ES2607877T3

ES2607877T3 - Herramienta portátil eléctrica autónoma de potencia

Info

Publication number: ES2607877T3
Application number: ES04805483.7T
Authority: ES
Inventors: Roger Pellenc
Original assignee: Pellenc SAS
Current assignee: Pellenc SAS
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2004-11-18
Publication date: 2017-04-04
Anticipated expiration: 2024-11-18
Also published as: JP2012040683A; US20070148539A1; EP1685637B2; EP1685637A2; WO2005053915A2; EP1685637B1; JP2007511999A; BRPI0416741A; JP5208421B2; US20070108944A1; CN1883096A; EP1685636B1; CA2546788C; WO2005053131A2; CN1883096B; RU2389118C2; EP1685636B2; CA2545137A1; FR2862558B1; CA2546788A1

Abstract

Conjunto de herramienta eléctrica portátil autónoma de potencia como, por ejemplo, tijeras de podar, sierras de cadena, herramientas para recolección de frutos, guadañadoras de hilo, martillos picadores o análogos, que comprende al menos tres subconjuntos funcionales distintos, a saber, un primer subconjunto que forma un actuador eléctrico y que genera la acción mecánica de la herramienta, un segundo subconjunto, a portar por el usuario, que forma una fuente de energía eléctrica y que comprende esencialmente una batería electroquímica recargable y un tercer subconjunto que forma un cargador adaptado para realizar la recarga controlada de la batería, caracterizado porque: el segundo subconjunto (3) está constituido, por una parte, por una batería electroquímica (5) de iones de litio o de polímero de litio, formada por asociación en serie de más de cuatro celdas (6), estando compuesta cada celda de un elemento o varios elementos en paralelo y, por otra parte, por, un módulo (7) de control y de mando de la batería (5), que garantiza en el tiempo y de manera controlada una capacidad máxima de la batería y una utilización óptima de la herramienta; el primer subconjunto (2) se somete durante su funcionamiento a un control mediante un sistema (8) de limitación en corriente adaptado para preservar la batería electroquímica (5) de iones de litio o de polímero de litio (5), de la que toma la energía; el tercer subconjunto (4) consta de, al menos, una fuente de alimentación eléctrica cuya tensión y corriente son adecuados para la recarga de la batería de iones de litio o de polímero de litio (5), el módulo (7) de control y mando electrónico de la batería (5) del segundo subconjunto (3) se presenta en forma de placa electrónica y comprendiendo, al menos, una unidad de procesamiento digital (9) asociada a memoria y a circuitos auxiliares, capaces conjuntamente de cumplir, al menos, determinadas, y de preferencia todas las tareas de del siguiente grupo de tareas formado por: - la gestión de la carga, - la gestión de la descarga, - el equilibrado de la carga de cada celda (6), - la evaluación y visualización de la capacidad de la batería (5), - la protección en descarga de la batería (5) contra sobreintensidad durante la utilización de la herramienta, - la gestión de la herramienta n durante las fases de almacenamiento, - la gestión de alarmas, - la gestión y transmisión de informaciones recopiladas, - la gestión de diagnósticos.

Description

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DESCRIPCION

Herramienta portatil electrica autonoma de potencia

[0001] La presente invencion se refiere al campo de los dispositivos e instrumentos con fuente de alimentacion autonoma, en particular de las herramientas electroportatiles de potencia autonomas, y tiene por objeto un conjunto de herramienta del tipo mencionado con bateria de iones de litio o de polimero de litio.

[0002] En la presente, se entiende por "herramienta" de manera general un dispositivo o instrumento adecuado en general para facilitar la accion fisica de un operario en la ejecucion de una tarea material o para ejecutar dicha tarea bajo el control del operario. Por el conjunto de herramienta se entiende una herramienta con su fuente de alimentacion autonoma y los medios de suministro de esta ultima.

[0003] Se pueden citar como herramientas ya realizadas por la solicitante: tijeras de podar electronicas para la poda de arboles y de las vides, atadoras de vegetales, herramientas de recoleccion de frutos.

[0004] Se pueden citar tambien, sin limitacion, como herramientas del tipo mencionado anteriormente y fabricadas segun tecnologias similares: sierras de cadena, guadanadoras portatiles de hilo, corta setos, martillos perforadores.

[0005] Estas herramientas electricas portatiles difieren basicamente de herramientas comparables accionadas por fuentes de energia hidraulica, neumatica o electrica, por el hecho de que son autonomos e independientes de cualquier fuente de energia exterior, lo que permite al operario ser libre por completo en sus movimientos. Tambien se distinguen de herramientas electroportatiles autonomas accionadas por motor de combustion interna, por la ausencia de contaminacion, malos olores, vibraciones y ruido durante su funcionamiento y por su fiabilidad de uso.

[0006] Se demuestra ademas que el uso de estas herramientas crea comodidad de utilizacion sin precedentes, por su silencio y su flexibilidad.

[0007] Tales herramientas electricas portatiles autonomas de potencia incluyen de manera general, al menos, tres subconjuntos funcionales distintos, a saber, un primer subconjunto que forma el actuador electrico y que genera la accion mecanica de la herramienta, un segundo subconjunto formando la fuente de energia electrica y que comprende esencialmente una bateria electroquimica recargable y un tercer subconjunto que forma un cargador apto para efectuar la recarga controlada de la bateria.

[0008] Una herramienta electrica portatil autonoma de potencia se muestra en el documento EP291131.

[0009] La aparicion y el desarrollo de estas herramientas estan relacionados principalmente con dos factores tecnicos:

- por una parte, la llegada al mercado de nuevos tipos de baterias teniendo una mejor relacion capacidad/peso,

- por otra parte, el desarrollo de tecnologias para motores electricos con muy alto rendimiento.

[0010] Las baterias actualmente utilizadas en las herramientas ejemplificadas son de tipo niquel-cadmio o niquel- hidruro metalico. Estas tienen una capacidad energetica de aproximadamente 30 a 50 vatios-hora por kilogramo.

[0011] Sabiendo que un operario de conformidad con las recomendaciones oficiales, tiene una capacidad portante sobre la espalda en bandolera o en la cintura de 4 kg maximo para un trabajo continuo en la jornada, se deduce que con las tecnicas actuales de niquel-cadmio y de niquel-hidruro metalico, la capacidad total de la bateria llevada por el operario estara comprendida 150 y 200 vatios-hora.

[0012] Esta capacidad no es suficiente para proporcionar a las herramientas electricas portatiles autonomas de potencia, la energia requerida para trabajar media jornada y mucho menos una jornada continua.

[0013] Por tanto, existe una necesidad y demanda efectiva para baterias que tengan una relacion capacidad/peso mas eficaz, de manera que permitan ampliar el campo de aplicacion de herramientas electroportatiles autonomas de potencia, teniendo en cuenta sus mencionadas ventajas y cualidades.

[0014] La invencion tiene como objetivo, para este fin, utilizar la tecnologia emergente de baterias de iones de litio y de polimero de litio en el contexto de herramientas electroportatiles autonomas de potencia.

[0015] En efecto, a pesar de que estas baterias sean en la actualidad frecuentemente utilizadas en telefonos moviles, videocamaras y ordenadores portatiles, todavia no son utilizadas en las aplicaciones de herramientas electroportatiles, especialmente de potencia, teniendo en cuenta las dificultades encontradas en su ejecucion para esta aplicacion. Ahora bien, las mismas ofrecen relaciones de capacidad/peso de 150 a 200 vatios-hora por kilogramo, lo que permitiria triplicar o incluso cuadruplicar la potencia o la duracion de utilizacion de estas herramientas electroportatiles en relacion con sus posibilidades actuales con las baterias de niquel-cadmio o de niquel-hidruro metalico.

[0016] Ha de senalarse que, teniendo en cuenta la demanda de potencia, la utilizacion de baterias de iones de litio y baterias de polimero de litio en la aplicacion de herramientas electroportatiles de potencia, precisa el suministro de tensiones elevadas.

[0017] En efecto, las celdas de iones de litio y polimero de litio no pueden entregar por naturaleza una corriente considerable y requieren de hecho el acoplamiento de los elementos de base en serie para obtener tensiones elevadas permitiendo de esta manera el suministro de potencias consecuentes a pesar de una baja intensidad.

[0018] De este modo, para la formacion de pilas que proporcionen potencias electricas adecuadas a aplicaciones en las herramientas portatiles autonomas de potencia, y respetando la legislacion vigente en materia de tension de utilizacion y suministrando tensiones de trabajo utiles, hay que realizar acoplamientos serie de numerosos elementos o de numerosas celdas, cada uno de los cuales reagrupando en paralelo tales elementos.

[0019] Esto da lugar a importantes dificultades de mando y control de este tipo de baterias con multiples componentes, que no han sido resueltos hasta la fecha.

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[0020] De hecho, en las aplicaciones mencionadas precedentemente (telefonos moviles, videocamaras y ordenadores portatiles) las baterias comprenden generalmente como maximo cuatro elementos conectados en serie, cuyo control en carga y descarga es poco o complejo y relativamente facil de poner en practica.

[0021] El objeto de la presente invencion es encontrar una solucion al problema descrito anteriormente.

[0022] Con este fin, la presente invencion se refiere a un conjunto de herramienta electrica portatil autonomo de potencia segun la reivindicacion 1.

[0023] La presente invencion se comprendera mejor a partir de la siguiente descripcion, que se refiere a una forma de realizacion preferida, dada a modo de ejemplo no limitativo, y explicado con referencia a los dibujos esquematicos adjuntos en los que:

- La figura 1 es una vista en perspectiva de un conjunto de herramienta de acuerdo con la invencion en forma de tijeras de podar, durante una fase de carga;

- La figura 2 es una vista en perspectiva del conjunto de la figura 1 cuando la herramienta es utilizada por un operario;

- La figura 3 es un diagrama de bloques del segundo subconjunto funcional que forma parte del conjunto de herramienta, y,

- La figura 4 es un diagrama electronico de principio de determinados elementos constitutivos del segundo subconjunto representado en la figura 3.

[0024] Como se muestra en las figuras 1,3 y 4, el conjunto de herramienta electrica portatil autonomo de potencia 1 incluye, al menos, tres subconjuntos funcionales distintos 2, 3 y 4, a saber, un primer subconjunto 2 que forma actuador electrico y generador de la accion mecanica de la herramienta, un segundo subconjunto 3 formando una fuente de energia electrica y que comprende esencialmente una bateria electroquimica recargable 5 y un tercer subconjunto 4 que forma un cargador adaptado para realizar la recarga controlada de la bateria 5.

[0025] De acuerdo con la invencion, el segundo subconjunto 3 es portatil por el operario y esta constituido, por una parte, por una bateria electroquimica 5 de iones de litio o de polimero de litio formada por la asociacion de mas de cuatro 6 celdas en serie, estando compuesta cada celda de un elemento o varios elementos en paralelo y, por otra parte, por un modulo 7 de control y mando de la bateria 5, preferiblemente en forma de un dispositivo electronico situado en la proximidad inmediata de dicha bateria 5 y que garantiza en el tiempo y de manera controlada una capacidad maxima de la bateria y una utilizacion optima de la herramienta.

[0026] Ademas, el primer subconjunto 2 se somete durante su funcionamiento al control por un sistema 8 de limitacion en corriente adaptado para conservar la bateria de iones de litio o polimero de litio 5 de la que toma la energia y constando el tercer 4 subconjunto de, al menos, una fuente de alimentacion electrica cuyas tension y corriente son adecuados para la recarga de la bateria de iones de litio o de polimero de litio 5.

[0027] Al situar el modulo 7 en proximidad inmediata de la bateria 5, las conexiones y el cableado se hacen mas sencillos y las senales de medicion y de mando menos expuestas a perturbaciones, perdidas o parasitos y menos sujetas a derivaciones, debido a una distancia de transmision reducida.

[0028] El segundo y tercer subconjuntos 3 y 4 pueden presentarse en forma de una sola unidad que integra dichos dos subconjuntos 3 y 4 o en forma de dos modulos fisicos separados conectados entre si durante las fases de carga.

[0029] Esta ultima variante, por supuesto, se privilegia en el marco de la presente invencion, para reducir la carga a portar por el usuario.

[0030] De acuerdo con la invencion, el modulo 7 de control y mando electronico de la bateria 5 del segundo subconjunto 3, se presenta en forma de placa electronica y comprende, al menos, una unidad de procesamiento digital 9, tal como, por ejemplo, un microprocesador, un microcontrolador, un procesador de senal digital, asociado a una memoria y a circuitos auxiliares, aptos conjuntamente para cumplimentar, al menos, algunas, y preferiblemente todas de las tareas del siguiente grupo de tareas formado por:

- La gestion de la carga,

- La gestion de la descarga,

- El equilibrado de la carga de cada celda (6),

- La evaluacion y visualizacion de la capacidad de la bateria (5),

- La proteccion en descarga de la bateria (5) contra sobreintensidad durante la utilizacion de la herramienta,

- La gestion de la herramienta durante las fases de almacenamiento,

- La gestion de alarmas,

- La gestion y transmision de informaciones recopiladas,

- La gestion de diagnosticos.

[0031] La ejecucion de estas diversas tareas se activa y controla por la unidad de procesamiento digital de 9 bajo el mando y control de un programa de gestion del funcionamiento del conjunto de herramienta 1, teniendo en cuenta los comandos del usuario y los valores de los diferentes parametros medidos en el segundo subconjunto 3, asi como, eventualmente, en el primer y/o el tercer subconjunto(s) 2 y/o 4.

[0032] De acuerdo con una primera caracteristica de la invencion, y para el cumplimiento de las tareas de gestion de la carga, gestion de la descarga, de equilibrado de carga de cada celda 6, de evaluacion y de visualizacion de la capacidad de la bateria 5, el modulo de control y de mando 7 utiliza permanentemente los valores de medicion de la tension de cada celda 6 que componen la bateria 5.

[0033] Con este fin, y como se muestra en las figuras 3 y 4 de los dibujos adjuntos, la invencion preve que, para una bateria de 5 formada por n celdas 6 en serie, los valores medidos de la tension de cada celda 6 son proporcionados por una cadena de adquisicion electronica 10 constituida principalmente por n modulos analogicos 11 identicos,

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montados, respectivamente, en los terminales de las n celdas 6 de la bateria 5 y capaces de medir la tension de la celda 6 respectivamente correspondiente, siendo entonces los valores de las tensiones medidos por cada uno de los n modulos 11 transportados, uno tras otro, por medio de, al menos, un multiplexor analogico 12 y despues de amplificacion por un circuito adaptado 13, hasta convertidor analogico/digital de entrada 9' de la unidad de procesamiento digital 9 que forma parte del modulo 7 de control y mando.

[0034] El convertidor 9' podra estar ya sea integrado en la unidad 9 o formar un circuito separado de esta ultima.

[0035] Por medio de la cadena de adquisicion electronica 10, el modulo de mando y control 7, efectua un escrutinio secuencial o ciclico de tensiones de diferentes celdas 6, provocando una actualizacion de alta frecuencia de datos de tension para cada celda 6 disponible en la unidad 9, permitiendo asi una toma en consideracion y una reaccion rapida a la aparicion de un valor de medicion de tension anormal.

[0036] Como se muestra en la figura 4 de los dibujos adjuntos, los modulos analogicos 11 para medicion de tensiones realizan respectivamente para cada celda 6 una resta entre la tension medida en su terminal positivo y la tension medida en su terminal negativo, ello por medio de un montaje electronico diferencial con amplificador operacional 11' utilizando resistencias 11" o elementos resistivos de entrada.

[0037] Con el fin de lograr una sensibilidad de medicion adaptada a un control seguro y preciso de cada celda 6, el montaje electronico diferencial con amplificador operacional 11' de cada modulo de medicion de tension 11, comporta resistencias o elementos resistivos de entrada 11" de impedancia proxima o superior a 1 MOhm, a fin de obtener corrientes de fuga muy bajas, por ejemplo, pero no limitativamente, inferiores a 1/20000esima por hora de la capacidad total de la bateria 5, los valores de medicion de la tension de cada celda 6 se entregan preferiblemente con una exactitud de medicion de, al menos, 50 mV.

[0038] De manera ventajosa, la precision de medicion de la tension deseada, es decir, ventajosamente de al menos 50 mV, se obtiene mediante calibracion durante la fabricacion de la placa electronica del modulo de control y mando de la bateria 7, que permite compensar de forma individual los errores de medicion de tension analogica 11.

[0039] Esta calibracion puede, por ejemplo, consistir en la introduccion, por programacion, en la unidad de procesamiento digital 9, para cada modulo de medicion de tension 11, parametros correctores de error en funcion de la medicion de una o mas tensiones de referencia muy precisas, que sustituyen para esta operacion de calibracion a las tensiones normalmente medidas en los terminales de cada celda 6.

[0040] Con el fin de permitir la entrega a la unidad 9 de una senal de medicion con la precision requerida, el convertidor analogico/digital 9' proporcionara de salida al menos diez significativos.

[0041] De acuerdo con otra caracteristica de la invencion, la tarea de equilibrado de la carga de celdas 6 unas respecto a otras, es gestionado por la unidad de procesamiento digital 9 que basandose en los valores de medicion de tension de cada celda 6, comanda y si es necesario para cada uno de ellos, la evolucion de la corriente de carga por medio de circuitos disipadores a base de conmutadores electronicos 14 asociados a elementos resistivos 14'.

[0042] El proceso llevado a cabo para realizar una carga equilibrada de la bateria 5, puede ser por ejemplo el descrito en la solicitud de patente francesa n° 0313570 presentada el 20 de noviembre de 2003 por la solicitante de la presente.

[0043] De acuerdo con otra caracteristica de la invencion, la tarea de gestion de la descarga consiste en escrutar de forma permanente los datos de la tension de cada celda 6 por medio de la unidad de procesamiento digital 9, para interrumpir la descarga cuando detecta que una de estas tensiones de celda 6 ha alcanzado el umbral de descarga minimo recomendado por el fabricante de elementos de iones de litio o de polimero de litio y cortar la descarga desactivando el componente 15 de conmutacion de la descarga, que conduce a la parada de la herramienta 2 y la activacion de, por ejemplo, sin limitacion, un avisador sonoro o visual.

[0044] Como se muestra en las figuras 3 y 4 de los dibujos adjuntos, y de acuerdo con aun otra caracteristica de la invencion, las tareas de gestion de la carga, de evaluacion y de visualizacion de la capacidad de la bateria 5 y de proteccion contra sobreintensidad durante la descarga, se administran de forma continua por la unidad de procesamiento digital de 9 merced a un circuito electronico analogico 16 para medir la corriente de carga y de descarga de la bateria 5.

[0045] Ventajosamente, durante la tarea de gestion de la carga, mientras que el tercer subconjunto que forma un cargador 4, esta conectado al segundo subconjunto 3 en la placa electronica del modulo de control y mando 7 de la bateria 5, obteniendose la finalizacion de la carga por apertura del componente de conmutacion de la carga 17 que esta comandado por la unidad de procesamiento digital de 9 cuando, por una parte, dicha unidad 9 detecta a traves del circuito electronico analogico 16 de medicion de corriente de carga y de descarga una caida de la corriente de carga hasta un umbral recomendado, por ejemplo 50 mA, para la bateria 5 o que, por otra parte, la temperatura de la bateria 5 sobrepase un valor limite , por ejemplo 55° C, o aun que la carga se prolongue durante un tiempo superior a una fraccion dada del tiempo teorico de carga, por ejemplo aproximadamente el 20%.

[0046] Ademas, la tarea de evaluacion y de visualizacion de la capacidad de la bateria 5 esta gestionada por la unidad de procesamiento digital 9, calculando esta ultima la citada capacidad teniendo en cuenta de forma permanente, durante la carga y durante la utilizacion de la herramienta, por una parte, la informacion de la corriente instantanea de carga y de descarga de la bateria 5, suministrada por el circuito electronico analogico de medicion de la corriente de carga y descarga 16 y, por otra parte, los valores de medicion de tension de cada celda 6 y, pero no necesariamente a un calculo mas preciso, su resistencia interna media conocida.

[0047] La tarea de proteccion contra sobreintensidad durante la descarga de la bateria 5 cuando se utiliza la herramienta, destinada a preservar la bateria de iones de litio o de polimero de litio de un envejecimiento prematuro o un calentamiento excesivo, consiste en ya sea cortar la corriente de descarga en caso de superacion en forma de impulso muy considerable la corriente de descarga maxima permitida para la bateria 5, o superacion de la

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temperatura limite maxima permitida para la misma, ya sea limitar la corriente de descarga de acuerdo con la energia consumida por la herramienta durante un determinado tiempo transcurrido, sabiendo que el valor de la energia y el tiempo transcurrido estan predeterminados experimentalmente en funcion de la herramienta, de su utilizacion y de la vida deseada para la bateria de iones de litio o de polimero de litio 5 que forma parte del segundo subconjunto 3.

[0048] De acuerdo con una variante de realizacion preferida, la limitacion de la corriente de descarga es gestionada por la unidad de procesamiento digital 9, mediante la aplicacion de un comando de modulacion en anchura de impulso (MDP), generado, bien directamente por dicha unidad 9 o por un componente dedicado, a traves de una etapa excitadora 18, al componente de conmutacion de la descarga 15, realizado, por ejemplo, en forma de un componente del tipo MOSFET de canal N.

[0049] Con el fin de conseguir automaticamente condiciones de almacenamiento optimizadas, puede estar previsto que cuando el conjunto de herramienta electrica 1 no esta cargando y no se ha utilizado durante un periodo dado, por ejemplo 10 dias, la unidad de procesamiento digital 9, aplique automaticamente una tarea de gestion de almacenamiento consistente en verificar si la capacidad restante de la bateria 5 es o no superior a la capacidad de almacenamiento recomendado por el fabricante de elementos de iones de litio o de polimero de litio y, si la capacidad restante es mucho mayor que la capacidad de almacenamiento, provocar mediante la unidad de procesamiento digital 9, una descarga automatica de la bateria utilizando circuitos resistivos 14' conectados en paralelo en cada celda 6, hasta que se alcance esta capacidad de almacenamiento, y por lo tanto para parar todos los circuitos electronicos y poniendo la unidad de procesamiento 9 en espera en modo de bajo consumo y si la capacidad es inferior a la capacidad de almacenamiento, hacer activar por la unidad de procesamiento digital 9 una alarma sonora y/o visual.

[0050] De manera ventajosa, la unidad de procesamiento digital de 9, esta adaptada para detectar la conexion a tension del cargador 4 con la bateria 5 por medio de una medicion de tension por el modulo de control y mando 7 en, al menos, uno de los terminales 20, preferiblemente un terminal positivo, del segundo subconjunto de 3 destinados a ser conectados a dicho cargador 4.

[0051] Esta caracteristica, eventualmente realizada por medio de un circuito de medicion 19 particularmente adaptado a, que permite, mientras que la herramienta esta almacenada en fase de no utilizacion, detectar el instante en el que, al menos, una celda 6 ha alcanzado la tension minima recomendada por el fabricante, lo que activa una recarga automatica de la bateria 5.

[0052] Cuando el modulo de control y mando 7, detecta una tension del cargador 4 excesiva o insuficiente en los terminales de conexion 20 correspondientes del segundo subconjunto 3, la unidad de procesamiento digital 9, que utiliza esta informacion, comanda la interrupcion de la carga y activa una alarma sonora y/o visual.

[0053] Se apreciara que el par de terminales 20 de conexion al cargador 4 y el par de terminales de 20 de conexion con la herramienta 2, presentan un terminal negativo comun conectado a tierra, pero terminales positivos separados, a cada uno de los cuales esta acoplado un componente de conmutacion 15 y 17 correspondiente.

[0054] Para facilitar el control a largo plazo de la utilizacion del conjunto de herramienta 1, asi como su mantenimiento y la planificacion de su seguimiento tecnico, la tarea de gestion de informacion y diagnostico puede consistir en almacenar en la memoria de la unidad de procesamiento digital 9, informacion adquirida durante la utilizacion de la herramienta como por ejemplo: el numero de recargas, la contabilizacion de horas de uso de la herramienta, la evolucion temporal de la capacidad de la bateria 5, la energia media consumida por la herramienta o similares, esta informacion puede ser transmitida por medio de un enlace 23 por cable, de radiofrecuencia o de infrarrojos hacia un terminal de explotacion separado, por ejemplo, tipo de ordenador personal, asistente personal electronico, GSM, que eventualmente puede estar conectado a la red Internet.

[0055] Con el fin de optimizar la integracion de los medios de mando y control del conjunto de herramienta 1, el modulo de control y control 7 de la bateria 5 que forma parte del segundo subconjunto 3 que forma la fuente de energia electrica recargable puede estar asociado al modulo de control y de electronico del actuador 2, sobre la misma placa electronica, en su caso con utilizacion de la misma unidad de procesamiento digital 9.

[0056] El circuito digital 9 comprendera igualmente unos medios 24 de control 24 del desarrollo del programa de gestion del conjunto de herramienta 1 y de adquisicion ordenada de valores de medicion, representado simbolicamente en la figura 3.

[0057] Los medios de mando y de control del actuador 2 son ya conocidos como tales y no se describiran con mas detalle en la presente.

[0058] Para proporcionar seguridad adicional, que permita proteger las celdas de la bateria 6 en 5 casos de exposicion de estas celdas a condiciones extremas de tension o de corriente, pueden estar previstos circuitos adicionales de corte de la conexion del segundo subconjunto 3 con el primer o el tercer subconjunto 2 o 4, en paralelo al sistema de control normal precitado construido alrededor de la unidad de procesamiento digital 9.

[0059] Asi, el modulo de control y mando electronico 7 de la bateria 5 puede comprender, por cada celda 6 circuitos redundantes de seguridad de interrupcion de carga 21 capaces de comandar cada uno individualmente, en caso de sobretension en una celda 6, la interrupcion general de la carga desactivando directamente el componente 17 de conmutacion de la carga sin requerir la unidad de procesamiento digital de 9.

[0060] Igualmente, el modulo de control y mando electronico 7 puede incluir un circuito redundante interrupcion de descarga 21', capaz de controlar la interrupcion de la descarga en caso de deteccion, por el circuito electronico analogico de medicion 16, de una corriente de descarga igual o superior a un valor maximo admisible para la bateria 5, desactivando directamente el componente 15 de conmutacion de la descarga sin requerir la unidad de procesamiento digital de 9.

[0061] Preferiblemente, el tercer subconjunto 4 que forma un cargador adaptado para la recarga de la bateria 5 de iones de litio o de polimero de litio, genera una tension con una precision proxima al 0,5% y una corriente regulada, obtenidas mediante un circuito dedicado de regulacion de tension y corriente. Tales circuitos son ya conocidos como tales y no precisan una descripcion mas detallada.

5 [0062] Como se muestra en las figuras 1 y 2 de los dibujos adjuntos, cada subconjunto funcional 2, 3 y 4 esta

montado (cuando los subconjuntos 3 y 4 son diferentes) en una carcasa de proteccion y/o agarre propio que pueden ser conectadas mutuamente dos a dos mediante cables flexibles desenchufables 22, 22' para la transferencia de energia y la transmision de senales de mando y/o de control entre dichos subconjuntos 2, 3, 4.

[0063] Observese que la carga de la bateria 5, se puede realizar con el cable 22' que conecta entre si los 10 subconjuntos 2 y 3 o no.

[0064] La carcasa que encierra el primer subconjunto 2, llevara igualmente la herramienta y estara conformada, en al menos una parte, de manera ergonomica para permitir un agarre facil, seguro y comodo para el usuario.

[0065] Ademas, los botones o organos de mando analogos, asi como los medios de visualizacion y de aviso sonoro y/o luminoso, estan preferiblemente presentes, en parte, en la carcasa del primer subconjunto 2 y, en parte, en la

15 carcasa del segundo subconjunto 3, en funcion de su tipo y de la necesidad de poder ser accesible por el operario durante la utilizacion efectiva del conjunto de herramienta 1.

[0066] Naturalmente, la invencion no esta limitada al modo de realizacion descrito y representado en los dibujos adjuntos. Son posibles modificaciones, especialmente desde el punto de vista de la constitucion de los diversos elementos o por sustitucion de equivalentes tecnicos, sin salirse del alcance de proteccion de la invencion, dado por

20 el conjunto de reivindicaciones.

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REIVINDICACIONES

1. Conjunto de herramienta electrica portatil autonoma de potencia como, por ejemplo, tijeras de podar, sierras de cadena, herramientas para recoleccion de frutos, guadanadoras de hilo, martillos picadores o analogos, que comprende al menos tres subconjuntos funcionales distintos, a saber, un primer subconjunto que forma un actuador electrico y que genera la accion mecanica de la herramienta, un segundo subconjunto, a portar por el usuario, que forma una fuente de energia electrica y que comprende esencialmente una bateria electroquimica recargable y un tercer subconjunto que forma un cargador adaptado para realizar la recarga controlada de la bateria, caracterizado porque:

el segundo subconjunto (3) esta constituido, por una parte, por una bateria electroquimica (5) de iones de litio o de polimero de litio, formada por asociacion en serie de mas de cuatro celdas (6), estando compuesta cada celda de un elemento o varios elementos en paralelo y, por otra parte, por, un modulo (7) de control y de mando de la bateria (5), que garantiza en el tiempo y de manera controlada una capacidad maxima de la bateria y una utilizacion optima de la herramienta;

el primer subconjunto (2) se somete durante su funcionamiento a un control mediante un sistema (8) de limitacion en corriente adaptado para preservar la bateria electroquimica (5) de iones de litio o de polimero de litio (5), de la que toma la energia;

el tercer subconjunto (4) consta de, al menos, una fuente de alimentacion electrica cuya tension y corriente son adecuados para la recarga de la bateria de iones de litio o de polimero de litio (5),

el modulo (7) de control y mando electronico de la bateria (5) del segundo subconjunto (3) se presenta en forma de placa electronica y comprendiendo, al menos, una unidad de procesamiento digital (9) asociada a memoria y a circuitos auxiliares, capaces conjuntamente de cumplir, al menos, determinadas, y de preferencia todas las tareas de del siguiente grupo de tareas formado por:

- la gestion de la carga,

- la gestion de la descarga,

- el equilibrado de la carga de cada celda (6),

- la evaluacion y visualizacion de la capacidad de la bateria (5),

- la proteccion en descarga de la bateria (5) contra sobreintensidad durante la utilizacion de la herramienta,

- la gestion de la herramienta n durante las fases de almacenamiento,

- la gestion de alarmas,

- la gestion y transmision de informaciones recopiladas,

- la gestion de diagnosticos.
2. Conjunto de herramienta electrica segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el modulo (7) esta situado en la proximidad inmediata a de la bateria (5), y porque la unidad de procesamiento (9) consta de un microprocesador, microcontrolador o un procesador de senales digitales.
3. Conjunto de herramienta electrica segun la reivindicacion 1, caracterizado porque, con fines al cumplimiento de las tareas de gestion de la carga, gestion de la descarga, equilibrado de la carga de cada celda (6), de evaluacion y de visuaizacion de la capacidad de la bateria (5), el modulo de control y mando (7), utiliza de forma continua los valores de medicion de la tension de cada celda (6) que compone la bateria (5).
4. Conjunto de herramienta electrica segun la reivindicacion 3, caracterizado porque, para una bateria (5) formada por n celdas (6) en serie, los valores medidos de la tension de cada celda (6) son proporcionados por una cadena electronica de adquisicion (10), consistente principalmente de n modulos analogicos (11) identicos, montados respectivamente en los terminales de las n celdas (6) de la bateria (5) y adaptados para medir la tension de la celda (6) respectivamente correspondiente, siendo a continuacion dirigidos, uno tras otro, los valores de tension medidos por cada uno de los n modulos (11) por medio de, al menos, un multiplexor analogico (12) y despues de la amplificacion por un circuito adecuado (13) a un convertidor analogico/digital de entrada (9') de la unidad de procesamiento digital (9) que forma parte del modulo (7) de control y mando.
5. Conjunto de herramienta electrica segun reivindicacion 4, caracterizado porque los modulos analogicos (11) de medicion de tension realizan respectivamente para cada celda (6) una sustraccion entre la tension medida en su terminal positivo y la tension medida en su terminal negativo, esto por medio de un montaje electronico diferencial con amplificador operacional (11'), utilizando resistencias (11") o elementos resistivos de entrada.
6. Conjunto de herramienta electrica de acuerdo con la reivindicacion 5, caracterizado porque el montaje electronico diferencial con amplificador operacional (11') de cada modulo de medicion de tension (11) comprende resistencias o elementos resistivos de entrada (11") con impedancia proxima o superior a 1 MOhm, a fin de obtener corrientes de fuga muy bajas y, por ejemplo inferiores a 1/20000emesima por hora de la capacidad total de la bateria (5).
7. Conjunto de herramienta electrica segun las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque los valores de medicion de la tension de cada celda (6) se suministran con una exactitud de medicion de, al menos, 50 mV.

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8. Conjunto de herramienta electrica de acuerdo con la reivindicacion 7, caracterizado porque la precision de la medicion de la tension de, al menos, 50 mV, se obtiene mediante calibracion durante la fabricacion de la placa electronica del modulo de control y mando de la bateria (7).
9. Conjunto de herramienta electrica segun la reivindicacion 8, caracterizado porque la calibracion durante la fabricacion de la placa electronica consiste en introducir, por programacion, en la unidad de procesamiento digital (9) para cada modulo de medicion de tension (11), parametros de correccion de error funcion de la medicion de una o varias tensiones de referencia muy precisas, que sustituyen para esta operacion de calibracion a las tensiones normalmente medidas en los bornes de cada celda (6).
10. Conjunto de herramienta electrica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la tarea de equilibrado de la carga de celdas (6) unas respecto otras, es administrado por la unidad de procesamiento digital (9) que comanda basandose en valores de medicion de tension de cada celda (6), y si es necesario para cada una de ellas, la evolucion de la corriente de carga por medio de circuitos disipadores a base de conmutadores (14) asociados a elementos resistivos (14').
11. Conjunto de herramienta electrica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la tarea de gestion de la descarga consiste en escrutar de forma permanente los datos de la tension de cada celda (6) por medio de la unidad de procesamiento digital (9) para interrumpir la descarga cuando se detecta que una de estas tensiones de celda (6), alcanza el umbral de descarga minimo recomendado por el fabricante de los elementos de iones de litio o polimero de litio y cortar la descarga mediante la desactivacion de un componente (15) de conmutacion de la descarga, que lleva a la parada de la herramienta (2), y activar, por ejemplo, un avisador acustico o visual.
12. Conjunto de herramienta electrica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque las tareas de gestion de la carga, de evaluacion y de visualizacion de la capacidad de la bateria (5) y la proteccion contra sobreintensidad durante la descarga se administran de forma continua por la unidad de procesamiento digital (9) merced a un circuito electronico analogico (16) de medicion de la corriente de carga y de descarga de la bateria (5).
13. Conjunto de herramienta electrica de acuerdo con la reivindicacion 12, caracterizado porque durante la tarea de gestion de la carga, mientras que el tercer subconjunto que forma el cargador (4), esta conectado al segundo subconjunto (3) en la placa electronica del modulo de control y mando (7) de la bateria (5), el final de la carga se obtiene por apertura de un componente de conmutacion de la carga (17) que esta comandado por la unidad de procesamiento digital (9) cuando, por una parte, dicha unidad (9) detecta, por intermedio del circuito electronico analogico (16) de medida de la corriente de carga y de descarga, una caida de corriente de carga hasta un umbral recomendado, por ejemplo, de 50 mA, para la bateria (5) o cuando, por otra parte, la temperatura de la bateria (5) supera un valor limite permitido, por ejemplo 55° C, o aun que la carga se prolongue durante un tiempo superior a una fraccion dada del tiempo teorico de carga, por ejemplo aproximadamente el 20%.
14. Conjunto de herramienta electrica de acuerdo con la reivindicacion 12, en la medida en que se refiera a una de las reivindicaciones 3 a 9, caracterizado porque la tarea de evaluacion y de visualizacion de la capacidad de la bateria (5 ) es gestionada por la unidad de procesamiento digital (9), calculando esta ultima dicha capacidad teniendo en cuenta de forma permanente durante la carga y durante la utilizacion de la herramienta, por una parte, la informacion, sobre la corriente instantanea de carga y de descarga de la bateria (5), entregada por el circuito electronico analogico de medicion de la corriente de carga y de descarga (16) y, por otra parte, los valores de medicion de tension de cada celda (6) y, no necesariamente para un calculo mas preciso, su resistencia interna media conocida.
15. Conjunto de herramienta electrica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la tarea de proteccion contra sobreintensidad durante la descarga de la bateria (5) durante la utilizacion de la herramienta, destinado a preservar la bateria de iones de litio o polimero de litio de un envejecimiento prematuro o un calentamiento excesivo, consiste ya sea en cortar la corriente de descarga en caso de superacion en forma de impulso muy considerable de la corriente maxima de descarga permitida para la bateria (5) o de superacion de la temperatura maxima limite permitida para la misma, ya sea limitar la corriente de descarga en funcion de la energia consumida por la herramienta durante un determinado tiempo transcurrido, sabiendo que el valor de la energia y el tiempo transcurrido estan predeterminados experimentalmente en funcion de la herramienta, de su utilizacion y la vida deseada para la bateria (5) de iones de litio o de polimero de litio que forma parte del segundo subconjunto (3).
16. Conjunto de herramienta electrica de acuerdo con la reivindicacion 15, caracterizado porque la corriente de descarga limitante es gestionada por la unidad (9) de procesamiento digital, aplicando un comando de modulacion de anchura de impulso (MAP) generado ya sea directamente por dicha unidad (9) o por un componente dedicado, a traves de etapa excitadora (18), con un componente de conmutacion de la descarga (15) realizado, por ejemplo, como un componente del tipo MOSFET de canal N.

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17. Conjunto de herramienta electrica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque, cuando no esta en carga y no se ha utilizado para una duracion dada, por ejemplo 10 dias, la unidad de procesamiento digital (9), inicia automaticamente una tarea de gestion de almacenamiento consistente en verificar si la capacidad restante de la bateria (5) es superior o no a la capacidad de almacenamiento especificada por el fabricante de elementos de iones de litio o de polimero de litio, y si la capacidad restante es mucho mayor capacidad de almacenamiento, activar, mediante la unidad de procesamiento digital (9), una descarga automatica de la bateria con la ayuda de circuitos resistivos (14, 14 ') conectados en paralelo a cada celda (6), hasta que se alcanza la capacidad de almacenamiento y entonces parar todos los circuitos electronicos y poniendo la unidad de procesamiento (9) en espera en modo de bajo consumo y, si la capacidad es inferior a la capacidad de almacenamiento hacer activar mediante la unidad de procesamiento digital (9) una alarma sonora y/o visual.
18. Conjunto de herramienta electrica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque la unidad de procesamiento digital (9), esta adaptada a detectar la conexion a tension del cargador (4) con la bateria (5) por medio de una medicion de tension por el modulo de control y mando (7) en, al menos, uno de los terminales (20) del segundo subconjunto (3) destinados a ser conectados a dicho cargador (4).
19. Conjunto de herramienta electrica con la reivindicacion 18, caracterizado porque la funcion de deteccion de conexion a tension del cargador (4) con la bateria (5), se realiza por medio de un circuito de medicion (19), particular adaptado a, que permite, mientras que la herramienta esta almacenada en fase de no utilizacion, detectando el instante en el que al menos una celda (6) ha alcanzado la tension minima recomendada por el fabricante, a desencadenar una recarga automatica de la bateria ( 5).
20. Conjunto de herramienta electrica de acuerdo con la reivindicacion 18 o 19, caracterizado porque cuando el modulo de control y mando (7) detecta una tension del cargador (4) excesiva o insuficiente en los terminales de conexion (20) correspondientes del segundo subconjunto (3), la unidad de procesamiento digital (9), que utiliza esta informacion, comanda la interrupcion de la carga y activa una alarma sonora y/o visual.
21. Conjunto de herramienta electrica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque la tarea de gestion de informacion y diagnostico consiste en almacenar en la memoria de la unidad de procesamiento digital (9) informacion adquirida durante la utilizacion de la herramienta como por ejemplo, el numero de recargas, la contabilizacion de horas de uso de la herramienta, la evolucion temporal de la capacidad de la bateria (5), la energia media consumida por la herramienta o similares, pudiendo ser transmitida esta informacion a traves de un enlace (23) por cable, de radiofrecuencia o de infrarrojos hasta un terminal operativo independiente, por ejemplo, de tipo ordenador personal, asistente personal electronico, GSM, que opcionalmente puede estar conectado a la red Internet.
22. Conjunto de herramienta electrica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque el modulo de control y mando (7) de la bateria (5) que forma parte del segundo subconjunto (3) que forma la fuente de energia electrica recargable, esta asociado al modulo de control y mando electronica del actuador (2) en la misma placa electronica, en su caso con la utilizacion de la misma unidad de procesamiento digital (9).
23. Conjunto de herramienta electrica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque el modulo de control y de mando electronico (7) de la bateria (5) comprende, para cada celda (6) circuitos redundantes de seguridad de interrupcion de carga (21), aptos para comandar cada uno individualmente, en caso de sobretension en una celda (6), la interrupcion general de la carga desactivando directamente un componente (17) de conmutacion de la carga sin requerir la unidad de procesamiento digital (9).
24. Conjunto de herramienta electrica fija de acuerdo con la reivindicacion 12 o cualquiera de las reivindicaciones 13 a 23 en la medida en que se refieran a la reivindicacion 12, caracterizado porque el modulo electronico de control y mando (7) comporta una circuito redundante de interrupcion de la descarga (21'), apto para comandar la interrupcion de la descarga en caso de detectar una corriente de descarga igual o superior a un valor maximo permitido para la bateria (5) por el circuito electronico analogico de medicion (16), desactivando directamente el componente (15) de conmutacion de la descarga sin requerir la unidad de procesamiento digital (9).
25. Conjunto de herramienta electrica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24, caracterizado porque el tercer subconjunto (4) que forma un cargador adaptado para recargar la bateria (5) de iones de litio o polimero de litio, genera una tension con una precision aproximada del 0,5% y una corriente regulada, que se obtienen por medio de un circuito dedicado de regulacion de tension y corriente.
26. Conjunto de herramienta electrica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 25, caracterizado porque cada subconjunto funcional (2, 3 y 4) esta montado en una carcasa de proteccion y/o de agarre propio, pudiendo conectarse mutuamente dos a dos mediante cables flexibles desenchufables (22, 22') para la transferencia de energia y la transmision de senales de mando y/o de control entre dichos subconjuntos (2, 3, 4).