對電池50提供保護防止短路。
例如，在電池50用於給電動工具55供電時，在將半導體開關180驅動到導通狀態之前，微控制器140確定電池50是否與工具55連接。例如，電池50可以包括設置在外殼65上或設置在端子支撐件70內的機械開關(未示出)，用來檢測電氣裝置、例如電動工具55的存在以及與之的連接。電池50還可以包括設置在電池50內的傳感器(未示出)，用來檢測電氣裝置的存在和與之的連接。例如，傳感器可以與正極端子110、負極端子115、檢測端子120或另一個專用端子中的一個連接，用來接收或檢測來自電氣裝置例如電動工具55的信號。
如前面所述一樣，在一些結構中以及在一些方面中，微控制器140(或電路130)周期性地中斷放電電流，以便測量出電池電壓或一個或多個電池單元80的電壓。例如，微控制器140(或電路130)可以按照大約為每一秒一次的採樣頻率、對電池電壓和/或一個或多個單元電壓進行取樣。在微控制器140對一個或多個電壓取樣時，微控制器140將半導體開關180偏置到非導通狀態持續短暫時間間隔，例如大約10μs。在電池50正在使用時(即，給負載例如電動工具提供放電電流)，用戶不能察覺到該短暫的電流中斷。通過使放電電流中斷，微控制器140能夠獲得更精確的電池50的充電狀態讀數。
在一些結構中以及在一些方面中，電路130例如微處理器140可以包括用於對所監測到的電池特性進行響應或反應的可變響應時間。在一些結構中，可變響應時間可以包括電路130的多個監測模式。也就是說，電路130(例如，微處理器140)在檢測和/或監測到電池特性例如單元充電狀態、電池充電狀態和其它類似的電池特性時，在多個模式中操作。例如，微處理器140可以包括具有第一採樣頻率的第一模式和具有第二採樣頻率的第二模式。在一些結構中，第一採樣頻率可以被設定，並且與也可以被設定的第二採樣頻率不同。在其它結構中，第一採樣頻率可以取決於第一參數，該第一參數可以包括例如一個或多個電池特性、一個或多個來自電氣裝置(例如電動工具55或電池充電器60)的控制信號等，並且可以根據該第一參數變化。同樣，第二採樣頻率也可以取決於第一參數，或取決於第二參數(例如與第一參數類似的)，並且可以根據第二參數變化。在其它結構中，微處理器140可以包括另外的採樣頻率和另外的模式，如將在下面所述的一樣。
在一些結構中，例如微處理器140可以在第一模式或「慢」模式中操作。在這些結構中，在慢模式中的操作可以通過延長響應時間，減少由於電壓下降而導致的開關180啟動。在一些結構中，在電池20上的負載沒有高得足以需要快速響應時間(例如，電流吸引相對較低)時，微處理器140可以在慢模式中操作。在一些結構中，微處理器140可以在慢模式中操作，直到剩餘的當前電池充電狀態低於規定閾值，例如大約為剩餘10％充電狀態。
在示例性實施方案中，在正在以慢模式操作時，微處理器140可以按照較低的速度例如每秒一次對單元電壓取樣。由於微處理器140以較慢的速度進行取樣，所以微處理器140經歷較慢的響應時間。在一些結構中，慢模式對於大多數監測情況而言足夠了，並且可以減小由電路130(例如微處理器140和附加電路)所吸引的靜態電流。在一些結構中，微處理器140可以在慢模式中操作，只要單元電壓高於規定閾值或「模式開關」閾值，例如3.73V。
在一些結構中，微處理器140可以在第二模式或「快」模式中操作。在這些結構中，在快模式中的操作可以加快用於監測異常狀況的響應時間。在一些結構中，在一個或多個單元電壓下降至規定閾值或「模式開關」閾值例如3.73V時，微處理器140可以在快模式中操作。在一些結構中，在剩餘當前電池充電狀態下降至規定閾值例如大約剩餘10％充電狀態時，微處理器140可以在快模式中操作。
在另一個示例性實施方案中，在正在以快模式操作時，微處理器140可以按照較快的速度例如每秒100個試樣對單元電壓取樣。在一些結構中，在開始啟動開關180之前，由微處理器140取樣的單元電壓可以在特定數量的試樣上取平均值。在一些結構中，例如，除非30個試樣的平均值等於或小於單元反向閾值，否則微處理器140不會啟動開關180。將這些試樣取平均值能夠具有將由微處理器140讀取的電壓信息數字「過濾」的作用，並且能夠為微處理器140提供一些延遲，以忽略「突然流入」電流和/或電壓降低。將這些試樣取平均值還能夠具有將電壓信息過濾掉由於外部速度控制電路導致的電噪聲的作用。在一些結構中，用於取平均值的試樣數量可以根據微處理器140的操作模式、所監測的電池特性類型等改變。
在一些結構中，如果單元電壓降低到低於規定閾值例如切斷閾值特定時間例如幾秒，則當正在快速模式中操作時，微處理器140也可以啟動開關180。在一些結構中，切斷閾值可以大於單元反向閾值。例如，切斷閾值可以大約為2V，並且單元反向閾值可以大約為1V。在電壓降低到低於1V的情況下，響應時間可以快得多(在300ms的數量級上)。可變響應時間可以降低有害斷開量，同時仍然充分地保護了這些單元。
在一些結構中，電壓閾值(切斷閾值和單元反向閾值)可以由微處理器140根據電池溫度上下調節。這可以允許根據電池溫度特性進行優化。
在另一個示例性實施方案中，微處理器140可以通過改變所要取平均值的試樣數量來改變響應時間。例如，微處理器140可以對電池特性例如電池溫度取樣。根據第一模式，微處理器140可以通過在50個試樣上對電池溫度測量值取平均值，而具有「慢」的響應時間。根據第二模式，微處理器140可以通過在30個試樣上對電池溫度測量值取平均值，而具有「快」的響應時間。在一些結構中，可以按照相同的速度對這些測量值進行取樣。在其它結構中，可以按照不同的速度對這些測量值進行取樣。例如，第一模式可以按照大約每秒1個試樣的速度對測量值進行取樣，並且第二模式可以按照大約每秒10個試樣的速度對測量值進行取樣。
在一些結構中，微處理器140可以控制和限制電流吸引，且無需電流檢測裝置，因為微處理器140能夠通過監測單元電壓來檢測出高放電電流。例如，在高電流負載使得單元電壓下降至低水平、例如切斷閾值和/或單元反向閾值時，微處理器140可以啟動開關180並且禁用電池20。微處理器140可以通過監測單元電壓來間接限制電流吸引，並且在單元電壓下降至特定水平(例如切斷閾值和/或單元反向閾值)時禁用該電池20。
在一些結構中以及在一些方面中，電路130(例如，在一些結構中為微處理器140)可以周期性地監測電池狀況(例如，電池單元電壓/當前充電狀態、電池單元溫度、電池組電壓/當前充電狀態、電池組溫度等)，以降低來自電池50的寄生電流吸引。在這些結構中，微處理器140可以在「睡眠」模式中操作第一規定時間周期(即「睡眠時間周期」)。在睡眠模式期間，微處理器140可以從電池50吸引較低的靜態電流。在睡眠時間周期屆滿之後，微處理器140可以「喚醒」或者換句話說可以在活動模式中操作第二規定時間周期(即「活動時間周期」)。在活動模式期間，微處理器140可以監測一個或多個電池狀況。
在一些結構中，睡眠時間周期可以大於活動時間周期。在一些結構中，活動時間周期對睡眠時間周期的比例可以較低，從而平均寄生電流吸引較低。在一些結構中，在已知電池活動時間周期內、例如在微處理器140檢測到大約等於預定閾值的放電電流或充電電流時，可以調節(例如增大)該比例。在一些結構中，在微處理器140檢測到某些電壓和/或溫度特性時，可以減小睡眠時間周期和/或增加活動時間周期。
在一些結構中以及在一些方面中，電路130可以包括電壓檢測電路259。在一些結構中，電壓檢測電路259可以包括多個電阻器260，所述多個電阻器260形成電阻器分壓網絡。如在所示的結構中所示一樣，多個電阻器160可以包括電阻器260a-d。多個電阻器260可以與一個或多個電池單元80a-g電連接，並且與多個電晶體265電連接。在所示的結構中，多個電晶體265可以包括電晶體265a-d或265a-f。在一些結構中，包括在多個電阻器260裡的電阻器數量可以等於包括在多個電晶體265中的電晶體數量。
在一些結構中，在微處理器140處於活動模式中時，微處理器140可以通過多個電阻器260來讀取電池50和/或電池單元80的電壓特性。在一些結構中，微處理器140可以通過斷開電晶體270(即，電晶體270變為非導通)來啟動電壓讀取事件。在電晶體270為非導通時，電晶體265a-d變為導通，並且可以通過微處理器140進行有關電池50和/或電池單元80的電壓測量。在電池50中包括多個電晶體265，可以降低來自電池50的寄生電流吸引，因為電晶體265隻是周期性地導通。
在一些結構中以及在一些方面中，在電池50和電氣裝置電連接時，微處理器140將電池組特性和/或狀況傳送給電氣裝置、例如電動工具55和/或電池充電器60。在一些結構中，微處理器140按照串聯的方式與電氣裝置數字通信。電池50的檢測端子120在微處理器140和電氣裝置之間形成串聯通信聯接。可以在微處理器140和電氣裝置之間交換的有關電池50的信息包括但不限於電池組化學組分、電池組標稱電壓、電池組溫度、電池組當前充電狀態、電池單元標稱電壓、電池單元溫度、電池單元當前充電狀態、校準技術/信息、充電指令、充電循環數量、估計的剩餘使用壽命預計值、放電信息等。
在一些結構中，電氣裝置、例如電池充電器60在建立了電連接時可以校準微處理器140。在一些結構中，包括在電池充電器60中的測量電路將比包括在電池50中的電路更精確。因此，電池充電器60校準了包括在電池50中的微處理器140和/或電路130，從而改善了由微處理器140和/或由電路130作出的電池測量值。
在一些結構中，電路130還可以包括電壓調節器273。該電壓調節器273可以給微處理器140、燃料計155的LED170a-d以及任意其它需要恆壓輸入的電氣部件提供適當的電壓。在所示的結構中，電壓調節器273可以輸出大約5V。
在一些結構中以及在一些方面中，電池50可以包括散熱器275。散熱器275可以與功率FET或開關180熱連通。散熱器275可以用來將由開關180產生出的熱量從開關180中去除。
在一些結構中以及在一些方面中，電池50還可以包括熱管(未示出)或風扇(未示出)，以增大從散熱器275傳送出的熱量。這種熱管可以與散熱器275熱連通，以便去除由散熱器275收集的熱量。這種風扇或鼓風機可以處於形成在散熱器275上通過的冷卻氣流的位置處。在電池50的外殼65中可以設置通風道(未示出)，以讓冷卻氣體進入電池組50，並且讓受熱氣體離開電池組50。在一些結構中，熱管和/或風扇可以設置成收集和/或除去除了由散熱器275產生出的熱量之外或者作為其替換、由電池單元80a-e產生出的熱量。
在一些結構中以及在一些方面中，電池50還可以包括相變材料300(參見圖17-19)。在這些結構中，相變材料300可以設置成吸收和/或去除由電池單元80a-g和導線100(在圖17-19中未示出)產生出的熱量。在相變材料300在相變溫度下進行相變(例如，從固態變為液態，從液態變為氣態，從液態變為固態，從氣態變為液態等)時，吸收或者釋放出大量能量(即，融化潛熱，蒸發潛熱等)。在這種相變期間，相變材料300可以具有相對恆定的溫度。
在示例性實施方案中，電池單元80的溫度可以隨著將負載施加在電池單元80上而增大。在一些結構中，如圖20所示，相變材料300可以包圍著每個電池單元80。在這些結構中，由電池單元80產生出的熱量首先傳導給電池單元80的外表面305，然後傳導給周圍的相變材料300。在相變材料300繼續吸收來自電池單元80和導線100的熱量時，相變材料300的溫度會增大。在相變材料300的溫度達到相變溫度時，相變材料300會開始進行從第一相轉變為第二相的相變過程，同時相變材料300的溫度保持相對穩定並且大約等於相變溫度。在一些結構中，相變材料300可以繼續進行相變過程，直到相變材料300已經完全轉變成第二相和/或已經從電池單元80將負載去除(即，電池單元80不再產生出熱量)。
在一些結構中以及在一些方面中，相變材料300可以具有比所期望的環境溫度大並且小於最大許可電池單元溫度的相變溫度。在一些結構中以及在一些方面中，相變材料300可以具有在-34℃和116℃之間的相變溫度。在一些結構中和在一些方面裡，相變材料300可以具有在40℃和80℃之間的相變溫度。在一些結構中以及在一些方面中，相變材料300可以具有在50℃和65℃之間的相變溫度。
相變材料300可以為任意合適的相變材料，可以具有較高的單位質量潛熱，能夠可熱循環，惰性，不可腐蝕，不汙染，並且能夠由石蠟(例如可以從Rubithermheadquartered in Hamburg，Germany買到的那些)、鹽的共晶混合物(例如可以從Climator based in Skovde，Sweden買到的那些)、滷代烴以及混合物、水合鹽溶液、聚乙烯醇、硬脂酸以及其組合物構成。
在圖21和22中顯示出電池50A的可選結構。共同的元件具有相同的參考標號「A」。
在所示的結構中，電池50A還可以包括散熱器275A，用來在相變材料300A的較大面積上，將來自電池單元80A的熱量散發出去。散熱器275A也可以用來提供額外的熱存儲能力，以吸收和/或去除由電池單元80A產生出的熱量。
在一些結構中，散熱器275A可以包括一個纏繞著電池單元80a-e的每一個和全部的元件(未示出)。在其它結構中，散熱器275A可以包括多個部件，從而每個電池單元80A基本上由散熱器275A纏繞著，如圖21和22所示一樣。在還有其它結構中，如圖21所示，散熱器275A可以包括在電池單元80A的外表面305A附近的內圓柱形部分320；徑向遠離內圓柱形部分320設置的外圓柱形部分325；以及在圓周上相互間隔開、用來連接內圓柱形部分320和外圓柱形部分325並且在其間限定了一空間335的徑向肋條330。空間335可以填充相變材料300A。也可以採用如在圖21中所示的類似的結構來封裝多個電池單元(未示出)。在還有其它結構中，散熱器275A可以包括徑向肋條330，如上面所述一樣，並且沒有採用內圓柱形部分320和外圓柱形部分325的任一個或兩者。
在另一個可選結構中，如圖22所示，散熱器275B可以包括如上所述的內圓柱形部分320B和徑向肋條330B，並且相變材料300B可以與電池單元80B和散熱器275B偏置。應該理解的是，也可以採用其它散熱器和相變材料的布置。散熱器275可以由金屬(例如，鋁)、聚合物(例如，尼龍)和/或任意其它具有高導熱性和比熱的材料形成。
在一些結構中以及在一些方面中，電池50可以包括襯墊構件或(減震器)340。如圖20A和B所示一樣，電池外殼65的內表面345可以包括一個或多個襯墊構件340。在一些結構中，襯墊構件340可以與外殼65形成為一體。在其它結構中，襯墊構件340可以安裝或固定在外殼65的內表面345上。在其它結構中，襯墊構件340可以與一個或多個電池單元80或與包圍著電池單元80的其中一個端部的端蓋350(在圖16中局部顯示出)連接。在一些結構中，襯墊構件345可以吸收在衝擊期間的能量，並且通過限制能量傳遞給電池單元80、來在衝擊期間保護電池單元80。襯墊構件345可以包括任意熱塑性橡膠，例如聚丙烯RPT100FRHI(例如，耐火耐衝擊)。
如圖21A-C、22和23中所示一樣，電池50可以構成為與電氣裝置、例如電動工具55連接。電動工具55包括外殼400。外殼可以提供能夠與電池50連接的連接部分405。連接部分405可以包括一個或多個電氣裝置端子(在圖22中示意性地顯示出)，以使電池50與電動工具55電連接。包括在電動工具55中的端子構成為與包括在電池50中的端子110、115和/或120相配合，並且用來接收來自電池50的電能和/或信息。
在一些結構中，例如在圖21A-C中所示的結構中，電動工具55可以包括電路420，用來與電池50通信，接收來自電池50的信息，控制電動工具55的操作，和/或控制電池50的放電過程。在一些結構中，電路420可以或不必包括微控制器。在所示的結構中，電動工具55可以包括用來與電池50的正極端子110連接的正極端子430；用來與電池50的負極端子115連接的負極端子435；以及用來與電池50的檢測端子120連接的檢測端子440。微處理器420可以與端子430、435和440的每一個電連接。
電路420可以通過檢測端子440與電池50通信或者接收來自電池50的信息，而不管電池50是否包括微處理器、例如微處理器140。在其中電池50包括微處理器、例如微處理器140的結構中，在檢測端子120和140上可以出現雙向通信。微處理器140和電路420可以來回交換信息，例如電池特性、電動工具操作時間和電動工具需求(例如，電流和/或電壓等級)。
在其中電池50沒有包括微處理器的結構中，電路420周期性地測量或檢測在電池50內的一個或多個元件或部件，以確定電池特性和/或電池操作信息，例如電池化學組分、標稱電壓、當前電池充電狀態、單元電壓、溫度等。電路420可以根據這些和其它電池特性和操作信息，來控制電動工具55的操作。
例如在一些結構中，電路420可以包括處理器，以便編程為在電池溫度高於閾值溫度的情況下，檢測電池溫度並且禁用電動工具55。在該實施例中，微處理器420周期性地檢測位於電池50中的熱敏電阻150的電阻，並且在工具操作期間(即，在工具55內的電機450正在運轉時)確定電池組50的溫度。微處理器420然後確定電池50的溫度是否在適當的操作範圍內。這可以通過將一個或多個溫度範圍存儲在微處理器420內、從而允許微處理器420將電池50的檢測溫度與一個或多個範圍進行比較來實現。如果電池50的溫度不在適當的操作範圍內，則微處理器420中斷來自電池50的電流和/或斷開電機450。在一些結構中，微處理器420繼續禁用電機450和/或中斷來自電池50的電流，直到電池50的溫度落入在適當的操作範圍內。在其中微處理器420確定電池50的溫度沒有在適當的操作範圍內的一些結構中，微處理器420將不會禁用電機450，直到微處理器420檢測到電池50將低放電電流提供給電機450。在一些結構中，在微處理器420檢測到電池50與電動工具55脫開時，重新啟動電機450(即電動工具55可以操作)。
在一些結構中以及在一些方面中，電動工具55還可以包括風扇或鼓風機470，用來迫使冷卻空氣經過工具55和電池組50，如圖21B中所示一樣。電池單元80a、散熱器275、熱管(未示出)和/或功率FET或開關180如果包括在電池50中，則可以由通過空氣冷卻。在這種結構中，電池50和電動工具55包括一個或多個通風道，以允許冷卻空氣進入並且讓受熱空氣離開。電動工具55包括一個或多個入口通風道475，它們在所示的結構中基本上設置在電動工具外殼400的頂部上。該電動工具55還包括一個或多個出口通風道480，它們基本上設置在電動工具55的連接部分405的底部上。包括在電動工具55中的出口通風道480也如此設置，從而電池50的入口通風道(未示出)基本上位於出口通風道480下面。在所示的結構中，包括在電動工具55中的電機485給風扇提供能量。在一些結構中，包括在電動工具55中的微處理器490控制著風扇470的操作。微處理器490可以在預定時間間隔期間和/或在檢測到高電池溫度的情況下，啟動風扇470。
在一些結構中以及在一些方面中，例如電動工具55可以包括電路420，用來啟動電動工具55的操作。例如，如圖21C和68中所示一樣，電動工具55可以包括電路420，它通過電池50的檢測端子120和電動工具55的檢測端子425、產生出給電池50的微控制器140的信號。在微控制器140接收到該信號或者檢測到該信號時，則微控制器140可以啟動開關180(即，驅動開關180進入導通狀態)並且使得電池50能夠給電動工具55供電。
在一些結構中，包括在電動工具55中的電路420可以包括具有一個或多個電氣部件例如電阻器、電容器、電感器、二極體等的簡單無源電路。在其它結構中，電路420可以包括由包括在工具55中的小電池(未示出)供電或者由來自電池50的微控制器140的信號供電的微控制器(未示出)。在其它結構中，電路420可以包括其它合適的、用於產生信號的部件。
在還有其它結構中，電路420可以包括存儲器，它由微控制器140通過電池的檢測端子120和電動工具55的檢測端子425訪問。存儲器在由微控制器140訪問時可以提供必要的信號，表示在工具55和電池50之間建立了連接。在一些結構中，存儲器還可以包括附加的信息，用來幫助電池50和電動工具55的操作。例如，存儲器可以包括工具特性，例如工具55的類型、在先工具使用信息(例如平均運行時間、平均電流吸引等)、電壓、電流和/或工具55的功率等級等。存儲器還可以包括其它要提供給電池微控制器140的信息，例如電壓轉換信息(例如，工具55需要12V並且電池50通常提供18V)、微控制器140對電池特性進行取樣的不同頻率、放電操作的不同閾值等。
在一些結構中，電池50可以只在電氣裝置被啟動時工作。例如，如圖68所示，電池50可以檢測電動工具55的觸發開關430的啟動。在該結構中，電動工具55包括用來啟動電動工具55的操作的觸發開關430。觸發開關430與電機438和工具55的正極端子432連接。工具55還包括輔助開關或接觸件435，它根據觸發開關430的啟動而作出響應。如圖68所示，輔助接觸件435與信息端子例如工具55的檢測端子425以及工具55的負極端子434連接。
在操作中，在用戶按壓觸發開關430(閉合開關430並且通常完全閉合從電池50到工具55的電路)時，在工具55中的輔助接觸件435也閉合。在電池50中的微控制器140通過檢測端子120或另一個信息端子，來檢測輔助開關425的閉合。微控制器140將半導體開關180驅動到導通狀態，以便給工具55供電。
在該結構中，微控制器140可以檢測在電池50和工具55之間的通信線路440的存在，並且可以在短路連接和斷開連接之間進行區分。電池50還可以包括通信線路接口445，用來提供開關防反跳、檢測到髒接觸件、防震動、最小接通和斷開時間等。
還在圖21C中所示，包括在電池50中的電路130可以將充電狀態信息傳送給包括在電動工具55中的微控制器420。在該結構中，在電動工具55中的電路420可以在包括在工具55的外殼上或該外殼中的燃料計115a上，顯示出電池充電狀態信息。在該結構中，燃料計155a可以與包括在電池50中的燃料計155類似，並且能夠按照類似的方式操作(例如，按照自動顯示模式，按照手動顯示模式等)。在一些結構中，燃料計155a可以包括按鈕160，並且可以包括比所示和所述的更多或更少的LED(例如，LED170a-d)。
如圖23所示，包括在電池50中的電路130也可以用來控制電氣裝置、例如電動工具55的操作。在所示的結構中，電動工具55包括電機450、由用戶促動的觸發開關491、速度控制電路492、電離合器493和制動器494。工具55還包括用來與電池50的正極端子105連接的正極端子900；用來與電池50的負極端子110連接的負極端子901；和用來分別與電池50的兩個檢測端子120a和120b連接的兩個檢測端子902a和902b。在其它結構中，電動工具55和電池50可以具有比所示和所述的更多或更少的端子。
在該結構中，電路130可以提供工具速度控制以及監測電池組參數或特性。功率MOSFET或開關180可以控制工具55的速度控制電路的切換功能。在該結構中，用於速度控制電路492的功率MOSFEAT可以包括在電池50中，而不是包括在電動工具55中。
如圖24所示，電池50也構成為與電氣裝置、例如電池充電器60連接。該電池充電器60包括外殼500。外殼500設有與電池50連接的連接部分505。連接部分505包括一個或多個用來使電池50與電池充電器60電連接的電氣裝置端子(未示出)。包括在電池充電器60中的端子構成為與包括在電池50中的端子相配合，並且用來傳送和接收來自電池50的電能和信息。
在一些結構中以及在一些方面中，電池充電器60還包括微處理器或微控制器510。微控制器510控制著在電池50和電池充電器60之間的電能傳送。在一些結構中，微控制器510控制著在電池50和電池充電器60之間的信息傳輸。在一些結構中，微控制器510根據從電池50接收到的信號，識別出和/或確定出電池50的一個或多個特性或狀況。還有，微控制器510可以根據電池50的識別特性，控制充電器60的操作。
在一些結構中以及在一些方面中，電池充電器60根據電池50的溫度來執行用於給電池50充電的充電方案或方法。在一個結構中，電池充電器60給電池50提供充電電流，同時周期性地檢測或監測電池50的溫度。如果電池50沒有包括微處理器，則電池充電器60在規定時間周期之後，周期性地測量熱敏電阻、例如熱敏電阻150的電阻。如果電池50包括微處理器、例如微處理器140，則電池充電器601)周期性地詢問微處理器140，以確定電池溫度和/或電池溫度是否在適當的操作範圍之外；或者2)等待，以接收來自微處理器140的信號，表示電池溫度沒有在適當的操作範圍內。
在一些結構中，一旦電池溫度超過了規定閾值或者沒有落入在適當的操作範圍內，則電池充電器60中斷充電電流。電池充電器60繼續周期性地檢測或監測電池溫度、或等待以接收來自微處理器140的表示電池溫度處於適當的操作範圍內的信號。在電池溫度處於適當的操作範圍內時，電池充電器60可以恢復給電池50提供充電電流。電池充電器60繼續監測電池溫度，並且根據所檢測到的電池溫度繼續中斷以及恢復充電電流。在一些結構中，電池充電器60在規定時間周期之後或者在當前電池充電狀態達到規定閾值時終止充電。
在一些結構中以及在一些方面中，電池50和/或電氣裝置、例如電動工具55和電池充電器60能夠監測在電池50內的不平衡電池單元。在一些結構中，不是單獨監測每個電池單元80a-e，微處理器、例如微處理器140、420、490和/或510(「監測微處理器」)只監測兩組電池單元80，並且使用兩個單元組的電壓比例確定單元不平衡。
例如，在圖25中部分顯示出電池600。在一些結構中，電池600與電池50類似，並且包括微處理器140。在其它結構中，電池600不包括微處理器。在所示的結構中，電池600包括五個電池單元605a、605b、605c、605d和605e，每個電池單元具有基本上相同的標稱電壓，例如大約為4V。
電池單元605a-e布置成兩組，組610和組615。組610包括電池單元605a和605b，並且組615包括電池單元605c、605d和605e。
電池600還包括引線或分接頭620，它們在組615兩端提供了電壓V615(即，電池單元605c、605d和605e的總電壓)。在電池單元605a-e大約完全充電時，組615的電壓V615大約等於12V。電壓VT為在所有電池單元605a-e兩端上的電壓。在電池單元605a-e基本上完全充電時，電壓VT大約等於20V。
監測微處理器被編程為監測電壓V615和VT。在一些結構中，監測微處理器連續地或周期性地監測電壓V615和VT，並且計算出在所測量出的電壓V615和VT之間的比例R。該比例R由下面的公式確定。
e1R＝V615/VT在單元605a-e基本上平衡時，比例R等於大約0.6。如果來自第一組610的一個或多個單元在充電或放電期間不平衡(即，其當前單元充電狀態或單元電壓低於其它單元)，則比例R將高於0.6。如果來自第二組615的一個或多個單元在充電或放電期間不平衡，則比例R將低於0.6。如果兩個單元中一個來自第一組610並且一個來自第二組615(例如，單元605a和單元605e)在充電或放電期間不平衡，則比例R將高於0.6。在其他結構中，如果出現了平衡單元，那麼比例R將左右偏離0.6的平衡比例。如果監測微處理器檢測到單元不平衡，即計算出基本上高於或低於0.6的平衡比例的比例R，則電池600的操作(即，充電和/或放電)中斷或改變。在一些結構中以及在一些方面中，在比例R沒有包括在大約0.55至大約0.65的範圍內時，電池600的操作中斷或改變。
圖26和27為曲線圖，顯示出大約在電池600內出現不平衡時的實施例以及比例R在出現這種情況期間如何與其平衡比例偏離。在該實施例中，每個單元605a-e具有大約為4V的標稱電壓，並且比例R的平衡比例大約為0.6或60.0％。
在所示的結構中，軸線700表示時間(秒)，軸線705表示電壓(伏特)，並且軸線710表示比例或百分比(伏特/伏特)。直線715a表示單元605a隨著時間變化的電壓，直線715b表示單元605b隨著時間變化的電壓，直線715c表示單元605c隨著時間變化的電壓。直線715d表示單元605d隨著時間變化的電壓，直線715e表示單元605e隨著時間變化的電壓，並且直線720表示隨著時間變化的比例R。
在所示的實施例中，大約在86秒處出現不平衡(在曲線圖中由標號725表示)。不平衡725由包括在組615中的單元605e產生。在這時(t＝86秒)，比例720開始減小，或與0.6(即，60％)的平衡比例偏離。由於比例720一直減小，所以可以確定不平衡單元在組615內。在比例R在大約91秒(在圖28中由標號730表示)處接近55％時，單元605e的電壓大約為1V。在一些結構中，監測微處理器檢測比例R下降至大約55％，然後終止電池600的操作，以便避免電池605e的進一步放電。
在一些結構中，監測微處理器監測每個電池單元的電壓，代替採用監測例如微處理器140的比例方法。如前面所述一樣，電池50包括多個電阻器260，用於提供電池單元80的電壓測量值。多個電阻器260如此布置，從而微處理器140能夠大約同時測量出每個電池單元80a-g的電壓。在一些結構中，微處理器140在一個或多個單元80達到大約1V時，檢測在電池50內的不平衡。
在一些結構中以及在一些方面中，電池50或600可以在已經檢測到不平衡時，使單元80a-g或605a-e重新平衡。在一些結構中，監測微處理器在平衡比例R不再包括在可接受的範圍內時，禁用電池50或600(即，中斷電池操作，防止電池操作等)。在電池50或600禁用之後，監測微處理器確定哪個(哪些)單元80a-e或605a-e不平衡(「低電壓單元」)。
在一些結構中，監測微處理器啟動或者接通相應的電阻器、例如電阻器265a-f，它們與當前充電狀態不低的那些單元80a-g或605a-e(即，其當前充電狀態高於低電壓單元的單元)電連接。監測微處理器開始對高當前充電狀態單元80a-g或605a-e進行受控放電。例如，監測微處理器將控制從平衡單元80a-e或605a-e流經各個電阻器的小放電電流。監測微處理器將繼續在整個受控放電過程中、對單元80a-g或605a-e進行電壓測量。監測微處理器在當前充電狀態較高的單元80a-g或605a-e的當前充電狀態降低至大約等於前面較低的電壓單元時，將終止受控放電過程。
在一些結構中，監測微處理器使用受控放電過程，來給指示器供電，例如使在燃料計155上的所有LED170a-d閃爍。在該結構中，例如閃爍的LED170a-d通知操作人員或用戶，電池50或600被禁用，和/或當前正處於使單元80a-g或605a-e重新平衡的過程中。
在一些結構中以及在一些方面中，電路130能夠存儲各種屬於電池50的數據。例如，在一個結構中，電路130可以包括微控制器140或單獨存儲器IC(未示出)。在一個結構中，微控制器140(或存儲器IC)可以在電池50組裝時用參考時間或日期編程。參考時間可以存儲作為第一時間值。電路130也可以包括實時時鐘模塊(未示出)，它可以由一個或多個電池單元80供電。一旦微控制器140(或存儲器IC)用參考時間/日期編程，則電路130可以運行實時時鐘，直到特定事件發生、並且能夠將事件發生的時間存儲作為第二時間值。電路130或外設、例如電池充電器60然後能夠確定事件從第一和第二時間值開始所經過的時間。
在一個結構中，例如，電路130可以確定從製造到電池50的首次充電的經過時間。在該結構中，電池50設置在電池充電器60上，並且在電池充電器60開始給電池50提供充電電流時，微控制器140或電池充電器60能夠將該情況識別作為電池50的首次充電。在充電期間，電池50能夠將當前實時時鐘數值作為第二時間值存儲在微控制器140(或者存儲器IC)中。例如，經過時間(從第一和第二時間值中確定)可以用來更好地確認電池50的保證時間。在其它結構中，電路130可以存儲與各種事件對應的時間，例如服務時間(例如第一、第二時間，最後時間等)、校準時間、放電時間、充電時間、切斷時間、其組合等。
在一些結構中以及在一些方面中，電路130(或者微控制器140)也可以編程為確定並且分析部件故障。在一些結構中，微控制器140也可以編程為確定是否需要切斷電池50。
在一個結構中，微控制器140可以編程為檢測出在電池50內出現的對於操作而言至關重要的部件錯誤或故障(即，硬故障)。硬故障的示例可以包括半導體開關180的錯誤操作。如果微控制器140檢測出在電池50內的硬故障，則微控制器140可以編程為禁止電池50操作(即，禁止電池50給電氣裝置提供放電電流)。在這些情況中，微控制器140也可以啟動燃料計155，例如，給用戶顯示出一指示，表明已經檢測到硬故障並且需要對該電池50進行維護。
在一些結構中，微控制器140也可以編程為檢測在電池50內出現的對於操作而言不是至關重要的部件錯誤或故障(即，軟故障)。軟故障的一個示例可以包括溫度檢測裝置的錯誤操作。其它示例可以包括燃料計155的錯誤操作、電壓檢測電路針對一個或多個電池單元80的錯誤操作等。與硬故障檢測類似，在一些結構中，微控制器140也可以啟動燃料計155，來給用戶顯示出一指示，表明已經檢測到軟故障，但是電池操作可以繼續。
如果微控制器140檢測到在電池50內的部件故障，則微控制器140確定該故障是否為硬故障或軟故障。如果部件故障為軟故障，則微控制器140改變其操作，以便繼續電池操作。例如，如果微控制器140接收到電池單元80的錯誤充電狀態讀數(例如在可接受範圍、例如0V到大約電池單元80的標稱電壓範圍以外的充電狀態讀數)，則微控制器140可以通過將平均充電狀態數值與錯誤充電狀態讀數一起分配給電池單元80來改變操作。在該情況中，微控制器140確定整個電池50的充電狀態，並且將電池充電狀態除以電池單元80的數量，以產生出平均充電狀態讀數。通過使用電池單元的當前充電狀態的這種近似，微控制器140可以繼續電池操作。
在這些結構中，在已經檢測到軟故障時，電池50可以繼續在沒有任何部件故障的情況下操作，但是不可以提供與電池50相比時最好的性能。在一些結構中，微控制器140檢測並且確定軟故障和硬故障的能力，使得電池50能夠通過對於電池操作而言不是至關重要的那些部件故障(因此，不會對用戶造成不必要的切斷或電池禁用)繼續操作，並且對於電池操作至關重要的那些部件故障仍然禁用電池操作。
在一些結構中以及在一些方面中，電池50可以包括用來保護微控制器140以避免鎖上的電壓鉗(未示出)。例如，在微控制器140鎖住的情況下，微控制器140中止運行其軟體或固件中的任一個，並且半導體開關180沒有保持在導通狀態中(即，沒有從電池50吸引任何電流)。微控制器140可以由於施加在微控制器140上的過多噪聲或者在將高於給定輸入值(例如4.1V)的電壓(也被稱為「過電壓」)施加在電源或微控制器140的各個插腳上時而鎖住。在一些結構中，如果微控制器140鎖住，則電池50不能放電或充電。還有，由電路130吸引的電流可以比正常電流高得多。電池50也可以被驅動至非常低的電壓，並且可能在相對較短的時間內損壞一個或多個電池單元80。
在微控制器140處的過電壓能夠包括從其中一個電池端子例如檢測端子120到另一個電池端子例如正極端子110的短路，同時半導體開關180禁用，或者將電池50設置在沒有與電源連接的電池充電器60上。在一些結構中，電路130可以通過在檢測端子120和接地端之間包括電壓鉗(未示出)，來防止在微控制器140上出現過電壓。雖然這防止了微控制器140鎖住，但是如果電池50安放在沒有與電壓源連接的電池充電器60上，則電壓鉗能夠在電池50上產生較高的漏電流。包括在電池充電器60的電路中的輔助開關(未示出)，在沒有給電池充電器60供電時，能夠斷開電池50的檢測端子120或電池充電器60的檢測端子。在其它結構中，電池充電器電路可以包括繼電器(未示出)。
在一些結構中以及在一些方面中，如果在電池50中的熱敏電阻150出故障，則微控制器140可以使用包括在微控制器140中的機載溫度傳感器。該機載溫度傳感器可以用來驗證熱敏電阻讀數，並且在該讀數看起來是錯誤的情況下則不考慮該讀數。在這些結構中，機載溫度傳感器然後將允許電池50在熱敏電阻150出故障的情況下繼續操作。
如前面所述一樣，在一些結構中以及在一些方面中，微控制器140可以存儲一個或多個安全代碼，它們使電池50禁用，直到與電氣裝置的驗證過程(例如信號交換)穩定。
在一些結構中，用戶可以用僅能夠由特定電氣裝置、例如用類似代碼編程的一個或多個電池充電器60讀取的常規安全代碼，將一個或多個電池50編程。同樣，用戶可以用常規安全代碼將一個或多個電池充電器60編程，從而電池充電器60隻能夠與具有相應安全代碼的電池50通信和/或給它們充電。在這些結構中，安全代碼提供了一定防盜水平，因為經編程的電池50和經編程的電池充電器60隻能與具有相應安全代碼的電氣裝置和電池通信並且傳送電能。
在一個示例性實施方案中，每個電池50包括預設安全代碼，例如000。預設安全代碼允許電池50與任意電池充電器60通信，並且接受其充電，而不管充電器的安全代碼。電池50和電池充電器60可以按照各種方式編程。例如，如果一個或多個電池50和電池充電器60成套銷售，則一個或多個電池50和電池充電器60可以由製造商或銷售商用安全代碼編程。電池50可以與電池充電器60分開編程，或者電池50和電池充電器60可以在電池50與充電器60連接時幾乎同時編程。
在一個用於給電池充電器60和電池50編程的結構中，電池50與充電器60連接以試圖與之建立通信。如果建立了通信，則電池50包括預設安全代碼或電池充電器60能夠識別出的安全代碼。與電池充電器60相關的安全代碼可以存儲在充電器的控制器中，或者可以存儲在充電器60外面。例如，代碼可以包括在密鑰卡、脈衝轉發機、條形碼或用戶需要輸入到電池充電器60中的類似的物理外設中。如圖24所示，電池充電器60可以配備有輸入裝置512，它能夠從外部源接收安全代碼。在一些結構中，輸入裝置512可以包括接收器、條形碼讀取器、磁卡讀取器、按鈕、觸控螢幕或鍵盤(用於用戶手動輸入安全代碼)或者其它類似裝置。
在建立通信時，在一些結構中，用戶可以提示電池充電器60將相應的安全代碼寫入到電池50中。在其它結構中，寫入指令是自動的。該提示可以包括將安全代碼鍵入到充電器60的輸入裝置512裡，和/或選擇在充電器60上的開關或按鈕。電池充電器60繼續向電池50發送代碼，並且電池50將該代碼存儲在其微處理器140中。在一些結構中，用戶可以用相同的安全代碼將各個電池50和電池充電器60編程。
在一些結構中，電池充電器60可以禁用該安全特徵。但是在這些結構中，電池充電器60仍然可能不能通信並且給具有安全代碼的電池50充電。在一些結構中，電池50可以通過已經建立了通信的電池充電器60或服務中心禁用所述安全特徵。
在圖28中示意性地顯示出電池50的另一個示意圖。在一些結構中，電路130包括電氣部件、例如識別電阻器750，並且識別電阻器750可以具有一組電阻。在其它結構中，電氣部件可以為電容器、電感器、電晶體、半導體元件、電路或其它具有電阻或者能夠發送電信號的部件，例如微處理器、數字邏輯部件等。在所示的結構中，識別電阻器750的電阻值可以根據電池50的特性、例如電池單元80的標稱電壓和化學組分來選擇。檢測端子120可以與識別電阻器750電連接。
在圖28中示意性地顯示出的電池50能夠與電氣裝置、例如電池充電器820(也示意性地顯示出)電連接，以接收或傳輸電能。電池充電器820可以包括正極端子825、負極端子828和檢測端子830。電池充電器820的每個端子820、828、830能夠(分別)與電池50的相應端子110、115、120電連接。電池充電器820還可以包括具有電氣部件例如第一電阻器835、第二電阻器840、固態電子器件或半導體855、比較器860和處理器或微控制器(未示出)的電路。在一些結構中，半導體855可以包括能夠在飽和或「ON」狀態中操作、並且能夠在斷開或「OFF」狀態中操作的電晶體。在一些結構中，比較器860可以為專用電壓監測裝置、微處理器或處理單元。在其它結構中，比較器860可以包括在微控制器(未示出)中。
在一些結構中，微控制器(未示出)可以編程為識別出在電池50中的電氣部件、例如識別電阻器750的電阻值。微控制器還能夠編程為確定電池50的一個或多個特性、例如電池化學組分和電池50的標稱電壓。如前面所述一樣，識別電阻器750的電阻值可以對應於與一個或多個特定電池特性相關的專門數值。例如，識別電阻器750的電阻值可以包括在與電池50的化學組分和標稱電壓對應的電阻數值範圍中。
在一些結構中，微控制器可以編程為識別出識別電阻器750的多個電阻範圍。在這些結構中，每個範圍對應於一個電池化學組分，例如NiCd、NiMH、Li離子等。在一些結構中，微控制器可以識別出其它電阻範圍，每個範圍與另一個電池化學組分或另一個電池特性對應。
在一些結構中，微控制器可以編程為識別出多個電壓範圍。包括在這些電壓範圍中的電壓可以取決於或對應於識別電阻器750的電阻值，從而微控制器能夠根據所測量出的電壓確定出電阻器750的數值。
在一些結構中，可以進一步選擇識別電阻器750的電阻值，以對於電池50的每個可能的標稱電壓而言是獨特的。例如，在一個電阻值範圍中，第一專門電阻值可以對應於21V的標稱電壓，第二專門電阻值可以對應於16.8V的標稱電壓，並且第三專門電阻值可以對應於12.6V的標稱電壓。在一些結構中，存在更多或更少的專門電阻值，每個電阻值對應於與電阻範圍相關的電池50的可能標稱電壓。
在示例性實施方案中，電池50與電池充電器820電連接。為了識別出第一電池特性，半導體855在附加電路(未示出)的控制下切換到「ON」狀態。在半導體855處於「ON」狀態時，識別電阻器750和電阻器835和840產生出分壓器網絡。該網絡在第一參考點875處建立了電壓VA。如果電阻器840的電阻值明顯低於電阻器835的電阻值，則電壓VA將取決於識別電阻器750和電阻器840的電阻值。在該實施方案中，電壓VA在由識別電阻器750的電阻值所確定的範圍中。微控制器(未示出)在第一參考點875處測量出電壓VA並且根據該電壓VA確定出識別電阻器750的電阻值。在一些結構中，微控制器將該電壓VA與多個電壓範圍進行比較，以確定電池特性。
在一些結構中，所要識別出的第一電池特性可以包括電池化學組分。例如，任意低於150kΩ的電阻值可以表明，電池50具有NiCd或NiMH的化學組分，並且大約為150kΩ或高於它的任意電阻值可以表示，該電池50具有Li或Li離子化學組分。一旦微控制器確定並且識別出電池50的化學組分，可以選擇適當的充電算法或方法。在其它結構中，存在比在上面實施例中更多的電阻範圍，每個範圍對應於另一個電池化學組分。
繼續該示例性實施方案，為了識別出第二電池特性，半導體855在附加電路的控制下切換到「OFF」狀態。在半導體855切換到「OFF」狀態時，識別電阻器750和電阻器835形成分壓器網絡。在第一參考點875處的電壓VA現在由識別電阻器750和電阻器835的電阻值確定。識別電阻器750的電阻值如此選擇，從而當在第二參考點880處的電壓VBATT基本上等於電池50的標稱電壓時，在第一參考點875處的電壓VA基本上等於在第三參考點885處的電壓VREF。如果在第一參考點875處的VA超過在第三參考點885處的電壓VREF，則比較器860的輸出VOUT改變狀態。在一些結構中，該輸出VOUT可以用來終止充電，或者用作指示器，以啟動附加功能，例如維護程序、均衡程序、放電功能、附加放電方案等。在一些結構中，電壓VREF可以為固定參考電壓。
在一些結構中，所要識別出的第二電池特性可以包括電池50的標稱電壓。例如，對於識別電阻器750，用於計算出電阻值的通常公式為R100=VREFR135VBATT-VREF]]>其中R100為識別電阻器750的電阻值，R135為識別電阻器835的電阻值，VBATT為電池50的標稱電壓，並且VREF為固定電壓，例如大約為2.5V。例如，在Li離子化學組分(上面給出的)的電阻值範圍中，用於識別電阻器750的大約為150kΩ的電阻值可以對應於大約21V的標稱電壓，大約為194kΩ的電阻值可以對應於大約16.8V的標稱電壓，並且大約為274.7kΩ的電阻值可以對應於大約12.6V的標稱電壓。在其它結構中，更多或更少的專門電阻值可以對應於其它或不同的電池組標稱電壓數值。
在所示的結構中，識別電阻器750和第三參考點885可以位於電流檢測電阻器890的「高」側上。這樣設置識別電阻器750和第三參考點885在存在充電電流時，可以降低在VA和VREF之間的任意相對電壓波動。如果識別電阻器750和第三參考點885參照接地端895、並且將充電電流施加給電池50，則在電壓VA會出現電壓波動。
在一些結構中，電池充電器820還可以包括充電器控制功能。如前面所述一樣，在電壓VA基本上等於電壓VREF(表示電壓VBATT等於電池50的標稱電壓)時，比較器860的輸出VOUT改變狀態。在一些結構中，在比較器860的輸出VOUT改變狀態時，充電電流不再提供給電池50。一旦充電電流中斷，則電池電壓VBATT開始降低。在電壓VBATT達到低閾值時，比較器860的輸出VOUT再次改變狀態。在一些結構中，電壓VBATT的低閾值由磁滯電阻器898的電阻值確定。一旦比較器860的輸出VOUT再次改變狀態，則重新建立充電電流。在一些結構中，這個循環重複由微控制器確定的預定時間，或者重複由比較器860進行的特定狀態改變數量。在一些結構中，這個循環重複，直到將電池50從電池充電器820中取出。
在一些結構中以及在一些方面中，電池50的電路130還可以指示出一個或多個電池特性。在一些結構中，電池特性例如包括電池50的標稱電壓和溫度。電路130包括電識別部件或識別電阻器910、溫度檢測裝置或熱敏電阻914、第一限流裝置或保護二極體918、第二限流裝置或保護二極體922以及電容器926。識別電阻器910具有與一個或多個特定電池特性對應的一組電阻值。在一些結構中，識別電阻器910的電阻值與電池50或電池單元80的標稱電壓對應。在一些結構中，電阻值與電池50的化學組分對應。在一些結構中，電阻值與兩個或多個電池特性對應，或者與不同電池特性對應。熱敏電阻914的電阻值表示電池單元80的溫度，並且隨著電池單元80的溫度變化而改變。檢測端子930與電路130電連接。
在圖29中示意性地顯示出的電池50與電氣裝置、例如電池充電器942(也示意性地顯示出)電連接。電池充電器942包括正極端子946、負極端子950和檢測端子954。按照與在圖28中所示的電池50和電池充電器820類似的方式，電池50的正極端子934、負極端子938和檢測端子930分別與電池充電器942的正極端子946、負極端子950和檢測端子954電連接。電池充電器942還包括控制電路例如控制裝置、處理器、微控制器或控制器958以及電氣部件或電阻器962。
下面將參照圖29和30A-B對電池50和電池充電器942的操作進行說明。在一些結構中，在電池50與電池充電器942電連接並且電容器926開始放電時，控制器958在第一參考點964處將電壓VA增大至大約第一閾值。在一些結構中，第一閾值大約為5V。如圖30A所示，控制器958在大約時刻T1處將電壓VA增大至第一閾值。
在將第一閾值施加在第一參考點964上時，在電池50和電池充電器942內建立了第一電流路徑。第一電流路徑包括電阻器962、電容器926、第一二極體918和識別電阻器910。一旦電壓VA升高至大約第一閾值，則控制器958測量在第二參考點966處的電壓VOUT。在第二參考點966處的VOUT迅速升高至由包括識別電阻器910、電阻器962和在二極體918上的正向電壓降的分壓器網絡所確定的電壓。在一些結構中，電壓VOUT將在大約0V到稍小於電壓VA的範圍內。如圖30B中所示，電壓VOUT升高大約出現在時刻T2處，並且控制器958在大約時刻T2處或者稍微在時刻T2之後測量出電壓VOUT。在一些結構中，時刻T2大約等於時刻T1。在一些結構中，時刻T2幾乎緊接著在時刻T1之後出現。時刻T2可以根據測量公差延遲。
在一個結構中，由控制器958所測量出的電壓VOUT對應於識別電阻器910的電阻值。該電阻值對應於電池50的標稱電壓。在一些結構中，在識別電阻器910的電阻值減小時，電壓VOUT也減小。
在所示的結構中，一旦電容器926變得完全充電，則電壓VOUT最終上升至大約電壓VA。在電容器926完全充電之後，控制器958在第一參考點964處將電壓VA減小至第二閾值。在一些結構中，第二閾值大約為0V。如圖30A所示，控制器958在大約時刻T3處將電壓VA降低至第二閾值。
在將第二閾值施加在第一參考點964上時，在電池50和電池充電器942內建立了第二電流路徑。第二電流路徑包括電阻器962、電容器926、第二二極體922和熱敏電阻914。一旦電壓VA下降至大約第二閾值，則控制器958再次測量在第二參考點966處的電壓VOUT。在第二參考點966處的電壓VOUT迅速降低至由包括熱敏電阻914、電阻器962和在二極體922上的正向電壓降的分壓器網絡確定的電壓。在一些結構中，電壓VOUT將在大約0V到稍小於電壓VA的範圍內。如圖30B中所示，電壓VOUT降低大約出現在時刻T4處，並且控制器958在大約時刻T4處或者稍微在時刻T4之後測量出電壓VOUT。在一些結構中，時刻T4大約等於時刻T3。在一些結構中，時刻T4幾乎緊接著在時刻T3之後出現。時刻T4可以根據測量公差延遲。
在一個結構中，由控制器958在時刻T4處所測量出的電壓VOUT對應於熱敏電阻914的電阻值。該電阻值對應於電池50的溫度。在一些結構中，在熱敏電阻914的電阻值減小時，電壓VOUT增大。
在一些結構中，電容器926提供DC阻斷功能。電容器926防止現有的電池充電器(例如，這樣的電池充電器，其不會識別出更新的電動工具電池化學組分、例如Li或Li離子化學組分，並且沒有用於這些更新化學組分的所需的相應的充電算法)能夠給具有電路130的電池組充電。
在圖31中示意性地顯示出現有的電動工具電池968，並且在圖32中示意性地顯示出電池970的其它結構。參照圖31-34，另一個電池充電系統包括電池968和970、現有的電池充電器972(在圖33中所示的)以及體現本發明的各個方面的電池充電器974(在圖34中所示的)。
參照圖31，現有的電池968包括一個或多個電池單元976，每個具有化學組分並且提供了標稱電壓。通常，電池單元976的化學組分為鉛酸、NiCd或NiMH。電池單元976包括正極端978和負極端980。正極端子982與單元976的正極端978電連接，並且負極端子984與單元976的負極端980電連接。
電池968還包括電氣部件或熱敏電阻986。熱敏電阻986的電阻值表示電池單元976的溫度，並且隨著電池單元976的溫度變化而改變。在一些結構中，熱敏電阻986的電阻值包括在第一電阻值範圍內。現有的電池充電器972能夠識別出在該第一範圍內的熱敏電阻986的電阻值，並且因此給現有的電池968充電。例如，該第一電阻值範圍包括大約等於或小於130kΩ的電阻值。如果熱敏電阻986的電阻值沒有包括在第一電阻值範圍中，則現有的電池充電器972不能給現有的電池968充電。現有的電池968還包括與熱敏電阻986電連接的檢測端子988。
如圖32所示，電池970包括一個或多個電池單元990，每個都具有一化學組分並且提供了電池970的標稱電壓。通常，電池單元990的化學組分例如包括Li、Li離子或另一種Li基化學組分。電池單元990包括正極端992和負極端993。正極端子994與單元990的正極端992電連接，並且負極端子995與單元990的負極端993電連接。
電池970還包括兩個檢測端子996和997。第一檢測單元996與第一電氣部件或識別電阻器998電連接，並且第二檢測端子997與第二電氣部件或溫度檢測裝置或熱敏電阻999電連接。在一些結構中，識別電阻器998的電阻值沒有包括在可以由現有電池充電器972識別的第一電阻值範圍內。例如，識別電阻器998的電阻值大約等於或大於150kΩ。熱敏電阻986的電阻值表示電池單元990的溫度，並且隨著電池單元990的溫度變化而改變。
如圖34中所示以及在大多數結構中，電池充電器974包括正極端子1001、負極端子1002、第一檢測端子1003和第二檢測端子1004。電池充電器974的第一檢測端子1003與電池970的第一檢測端子996電連接，或者與現有電池968的檢測端子988電連接。
如圖33中所示以及在一些結構中，現有電池充電器972包括正極端子1005、負極端子1006和檢測端子1007。現有電池充電器972的檢測端子1007與電池970的第一檢測端子996電連接，或者與現有電池968的檢測端子988電連接。
在現有電池968與電池充電器974電連接時，電池充電器974的第二檢測端子1004沒有與任何電池端子電連接。在一些結構中，包括在新電池充電器974中的控制裝置、微處理器、微控制器或控制器1008，通過第一檢測端子1003確定熱敏電阻986的電阻值，並且將該電池968識別為具有NiCd或NiMH化學組分。控制器1008根據電池968的化學組分和溫度，選擇用於現有電池968的適當充電方法或算法。電池充電器974因此給現有電池968充電。
在電池970與電池充電器974電連接時，電池充電器974的第二檢測端子1004與電池970的第二檢測端子997電連接。在一些結構中，控制器1008確定了識別電阻器998的電阻值，並且將電池970識別為具有例如Li、Li離子或另一種Li基化學組分。例如，識別電阻器998的大約為150kΩ或更大的電阻值，對應於Li、Li離子或另一種Li基化學組分。
在一些結構中，識別電阻器998的電阻值進一步根據電池970的標稱電壓來選擇。例如，識別電阻器998的大約為150kΩ的電阻值，表示電池970具有大約21V的標稱電壓。大約為300kΩ的電阻值對應於大約16.8V的標稱電壓，並且大約為450kΩ的電阻值對應於大約12.6V的標稱電壓。在一些結構中，在識別電阻器998的電阻值增大時，電池970的標稱電壓降低。在一些結構中，控制器1008也確定了熱敏電阻385的電阻值。控制器1008根據其化學組分、標稱電壓和/或溫度，來選擇用於電池970的適當充電方法或算法。電池充電器974因此給電池970充電。
在現有的電池968與現有的電池充電器972電連接時，電池充電器972的檢測端子1007與現有電池968的檢測端子988電連接。在一些結構中，包括在現有電池充電器972中的微控制器1009確定出熱敏電阻986的電阻值，並且如果熱敏電阻986的電阻值包括在第一電阻值範圍內，則將電池968識別作為具有NiCd或NiMH化學組分。現有電池充電器972根據熱敏電阻986的電阻值確定現有電池968的溫度，並且根據其溫度選擇用於該電池968的適當充電方法或算法。現有的電池充電器972因此給現有電池968充電。
在電池970與現有電池充電器972電連接時，現有電池充電器972的檢測端子1007與電池970的檢測端子996電連接。電池970的第二檢測端子997沒有與現有電池充電器972的任意電池充電器端子電連接。在一些結構中，微控制器1009確定識別電阻器998的電阻值。在一些結構中，識別電阻器998的電阻值沒有包括在由微控制器1009所識別出的第一電阻值範圍內。由於微控制器1009不能識別出該電池970，所以現有電池充電器972不會實施充電方法或算法。以電子方法防止了電池970由現有電池充電器972充電或者將它「封鎖住」。
在圖35-37、40-41、48A、49-52中顯示出體現本發明各個方面的另一個電池1030。該電池1030可以與在圖1-5中所示的電池50類似。例如，電池1030可以與電氣裝置或設備、例如無線電動工具1034(在圖48A中所示的)連接，以選擇地給電動工具1034供電。電池1030可以從電動工具1034中拆除，並且可以由電池充電器1038(在圖40-44中所示的)重新充電。
如圖35-37中所示，電池1030可以包括外殼1042和由外殼1042支撐的至少一個可再充電電池單元1046(在圖41中示意性地所示的)。在所示的結構中，電池1030可以為包括五個串聯連接的大約3.6V電池單元1046(顯示出一個)的18V電池組，或者可以為包括五個串聯連接的大約4.2V電池單元1046(顯示出一個)的21V電池組。在其它結構(未示出)中，電池1030可以具有另一個標稱電池電壓，例如9.6V、12V、14.4V、24V、28V等，以給電氣設備供電，並且由電池充電器1038充電。應該理解的是，在其它結構(未示出)中，電池單元1046可以具有不同的標稱單元電壓，和/或可以按照另一種結構連接，例如並聯或並聯/串聯組合連接。
電池單元1046可以為任意可再充電電池單元化學組分類型，例如鎳-鎘(NiCd)、鎳-金屬氫化物(NiMH)、鋰(Li)、鋰離子(Li離子)、其他鋰基化學組分、其他可再充電的電池單元化學組分等。在所示的結構中，電池單元1046為Li離子電池單元。
外殼1042可以提供支撐部分1050，用於將電池1030支撐在電氣裝置、例如電動工具1034或電池充電器1038上。在所示的結構中，支撐部分1050可以提供C形橫截面(參見圖37)，它可以與在電氣裝置上的互補T形橫截面支撐部分連接。如圖35-37所示一樣，支撐部分1050可以包括沿著支撐軸線1058延伸並且限定有溝槽1062的導軌1054。也可以設置與電氣裝置支撐部分的表面接合的中間脊部1066。在脊部1066中可以形成有凹部1070(參見圖35-36)，從而脊部1066具有橫向向外延伸的部分1072。
電池1030還可以包括(參見圖35-37)鎖緊組件1074，該鎖緊組件1074可用來將電池1030鎖在電氣裝置上、例如鎖在電動工具1034和/或電池充電器1038上。在一些結構中，鎖緊組件1034可以包括鎖緊構件1078，它們可以在鎖緊位置和解鎖位置之間運動，在上述鎖緊位置，鎖緊構件1078接合著在電氣裝置上的相應鎖緊構件以將電池1030鎖在電氣裝置上。鎖緊組件1074還可以包括促動器1082，用於使鎖緊構件1078在鎖緊位置和解鎖位置之間運動。偏壓構件(未示出)可以將鎖緊構件1078朝著鎖緊位置偏壓。
電池1030還可以包括(參見圖35-39和41)端子組件1086，所述端子組件1086可用來使電池單元1046與在電氣裝置中的電路電連接。端子組件1086可以包括(參見圖35-37)由外殼1042提供的端子外殼1090。在所示的結構中以及在一些方面中，在端子外殼1090中可以設置窗口或開口1094。端子組件1086可以包括(參見圖35、37-39和41)正極電池端子1098、接地端子1102、第一檢測端子1106和第二檢測端子1110。如在圖41中示意性地所示一樣，端子1098和1102與單元或串聯單元1046的相對端部連接。
檢測端子1106和1110可以分別與連接在電池1030的電路中的電氣部件1114和1118連接。檢測端子1106和1110可以將有關電池1030的信息傳送給電氣裝置。例如，與檢測端子1106連接的一個電氣部件、例如電氣部件1114可以為識別部件、例如電阻器，用來傳送電池1030的特性標識，例如電池單元1046的化學組分、電池1030的標稱電壓等。其它電氣部件、例如與檢測端子1110連接的電氣部件1118，可以為溫度檢測裝置或熱敏電阻，用來傳送電池1030和/或電池單元1046的溫度。
在其它結構中，電氣部件1114和1118可以為其它合適的能夠產生出電信號的電氣部件，例如微處理器、控制器、數字邏輯部件等，或者部件1114和1118可以為其它合適的無源電氣部件，例如電阻器、電容器、電感器、二極體等。
應該理解的是，在其它結構(未示出)中，電氣部件1114和1118可以為其它類型的電氣部件，並且可以傳送與電池1030和/或電池單元1046有關的其它特性或信息。應該理解的是，針對電氣部件1114和1118所使用的「通信」和「傳送」，也可以涵蓋具有或處於由能夠確定電氣部件1114和/或1118的狀況或狀態的傳感器或裝置檢測到的狀況或狀態中的電氣部件1114和/或1118。
如圖39所示，端子1098、1102和1106可以分別在相互基本上平行的平面P1、P2和P3中取向。端子1110可以在平面P4中取向，平面P4取向為與其它平面P1、P2和P3中的至少一個不平行，在所示出的結構裡，和所有其它平面P1、P2和P3不平行。在一個結構中，平面P4可以與平面P1、P2和P3垂直。端子1098、1102、1106和1110可以沿著相應軸線A1、A2、A3和A4延伸，並且在所示的結構中，端子軸線A1、A2、A3和A4與支撐軸線1058平行(參見圖35和37)。
如圖40-44所示一樣，體現本發明各個方面的電池充電器1038可以與電池1030連接(如圖40所示)，並且能夠用來給電池1030充電。電池充電器1038可以包括充電器外殼1122和由外殼1122支撐並且可以與電源(未示出)連接的充電電路1126(在圖41中示意性顯示出)。充電電路1126可以與電池1030的端子組件1086(在圖41中示意性地顯示出)連接，並且能夠用來將電能傳送給電池1030，以給電池單元1046充電。
在一些結構中以及在一些方面中，充電電路1126可以用來按照與在2002年9月24日提交的美國專利No.6456035和2001年4月24提交的美國專利No.6222343中所述的類似的方式給電池1030充電，這些專利在這裡被引用作為參考。在其它結構中，充電電路1126可以用來按照與在在先提交的2003年1月17日申請的美國臨時申請序列號No.60/440692中所述的類似的方式給電池1030充電，該申請的全部內容在這裡被引用作為參考。
如圖42-44中所示一樣，外殼1122可以提供用於支撐電池1030的電池支撐部分1130。支撐部分1130可以具有大體上T形橫截面，它可以與電池1030的支撐部分1050的C形橫截面互補。支撐部分1130可以包括(參見圖42-44)導軌1134，這些導軌1134沿著支撐軸線1138延伸，並且形成有溝槽1142。支撐部分1130還可以包括可以與脊部1066接合的表面1146。
突出部或肋條1150可以從表面1146延伸出。在電池1030設置在支撐部分1130上時，肋條1150可以大體上與鎖緊構件1078橫向對準，以將鎖緊構件1078保持在鎖緊位置中。在一個結構中，肋條1150下降，以確保肋條1150不會與在電池1030的支撐部分1050上的脊部1066接合，這將防止電池1030與電池充電器1038連接。
電池充電器1038還可以包括(參見圖41-47)端子組件1154，用來使充電電路1126與電池1030的端子組件1086電連接(如在圖41中示意性地所示一樣)。如圖42-44和46-47中所示一樣，端子組件1154可以包括由支撐部分1130提供的端子外殼1158。端子組件1154可以包括(參見圖41-47)正極端子1162、負極端子1166、第一檢測端子1170和第二檢測端子1174。充電器端子1162、1166、1170和1174可以分別與電池端子1098、1102、1106和1110連接(如在圖41中示意性地所示一樣)。
充電器端子1162、1166、1170和1174可以與充電電路1126連接。充電電路1126可以包括用於控制電池1030的充電的微控制器1178。控制器1178可以用來與電池1030的電氣部件1114和1118通信或者檢測其狀況或狀態，以識別出電池1030的一個或多個特性和/或狀況，例如電池1030的標稱電壓、電池單元1046的化學組分、電池1030和/或電池單元1046的溫度等。根據由控制器1178作出的確定，控制器1178可以控制充電電路1126，以給電池1030正確地充電。
如圖35、37-39中所示一樣，電池端子1098、1102和1106可以為陽片端子。如圖42所示，充電器端子1162、1166和1170可以為陰片端子，它可用來接收陽片端子1098、1102和1106。電池端子1110(參見圖35-39)和充電器端子1174(參見圖42-44)可以提供懸臂彈簧式接合。在所示的結構(參見圖42-44)中，充電器端子1174可以與支撐軸線1138大體上垂直地延伸，以提供與電池端子1110的滑動接合和接觸。
電池1030可以與電氣設備、例如電動工具1034(在圖48A中所示的)連接，以給工具1034供電。電動工具1034包括支撐著由電池1030選擇地供電的電機1184(示意性地所示的)的外殼1182。外殼1182可以設有(參見圖48B)其上能夠支撐電池1030的支撐部分1186。支撐部分1186可以具有大體上T形橫截面，它可以與電池1030的支撐部分1050的C形橫截面互補。支撐部分1186還可以設有鎖緊凹槽1188(顯示出一個)，鎖緊構件1078可以接合在鎖緊凹槽1188中，以將電池1030鎖在電動工具1034上。
電動工具1034還可以包括能夠與電池1030的端子組件1086連接的端子組件1190(在圖48中部分顯示出)，從而可以從電池1030將電能傳送給電動工具1034。在所示的結構中，端子組件1190可以包括正極端子1194和負極端子1198，它們可以分別與電池1030的端子1098和1102連接。
應該理解的是，在其它結構(未示出)中，端子組件1190可以包括可以與檢測端子1106和/或1110連接的附加端子(未示出)，從而有關電池1030的信息、例如電池1030的一個或多個特性和/或電池1030的狀況，可以傳送給電動工具1034或者由它檢測出。在這些結構中，電動工具1034可以包括控制器(未示出)，用來確定所傳送或所檢測到的有關電池1030的信息，並且用來根據該信息，控制電動工具1034的操作。
在圖53-56中顯示出體現本發明各個方面的電池1030A的可選結構。共同的元件由相同的標號「A」表示。
如圖53-56中所示一樣，電池1030A可以包括支撐著一個或多個單元(未示出，但是類似於單元1046)的外殼1042A。電池1030A可以包括支撐部分1050A，它具有(參見圖56)大體上C形橫截面，它能夠與電池充電器1038的支撐部分1130(參見圖42)以及電動工具1034的支撐部分1186(參見圖48B)互補，從而電池1030A可以與電池充電器1038和電動工具1034連接。
如圖53-56中所示一樣，支撐部分1050A可以包括脊部1066A。如圖55所示，脊部1066A可以進一步延伸至一個側邊(在圖55中的下側面)，以提供橫向向外延伸的部分1072A。
對於一些結構以及一些方面，在上面更詳細地描述了電池1030A的其它單獨特徵、結構和操作。
在將電池1030A設置在電池充電器1038的支撐部分1130上時，下降的肋條「50(在圖42中所示的)沒有與在電池1030A的支撐部分1050A上的脊部1066A的延伸部分1072A接合(參見圖55)，從而沒有防止電池1030A與電池充電器1038連接。
圖57-61顯示出現有技術電池1230。電池1230可以包括外殼1242和至少一個由外殼1242支撐的可再充電電池單元1246(在圖61中示意性地顯示出)。在所示的結構中，電池1230為18V電池組，它包括15個串聯連接的大約1.2V電池單元1246。在其它結構(未示出)中，電池1230可以具有其它標稱電壓，例如9.6V、12V、14.4V、24V等，以給電氣設備供電，並且由電池充電器1038充電。應該理解的是，在其它結構(未示出)中，電池單元1246可以具有不同的標稱單元電壓和/或可以按照其它結構連接，例如並聯或並聯串聯組合連接。電池單元1246可以為可再充電電池單元化學組分類型，例如NiCd或NiMH。
如圖57-60中所示一樣，外殼1242可以設有支撐部分1250，用於將電池1230支撐在電氣裝置、例如電動工具1034(在圖48中所示的)或電池充電器1038(在圖42中所示的)上。在所示的結構中，支撐部分1250可以設有(參見圖60)C形橫截面，它可以與在電氣裝置上(在電動工具1034上的支撐部分1186(參見圖48B)和/或在電池充電器1038的電池支撐部分1130(在圖42中所示的))的互補T形橫截面支撐部分連接。如圖57-60中所示一樣，支撐部分1250可以包括沿著支撐軸線1258延伸並且形成有溝槽1262的導軌1254，可以設有中間脊部1266，以與電氣裝置支撐部分的表面接合。脊部1266可以具有基本上線性未中斷的側面1272。脊部1266沒有設置橫向向外延伸部分(與電池1030的延伸部分1072(在圖36中所示的)或電池1030A的延伸部分1072A(在圖55中所示的)相同的)。
電池1230還可以包括(參見圖57-60)鎖緊組件1274，鎖緊組件1274可用來將電池1230鎖在電氣裝置上、例如鎖在電動工具1034(在圖48A中所示的)和/或電池充電器上。鎖緊組件1234可以包括(參見圖57-60)鎖緊構件1278，鎖緊構件1278可以在鎖緊位置和解鎖位置之間運動，在上述鎖緊位置，鎖緊構件1278可以接合著在電氣裝置上的相應鎖緊構件(例如，在電動工具1034上的鎖緊凹槽1188)，以將電池1230鎖在電氣裝置上。鎖緊組件1274還可以包括促動器1282，用於使鎖緊構件1278在鎖緊位置和解鎖位置之間運動。偏壓構件(未示出)可以將鎖緊構件1278朝著鎖緊位置偏壓。
電池1230還可以包括(參見圖58和60)端子組件1286，端子組件1286可用來使電池單元1246與在電氣裝置中的電路電連接。端子組件1286包括由外殼1242提供的端子外殼1290。端子組件1286可以包括正極電池端子1298、接地端子1302和檢測端子1306。如在圖58和60中所示一樣，端子1298、1302和1306在基本上相互平行的平面中取向，並且可以沿著與支撐軸線1258平行的相應軸線延伸。
如在圖61中示意性地所示一樣，端子1298和1302可以與單元或串聯單元1246的相對端部連接。檢測端子1306可以與連接在電池1230的電路中的電氣部件1314連接。在所示的結構中，電氣部件1314可以為溫度檢測裝置或熱敏電阻，以傳送電池1230和/或電池單元1246的溫度。
如在圖61中示意性所示一樣，電池1230可以與電池充電器1038連接，並且電池充電器1038能夠用來給電池1230充電。電池端子1298、1302和1306可以分別與三個充電器端子1162、1166和1170連接。微控制器1178可以識別出電池1230(或者確定電池1230是否為電池1030或是電池1030A)，並且識別出電氣部件1314或熱敏電阻的狀況，以檢測出電池1230的溫度。微控制器1178可以控制電池1230的充電。
電池1230可以支撐在電池充電器1038的支撐部分1130上。肋條1150(在圖42中所示的)不會接合在電池1230的支撐部分1250上的脊部1266(在圖57-60中所示的)，從而不會阻止電池1230與電池充電器1038連接。
電池1230能夠與電氣設備、例如電動工具1034(在圖48A中所示的)連接，以給電動工具1034供電。電池1230可以支撐在電動工具1034的支撐部分1186上(在圖48B中所示的)，並且可以與電機1184(在圖48A中示意性所示的)連接，以給電機1184供電。
圖62-65顯示出另一個電池充電器1338。電池充電器1338可以包括充電器外殼1342和由外殼1342支撐並且可以與電源(未示出)連接的充電電路1346(在圖65中示意性地顯示出)。充電電路1346可以與電池1230的端子組件1286連接，並且能夠用來將電能傳送給電池1230，以給電池單元1246充電。
如圖62-64中所示一樣，外殼1342可以設有用於支撐電池1230的電池支撐部分1350。支撐部分1350可以具有(參見圖62)大體上為T形的橫截面，它與電池1230的支撐部分1250的C形橫截面互補(在圖60中所示的)。支撐部分1350可以包括(參見圖62-64)導軌1354，導軌1354沿著支撐軸線1358延伸並且形成有溝槽1362。支撐部分1350可以包括能夠與脊部1266接合的表面1366。
突出部或肋條1370可以從表面1366延伸出。肋條1370可以從表面1366延伸出比肋條1150(參見圖43-44)從電池充電器1038的表面1146延伸出更遠。在電池1230支撐在支撐部分1350上時，肋條1370可以沿著脊部1266的側緣滑動(參見圖59)，從而電池1230可以與電池充電器1338連接。電池1230的脊部1266在橫向方向上可以比電池1030的脊部1066(參見圖36)窄，並且可以不包括延伸部分1072。
如圖62-65所示一樣，電池充電器1338可以包括端子組件1374，用來使充電電路1346與電池1230的端子組件1286電連接。端子組件1374可以包括(參見圖62-64)由支撐部分1350提供的端子外殼1378。端子組件1374還可以包括正極端子1382、負極端子1386和檢測端子1390。如在圖65中示意性所示一樣，充電器端子1382、1386和1390可以分別與電池端子1298、1302和1306連接。
充電電路1346可以包括用於控制電池1230的充電的微控制器1394。控制器1394可以通過檢測電氣部件1314或熱敏電阻的狀況，來確定電池1230的溫度。根據由控制器1394作出的確定，控制器1394可以控制充電電路1346正確地給電池1230充電。
在示例性實施方案中，如果用戶試圖將電池1030連接在電池充電器1338上，則電池充電器1338的一部分例如向上延伸的肋條1370(在圖62中所示的)會阻止電池1030與電池充電器1338連接。在將電池1030設置在支撐部分1350上時，肋條1370接合著電池1030的支撐部分1050的脊部1066的橫向較寬的延伸部分1072(在圖36中所示的)，以阻止電池1030與電池充電器1338完全連接。肋條1370設置在支撐部分1350上，從而電池1030的端子組件1086不能與充電器1338的端子組件1374連接。
在一些方面中，本發明提供了具有附加通信或檢測路徑的電池，例如電池1030或1030A，和/或電池充電器，例如電池充電器1038。在一些方面中，本發明提供了充電器，例如充電器1038，它能夠給具有附加通信或檢測路徑的電池組、例如電池1030或1030A以及沒有附加通信或檢測路徑的電池、例如電池1230充電。在一些方面中，本發明提供了「機械封鎖」，用來在電池、例如電池1030或1030A供相應的現有電氣裝置、例如電動工具1034使用期間，防止電池、例如電池1030或1030A與充電器、例如現有的電池充電器1338連接。
如圖69所示，電池50還可以包括可維護電池單元4480。如果在電池50中的一個或多個單元4480出現故障，則能夠按照一組或包裝4485的方式更換可維護單元4480。如圖69所示，單元4480可以組在一起，並且用塑料覆蓋件4490纏繞。可以將該包裝4485插入到電池50的外殼65中，在圖70中顯示出其一部分。
參照圖69-71，包裝4485設置在外殼65的端蓋4495內。適當的導線(未示出)連接在正極端子110、負極端子115和電路130(例如開關180、微控制器140等)和單元4480之間。
在另一個結構(在圖71中所示的)中，可維護單元4420與端子組件105(以及正極端子110、負極端子115和檢測端子120)一起組成單個包裝4500。如圖71中所示一樣，單元4480與導電帶或連接件100連接在一起。第一單元4480a也與正極端子120連接。
這些單元4480被纏繞在塑料覆蓋件或合適的絕緣外殼4505中。外殼4505(示意性地顯示出)使端子組件105暴露出。包裝4500還包括幾個電連接器4510，用來在電路130(在圖70中未示出)、例如微控制器140和半導體開關180以及單元4480和端子組件105之間建立電連接。在一個結構中，包裝4500包括將正極端子110連接在微控制器140的正極輸入端上的第一連接器4515；和將檢測端子120連接在微控制器140的檢測輸入端上的第二連接器4520。在該結構中，包裝4500還包括使負極端子115與半導體開關180的漏極195連接的第三連接器4525；和使半導體開關180的源極190與最後電池單元4480e的負極端95連接的第四連接器4530。
在該結構中，包裝4500在單元4480和端子組件105之間形成並且建立了電能連接。包裝4500設置在外殼65內，該外殼65包括電路130(例如，半導體開關180、微控制器140等)。
在一些結構中以及在一些方面中，電池50可以為「滑動式」電池組，例如在圖1-3中所示的電池50。在其它結構中，電池50可以為「塔式」電池組，例如在圖72中所示的塔式電池4600。在這些結構中，塔式電池4600可以包括電路130，它反過來可以包括用來提高塔式電池4600的性能的部件。在其它結構中，電池4600隻可以包括部分電路130或包括在電路130中的部件的一部分，以提高電池4600的性能。
如圖72-76中所示一樣，塔式電池4600包括外殼4615。在一些結構中，外殼4615可以包括上外殼部分4620和下外殼部分4625。在這些結構中，上外殼部分4620通過分隔線4627與下外殼部分4625分開。如在所示的結構中所示一樣，塔式電池4600包括「塔」4630，或包括從外殼4615延伸出與電氣裝置、例如電池充電器、各個電動工具等相配的部分。塔4630包括用於端子部件或組件(未示出)的端子支撐件(未示出)。
塔式電池4600還包括一個或多個電池單元4650，每個具有化學組分和標稱電壓。與電池50和電池單元80類似，塔式電池4600可以具有Li離子電池化學組分、大約為18V或大約21V的標稱電壓(例如，取決於電池單元類型)，並且可以包括五個電池單元4650a、4650b、4650c、4650d和4650e。在其它結構(未示出)中，塔式電池4600可以具有Li離子電池化學組分、大約為24V、大約25V或大約28V(取決於例如電池單元類型)的標稱電壓，並且可以包括七個電池單元。在其它結構中，塔式電池4600可以具有比所示和所述的更多或更少的電池單元4650。在示例性結構中，每個電池單元4650具有Li離子化學組分，並且每個電池單元4650具有基本上相同的標稱電壓，例如大約為3.6V、大約4V或大約4.2V。
如圖76-84中所示一樣，電池單元4650可以大體上為圓柱形，並且可以具有大於單元直徑4654的兩倍並且大約為其三倍的單元長度4652。在所示的結構中以及在一些方面中，每個電池單元4650可以具有大約為26毫米(26mm)的直徑4654、以及至少大約為60毫米(60mm)的長度4652。在一些結構中，每個電池單元4650可以具有大約為65毫米(65mm)的長度4652。在一些結構中，每個電池單元4650可以具有大約為70毫米(70mm)的長度4652。
在圖76-84中所示的電池單元4650比當前NiCd和NiMH電池單元(未示出)長。電池單元4650必須按照與傳統NiCd和NiMH單元不同的方式布置。在圖76中顯示出電池單元4650在塔式電池4600中布置的一個實施例。電池單元4650如此布置，從而每個單元的單元長度4652與電池長度垂直(顯示為軸線4656)。
在圖77-84中顯示出電池單元布置的其它結構或實施例。
如圖85-87中所示一樣，塔式電池4600a還可包括一個或多個電池單元4680，它們具有與電池單元4650不同的標稱電壓。在所示的結構中，電池單元4680每個具有大約2.2V或大約2.4V的標稱電壓。在圖85-87的所示結構中，塔式電池4600a具有與在圖76-84中所示的塔式電池4600大致相同的標稱電壓，但是包括十個(10)電池單元4680。
如圖85-87中所示一樣，電池單元4680還具有與在圖76-84中所示的電池單元4650不同的尺寸。在圖85-87中所示的電池單元4680具有比單元直徑4684大三倍的單元長度4682。在所示的結構中，每個電池單元4680可以具有大約為18.6毫米(18.6mm)的直徑4684、以及至少大約為60毫米(60mm)的長度4682。在一些結構中，每個電池單元4680具有大約六十五毫米(65mm)的長度。在一些結構中，每個電池單元4680可以具有大約為70毫米(70mm)的長度4682。圖85-87還顯示出用於塔式電池4600a的電池單元4680的布置的不同結構或實施例。
圖91-102顯示出與在圖2和3中所示的電池組50類似的電池組7010。電池組7010包括外殼7012，外殼7012具有上外殼部分或蓋子7014以及側外殼半部7016、7018。蓋子7014和外殼半部7016、7018一起限定了內部空間7020，並且基本上包圍著一個或多個電池單元7024和電路130。在所示的結構中，電池單元7024與上面所示和所述的電池單元80類似。在其它結構中，外殼7012可以具有其它形狀和結構。例如，在一些結構中以及在一些方面中，外殼7012可以與在2004年5月21日提交的美國設計專利申請序列號No.29/205933中所示和所述的部件類似，該申請的全部內容由此被引用作為參考。
在圖91-102的所示結構中以及在一些方面中，電池組7010為28V電池組，它包括串聯連接的七個大約4.0V可再充電電池單元7024。在其它結構中以及在其他方面中，電池組7010可以具有其它標稱電壓，例如9.6V、12V、18V、24V、40V等。
電池單元7024可以具有任意電池化學組分，例如鉛酸、鎳-鎘(「NiCd」)、鎳-金屬氫化物(「NiMH」)、鋰(「Li」)、鋰離子(「Li離子」)、鋰鈷(「Li-Co」)、鋰錳(「Li-Mn」)尖晶石、或者另外一種可再充電或不可再充電電池化學組分的另一種鋰基化學組分。
在所示的結構中以及在一些方面中，蓋子7014包括大體上水平的上表面7028；向上向下傾斜的前表面7030；和設置在上表面7028和前表面7030之間的端子支撐件7032。軌道7034在端子支撐件7032和上表面7028的後端7036之間沿著上表面7030水平延伸，並且可以接合在電氣裝置(例如無線電動工具或電池充電器)中的形狀互補凹槽中，以至少部分機械連接電池組7010和電氣裝置。
在一些結構中以及在一些方面中，電池組7010包括至少一個鎖定件7044，所述至少一個鎖定件7044防止了在電池組7010和至少一些電氣裝置(例如，具有與電池組7010不同的額定電壓或功率容量)之間的機械接合。在圖91-102所示的結構中以及在一些方面中，所述鎖定件7040包括突出部7042，所述突出部7042從一個或多個軌道7034向外延伸。為了將電池組7010連接到可接受的電氣裝置，操作人員將軌道7034和電池組7010的突出部7042接合在電氣裝置的互補凹槽裡。突出部7042防止操作人員將電池組7010機械地連接到沒有互補結構的電氣裝置(例如，具有和電池組7010不同的額定電壓或功率容量的電池充電器或電動工具)上。
在一些結構中和在一些方面中，電池組7010包括第二鎖定件7044，所述第二鎖定件7044防止在電池組7010和至少一些電氣裝置(例如，具有和電池組7010不同的額定電壓或功率容量的電池充電器或電動工具)之間的機械接合。在具有第一和第二鎖定裝置7040、7044的電池組7010的結構中，第一鎖定件7042可以防止在電池組7010和一些電氣裝置之間的機械接合，並且第二鎖定件7044可以防止在電池組7010和其它電氣裝置之間的機械接合。
在圖91-102的所示結構中以及在一些方面中，第二鎖定件7044包括突出部7045，它在端子支撐件7032附近從軌道7034向上延伸。為了將電池組7010連接在可接受的電氣裝置上，軌道7034和突出部7045接合在電氣裝置上的互補凹槽，以將電池組7010機械固定在電氣裝置上。突出部7045防止了操作人員將電池組7010機械連接在沒有互補結構的電氣裝置(例如，具有與電池組7010不同的額定電壓或功率容量的電池充電器或電動工具)上。
如圖99和102中所示一樣，前面和後面凸起7046、7048從蓋子7014的相對側面橫向向外延伸，並且可以接合在形成在外殼半部7016、7018中的相應凹槽7050中，以將蓋子7014固定在外殼半部7016、7018之間。如下面更詳細所述一樣，在一些結構中以及在一些方面中，前面凸起7046也可以或可選地限制閂鎖7056相對於蓋子7014的運動。
連接凸起7060從蓋子7014的上表面和前表面7028、7030向下延伸，並且形成凹槽7062。如在下面更詳細所述一樣，突出部7064從外殼半部7016、7018向外延伸，並且可以接合在凹槽7062中，以將蓋子7014固定在外殼半部7016、7018之間。在圖91-102的所示結構中以及在一些方面中，緊固件7066在外殼半部7016、7018之間延伸，並且將外殼半部7016、7018固定在一起。
在圖91-102的所示結構中以及在一些方面中，連接導軌7068在蓋子7014的相對側面上從外殼半部7016、7018向上延伸。如在下面更詳細描述的一樣，連接導軌7068或部分連接導軌7068可以接合在電氣裝置中的形狀互補凹槽中，以將電池組7010機械連接在電氣裝置上。
在圖91-102的所示結構中以及在一些方面中，外殼半部7016、7018的每一個包括水平延伸的凸緣7070和垂直延伸的凸緣7072。水平和垂直凸緣7070、7072一起至少部分限定了在電池組7010的相對側面上的閂鎖凹槽7074。如圖99和102中所示一樣，狹槽7076將水平和垂直凸緣7070、7072分開，並且與內部空間7020連通。引導件7080從水平凸緣7070的外邊緣向上延伸，並且如下面更詳細說明的一樣，限制閂鎖7056相對於外殼半部7016、7018的運動。
如在圖91-102中所示一樣，閂鎖7056包括按鈕7082，按鈕7082向外延伸穿過形成在外殼半部7016、7018中的閂鎖凹槽7074。在所示的結構中以及在一些方面中，閂鎖7056還包括橫向延伸的凸緣7084和向外延伸的凸起7086，它們從凸緣7084向外並且向後延伸。橫向延伸凸緣7084支撐在外殼半部7016、7018的水平凸緣7070上，並且向內延伸穿過在外殼半部7016、7018的水平和垂直凸緣7070、7072之間的狹縫7076。
在一些結構中以及在一些方面中，彈簧7088支撐在按鈕7082的內側和外殼半部7016、7018的垂直延伸凸緣7072之間。在這些結構中以及在這些方面中，彈簧7088將按鈕7082向外偏壓。另外並且如下面所更詳細所述一樣，彈簧7088將閂鎖7056朝著鎖緊位置偏壓。
肋條7092從橫向延伸凸緣7084向下延伸，並且可以與外殼半部7016、7018的引導件7080接合，以限制閂鎖7056相對於外殼半部7016、7018的向外運動。肋條7092也可以與在蓋子7014的上表面7028上的前面凸起7046接合，以限制閂鎖7056沿著與按鈕7082的外表面大體上平行的方向的橫向運動。
鎖緊元件7094從凸起7086向上延伸，並且設置在軌道7034附近，以接合在電氣裝置中的形狀互補凹槽中。更具體地說，在操作人員按壓按鈕7082時，閂鎖7056和鎖緊元件7094向內朝著解鎖位置運動，在所述解鎖位置，鎖緊元件7094不可以與電氣裝置接合。在操作人員鬆開按鈕7082時，彈簧7088使閂鎖7056和鎖緊元件7094向外朝著鎖緊位置運動，在所述鎖緊位置，鎖緊元件7094可以鎖緊接合在電氣裝置中的凹槽中，以將電池組7010機械固定在電氣裝置上。
在其它結構中以及在其它方面中，閂鎖7056的其它運動包括樞轉運動、垂直滑動運動等，上述閂鎖7056的其它運動可以使閂鎖7056在鎖緊位置和解鎖位置之間運動。在所示的結構中以及在一些方面中，電池組7010可以包括兩個閂鎖7056。在其它結構中以及在其它方面中，電池組7010可以包括單個閂鎖7056。在還有其它結構中以及在其它方面中，電池組10可以包括三個或多個閂鎖7056。
在一些結構中以及在一些方面中，電池組7010還包括靴形件7096。在圖91-102的所示結構中以及在一些方面中，部分靴形件7096與第一和第二外殼半部7016、7018模塑在一起。在這些結構中以及在這些方面中，靴形件7096由彈性材料例如橡膠、塑料等形成，該材料能夠吸收衝擊、降低通過電池組7010傳送的振動等。另外，在一些結構中以及在一些方面中，靴形件7096可以具有高摩擦外表面。在這些結構中以及在這些方面中，靴形件7096可以防止電池組7010沿著工作表面滑動或運動。
在所示的結構中以及在一些方面中，為了裝配電池組7010，操作人員首先將彈簧7088連接在閂鎖7056的內側上。操作人員然後相對於外殼半部7016、7018的垂直凸緣7072壓縮彈簧7088，並且使閂鎖7056滑動到閂鎖凹槽7074中，從而至少一部分橫向延伸凸緣7084延伸穿過在外殼半部7016、7018中的狹縫7076。然後，通過在肋條7092和引導件7080之間以及在肋條7092和外殼半部7016、7018的前面凸起7046之間的接合，來將閂鎖7056保持在閂鎖凹槽7074中。
在閂鎖7056設置在閂鎖凹槽7074中之後，操作人員將電氣部件插入到由其中一個外殼半部7016、7018(例如，外殼半部7016)限定的內部空間7020中，所述電氣部件包括電池單元7024。在圖91-102的所示結構中以及在一些方面中，操作人員也可以將一個或多個墊片或襯墊7098插入到外殼半部7016、7018中，以保護這些電氣部件。操作人員然後使蓋子7014的前面和後面凸起7046、7050與在外殼半部7016、7018中的相應凹槽7050對準，並且在用緊固件7066將蓋子7014和外殼半部7016、7018固定在一起之前，使外殼半部7016、7018的突出部7064與蓋子7014的凹槽7062對準。
在操作中，電池組7010可以與電氣裝置電連接。為了將電池組7010固定在電氣裝置上，操作人員使軌道7034與在電氣裝置上的相應凹槽對準，並且將連接導軌7068與在電氣裝置上的相應凹槽對準。操作人員然後使電池組7010運動成與電氣裝置接合。在一些結構中以及在一些方面中，在使電池組7010和電氣裝置接合之前，必須按壓按鈕7082，以使閂鎖7056從鎖緊位置朝著解鎖位置運動。一旦電池組7010和電氣裝置接合，則彈簧7088使鎖緊元件7094運動成鎖緊接合在電氣裝置中的相應凹槽中，從而將電池組7010固定在電氣裝置上。
一旦電池組7010與電氣裝置連接，則電池組7010可用來給電氣裝置提供電能(例如，在電氣裝置為電動工具的結構中)，或者可選的是，電池組7010可用來接收來自電氣裝置的電能(例如，在電氣裝置為電池充電器的結構中)。
為了將電池組7010從電氣裝置中拆除，操作人員按壓按鈕7082，從而使閂鎖7056從鎖緊位置朝著解鎖位置運動。操作人員然後使電池組7010向外離開電氣裝置運動，從而使軌道7034和導軌7068與在電氣裝置中的互補凹槽脫開。
在一些結構中以及在一些方面中，閂鎖7056不會接合在電氣裝置上的結構，並且電池組7010沒有閂鎖在電氣裝置上。例如，在一些結構中以及在一些方面(例如，在電氣裝置為電池充電器時)中，電池組7010支撐在電氣裝置上，但是不是固定或閂鎖在電氣裝置上。
在一些結構中以及在一些方面中，電池7010(和電池50)可以包括能夠防止電池7010竄改或者可以指出電池7010是否被竄改的裝置。如圖91-102中所示一樣，在組裝好電池50時，外殼半部7016、7018形成分隔線7725。
如圖98、99和101中所示一樣，裝置7730可以基本上設置在一部分分隔線7725上，以幫助指出該電池7010是否已經被竄改或試圖被竄改。在一個結構中，裝置7730包括設置在電池7010的底面7740上並且基本上覆蓋著一部分分隔線7725的金屬銘牌。銘牌7730可以使用各種本領域所公知的普通方法貼在電池7010上。為了維護電池7010，操作人員必須沿著分隔線7725切開銘牌7730，以將外殼半部7016、7018分開。
在一些結構中，只有合法的操作人員可以維護該電池7010。如果合法操作人員注意到特定電池7010的銘牌7730已經被切開或改變，則操作人員可以確定該電池7010被竄改。在電池7010具有保證措施的一些結構中，該裝置7730可以幫助指出哪些電池7010具有正確的要求，以及哪些電池7010已經被竄改。
在其它結構中，該裝置7730可以包括不同的一個或多個不同材料，或者可以設置在電池7010上的不同位置上。
還有如圖99和102中所示一樣，電池7010包括電池芯部7805和端子組件7810。在一些結構中，端子組件7810可以與上面所示和所述的端子組件105類似。在一些結構中，例如圖99和102所示的結構中，電池芯部7805包括電池單元7024、端蓋7820和7822和電路130。
為了使得電池7010更不易於受到由于振動造成的損壞，電池50包括幾個浮動連接件。這些浮動連接件使得各個部分在一些情況中能夠相對於彼此運動，同時仍然保持電連接。換句話說，在這些部分之間的連接不是剛性物理連接。
在所示的結構中，電池單元7024設置在端蓋7820和7822內，從而電池單元7024相對於彼此浮動。導電帶7830將各個電池單元7024相互連接。同樣，電池芯部7805相對於電池50的外殼是浮動的。電池芯部7805如此設置在電池50內，從而該芯部7805可以運動。墊片7098在電池7010受到振動時，吸收來自電池芯部7805的任何衝擊。如圖99所示，包括在電路130的燃料計(未示出)中的LED(未示出)伸出穿過電池蓋子7014的開口7840。這些LED固定在包括在電池芯部7805中的電路130(例如PCB7850)上。因此，LED沒有剛性固定在電池7010的外殼上。還有，端子組件7810包括各種上面所示和所述的電池端子(例如，正極端子、負極端子和檢測端子)。端子組件7810包括相對於電池芯部7805並且也與電池7010的蓋子7014連接的浮動連接。在電池端子(並且反過來端子組件7810)與電氣裝置連接時，端子組件7810會受到由該裝置引起的振動。由於在端子組件7810和電池7010的外殼之間和在端子組件7810和電池芯部7805之間的浮動連接，傳遞給芯部7805和外殼的振動量將降低。
如上所述，電池50可以存儲各種有關特定電池參數的信息。在一些結構中，該信息可以從電池50中藉助維護模塊6750(也被稱為「讀取器」)提取。如圖103-105中所示一樣，維護模塊6750可以連接在電池50的端子(未示出)上，並且將存儲在電池50中的信息下載。
在所示的結構中，維護模塊6750包括外殼6755。外殼6755設有端子支撐件(未示出)。維護模塊6750還可以包括一個或多個維護端子(未示出)，所述一個或多個維護端子由端子支撐件支撐，並且可以與電池50的一個或多個端子連接。這些維護端子與讀取器電路(未示出)連接。讀取器電路可以包括微控制器和其它非易失性存儲器，用來存儲從電池50接收到的信息。在圖103-105中所示的維護模塊6730為電池供電的。在一些結構中，維護模塊6730包括在外殼6755內的電源，例如電池，或者在連接時可以由電池50供電。在其它結構中，維護模塊6750可以包括電源線(未示出)，並且適用於接收AC電能。
如圖103-105中所示一樣，維護模塊6750還可以包括顯示器6755，例如液晶顯示器、LED顯示器等。維護模塊6750還可以包括一個或多個用戶啟動開關6770。在一些結構中，顯示器6755可以將存儲在電池50中的信息顯示出。在其它結構中，顯示器6755可以將從電池50下載到維護模塊6750中的信息顯示出。在其它結構中，顯示器6750可以顯示出用戶能夠選擇並且瀏覽、以控制維護模塊6750的操作的各種功能或菜單。例如，用戶可以通過一個或多個開關6770，選擇要從電池50下載什麼類型信息。在所示的結構中，開關6770可以為按鈕式開關。在其它結構中，開關6770可以包括各種附加輸入裝置，例如觸控螢幕、鍵盤、串行埠等。維護模塊6770也可以包括一個或多個輸出埠(未示出)，用來將下載的信息傳送給另一個設備，例如計算機。
在其它結構中，維護模塊6750簡單地讀取存儲在電池50的微控制器140中的信息，並且將該信息顯示在顯示器6755上。在這些結構中，維護模塊6750沒有存儲從電池50讀取或顯示在顯示器6755上的信息。
上述和在這些附圖中所示的結構僅僅以實施例的方式給出，並且並不打算對本發明的構思和原理進行限制。因此，本領域普通技術人員要理解的是，在不脫離由所附權利要求給出的本發明精神和範圍的情況下，可以在這些元件及其結構和布置中作出各種改變。
權利要求
1.一種進行包括電池的操作的方法，該電池包括具有電壓的單元，電能可以在所述單元和電氣裝置之間傳送，並且控制器可用來控制電池組的功能，該控制器可以用等於和大於操作電壓閾值中的至少一個的電壓操作，所述單元可用來選擇地給所述控制器提供電壓，所述方法包括下述動作在由所述單元提供的電壓低於所述操作電壓閾值時，啟用控制器操作。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述電池包括可用來給所述控制器提供電壓的電路，並且啟用動作包括用所述電路給所述控制器提供電壓，從而提供給所述控制器的電壓是等於和大於操作電壓閾值中的至少一個。
3.如權利要求2所述的方法，其中所述電路包括升壓電路，所述升壓電路可用來將由所述單元提供的電壓升高，並且提供動作包括使由所述單元提供給所述控制器的電壓升高至等於和大於操作電壓閾值中的至少一個。
4.如權利要求2所述的方法，其中所述電路包括可用來給所述控制器提供電壓的電源，該電源不可用來給所述電氣裝置供電，並且提供動作包括下述動作從所述電源給所述控制器提供電壓，從而提供給所述控制器的電壓是等於和大於操作電壓閾值中的至少一個。
5.如權利要求4所述的方法，其中所述電源包括可用來給所述控制器提供電壓的功率部件，並且提供動作包括下述動作從所述功率部件給所述控制器提供電壓，從而提供給所述控制器的電壓是等於和大於操作電壓閾值中的至少一個。
6.如權利要求5所述的方法，其中所述功率部件包括可用來給所述控制器提供電壓的電容器，並且提供動作包括下述動作從所述電容器給所述控制器提供電壓，從而提供給所述控制器的電壓是等於和大於操作電壓閾值中的至少一個。
7.如權利要求5所述的方法，其中所述功率部件包括可用來給所述控制器提供電壓的電池單元，並且提供動作包括下述動作從所述電池單元給所述控制器提供電壓，從而提供給所述控制器的電壓是等於和大於操作電壓閾值中的至少一個。
8.如權利要求1所述的方法，其中所述電路包括可用來選擇地中斷在所述單元和所述電氣裝置之間的電能傳輸的開關，並且啟用動作包括下述動作控制所述開關，從而由所述單元提供給所述控制器的電壓是等於和大於操作電壓閾值中的至少一個。
9.如權利要求8所述的方法，其中所述開關包括FET，並且啟用動作包括下述動作控制FET，從而由所述單元提供給所述控制器的電壓是等於和大於操作電壓閾值中的至少一個。
10.如權利要求1所述的方法，並且還包括下述動作從所述單元向所述電氣裝置提供電能，以使所述電氣裝置工作。
11.如權利要求10所述的方法，其中所述電池組為電動工具電池組，其中所述電氣裝置為電動工具，並且提供動作包括下述動作從所述單元向所述電動工具提供電能，以使所述電動工具工作。
12.如權利要求1所述的方法，還包括下述動作用所述控制器中斷在所述單元和所述電氣裝置之間的電能傳送。
13.如權利要求12所述的方法，其中所述單元可用來給所述電氣裝置提供電能，以使該電氣裝置工作，並且中斷動作包括下述動作中斷從所述單元給所述電氣裝置提供電能。
14.如權利要求12所述的方法，其中所述電氣裝置為電動工具，並且中斷動作包括下述動作中斷從所述單元給所述電動工具提供電能。
全文摘要
一種進行包括電池的操作的方法，該電池包括具有電壓的單元。電能可以在單元和電氣裝置之間傳送，控制器可用來控制電池組的功能；該控制器也可以用等於和大於操作電壓閾值中的至少一個的電壓操作。所述單元可用來選擇地給控制器提供電壓。該方法包括下述動作在由單元提供的電壓低於操作電壓閾值時，啟用控制器操作。
文檔編號H02J7/00GK1989674SQ200580024873
公開日2007年6月27日 申請日期2005年5月24日 優先權日2004年5月24日
發明者託德·W·詹森, 傑伊·J·羅森貝克, 加裡·D·邁爾, 傑弗裡·M·賽勒, 凱文·L·格拉斯哥, 喬納森·A·齊克, 傑弗裡·M·布羅澤克, 卡爾·F·施卡策 申請人:密爾沃基電動工具公司