供电装置和带有该供电装置的电动工具的制作方法

本发明涉及电动控制技术领域，特别是涉及一种供电装置和带有该供电装置的电动工具。

背景技术：

电动工具是一种机械化工具，它由电动机或电磁铁作为动力，通过传动机构驱动工作头进行作业，通常制成手持式、可移式，结构轻巧，携带使用方便。由于相比手工工具可提高生产效率数倍到数十倍，电动工具已被广泛应用于国民经济各个领域，并进入了家庭使用。

传统电动工具的供电部分采用锂电池供电，放电电流小且循环使用寿命短，当某些工况需要短时间大电流来完成时，传统的电池包供电的电动工具无法提供短时大电流，或者传统的电动工具只有一种电源，或者直流电源或者交流电源，当周围没有直流电源或交流电源的情况时，无法使用电动工具。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述问题，提供一种放电电流大且循环使用寿命长的供电装置和带有该供电装置的电动工具。

一种供电装置，其特征在于，包括：

驱动单元；

第一电源组件，用于为驱动单元提供电能；

第二电源组件，设有用于为驱动单元提供电源的电容组件；

控制单元，选择第一电源组件和第二电源组件中的至少一个为驱动单元提供电能。

一种电动工具，包括电机和上述供电装置，所述驱动单元连接所述电机。

上述供电装置和带有该供电装置的电动工具，第一电源组件为驱动单元提供直流电；第二电源组件设有用于为驱动单元提供电源的电容组件，控制单元选择第一电源组件和第二电源组件中的至少一个为驱动单元提供电能。通过控制开关对第一电源组件和第二电源组件进行控制，在驱动单元正常工作时利用第一电源组件供电，在驱动单元需要短时大电流时可通过电容组件作为电源进行供电。此外，还可利用第一电源组件和第二电源组件同时为驱动单元供电，提供超强电能。通过控制单元控制第一电源组件和第二电源组件对驱动单元进行综合供电控制，放电电流大且循环寿命长。

附图说明

图1为一实施例中供电装置的结构图；

图2为另一实施例中供电装置的结构图；

图3为再一实施例中供电装置的结构图；

图4为又一实施例中供电装置的结构图；

图5为又一实施例中供电装置的结构图。

具体实施方式

在一个实施例中，一种供电装置，适用于电动工具。如图1所示，该供电装置驱动单元100、第一电源组件110、第二电源组件120和控制单元130。第一电源组件110用于为驱动单元100提供电能，第二电源组件120设有用于为驱动单元100提供电源的电容组件，控制单元130选择第一电源组件110和第二电源组件120中的至少一个为驱动单元100提供电能。

具体地，第一电源组件110第二电源组件120通过控制单元130连接驱动单元100，驱动单元100用于接收电能并输出供电电压。例如，当供电装置用于电动工具时，驱动单元100可连接电动工具中的电机，控制单元130通过驱动单元100连接电机，接入电能至驱动单元100，以供驱动单元100驱动电机工作。

上述供电装置通过控制单元130控制第一电源组件110和第二电源组件120对驱动单元100进行综合供电控制，放电电流大且循环寿命长。

在一个实施例中，第一电源组件110与第二电源组件120连接，第一电源组件110还用于为电容组件充电。利用第一电源组件110对电容组件充电，提高电容组件的供电续航能力。

进一步地，在一个实施例中，如图2所示，供电装置还包括第一控制组件k1，第一控制组件k1用于连接第一电源组件110和第二电源组件120；控制单元130包括充放电管理装置132，充放电管理装置132用于控制第一控制组件k1的通断。

第一电源组件110输出用于传输至电机220的直流电，充放电管理装置132用于控制第一控制组件k1的通断，第二电源组件120在第一控制组件k1导通时输出电能至电机220，以使驱动单元100内的电机220工作。其中，充放电管理装置132可以是根据外部检测信号或用户输入的外部指令控制第一控制组件k1的通断。第一电源组件110输出直流电的方式并不唯一，可以是通过锂电池或蓄电池等输出直流电，也可以是将接入的交流电转换为直流电后输出。当驱动单元100需要短时大电流时，可通过充放电管理装置132控制第一控制组件k1导通，将电容组件作为电源对电机220供电，在电机220正常工作时则利用第一电源组件110供电。

驱动单元100、第一电源组件110、第二电源组件120、第一控制组件k1和充放电管理装置132之间的连接关系并不是唯一的，在一个实施例中，结合图1、如图2所示，第一电源组件110通过控制单元130连接电机220，第一控制组件k1和第二电源组件120连接组成充放电电路，且充放电电路的一端连接第一电源组件110，另一端分别连接电机220和第一电源组件110；控制单元130包括充放电管理装置132，充放电管理装置132连接第一控制组件k1和第一电源组件110。充放电管理装置132根据控制信号控制第一控制组件k1的通断；第一控制组件k1在导通时，第二电源组件120中的电容组件输出存储的电能对电机220供电，或接入第一电源组件110，第一电源组件110输出的直流电对第二电源组件120中的电容组件充电。

充放电回路的具体结构并不唯一，第一控制组件k1的类型也并不唯一，可以是开关管，如三极管或mos管，也可以是由二极管组成的控制组件。本实施例中，第一控制组件k1为开关管，第一控制组件k1的控制端连接充放电管理装置132，第一控制组件k1的输入端连接第一电源组件110，第一控制组件k1的输出端连接电容组件一端，电容组件另一端连接第一电源组件110。

此外，控制单元130还可包括连接充放电管理装置132的工具控制装置134，第一电源组件通过工具控制装置134连接驱动单元100，利用工具控制装置134接入第一电源组件110和/或第二电源组件120输出端电能为驱动单元100供电，驱动单元100包括电机220。

在本发明一实施例中，第一电源组件110和工具控制装置134之间设有电源开关k4，用于控制第一电源组件110的放电。

第二电源组件120中的电容组件用于存储电能以用作为电机220提供电源。电容组件的类型并不唯一，在一个实施例中，电容组件为超级电容组件。将超级电容组件作为电源对工具控制装置供电，超级电容组件充放电速度快，放电电流大且循环寿命长。具体地，电容组件包括多个超级电容，多个超级电容串联后一端连接第一控制组件k1的输出端，另一端连接第一电源组件110。超级电容是一种无污染的新型储能装置，寿命超长(1-50万次)、安全可靠、储能巨大，是一种理想的储能装置，具体特性如下：高循环寿命，循环寿命可达50万次以上，远超电池理论上的最大循环2000-5000次；快速充电特性，由于不存在电能转化化学能的化学反应，充电10秒-10分钟，可达到其额定容量95％以上；高功率密度特性，具有优越的动力特性，可达300w/kg～5000w/kg，相当于电池的5-10倍，能较好地满足对瞬间大功率的要求；大电流放电能力超强，过程损失小，大电流是电池的几十倍；超低温特性好，温度范围宽-40℃～+70℃；而一般电池是-20℃～+60℃；无污染，安全可靠，超级电容器是绿色能源(活性炭)，不污染环境，是理想的绿色环保电源；全寿命免维护，超级电容器采用全密封结构，没有水分等液体挥发，在使用过程中全寿命不需要维护；成本低，超级电容器价格比铅酸电池高1倍，但寿命比电池高10倍。

可以理解，在其他实施例中，充放电电路也可以不连接第一电源组件110与电机220的公共端，而是直接与电机220连接。

在一个实施例中，如图3和图4所示，供电装置还包括第一检测电路140和/或第二检测电路150，控制单元130通过第一检测电路140连接第一控制组件k1和电容组件的公共端，充控制单元130通过第二检测电路150连接第一电源组件110。

第一检测电路140用于检测电容组件输出的电压电流等参数并发送至控制单元130，第二检测电路150用于检测第一电源组件110输出的电压电流等参数并发送至控制单元130；控制单元130根据检测的电压电流等参数对第一控制组件k1进行通断控制。

以供电装置同时包括第一检测电路140和第二检测电路150为例，通过第一检测电路140和第二检测电路150分别对电容组件和第一电源组件110输出的电流电压进行采样，并将采样得到的电流和电压输出至控制单元130，以便于控制单元130进行充放电控制，提高了操作便利性。例如，当第一电源组件110输出直流电时，若电容组件的输出电压过低，则控制单元130控制第一控制组件k1导通对电容组件充电。若电容组件已充满电，则充放电管理装置132控制第一控制组件k1关断。当电机220需要短时大电流时，充放电管理装置132再控制第一控制组件k1导通，利用电容组件对电机220供电。可以理解，在其他实施例中，也可以是控制单元130中的充放电管理装置132根据第一检测电路140或第二检测电路150检测到的电压电流控制第一控制组件k1的通断。

第一电源组件110的具体结构并不唯一，在一个实施例中，如图2至图4所示，第一电源组件110包括交流电源和整流装置112，交流电源连接整流装置112，整流装置112连接电机220和控制单元130。整流装置112用于对接入的交流电进行整流，得到直流电并输出可供电机220工作或对电容组件充电的直流电。此外，第一电源组件110还可包括连接整流装置112的交流插头114。交流插头114具体连接整流装置112的输入端，接入交流电源输出的交流电并输出至整流装置112进行整流。交流插头114的类型并不唯一，具体可根据实际插座类型进行选择。

具体地，整流装置112的输入端接入交流电，整流装置112的输出正极连接第一控制组件k1的输入端和电机220，整流装置112的输出负极连接电容组件和充放电管理装置132。可以理解，在其他实施例中，也可以是电容组件连接整流装置112的输出正极，并通过第一控制组件k1连接整流装置112的输出负极。整流装置112对接入的交流电进行整流得到直流电并输出至电机220进行供电，以及在第一控制组件k1导通时对电容组件充电。充放电管理装置132根据控制信号控制第一控制组件k1通断，利用整流装置112输出的直流电对电容组件充电，以及控制电容组件对电机220供电。充放电管理装置132根据控制信号控制第一控制组件k1通断的方式并不唯一，例如可以是当控制信号为高电平时控制第一控制组件k1导通，当控制信号为低电平时控制第一控制组件k1断开。整流装置112的具体类型并不唯一，本实施例中，整流装置112为全桥整流装置，电源利用率高，提高了能源利用率。

在另一个实施例中，如图4所示，第一电源组件110包括电池包116，电池包116连接电机220和控制单元130。利用电池包116对电机220供电以及对电容组件充电，操作便利可靠。进一步地，第一电源组件110还包括第二控制组件k2，第二控制组件k2分别连接控制单元130、整流装置112和电池包116。

本实施例中，第二控制组件k2同样采用开关管，具体地，第二控制组件k2的输入端连接电机220，第二控制组件k2的控制端连接控制单元130，第二控制组件k2的输出端连接电池包116的一端，电池包116的另一端连接电容组件，电池包116具体可以是锂电池包或蓄电池包等。可通过控制单元130根据接收的控制信号控制第二控制组件k2的通断，控制电池包116对电机220供电。

在一个较为详细的实施例中，第一电源组件110还可同时包括整流装置112、电池包116和第二控制组件k2。供电装置同时提供了交流供电、超级电容供电和锂电池供电三种供电方式，控制单元130可根据用户设定选择供电方式，或者根据采集的电压智能选择供电方式，提高了供电装置的供电便利性和可靠性。例如，当整流装置112有接入外部电源时直接对交流电进行整流后给电机220供电，并对电池包116和电容组件充电；当整流装置112没有接入外部电源时，则利用电池包116进行供电，并在电机220需要短时大电流时利用电容组件供电。

进一步地，如图4所示，供电装置还包括第一电池温度检测电路180、第二电池温度检测电路190和第三检测电路192，控制单元130通过第一电池温度检测电路180连接电容组件，控制单元130通过第二电池温度检测电路190连接电池包116，并通过第三检测电路192连接电池包116和第二控制组件k2的公共端。

第一电池温度检测电路180用于检测电容组件的温度，并发送温度信号至控制单元130，第二电池温度检测电路190用于检测电池包116的温度，并发送温度信号至控制单元130，第三检测电路192检测电池包116输出的电压电流，并发送电压电流信号至控制单元130；控制单元130根据接收的温度信号和电压电流信号控制第二控制组件k2的通断。

本实施例中，控制单元130同时还结合第一电池温度检测电路180、第二电池温度检测电路190采集的温度信号，以及第三检测电路192采集的电流电压进行充放电控制，当电容组件和电池包116的温度过高时则停止充电，避免温度过高而烧坏，提高了充电操作可靠性。控制单元130利用第三检测电路192采集的电流电压控制第二控制组件k2的通断，实现电池包116充放电的自主控制，具体原理与利用第一检测电路140和第一控制组件k1对电容组件进行充放电控制类似，在此不做赘述。

在一个实施例中，如图3和图4所示，供电装置还包括第三控制组件k3和第四检测电路194，第三控制组件k3用于连接电机220，第三控制组件k3连接控制单元130和第一电源组件110，控制单元130通过第四检测电路194连接第三控制组件k3和第一电源组件110的公共端。本实施例中，第三控制组件k3为开关管，第三控制组件k3的控制端连接控制单元130；第三控制组件k3的输出端连接第一电源组件110，控制单元130通过第四检测电路194连接第三控制组件k3和第一电源组件110的公共端。具体地，第三控制组件k3的输出端连接第一电源组件110中的整流装置112。

第四检测电路194对流经电机220的电流电压进行检测，控制单元130根据检测到的电流电压对第三控制组件k3进行通断控制，使流经电机220的电流电压稳定在预设范围内，实现对电机220的恒流恒压控制，避免电流电压波动过大影响电机220工作，提高了供电可靠性。

进一步地，如图3和图4所示，供电装置还包括电源开关k4和开关状态检测电路196，控制单元130还包括工具控制装置134，工具控制装置134连接充放电管理装置132和电机220。电源开关k4一端连接第一电源组件110和第一控制组件k1，具体连接整流装置112和第一控制组件k1的公共端，电源开关k4另一端连接工具控制装置134，开关状态检测电路196连接电源开关k4的两端，并连接充放电管理装置132。在电机220正常工作时利用第一电源组件110供电，在电机220需要短时大电流时，通过充放电管理装置132控制第一控制组件k1导通，将电容组件作为电源对电机220供电，当电机220需要短时大电流时，也可以控制第一电源组件110和电容组件同时供电，提供短时间的大电流，此时，第一控制组件k1闭合，电源开关k4闭合。

工具控制装置134具体可采用电动工具的控制板，通过开关状态检测电路196检测电源开关k4的状态，以便对电源开关k4进行通断控制，具体可以通过工具控制装置134控制电源开关k4的通断，也可以是手动控制电源开关k4的通断。操作人员可通过电源开关k4控制对工具控制装置134的通电，具体以电动工具为例，当机器接入交流电时，按下电源开关k4，机器利用交流电和电容组件进行工作。当电源开关k4断开时，机器停机，在电池包116和电容组件缺电情况下，充放电管理装置132利用交流电给电池包116和电容组件充电。当不便于接入交流电时，此时机器可采用电池包116和电容组件供电，可暂时工作。

当电机220正常工作，且电源开关k4闭合，第一控制组件k1断开时，第一电源组件110输出直流电给电机220供电。当电机220需要短时大电流时，充放电管理装置132控制第一控制组件k1闭合，利用电容组件存储的电能为电机220提供短时大电流，优选的，也可以通过电容组件和第一电源组件110共同为工具提供短时大电流，此时，需要第一电源组件110正常工作，且电源开关k4闭合，第一控制组件k1闭合。当电机220未处于工作状态时，充放电管理装置132控制第一控制组件k1闭合，利用第一电源组件110输出的直流电对电容组件充电，提高电容组件的供电续航能力。

在一个实施例中，如图5所示，控制单元130包括充放电管理装置132和工具控制装置134，工具控制装置134连接第三控制组件k3的控制端、开关状态检测电路196、第四检测电路194和充放电管理装置132，充放电管理装置132连接第一控制组件k1的控制端和第二控制组件k2的控制端。

通过工具控制装置134对电源开关k4进行开关检测，以及对第三控制组件k3进行通断控制，通过充放电管理装置132控制第一控制组件k1和第二控制组件k2的通断，对电容组件和电池包116进行充放电控制。此外，充放电管理装置132还连接第一检测电路140、第二检测电路150、第一电池温度检测电路180、第二电池温度检测电路190和第三检测电路192。本实施例中，分别利用充放电管理装置132和工具控制装置134进行供电控制和充放电控制，降低芯片负荷，提高了供电装置的使用寿命。可以理解，在其他实施例中，也可以通过充放电管理装置132同时进行供电控制和充放电控制。

若有外部交流电接入，电源开关k4闭合时，整流装置112输出的直流电为电机220供电，以及在驱动单元需要短时大电流时，通过充放电管理装置132控制第一控制组件k1导通，将电容组件作为电源对驱电机220供电；电源开关k4断开时，若电容组件缺电，充放电管理装置132使第一控制组件k1闭合，利用整流装置112输出的直流电为电容组件充电。当没有外部交流电接入时，充放电管理装置132可控制电池包116对电机220供电，以及在电机220需要短时大电流时将电容组件作为电源对电机220供电。

在一个实施例中，电动工具还可包括连接控制单元130的人机交互装置230，具体地，人机交互装置230连接充放电管理装置132。通过人机交互装置230实现人机交互，提高电动工具的使用便利性。人机交互装置230的类型并不唯一，本实施例中，人机交互装置230为触控显示屏，操作简便可靠。

具体地，操作人员可通过人机交互装置230发送控制指令至充放电管理装置132，充放电管理装置132还可将采集的电容组件输出的电流电压发送至人机交互装置230显示，以便操作人员得知电容组件的剩余电量，当剩余电量不足时及时进行充电。

此外，由于电容组件可以短时间内以超大电流放电，可极大增强电动工具工作能力，操作人员可通过人机交互装置230使交流电源与电容组件同时供电以提供超强电能，使电动工具动力更加强劲。

上述电动工具，通过控制单元130控制第一电源组件110和第二电源组件120对电机220进行综合供电控制，放电电流大且循环寿命长。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。