CN114175512B - 稳健的通信 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有至少一个控制装置以及至少一个通信电路的动力工具，该通信电路用于以半双工模式利用第一通信线和第二通信线来交换信号，以在至少第一收发器与第二收发器之间进行差分通信，第一差分电压在1.5V到3V之间，第二差分电压在‑0.5V到0.5V之间，并且提供可充电电池作为电源，并且最大电压值相对于可充电电池的地电位为12V以下。一种***，该***包括具有至少一个控制装置的动力工具和具有至少一组控制电子装置的可充电电池，该可充电电池被设计成为该动力工具供应电能。该***包括至少一个通信电路，该通信电路用于以半双工模式利用第一通信线和第二通信线来交换信号，以在至少第一收发器与第二收发器之间进行差分通信。

Description

稳健的通信
技术领域
本发明涉及一种具有至少一个控制装置的动力工具。
本发明还涉及一种***，该***包括具有至少一个控制装置的动力工具和具有至少一组控制电子装置的可充电电池，该电池被设计成为动力工具供应电能。
背景技术
比如锤钻、锯、研磨机等现代动力工具如今具有许多部件(例如，马达单元、传输单元、收发器、微控制器等)，这些部件以信号形式交换大量信息和数据。现在，特别是在动力工具和作为电源而提供的可充电电池之间会进行高水平的信息和数据交换。
各种通信网络或通信电路被用于交换数据(即，发送和接收信息)。当动力工具处于非工作状态时，各个部件之间的通信，即数据交换，通常在没有任何问题的情况下进行。在非工作状态下，不激活动力工具并且仅向驱动器供应相对较少的电能(即，低电流值或电流强度)。
相比之下，在动力工具的工作模式下，会供应相对大量的电能(即，高电流值或电流强度)以产生动力工具的高功率输出。
然而，高电流值、尤其是相对快速变化的电流值(即，大波动)会在通信网络中的相邻信号线上产生不想要的干扰耦合(例如电感耦合、电容耦合、电磁辐射和/或传导干扰)。由于在通信网络上采取适当的抗干扰技术措施通常会导致相当大的工作量和增加的成本，因此在动力工具的操作期间(即，在激活模式下)，部件之间的通信被免除。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种动力工具以及一种包括动力工具和可充电电池的***，由此解决上述问题并且可以在动力工具或***的操作期间实现稳健的通信。
该目的通过根据本发明的具有至少一个控制装置的动力工具和根据本发明的***来实现。
在第一方面，本发明涉及一种具有至少一个控制装置的动力工具，其中，至少一个通信电路用于以半双工模式利用第一通信线和第二通信线来交换信号，以在至少一个第一收发器与至少一个第二收发器之间进行差分通信，由此，即使在动力工具工作期间也能够不受干扰地通信，其中，在差分通信的情况下，第一状态的第一差分电压在1.5V到3V之间，并且第二状态的第二差分电压在-0.5V到0.5V之间，并且提供至少一个可充电电池作为该动力工具的电源，并且该第一状态下的最大电压值相对于该可充电电池的地电位为12V以下。
在第二方面，本发明涉及一种***，该***包括具有至少一个控制装置的动力工具和具有至少一个控制电子装置的可充电电池，该可充电电池被设计成为该动力工具供应电能，其中，至少一个通信电路用于以半双工模式利用第一通信线和第二通信线来交换信号，以在至少一个第一收发器与至少一个第二收发器之间进行差分通信，由此，即使在动力工具工作期间也能够不受干扰地通信，其中，在差分通信的情况下，第一状态的第一差分电压在1.5V到3V之间，并且第二状态的第二差分电压在-0.5V到0.5V之间，并且该第一状态下的最大电压值相对于该可充电电池的地电位为12V以下。
该目的特别是通过具有至少一个控制装置的动力工具来实现。
根据本发明，该动力工具包括至少一个通信电路，该通信电路用于以半双工模式利用第一通信线和第二通信线来交换信号，以在至少第一收发器与第二收发器之间进行差分通信。这使得即使在动力工具工作期间也可以不受干扰地稳健通信。
收发器部件也可以称为发射器-接收器或微控制器。另外，代替第一收发器和第二收发器，可以提供第一控制单元和第二控制单元、或微控制器、或第一微控制器和第二微控制器来对应地进行差分通信。
根据本发明的有利实施例，在差分通信的情况下，第一状态的第一差分电压可以在1.5V到3V之间，并且第二状态的第二差分电压可以在-0.5V到0.5V之间。第一电压差可以特别地对应于2V的值，并且第二电压差可以特别地对应于0V的值。
在差分通信的情况下，第一状态也可以称为显性状态或高状态。此外，在差分通信的情况下，第二状态也可以被称为隐性状态或低状态。
根据本发明的有利实施例，可以提供至少一个可充电电池作为该动力工具的电源，并且该第一状态下的最大电压值相对于该可充电电池的地电位为12V以下。
可充电电池的地电位也可称为地、零电位或接地。
根据本发明的有利实施例，该至少第一收发器可以定位在动力工具中，并且该至少第二收发器可以定位在该可充电电池中。
该目的还通过一种***来实现，该***包括具有至少一个控制装置的动力工具和具有至少一组控制电子装置的可充电电池，该可充电电池被设计成为动力工具供应电能。
根据本发明，该***包括至少一个通信电路，该通信电路用于以半双工模式利用第一通信线和第二通信线来交换信号，以在至少第一收发器与第二收发器之间进行差分通信。这使得即使在***工作期间也可以不受干扰地稳健通信。
收发器部件也可以称为发射器-接收器或微控制器。另外，代替第一收发器和第二收发器，可以提供第一控制单元和第二控制单元、或微控制器、或第一微控制器和第二微控制器来对应地进行差分通信。
根据本发明的有利实施例，该至少第一收发器可以定位在动力工具中，并且该至少第二收发器可以定位在该可充电电池中。
根据本发明的有利实施例，该至少第一收发器和该至少第二收发器两者可以都定位在该动力工具中。
根据本发明的有利实施例，在差分通信的情况下，第一状态的第一差分电压可以在1.5V到3V之间，并且第二状态的第二差分电压可以在-0.5V到0.5V之间。
在差分通信的情况下，第一状态也可以称为显性状态或高状态。此外，在差分通信的情况下，第二状态也可以被称为隐性状态或低状态。
根据本发明的有利实施例，该第一状态下的最大电压值可以相对于该可充电电池的地电位为12V以下。
用于在可充电电池与动力工具之间进行差分通信的第一通信线和第二通信线是通信***的部件部分。在这种情况下，通信***可以被配置为CAN数据总线。但是，还可以使用在可充电电池与动力工具之间进行差分通信的一些其他合适的通信***。
附图说明
在以下附图说明中可以发现进一步的优点。本发明的多个不同的示例性实施例在附图中示出。附图、说明书和权利要求包含许多组合的特征。本领域技术人员将方便地还单独地考虑这些特征并将它们进行组合以产生有用的进一步组合。
在附图中：
图1示出了穿过根据本发明的***的截面，该***包括动力工具和作为电源与其连接的可充电电池；
图2示出了穿过根据本发明的连接有可充电电池的动力工具的基部的截面；
图3示出了在根据本发明的***中、在差分通信的情况下第一状态和第二状态的各种电压水平的第一图形表示；
图4示出了在根据本发明的***中、在差分通信的情况下第一状态和第二状态的各种电压水平的第二图形表示；以及
图5示出了在根据本发明的***中、在差分通信的情况下第一状态和第二状态的各种电压水平的第三图形表示。
具体实施方式
图1展示了根据本发明的***1，该***包括动力工具2和可充电电池3。可充电电池3连接至动力工具并且用于向动力工具2的电负载供应电能。在供应期间，电流从可充电电池3流向动力工具2。可充电电池也可以被称为电池包或电池。
根据本发明的替代性实施例，可以不通过可充电电池而是通过网络连接来为动力工具2供应电能。网络连接也可以称为电力电缆。本发明的该替代性实施例未在图中示出。
如图1所示，动力工具2采用以可充电电池操作的螺丝刀的形式示出。根据其他替代性实施例，动力工具2还可以被设计为呈动力钻、锯、研磨机等形式。
被设计为以可充电电池操作的螺丝刀的动力工具2大体上包括壳体4、手柄5、基部6、工具装配件7、电动马达形式的电驱动器8、控制装置9、传动机构9a、输入轴11、输出轴12以及激活开关13。
被设计为电动马达的电驱动器8、传动机构10、输入轴11、输出轴12以及控制装置9定位在壳体4内。驱动器8、传动机构10、输入轴11以及输出轴12相对于彼此定位并且定位在壳体10内，使得驱动器8产生的转矩被传送至输出轴12。输出轴12将转矩传送至传动机构10，该传动机构进而将转矩传递至输入轴11。工具装配件7由输入轴11通过传送转矩来驱动。如图1所示，批头(bit)形式的工具14被固持在工具装配件7中。借助于批头，螺钉可以被拧到材料中。螺钉和材料都没有在附图中展示。
如图1另外示出的，壳体4包括顶侧4a和底侧4b。手柄5包括第一端5a和第二端5b。手柄5的第一端5a被固定到壳体4的底侧4b上。另外，基部6包括上端6a和下端6b。基部6的上端6a被固定到手柄5的第二端5b上。基部6的下端6b包括机械、电和电子接口15并且用于机械连接、电连接和电子连接至可充电电池3。出于取出电流的目的，接口15包括多个电力接头16。接口15另外包括用于在动力工具2与可充电电池3之间发射和接收信号的数据接头17。
可以从图1和图2中看到，动力工具2的控制装置9定位在动力工具2的基部6中。动力工具2的控制装置9用于对与动力工具2和可充电电池3相关的各种过程进行开环控制和闭环控制。控制装置9特别地控制从可充电电池3流向动力工具2并且特别地用于驱动被形成为电动马达的驱动器8的电流或电流强度。
在这种情况下，动力工具2的控制装置9包括微控制器18(还被称为MCU)，并且还包括作为在可充电电池3与动力工具2之间进行差分通信的通信电路KS的部件部分的、具有第一收发器20的数据接口19。在这种情况下，动力工具2的数据接口19是用于在可充电电池3与动力工具2之间进行差分通信的、与通信电路KS的总共两个数据接口之一。如以下还描述的，可充电电池3包括这两个数据接口中的另一个数据接口29。
可充电电池3大体上包括具有可充电电池接口22的壳体21。在可充电电池3的壳体21中，存在多个储能单元23和具有微控制器25的一组控制电子装置24。
可充电电池3还包括作为在可充电电池3与动力工具2之间进行差分通信的通信电路KS的部件部分的、具有第二收发器30的数据接口29。
储能单元23还可以被称为可充电电池单元并且用于取出、储存以及提供电能或电压。
可充电电池接口22定位在壳体21的一侧上。可充电电池接口22包括用于取出和递送电流的多个电力连接器27，并且还包括用于在动力工具2与可充电电池3之间发射和接收信号的数据连接器28。来自储能单元23的电流可以通过电力连接器27被递送。
如图1和图2所示，可充电电池3的电力连接器27连接至动力工具2的电力接头16。同样的，可充电电池3的数据连接器28连接至动力工具2的数据接头17。
通过连接，电流可以从可充电电池3的储能单元23流向动力工具2。此外，可以在可充电电池3与动力工具2之间交换信号以便进行通信。
可以从图1看到，激活开关13定位在手柄5的前侧5c。激活开关13在方向A上移动的结果是，信号可以从激活开关13传输至控制器9，其结果是，控制器9进而将信号传输至可充电电池3的控制电子装置24。被传输至控制电子装置24的信号使得能够从可充电电池3释放具有特定电流值的电能或电流以用于动力工具2的电负载以及特别是被形成为电动马达的驱动器8。动力工具2具有可以测量供应电流的电流强度的电流装置(未示出)。如果测得具有可允许电流强度的供应电流，则供应电流可以流向动力工具2的电负载。替代性地或附加地，电流测量装置还可以定位在可充电电池3中。
为了将与激活开关13在方向A上的行程相对应的信号传输至控制器9，激活开关13包括电位计(未示出)。
如果激活开关13再次在方向B上移动，那么借助于电位计(未示出)，对应的信号被传输至控制器9，结果是，电流(并且因此电能)不再从可充电电池3流向动力工具2。
可充电电池3和动力工具2之间的差分通信通过通信电路KS进行。为了参与通信电路KS，可充电电池3和动力工具2两者分别包括具有收发器20、30的数据接口19、29。在这种情况下，收发器20、30可以设计为CAN收发器。如图2指示的，动力工具的收发器20通过数据接口以及第一通信线31(还被称为高通信(COM-high)线)和第二通信线32(还被称为低通信(COM-low)线)以及数据接口29连接至可充电电池3的收发器30。
根据图中未示出的本发明的替代性实施例，具有第一收发器和第二收发器的通信电路KS可以仅定位在动力工具2的壳体4中。因此，差分通信仅发生在动力工具内部，即，在动力工具2的部件之间。
动力工具2的收发器20通过数据接口19以及第一通信线31和第二通信线32将信号(例如，比特)传输至可充电电池3的数据接口29和收发器30。
如图3至图5所示，为了通过通信电路KS来传输呈比特形式的信号，高通信线31和低通信线32两者被设置为第一状态HZ。高通信线31和低通信线32的第一状态(HZ)是高状态，即，存在1.5V到3V之间的第一差分电压的状态。在图3的示例性实施例中，第一(高)状态(HZ)的第一差分电压在这种情况下是3V。
高通信线31和低通信线32的第二状态NZ为低状态，即，存在-0.5V到0.5V之间的第二差分电压的状态。第二差分电压的最佳值在这种情况下是0V。在图3的示例性实施例中，第二(低)状态NZ的第二差分电压是0.5V。
如图4和图5对应所示，第一状态下的最大电压值可以相对于可充电电池3的地电位为12V(即，-12V或+12V)以下。

Claims (6)

1.一种具有至少一个控制装置(9)的动力工具(2)，
其特征在于，至少一个通信电路(KS)用于以半双工模式利用第一通信线(31)和第二通信线(32)来交换信号，以在至少一个第一收发器(20)与至少一个第二收发器(30)之间进行差分通信，由此，即使在动力工具工作期间也能够不受干扰地通信，其中，在差分通信的情况下，第一状态(HZ)的第一差分电压在1.5V到3V之间，并且第二状态的第二差分电压在-0.5V到0.5V之间，并且提供至少一个可充电电池(3)作为该动力工具(2)的电源，并且该第一状态下的最大电压值相对于该可充电电池(3)的地电位为12V以下。
2.如权利要求1所述的动力工具(2)，
其特征在于，该至少一个第一收发器(20)定位在该动力工具(2)中，并且该至少一个第二收发器(30)定位在该可充电电池(3)中。
3.如权利要求1所述的动力工具(2)，
其特征在于，该至少一个第一收发器(20)和该至少一个第二收发器(30)两者都定位在该动力工具(2)中。
4.一种***(1)，该***包括具有至少一个控制装置(9)的动力工具(2)和具有至少一个控制电子装置(24)的可充电电池(3)，该可充电电池(3)被设计成为该动力工具(2)供应电能，
其特征在于，至少一个通信电路(KS)用于以半双工模式利用第一通信线(31)和第二通信线(32)来交换信号，以在至少一个第一收发器(20)与至少一个第二收发器(30)之间进行差分通信，由此，即使在动力工具工作期间也能够不受干扰地通信，其中，在差分通信的情况下，第一状态的第一差分电压在1.5V到3V之间，并且第二状态的第二差分电压在-0.5V到0.5V之间，并且该第一状态下的最大电压值相对于该可充电电池的地电位为12V以下。
5.如权利要求4所述的***(1)，
其特征在于，该至少一个第一收发器(20)定位在该动力工具中，并且该至少一个第二收发器(30)定位在该可充电电池(3)中。
6.如权利要求4所述的***(1)，
其特征在于，该至少一个第一收发器(20)和该至少一个第二收发器(30)两者都定位在该动力工具(2)中。
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