CN105846000A - 一种智能输出电流的动力电池包及方法 - Google Patents

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刘永强
尤智坚
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Abstract

本发明适用于动力电池技术领域，提供了一种智能输出电流的动力电池包及方法，所述动力电池包设置有电池本体、与所述电池本体电气连接的PCB控制板、及输电接口，所述输电接口设置有第一输电引脚组与待输电电动工具充电接口的第二输电引脚组电气连接，第一输电引脚组与第二输电引脚组连接后形成的回路之间串联有识别电阻；所述PCB控制板设置有识别控制芯片，用于获取所述识别电阻的电阻值，并依据所述电阻值输出与之对应的输电电流至所述待输电电动工具的第二输电引脚组。本发明实施例解决了现有的便携式电动工具都是配对出货，不能通用，导致资源的严重浪费的问题。

Description

一种智能输出电流的动力电池包及方法
技术领域
本发明属于动力电池技术领域，尤其涉及一种智能输出电流的动力电池包及方法。
背景技术
由于人们对环境保护的日益重视，镍镉电池的使用正受到越来越多的限制，为了便携式电动工具电池的更新换代，开发新型安全，环保，经济的高功率二次电池已成当务之急，近年，随着动力型锂电池各项新技术的不断开发和应用，锂电池的高功率性能和安全可靠性等方面已有很大改进，已能满足电动工具对电池性能的基本要求，而且成本不断下降，有力的促进和推动了锂电在便携式电动工具上的应用和发展，
在便携式电动工具领域中，动力电池包(PACK)已经在以下产品广泛应用：
电钻、冲击钻，电动起子、扳手、剪枝机，吹风机，剪草机，电磨头，电锤、电锯，切割机等等。
为了实现便携式电动工具与动力电池包(PACK)通讯匹配，现有的方式是：在电动工具里内置有一块含有微处理器(MCU)的电路板(PCBA)，当电动工具装上动力电池包(PACK)后，电动工具内置PCBA会与动力电池PACK通过Data脚位进行通信，将电动工具马达的性能参数发送给动力电池PACK，动力电池PACK根据马达的参数来配置输出电流的相应保护点。
电动工具生产时，厂家会根据本电动工具内马达的参数将电气数据写入MCU，当装上动力电池包(PACK)时，电动工具内的MCU会通过Data脚位将马达的电流参数发送到动力电池包(PACK)的MCU，完成电流输出设置。
现有的这种便携式电动工具MCU通讯方式配对的方案因为成本高、装配复杂，很少厂家采用，一般采取配对出货，这样使得动力电池包(PACK)不能通用，导致资源的严重浪费。
发明内容
本发明实施例提供一种智能输出电流的动力电池包，旨在解决现有的这种便携式电动工具MCU通讯方式配对的方案因为成本高、装配复杂，很少厂家采用，一般采取配对出货，这样使得动力电池包(PACK)不能通用，导致资源的严重浪费的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种智能输出电流的动力电池包，
包括设置于动力电池包内电池本体、与所述电池本体电气连接的PCB控制板、及输电接口，所述输电接口设置有第一输电引脚组与待输电电动工具充电接口的第二输电引脚组电气连接，其中，
所述输电接口的第一输电引脚组与所述接待输电电动工具充电接口的第二输电引脚组连接后形成的回路之间串联有识别电阻；
所述PCB控制板设置有识别控制芯片，用于获取所述识别电阻的电阻值，并依据所述电阻值输出与之对应的输电电流至所述待输电电动工具的第二输电引脚组。
进一步的，所述第一输电引脚组包括三个引脚，分别为第一电源正极引脚PV、第一电源负极引脚PE、以及第一数据引脚C；
与所述第一输电引脚组对应的，所述第二输电引脚组包括三个引脚，分别为第二电源正极引脚PV1、第二电源负极引脚PE1、以及第二数据引脚C1；
所述第一数据引脚C、第一电源负极引脚PE与所述第二数据引脚C1、第二电源负极引脚PE1连接所形成的回路之间串联有识别电阻R50。
进一步的，所述识别电阻R50设置于所述第二数据引脚C1、与所述所述第二电源负极引脚PE1连接形成的回路上且位于所述待输电电动工具内。
进一步的，所述PCB控制板包括主控模块、与主控模块连接的识别与输出模块、电机驱动控制模块、电源控制模块；
所述识别与输出模块设置有输电接口CON1，所述输电接口CON1包括第一电源正极引脚PV、第一电源负极引脚PE、以及第一数据引脚C，所述输电接口与设置在待输电电动工具充电接口CON4连接，所述充电接口CON4包括第二电源正极引脚PV1、第二电源负极引脚PE1、以及第二数据引脚C1；
所述主控模块设置有识别控制芯片U2与所述电机驱动控制模块共同控制所述识别与输出模块向所述充电接口CON4的第二电源正极引脚PV1、第二电源负极引脚PE1之间输出电流的大小；
所述电源控制模块向所述识别与输出模块输出充电脉冲Vin。
进一步的，所述输电接口CON1的第一电源正极引脚PV连接供电电源DC+，第一电源负极引脚PE连接电机驱动控制模块的P-引脚，第一数据引脚C连接二极管D5的输出端、电源控制模块的充电脉冲输出端Vin、电阻R34、以及场效应管Q17的D极；
所述二极管D5的输入端连接电阻R45的一端、以及连接识别控制芯片U2的P02引脚，所述电阻R45的另一端连接所述识别控制芯片U2的波形输出引脚WAVE_GEN；
所述电阻R34连接电容C11的一端、电阻R24的一端、以及识别控制芯片U2的充电检测引脚CHARGE_DET，所述电容C11及电阻R24的另一端接地；
所述场效应管Q17的S极连接电阻R37的一端、场效应管Q16的S极，场效应管Q17的G极连接电阻R37的另一端、场效应管Q16的G极、以及电阻R36的一端，所述电阻R36的另一端连接场效应管Q15的D极，所述场效应管Q15的G极连接识别控制芯片U2的充电控制引脚CHARGE_CTRL、以及电阻R30的一端，场效应管Q15的S极连接电阻R30的另一端并接地；所述场效应管Q16的D极连接二极管D1、D2的输入端，二极管D1、D2的输出端连接供电电源DC+。
进一步的，所述电机驱动控制模块的电阻R7一端连接识别控制芯片U2的电机开关引脚MOTOR_SW、场效应管Q2的G极，电阻R7的另一端接地，所述场效应管Q2的S极接地，D极连接电阻R11、R5的一端及场效应管Q6的G极，所述电阻R11的另一端及场效应管Q6的S极接地，所述电阻R5的另一端连接所述电源控制模块的驱动端MOS_DRV、以及电阻R6的一端，所述场效应管Q6的D极连接电阻R6的另一端、电阻R12的一端以及场效应管Q43的G极，所述电阻R12的另一端以及场效应管Q43的S极接地，所述场效应管Q43的D极连接所述输电接口CON1的第一电源负极引脚PE、以及二极管D3、D4的输入端，所述极管D3、D4的输出端连接供电电源DC+。
进一步的，所述识别控制芯片U2设置有芯片使能控制引脚MCU_PWR_EN_CTR与所述电源控制模块的芯片使能控制输出端MCU_PWR_EN_CTR连接。
本发明实施例还提供一种智能输出电流的方法，其中，所述方法包括下述步骤：
获取设置在待输电电动工具内的识别电阻的实际电阻值；
依据所述实际电阻值与存储在动力电池包识别控制芯片内的预设电阻值进行匹配；
匹配完成后，所述识别控制芯片控制输出与所述实际电阻值对应的输出电流至所述动力电池包的输电接口；
所述输电接口连接所述待输电电动工具的充电接口。
本发明实施例的智能输出电流的动力电池包，通过在动力电池包内的PCB控制板设置有识别控制芯片，并在动力电池包的输电接口第一输电引脚组与所述接待输电电动工具充电接口的第二输电引脚组连接后形成的回路之间串联识别电阻，使得动力电池包能根据识别电阻的不同阻值而输出不同的电流，使得动力电池包具有通用性，一个动力电池包能对多种不同电动工具进行充电，节省了资源。
附图说明
图1是本发明实施例提供的智能输出电流的动力电池包组成模块示意图；
图2是本发明实施例提供的智能输出电流的动力电池包另一组成模块示意图；
图3是本发明实施例提供的与动力电池包输电接口连接的待输电电动工具充电接口电路示意图；
图4是本发明实施例提供的智能输出电流的动力电池包另一组成模块示意图；
图5是本发明实施例提供的智能输出电流的动力电池包的识别与输出模块电路示意图；
图6是本发明实施例提供的智能输出电流的动力电池包的主控模块电路示意图；
图7是本发明实施例提供的智能输出电流的动力电池包的电机驱动控制模块电路示意图；
图8是本发明实施例提供的智能输出电流的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
结合图1所示，本发明实施例提供一种智能输出电流的动力电池包，
包括设置于动力电池包100内电池本体101、与所述电池本体101电气连接的PCB控制板102、及输电接口104，所述输电接口104设置有第一输电引脚组与待输电电动工具200充电接口201的第二输电引脚组电气连接，其中，
所述输电接口104的第一输电引脚组与所述接待输电电动工具充电接口201的第二输电引脚组连接后形成的回路之间串联有识别电阻300；
所述PCB控制板102设置有识别控制芯片103，用于获取所述识别电阻300的电阻值，并依据所述电阻值输出与之对应的输电电流至所述待输电电动工具200的第二输电引脚组，待输电电动工具充电接口的第二输电引脚组输出端连接待输电电动工具的电机。
在本发明实施例中，如图2所示，所述第一输电引脚组包括三个引脚，分别为第一电源正极引脚PV、第一电源负极引脚PE、以及第一数据引脚C；
与所述第一输电引脚组对应的，所述第二输电引脚组包括三个引脚，分别为第二电源正极引脚PV1、第二电源负极引脚PE1、以及第二数据引脚C1；
所述第一数据引脚C、第一电源负极引脚PE与所述第二数据引脚C1、第二电源负极引脚PE1连接所形成的回路之间串联有识别电阻R50；
当待输电电动工具与动力电池包连接后，首先输电接口与充电接口的引脚C、引脚C1、识别电阻R50、引脚PE1、引脚PE形成回路，与识别控制芯片的引脚连接，识别控制芯片通过A/D获取识别电阻R50的实际电阻值，再与识别控制芯片存储器内预先存储的多种预设电阻值进行匹配，并将匹配成功后实际电阻值对应的输出电池进行输出，这样，动力电池包能根据待输电电动工具内电阻值的不同而输出相适应电流，保证电工工具的正常使用，不会因输出电流的不匹配而造成电工工具的损坏，同时使得动力电池包具有通用性，一个动力电池包即能完成多种不同电流参数的电工工具的使用，不需要配对使用，大大节省了资源，降低了使用成本。
作为本发明的一个实施例，动力电池包的识别控制芯片(MCU)通过读取C与PE之间识别电阻的阻值来确定电动工具的输出电池参数，如以下常用的五种模式：
C与PE之间无电阻 输出电流：25A±3A(默认模式)
C与PE之间接10K电阻， 输出电流：16A±2A；
C与PE之间接15K电阻， 输出电流：20A±4A；
C与PE之间接22K电阻， 输出电流：32A±4A；
C与PE之间接33K电阻， 输出电流：40A±5A；
在实际生产应用中，以上识别电阻与输出电流参数可根据需要来调整。
如图3和图4所示，在本发明的实施例中，所述识别电阻R50设置于所述第二数据引脚C1、与所述所述第二电源负极引脚PE1连接形成的回路上且位于所述待输电电动工具内。
在本发明实施例中，如图4所示，所述PCB控制板102包括主控模块102-1、与主控模块连接的识别与输出模块102-2、电机驱动控制模块102-3、电源控制模块102-4；
所述识别与输出模块102-2设置有输电接口CON1(图4中标记为104)，所述输电接口CON1包括第一电源正极引脚PV、第一电源负极引脚PE、以及第一数据引脚C，所述输电接口与设置在待输电电动工具充电接口CON4(图4中标记为201)连接，所述充电接口CON4包括第二电源正极引脚PV1、第二电源负极引脚PE1、以及第二数据引脚C1；
所述主控模块102-1设置有识别控制芯片U2(图4中标识为103)与所述电机驱动控制模块102-3共同控制所述识别与输出模块102-2向所述充电接口CON4的第二电源正极引脚PV1、第二电源负极引脚PE1之间输出电流的大小；
所述电源控制模块102-4向所述识别与输出模块102-2输出充电脉冲Vin。
具体的，如图5和图6所示，所述输电接口CON1的第一电源正极引脚PV连接供电电源DC+，第一电源负极引脚PE连接电机驱动控制模块的P-引脚，第一数据引脚C连接二极管D5的输出端、电源控制模块的充电脉冲输出端Vin、电阻R34、以及场效应管Q17的D极；
所述二极管D5的输入端连接电阻R45的一端、以及连接识别控制芯片U2的P02引脚，所述电阻R45的另一端连接所述识别控制芯片U2的波形输出引脚WAVE_GEN；
所述电阻R34连接电容C11的一端、电阻R24的一端、以及识别控制芯片U2的充电检测引脚CHARGE_DET，所述电容C11及电阻R24的另一端接地；
所述场效应管Q17的S极连接电阻R37的一端、场效应管Q16的S极，场效应管Q17的G极连接电阻R37的另一端、场效应管Q16的G极、以及电阻R36的一端，所述电阻R36的另一端连接场效应管Q15的D极，所述场效应管Q15的G极连接识别控制芯片U2的充电控制引脚CHARGE_CTRL、以及电阻R30的一端，场效应管Q15的S极连接电阻R30的另一端并接地；所述场效应管Q16的D极连接二极管D1、D2的输入端，二极管D1、D2的输出端连接供电电源DC+。
在本发明实施例中，所述识别控制芯片U2设置有芯片使能控制引脚MCU_PWR_EN_CTR与所述电源控制模块的芯片使能控制输出端MCU_PWR_EN_CTR连接。
如图7所示，在本发明实施例中，所述电机驱动控制模块的电阻R7一端连接识别控制芯片U2的电机开关引脚MOTOR_SW、场效应管Q2的G极，电阻R7的另一端接地，所述场效应管Q2的S极接地，D极连接电阻R11、R5的一端及场效应管Q6的G极，所述电阻R11的另一端及场效应管Q6的S极接地，所述电阻R5的另一端连接所述电源控制模块的驱动端MOS_DRV、以及电阻R6的一端，所述场效应管Q6的D极连接电阻R6的另一端、电阻R12的一端以及场效应管Q43的G极，所述电阻R12的另一端以及场效应管Q43的S极接地，所述场效应管Q43的D极连接所述输电接口CON1的第一电源负极引脚PE、以及二极管D3、D4的输入端，所述极管D3、D4的输出端连接供电电源DC+。
图8示出了本发明实施例智能输出电流的方法的实现流程，
在步骤S801中，获取设置在待输电电动工具内的识别电阻的实际电阻值；
在步骤S802中，依据所述实际电阻值与存储在动力电池包识别控制芯片内的预设电阻值进行匹配；
在步骤S803中，匹配完成后，所述识别控制芯片控制输出与所述实际电阻值对应的输出电流至所述动力电池包的输电接口；
本发明实施例的输电接口连接所述待输电电动工具的充电接口，识别电阻串联在所述输电接口与充电接口连接的回路中。
本发明实施例提供的智能输出电流的动力电池包及方法，通过在动力电池包内的PCB控制板设置有识别控制芯片，并在动力电池包的输电接口第一输电引脚组与所述接待输电电动工具充电接口的第二输电引脚组连接后形成的回路之间串联识别电阻，使得动力电池包能根据识别电阻的不同阻值而输出不同的电流，使得动力电池包具有通用性，一个动力电池包能对多种不同电动工具进行充电，节省了资源。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能输出电流的动力电池包，包括设置于动力电池包内电池本体、与所述电池本体电气连接的PCB控制板、及输电接口，所述输电接口设置有第一输电引脚组与待输电电动工具充电接口的第二输电引脚组电气连接，
其特征在于，
所述输电接口的第一输电引脚组与所述接待输电电动工具充电接口的第二输电引脚组连接后形成的回路之间串联有识别电阻；
所述PCB控制板设置有识别控制芯片，用于获取所述识别电阻的电阻值，并依据所述电阻值输出与之对应的输电电流至所述待输电电动工具的第二输电引脚组。
2.根据权利要求1所述的智能输出电流的动力电池包，其特征在于，所述第一输电引脚组包括三个引脚，分别为第一电源正极引脚PV、第一电源负极引脚PE、以及第一数据引脚C；
与所述第一输电引脚组对应的，所述第二输电引脚组包括三个引脚，分别为第二电源正极引脚PV1、第二电源负极引脚PE1、以及第二数据引脚C1；
所述第一数据引脚C、第一电源负极引脚PE与所述第二数据引脚C1、第二电源负极引脚PE1连接所形成的回路之间串联有识别电阻R50。
3.根据权利要求2所述的智能输出电流的动力电池包，其特征在于，所述识别电阻R50设置于所述第二数据引脚C1、与所述所述第二电源负极引脚PE1连接形成的回路上且位于所述待输电电动工具内。
4.根据权利要求3所述的智能输出电流的动力电池包，其特征在于，所述PCB控制板包括主控模块、与主控模块连接的识别与输出模块、电机驱动控制模块、电源控制模块；
所述识别与输出模块设置有输电接口CON1，所述输电接口CON1包括第一电源正极引脚PV、第一电源负极引脚PE、以及第一数据引脚C，所述输电接口与设置在待输电电动工具充电接口CON4连接，所述充电接口CON4包括第二电源正极引脚PV1、第二电源负极引脚PE1、以及第二数据引脚C1；
所述主控模块设置有识别控制芯片U2与所述电机驱动控制模块共同控制所述识别与输出模块向所述充电接口CON4的第二电源正极引脚PV1、第二电源负极引脚PE1之间输出电流的大小；
所述电源控制模块向所述识别与输出模块输出充电脉冲Vin。
5.根据权利要求4所述的智能输出电流的动力电池包，其特征在于，所述输电接口CON1的第一电源正极引脚PV连接供电电源DC+，第一电源负极引脚PE连接电机驱动控制模块的P-引脚，第一数据引脚C连接二极管D5的输出端、电源控制模块的充电脉冲输出端Vin、电阻R34、以及场效应管Q17的D极；
所述二极管D5的输入端连接电阻R45的一端、以及连接识别控制芯片U2的P02引脚，所述电阻R45的另一端连接所述识别控制芯片U2的波形输出引脚WAVE_GEN；
所述电阻R34连接电容C11的一端、电阻R24的一端、以及识别控制芯片U2的充电检测引脚CHARGE_DET，所述电容C11及电阻R24的另一端接地；
所述场效应管Q17的S极连接电阻R37的一端、场效应管Q16的S极，场效应管Q17的G极连接电阻R37的另一端、场效应管Q16的G极、以及电阻R36的一端，所述电阻R36的另一端连接场效应管Q15的D极，所述场效应管Q15的G极连接识别控制芯片U2的充电控制引脚CHARGE_CTRL、以及电阻R30的一端，场效应管Q15的S极连接电阻R30的另一端并接地；所述场效应管Q16的D极连接二极管D1、D2的输入端，二极管D1、D2的输出端连接供电电源DC+。
6.根据权利要求5所述的智能输出电流的动力电池包，其特征在于，所述电机驱动控制模块的电阻R7一端连接识别控制芯片U2的电机开关引脚MOTOR_SW、场效应管Q2的G极，电阻R7的另一端接地，所述场效应管Q2的S极接地，D极连接电阻R11、R5的一端及场效应管Q6的G极，所述电阻R11的另一端及场效应管Q6的S极接地，所述电阻R5的另一端连接所述电源控制模块的驱动端MOS_DRV、以及电阻R6的一端，所述场效应管Q6的D极连接电阻R6的另一端、电阻R12的一端以及场效应管Q43的G极，所述电阻R12的另一端以及场效应管Q43的S极接地，所述场效应管Q43的D极连接所述输电接口CON1的第一电源负极引脚PE、以及二极管D3、D4的输入端，所述极管D3、D4的输出端连接供电电源DC+。
7.根据权利要求6所述的智能输出电流的动力电池包，其特征在于，所述识别控制芯片U2设置有芯片使能控制引脚MCU_PWR_EN_CTR与所述电源控制模块的芯片使能控制输出端MCU_PWR_EN_CTR连接。
8.一种智能输出电流的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
获取设置在待输电电动工具内的识别电阻的实际电阻值；
依据所述实际电阻值与存储在动力电池包识别控制芯片内的预设电阻值进行匹配；
匹配完成后，所述识别控制芯片控制输出与所述实际电阻值对应的输出电流至所述动力电池包的输电接口；
所述输电接口连接所述待输电电动工具的充电接口。
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