CN109360928A - 电池包及工具系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池包及具有该电池包的工具系统，电池包包括具有若干电芯模组的电池组及与电芯模组电性连接的转换组件。转换组件包括电极插片座、母端子组件以及内部插片座。该内部插片座与母端子组件电性连接，并使若干电芯模组之间形成第一电性连接方式。内部插片座为滑动设置，与母端子组件之间具有电性连接和断开两种状态。该工具系统还包括第一插片座，该第一插片座推动该内部插片座滑动脱离母端子组件，并且与母端子组件电性连接，使若干电芯模组之间形成第二电性连接方式。如此设置，可以实现电池包内的若干电芯模组之间串并联状态切换，从而可实现电池包输出电压的变化，提高了具有该电池包的工具系统的适配性。

Description

电池包及工具系统
技术领域
本发明涉及充电器技术领域，尤其涉及一种电池包及工具系统。
背景技术
在园林机械、动力工具行业，不同电压平台的整机需要不同电压平台的电池包来提供动力，这造成资源浪费。为解决这一问题，提出了一种双电压电气系统。双电压电气系统能够解决许多能源需求的问题，如双电压电池包能够供不同电压平台的整机使用。
传统的锂电池成组技术中，一般采用先并后串的方式来实现锂电池的增容增压，但这种方式只能实现单电压输出。请参阅图1所示的双压电气系统的示意图，将单体电芯串联成第一电芯模组31、第二电芯模组32(如1n、2n、3n……)，再将同样的模组放置于一个电池包内，通过外部连接的方式，实现串并联的目的。其中，公插片10能够实现并联方式，增加锂电池容量；公插片20能够实现串联方式，增加锂电池的电压；公插片30实现内部模组单路放电。从而实现双电压输出的目的。但是，在实际应用中，若双压电池包先在公插片30上放电后，再放置于公插片10或者公插片20上放电或者充电，即，双压电池包先在低电压整机上使用，再使用于高电压(串联实现)整机时，容易造成电池包单体电芯不均衡的问题，导致锂电池包整体失效。
有鉴于此，有必要设计一种改进的电池包及工具系统，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现低压并联与高压串联状态切换、双电压输出的电池包及工具系统。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种电池包，包括上壳体、下壳体以及设于所述上壳体与所述下壳体形成的收容空间内的电池组，所述电池组包括若干电芯模组，所述电池包还包括与所述电芯模组电性连接的转换组件，所述转换组件包括电极插片座、母端子组件以及与所述母端子组件相对设置的内部插片座，所述母端子组件与所述电芯模组的电极分别电性连接，所述内部插片座对应所述母端子组件设有若干内部连接片，当所述内部连接片与所述母端子组件电性连接时，所述若干电芯模组之间形成第一电性连接方式，所述内部插片座为滑动设置，使所述内部连接片与所述母端子组件之间具有电性连接和断开两种状态。
作为本发明的进一步改进，所述若干电芯模组包括并排设置的第一电芯模组和第二电芯模组，所述第一电芯模组与所述第二电芯模组分别与所述母端子组件电性连接，所述内部连接片通过所述母端子组件实现所述第一电芯模组与所述第二电芯模组的并联连接。
作为本发明的进一步改进，所述内部插片座包括内部插片座基体、安装于所述内部插片座基体上的所述内部连接片以及与所述内部插片座基体抵接的弹簧结构，所述内部插片座基体包括沿所述电池包的宽度方向延伸的内部插片座基体的主体和延伸部，所述延伸部自所述主体朝向所述母端子组件延伸。
作为本发明的进一步改进，所述电极插片座设有容纳腔，所述母端子组件设置在该容纳腔的一端，所述内部插片座位于该容纳腔的另一端，所述电极插片座的底壁上设有与所述延伸部的位置相互对应的导轨，所述电极插片座的侧壁上设置有定位柱，所述内部插片座基体上设置有固定结构，所述弹簧结构的一端套设于所述定位柱外周，一端抵接于所述固定结构内壁。
作为本发明的进一步改进，所述内部插片座基体还包括设于所述内部连接片与所述延伸部之间的防翻转结构，所述防翻转结构沿所述延伸部的延伸方向的剖面呈直角三角形。
作为本发明的进一步改进，所述内部连接片上设有倒圆角。
为实现上述发明目的，本发明还提供了一种工具系统，该工具系统包括前述技术方案中任意一项技术方案所述的电池包及第一插片座，所述第一插片座插入时迫使所述内部插片座滑动，使所述内部连接片脱离所述母端子组件，所述第一插片座与所述母端子组件电性连接，使所述若干电芯模组之间形成不同于所述的第一电性连接方式的第二电性连接方式。
作为本发明的进一步改进，所述工具系统还包括第二插片座，所述第二插片座插入时，所述内部连接片与所述母端子组件保持电性连接；所述母端子组件与所述第一插片座连接时，所述第一插片座使所述第一电芯模组与所述第二电芯模组的串联连接，所述电池包提供第一输出电压；所述母端子组件与所述第二插片座连接时，所述电池包提供第二输出电压，所述第二输出电压为“n”V，所述第一输出电压为“2n”V。
作为本发明的进一步改进，所述第一插片座包括第一插片座基体和安装于所述第一插片座基体上的第一外部公插片，所述第一插片座基体包括沿所述电池包的宽度方向延伸的所述第一插片座基体的主体和自所述主体向所述内部插片座方向延伸的凸伸部。
作为本发明的进一步改进，在所述第一插片座的第一外部公插片与所述母端子组件接触前，所述凸伸部抵推所述内部插片座使其内部连接片与所述母端子组件的断开电性连接。
作为本发明的进一步改进，所述第一插片座包括设于所述第一插片座基体上的正极片、负极片以及连接所述正极片与所述负极片的连接片。
本发明的有益效果是：本发明的电池包通过与两种不同的外部插片座配合，使内部连接片与母端子组件具有电性连接与断开连接两种状态，以使电池包内的若干电芯模组之间形成不同的连接方式，实现电池包内电芯模组的串并联状态切换，从而实现电池包输出电压的变化，提高了具有该电池包的工具系统的适配性。
附图说明
图1为传统双压电气系统的示意图。
图2为本发明的工具系统的立体图。
图3为本发明的工具系统的立体分解图。
图4为本发明的工具系统的局部透视图。
图5为图3中内部插片座的结构示意图。
图6为图5中内部插片座基体的结构示意图。
图7为图3中母端子组件的结构示意图。
图8为图3中电极插片座的结构示意图。
图9为图3中电池组的结构示意图。
图10为图9中电芯支架的剖面示意图。
图11为图3中第一外部插片座的立体分解图。
图12为图11中第一外部插片座基体的结构示意图。
图13为第一插片座与母端子组件连接时，电池包内的电路连接的初始状态示意图。
图14为第一插片座与母端子组件连接时，电池包内的电路连接的最终状态示意图。
图15为第二外部插片座的结构示意图。
图16为第二外部插片座与母端子组件连接时电池包内的电路示意图。
图17为电池包未与外部插片座连接时电池包内部的电路连接状态图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
请参阅图2至图4所示，一种电池包100，包括上壳体1、下壳体2、设于上壳体1与下壳体2卡合形成的收容空间内的电池组3、PCB板5以及与电池组3电性连接的转换组件4。转换组件4包括设于电池组3上方的电极插片座41、设于电极插片座41内的母端子组件42及与母端子组件42相对设置的内部插片座43。电池包100使用于一工具系统上，该工具系统还包括与电池包100的母端子组件42对接的外部插片座44。
请参阅图5至图6并结合图3与图4所示，内部插片座43包括内部插片座基体431、安装于内部插片座基体431上的内部连接片432以及与内部插片座基体431连接的弹簧结构433。内部插片座基体431包括主体4311、延伸部4312及固定结构4313。主体4311沿电池包100的宽度方向延伸，延伸部4312自主体4311朝向外部插片座44方向延伸，固定结构4313自主体4311向远离外部插片座44方向延伸。固定结构4313大致上呈中空的圆柱形，弹簧结构433的一端放置于固定结构4313内。
优选地，内部插片座基体431还具有设于内部连接片432与延伸部4312之间的防翻转结构4314。防翻转结构4314自内部插片座基体的主体4311向外部插片座44延伸，防翻转结构4314沿延伸部4312的延伸方向的剖面呈直角三角形。特别地，内部插片座基体431还具有设于防翻转结构4314与延伸部4312之间的让位槽4316。
内部连接片432并排安装于内部插片座基体的主体4311上，内部连接片432包括并排设置的第一连接片4321、第二连接片4322、第三连接片4323以及第四连接片4324。其中，第一连接片4321与第二连接片4322相连接，第三连接片4323与第四连接片4324相连接。优选地，内部连接片432上设有倒圆角4321。如此设置，增加了内部连接片432的平滑度，便于内部连接片432平稳快速的插入、脱开母端子组件42，有利于电池包100顺利完成串并联状态切换。
请参阅图7并结合图3与图4所示，母端子组件42包括并排设置的第一放电端子421、第二放电端子422、两通讯连接片423、第三放电端子424以及第四放电端子425。其中，第一放电端子421、第二放电端子422、第三放电端子424以及第四放电端子425与第一连接片4321、第二连接片4322、第三连接片4323以及第四连接片4324的位置相互对应设置。特别地，母端子组件42的端部设有自母端子组件42的外侧向中间凹陷的球面形凹槽4211。如此设置，使得内部连接片432插入母端子组件42时，内部连接片432与母端子组件42为点接触，相较于传统的面接触，降低了母端子组件42与内部连接片432的正压力，从而降低二者之间的摩擦力，达到降低内部连接片432的插入力的目的。
请参阅图8并结合图2至图7所示，电极插片座41大致形成矩形容纳腔，母端子组件42设置在该容纳腔的一端，内部插片座43位于该容纳腔的另一端。电极插片座41具有若干并排设置的用于放置母端子组件42的通槽411、设置在电极插片座41的底壁上的导轨412以及设于电极插片座41侧壁上的定位柱413。通槽411包括收容第一放电端子421、第二放电端子422、第三放电端子424以及第四放电端子425的若干第一通槽4111和收容通讯连接片423的第二通槽4112。导轨412的位置与延伸部4312的位置相互对应，定位柱413设于与内部插片座基体的主体4311相对设置的侧壁414上，且凸起部413的位置与固定结构4313的位置相互对应。弹簧结构433的一端套设于定位柱413外周，一端抵接于固定结构4313内壁。
特别地，电极插片座41还具有设于导轨412的两侧，自电极插片座41的底壁向内凸出而成的凸肋415，凸肋415的位置与让位槽4316的位置相互对应。由于在内部插片座43移动过程中，弹簧结构433会产生向上的作用力导致内部插片座43翘起，出现运行不稳的现象。通过设置防翻转结构4314以及让位槽4316与凸肋415配合，有效地防止了内部插片座43在移动过程中出现失稳，改善了电池包100的使用性能。如此设置，便于控制内部插片座43沿导轨412移动，避免在移动过程中失稳、出现故障。
请参阅图9至图10并结合图3与图4所示，电池组3包括并排设置的第一电芯模组31、第二电芯模组32以及用于放置第一电芯模组31与第二电芯模组32的电芯支架33。第一电芯模组31与第二电芯模组32是由若干电芯311通过镍带连接片34串联而成。在本发明中，第一电芯模组31、第二电芯模组32的输出电压均为“n”V。即，第一电芯模组31与第二电芯模组32并联连接时，电池组3的输出电压为“n”V；第一电芯模组31与第二电芯模组32串联连接时，电池组3的输出电压为“2n”V。
在本实施例中，第一电芯模组31的正极及负极分别通过第一放电端子421及第四放电端子425与第一连接片4321及第四连接片4324电性连接，第二电芯模组32的正极及负极分别通过第二放电端子422及第三放电端子424与第二连接片4322及第三连接片4323电性连接。即，当内部连接片432与母端子组件42相插接时，第一电芯模组31的正极、第一连接片4321以及第一放电端子421电性连接，第一电芯模组31的负极、第四连接片4324以及第四放电端子425电性连接，第二电芯模组32的正极、第二连接片4322以及第二放电端子422电性连接，第二电芯模组32的负极、第三连接片4323以及第三放电端子424电性连接，以实现电池包100内、外部的电性连接。如前所述，内部插片座432的第一连接片4321与第二连接片4322相连接，第三连接片4323与第四连接片4324相连接。即，该内部插片座432使第一电芯模组31的正极与第二电芯模组32的正极相连，第一电芯模组31的负极与第二电芯模组32的负极相连，形成第一电芯模组31及第二电芯模组32并联电路。
镍带连接片34上设有凸起结构341，凸起结构341的位置与PCB板5上设置的通孔51的位置相对应。将凸起结构341卡入通孔51并上锡连接，达到采集电压电流的目的。
电芯支架33的端口的直径R为18.55mm，大于传统单体电芯的尺寸，使得电芯支架33能够兼容不同型号及不同容量的单体电芯。特别地，电芯支架33的端口设置有四个类似悬臂梁的导引结构331，导引结构331上设置倒角3311。如此设置，便于将单体电芯装入并卡住，同时，当需要增加电池包100的容量时，可以增加单体电芯的容量。
在本发明中，外部插片座44包括第一插片座45和第二插片座46。母端子组件42与第一插片座45连接时，电池包100提供第一输出电压；母端子组件42与第二插片座46连接时，电池包100提供第二输出电压。
请参阅图11至图14并结合图4至图6所示，其中，图13为第一插片座45与母端子组件42连接时，电池包100内的电路连接的初始状态示意图，图14为电池包100的电路连接的最终状态示意图。第一插片座45包括第一插片座基体451和安装于第一插片座基体451上的第一外部公插片452。第一插片座基体451包括沿电池包100的宽度方向延伸的第一插片座基体的主体4511和自主体4511向内部插片座43方向延伸的凸伸部4512。
第一外部公插片452自电极插片座41的空腔一端插入电极插片座41的通槽411，与母端子组件42分别对应接触。在第一插片座45插接于转换组件4的过程中，其凸伸部4512与内部插片座432的延伸部4312相抵接并推动延伸部4312朝向远离母端子组件42的方向移动，在其第一外部公插片452与母端子组件42接触前，使内部连接片432与母端子组件42断开连接，使得电池包100内的电路连接状态切换为图14所示。
第一外部公插片452包括正极片4521、负极片4522以及连接正极片4521与负极片4522的连接片4523。当第一插片座45与母端子组件42连接时，在第一插片座45与母端子组件42连接的初始状态，电池包100内的电路连接状态如图13所示，此时，正极片4521与第二放电端子422连接，即，正极片4521与第二电芯模组32的正极P2+连接，负极片4522与第四放电端子425连接，即，负极片4522与第一电芯模组31的负极P1-连接。此时，第一电芯模组31的负极P1-(负极片4522)与第二电芯模组32的正极P2+(正极片4521)通过连接片4523串联连接，实现第一电芯模组31与第二电芯模组32的串联连接，此时，电池包100的输出电压为第一输出电压“2n”V，即，实现高电压输出。
请参阅图15至图16并结合图3与图4所示，其中，图16为当第二插片座46与母端子组件42连接时，电池包100内的电路连接示意图。第二插片座46包括第二插片座基体461和安装于第二插片座基体461上的第二外部公插片462。第二外部公插片462包括并排独立放置的第一正极片4621、第二正极片4622、第一负极片4623以及第二负极片4624。当第二插片座46与母端子组件42连接时，前述内部插片座432没有被推开，故，第一电芯模组31与第二电芯模组32仍然处于并联状态。第一正极片4621、第二正极片4622、第一负极片4623以及第二负极片4624分别与第一放电端子421、第二放电端子422、第三放电端子424以及第四放电端子425对应连接，如图16所示，第一电芯模组31与第二电芯模组32并联连接，此时，电池包100的输出电压为第二输出电压“n”V，即，实现低电压输出。
电池包100的串并联转换的具体过程如下：当电池包100在未使用状态时，电池包100内的电路连接状态如图17所示，第一电芯模组31与第二电芯模组32的正负极分别为P1+、P1-及P2+、P2-，当母端子组件42与第二插片座46连接时，电池包100内的电路图如图16所示，此时，内部连接片432与母端子组件42的各个端子对应连接，使得电池包100内部第一电芯模组31与第二电芯模组32保持并联连接状态，电池包100的输出电压为“n”V；当第一插片座45与母端子组件42连接时，凸伸部4512与延伸部4312相抵接产生推动力，推动内部插片座43沿导轨412移动，弹簧结构433收缩，直至内部连接片432与母端子组件42断开，此时，电池包100内的电路图如图14所示，第一电芯模组31的负极P1-(负极片4522)与第二电芯模组32的正极P2+(正极片4521)通过连接片4523串联连接，实现第一电芯模组31与第二电芯模组32的串联连接，电池包100内的第一电芯模组31与第二电芯模组32由并联状态转换为串联状态，此时，电池包100的输出电压为“2n”V。当移开第一插片座45与母端子组件42连接时，推动力解除，弹簧结构433利用自身的压缩变形将内部插片座43恢复至原始位置，实现电池包100内第一电芯模组31与第二电芯模组32形成并联连接。至此，实现了电池包100的并联时输出低压与串联时输出高压的状态切换。
综上所述，本发明的电池包100内部设置了内部插片座43，使第一电芯模组31与第二电芯模组32并联连接，在第一插片座45插入时，内部插片座43被推开，第一插片座45将第一电芯模组31与第二电芯模组32串联连接。在第二插片座46插入时，内部连接片432保持与母端子组件42电性连接，第一电芯模组31与第二电芯模组32保持并联连接。本发明的电池包100通过使用两种不同的外部插片座44与母端子组件42连接，第二插片座46与母端子组件42连接时，第一电芯模组31与第二电芯模组32并联连接，电池包100的输出电压为“n”V。第一插片座45与母端子组件42连接时，第一插片座45上的凸伸部4512与延伸部4312以及弹簧结构443配合，实现第一电芯模组31与第二电芯模组32的串并联状态切换，使得第一电芯模组31与第二电芯模组32串联连接，电池包100的输出电压为“2n”V，从而实现电池包100输出电压的变化。
其中，内部插片座43是将第一电芯模组31与第二电芯模组32并联连接，而第一插片座45是将第一电芯模组31与第二电芯模组32串联连接。作为替换，也可以将内部插片座43设置为串联第一电芯模组31与第二电芯模组32，而第一插片座45并联第一电芯模组31与第二电芯模组32。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种电池包，包括上壳体、下壳体以及设于所述上壳体与所述下壳体形成的收容空间内的电池组，所述电池组包括若干电芯模组，其特征在于：所述电池包还包括与所述电芯模组电性连接的转换组件，所述转换组件包括电极插片座、母端子组件以及与所述母端子组件相对设置的内部插片座，所述母端子组件与所述电芯模组的电极分别电性连接，所述内部插片座对应所述母端子组件设有若干内部连接片，当所述内部连接片与所述母端子组件电性连接时，所述若干电芯模组之间形成第一电性连接方式，所述内部插片座为滑动设置，使所述内部连接片与所述母端子组件之间具有电性连接和断开两种状态。
2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于：所述若干电芯模组包括并排设置的第一电芯模组和第二电芯模组，所述第一电芯模组与所述第二电芯模组分别与所述母端子组件电性连接，所述内部连接片通过所述母端子组件实现所述第一电芯模组与所述第二电芯模组的并联连接。
3.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于：所述内部插片座包括内部插片座基体、安装于所述内部插片座基体上的所述内部连接片以及与所述内部插片座基体抵接的弹簧结构，所述内部插片座基体包括沿所述电池包的宽度方向延伸的内部插片座基体的主体和延伸部，所述延伸部自所述主体朝向所述母端子组件延伸。
4.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于：所述电极插片座设有容纳腔，所述母端子组件设置在该容纳腔的一端，所述内部插片座位于该容纳腔的另一端，所述电极插片座的底壁上设有与所述延伸部的位置相互对应的导轨，所述电极插片座的侧壁上设置有定位柱，所述内部插片座基体上设置有固定结构，所述弹簧结构的一端套设于所述定位柱外周，一端抵接于所述固定结构内壁。
5.根据权利要求4所述的电池包，其特征在于：所述内部插片座基体还包括设于所述内部连接片与所述延伸部之间的防翻转结构，所述防翻转结构沿所述延伸部的延伸方向的剖面呈直角三角形。
6.根据权利要求4所述的电池包，其特征在于：所述内部连接片上设有倒圆角。
7.一种工具系统，其特征在于：该工具系统包括如权利要求1至6中任意一项所述的电池包及第一插片座，所述第一插片座插入时迫使所述内部插片座滑动，使所述内部连接片脱离所述母端子组件，所述第一插片座与所述母端子组件电性连接，使所述若干电芯模组之间形成不同于所述的第一电性连接方式的第二电性连接方式。
8.根据权利要求7所述的工具系统，其特征在于：所述工具系统还包括第二插片座，所述第二插片座插入时，所述内部连接片与所述母端子组件保持电性连接；所述母端子组件与所述第一插片座连接时，所述第一插片座使所述第一电芯模组与所述第二电芯模组的串联连接，所述电池包提供第一输出电压；所述母端子组件与所述第二插片座连接时，所述电池包提供第二输出电压，所述第二输出电压为“n”V，所述第一输出电压为“2n”V。
9.根据权利要求7所述的工具系统，其特征在于：所述第一插片座包括第一插片座基体和安装于所述第一插片座基体上的第一外部公插片，所述第一插片座基体包括沿所述电池包的宽度方向延伸的所述第一插片座基体的主体和自所述主体向所述内部插片座方向延伸的凸伸部。
10.根据权利要求9所述的工具系统，其特征在于：在所述第一插片座的第一外部公插片与所述母端子组件接触前，所述凸伸部抵推所述内部插片座使其内部连接片与所述母端子组件的断开电性连接。
11.根据权利要7所述的工具系统，其特征在于：所述第一插片座包括设于所述第一插片座基体上的正极片、负极片以及连接所述正极片与所述负极片的连接片。
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