CN109473616A - 电池包及电动工具系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电池包及电动工具系统，所述电池包包括四组电压相同的电芯和与所述四组电芯的正负极一一对应电性连接的八个电极端子，所述电极端子彼此独立设置；当电池包与外部插接装置进行插接时所述四组电芯均参与工作，并通过串并联组合的方式可选择地输出三种电压。如此设置，同一个所述电池包可以选择性地为三种具有不同额定工作电压的电动工具系统供电，操作简便，使用成本降低。
Description
技术领域
本发明涉及领域动力工具领域，尤其涉及一种电池包及电动工具系统。
背景技术
在园林机械、动力工具行业，电动工具通常由可充电的电池组驱动，一般使用由多个电池单元组成的电池组，并通过电池组中储存的电能来驱动马达。使用后电压降低，可将电池组自电动工具拆下，使用外部充电装置对电池组进行充电。
电动工具通常具有一个额定的工作电压，不同的电动工具往往具有不同的额定工作电压，而电池组的输出电压是固定的，如此，需要准备不同的电池组以适配不同额定工作电压的电动工具，操作比较繁琐，使用成本增加，造成了资源浪费。
有鉴于此，有必要设计一种电池包及电动工具系统，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提供三种不同的输出电压的电池包及电动工具系统。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种电池包，包括四组电压相同的电芯和与所述四组电芯的正负极一一对应电性连接的电极端子，所述电极端子彼此独立设置；当电池包与外部插接装置进行插接时所述四组电芯均参与工作，并通过串并联组合的方式可选择地输出三种电压。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述八个电极端子呈上下两排设置，外侧的四个电极端子为其中两组电芯的电极端子，且同一组电芯的正负极端子呈对角线关系排布；剩余的四个电极端子为另外两组电芯的电极端子，同一组电芯的正负极端子也呈对角线关系排布。
作为本发明进一步改进的技术方案，位于上排的电极端子依次为第四负极端子、第二负极端子、第三正极端子和第一正极端子，位于下排的电极端子依次为第一负极端子、第三负极端子、第二正极端子和第四正极端子。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述四组电芯的八个电极端子呈直线排列，依次为第四负极端子、第三负极端子、第二负极端子、第一负极端子、第二正极端子、第三正极端子、第四正极端子及第一正极端子。
为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：一种电动工具系统，所述电动工具系统包括上述任一所述的电池包，所述电动工具系统上设有与所述电池包配合的公插件，所述公插件与所述电极端子配合以输出三种电压中的一种至所述电动工具系统。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述公插件至少包括第一公插片和第二公插片，所述第一公插片和第二公插片上各设有电压输出部，当所述公插件与电池包配合以输出低压时，所述第一公插片连接四个极性相同的电极端子，所述第二公插片连接其余的四个极性相同的电极端子，所述与第一公插片和第二公插片连接的电极端子的极性相反，所述四组电芯处于并联状态。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述公插件至少包括第一公插片、第二公插片以及第三公插片，所述第一公插片和第二公插片上各设有电压输出部，当所述公插件与电池包配合以输出中压时，所述第一公插片连接其中两组电芯的两个极性相同的电极端子，所述第二公插片连接另外两组电芯的极性相同的两个电极端子，所述第一公插片连接的电极端子的极性与所述第二公插片连接的电极端子的极性相反，所述第三公插片连接其余未连接的电极端子。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述公插件至少包括第一公插片、第二公插片、第三公插片以及第四公插片，所述第一公插片和第二公插片上各设有电压输出部，当所述公插件与电池包配合以输出中压时，所述第一公插片连接其中两组电芯的两个极性相同的电极端子，所述第二公插片连接另外两组电芯极性相同的两个电极端子，所述第一公插片连接的电极端子的极性与所述第二公插片连接的电极端子的极性相反，所述第三公插片和第四公插片分别连接其余未连接的极性相异的电极端子。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述公插件上至少包括第一公插片、第二公插片、第三公插片、第四公插片、第五公插片，所述第一公插片与第二公插片上分别设有电压输出部，所述第一公插片与第二公插片分别与第一组电芯和第二组电芯的极性相异的一个电极端子连接，所述第三公插片将第一组电芯未连接的电极端子和第四组电芯的电极端子连接，所述第四公插片将第四组电芯未连接的电极端子和第三组电芯的电极端子连接，所述第五公插片将第三组电芯未连接的电极端子和第二组电芯未连接的电极端子连接，所述分别与第三公插片、第四公插片和第五公插片连接的两个电极端子的极性相异，以使电芯相互之间串联连接以输出高压。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述电极端子呈上下两排设置。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述电极端子呈单排设置。
由以上技术方案可知，本发明通过将四组电压相同的电芯与不同的公插件配合插接，使得所述四组电芯相互并联、两两并联后串联、两两串联后并联或相互串联，可选择的输出三种电压，如此，同一个所述电池包可以选择性地为三种具有不同额定工作电压的电动工具系统供电，操作简便，使用成本降低。
附图说明
图1为本发明中四组电芯并联电路图。
图2为本发明中四组电芯两两并联后再串联的电路图。
图3为本发明中四组电芯两两串联后再并联的电路图。
图4为本发明中四组电芯串联的电路图。
图5为本发明实施例一的电池包的立体图。
图6为本发明实施例一的低压公插件与导电端子插接图。
图7为图6中低压公插件的结构图。
图8为本发明实施例一的中压公插件与导电端子插接图。
图9为图8中中压公插件的结构图。
图10为图9中其中一个中压公插片的结构图。
图11为本发明实施例一的高压公插件与导电端子插接图。
图12为图11中高压公插件的结构图。
图13为图12中其中两个高压公插片的结构图。
图14为本发明实施例二的电池包的立体图。
图15为本发明实施例二的低压公插件与导电端子插接图。
图16为图15中低压公插件的结构图。
图17为本发明实施例二的中压公插件与导电端子插接图。
图18为图17中中压公插件的结构图。
图19为高压公插件与导电端子插接图。
图20为图19中高压公插件的结构图。
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。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
请参图1至图20所示，一种电动工具系统，包括电动工具(未图示)和为电动工具提供电压的电池包100、200。
请参图5-13所示，为本发明一种实施方式的电池包100，其包括壳体(未图示)、收容于壳体内的电压相同的四组电芯以及与四组电芯电性连接的插座110。需要说明的是，所述的电芯可以是单独的电池或者其他能量载体，也可以是多个电池或能量载体的电性组合；所述的电池包括但不限于为锂电池、镍氢电池、镉镍电池等可充电电池。每组电芯的额定电压均为nV，四组电芯通过串并联组合输出的三种电压分别为nV、2nV和4nV。另外，每组电芯的实测电压为n±5％V均可视为相等。
插座110包括本体106及收容于本体106内的若干相互独立设置的导电端子。若干导电端子包括与四组电芯的正极与负极电性连接的八个电极端子，具体为与第一组电芯的正负极相连的第一正极端子111及第一负极端子112、与第二组电芯的正负极相连的第二正极端子113及第二负极端子114、与第三组电芯的正负极相连的第三正极端子115及第三负极端子116以及与第四组电芯的正负极相连的第四正极端子117及第四负极端子118。导电端子还包括设在八个电极端子外侧的通讯端子107和充电端子108。特别地，将通讯端子107和充电端子108分开设置，可以防止充电高压对电池包的损害，延长了电池包的使用寿命。
本实施方式中，八个电极端子呈上下两排设置，通讯端子107和充电端子108分别设于两排电极端子的两侧；上下两排位于外侧的四个电极端子为其中两组电芯的电极端子，且同一组电芯的正负极端子呈对角线关系排布；剩余的四个电极端子为另外两组电芯的电极端子，同一组电芯的正负极端子也呈对角线关系排布；具体地，位于上排的电极端子依次为第四负极端子118、第二负极端子114、第三正极端子115和第一正极端子111，位于下排的电极端子依次为第一负极端子112、第三负极端子116、第二正极端子113和第四正极端子117。
电动工具上设有与电池包100配合的公插件，公插件与八个电极端子配合以输出三种电压中的一种至电动工具，另外，公插件还包括与通讯端子107和充电端子108配合插接的通讯公插片124和充电公插片125，通讯公插片124和充电公插片125并不参与电压的输出，所以在此不做赘述。
请参图6-7所示，为本发明电池包100的导电端子与设有对接的低压公插件120的电动工具(未图示)配合并输出nV电压的情形。低压公插件120包括两个独立设置的低压公插片121、122，两个低压公插片121、122安装在基座(未图示)上。低压公插片121包括相对设置的两个接触臂1211、1212、连接两个接触臂1211、1212的连接部1213以及与接触臂1211和接触臂1212连接的电压输出部1214，低压公插片122包括相对设置的两个接触臂1221、1222、连接两个接触臂1221、1222的连接部1223以及与接触臂1221和接触臂1222连接的电压输出部1224。
插座110与低压公插件120插接配合时，低压公插片121、122的每个接触臂分别与上下排的两个电极端子插接，具体的，低压公插片121的接触臂1211同时与第四负极端子118和第一负极端子112插接，接触臂1212同时与第二负极端子114和第三负极端子116插接。低压公插片122的接触臂1221同时与第三正极端子115和第二正极端子113插接，接触臂1222同时与第一正极端子111和第四正极端子118插接。如此，极性相同的四个电极端子并联连接，以使四组电芯并联连接，如图1所示，然后电池包100通过两个电压输出部1214、1224输出nV电压。
请参图8-10所示，为本发明电池包100的导电端子与设有对接的中压公插件130的电动工具(未图示)配合并输出2nV电压的情形。中压公插件130包括三个独立设置的中压公插片131、132、133，三个中压公插片131、132、133安装在基座(未图示)上。其中，中压公插片131包括相对设置的两个接触臂1311、1312、连接两个接触臂1311、1312的连接部1313以及与接触臂1311和1312连接的电压输出部1314，接触臂1311、1312分别与第一负极端子112和第三负极端子116插接。中压公插片132包括相对设置的两个接触臂1321、1322、连接两个接触臂1321、1322的连接部1323以及与接触臂1321和1322连接的电压输出部1324；接触臂1321、1322分别与第二正极端子113和第四正极端子117插接。中压公插片133包括四个并排设置的接触臂1331、1332、1333、1334以及将相邻接触臂两两连接的三个连接部1335、1336、1337，接触臂1331、1332、1333、1334依次与第四负极端子118、第二负极端子114、第三正极端子115和第一正极端子111插接。插座110与中压公插件130插接配合时，请参图2所示，四组电芯两两并联连接后再串联连接以输出2nV电压。
所属技术领域的技术人员可以得出，在其他实施例方式中，可以将公插件设置为其他形式公插片的组合，使得公插件与插座110插接配合时，四组电芯两两串联连接后再并联连接以输出2nV电压，请参图3所示，在此不作赘述。
请参图11-13所示，为本发明电池包100的导电端子与设有对接的高压公插件140的电动工具(未图示)配合并输出4nV电压的情形。高压公插件140包括五个独立设置的高压公插片141、142、143、144、145，五个高压公插片141、142、143、144、145安装在基座(未图示)上；其中，高压公插片141包括接触臂1411以及与接触臂1411连接的电压输出部1412，接触臂1411与第一负极端子112插接；高压公插片145包括接触臂1451以及与接触臂1451连接的电压输出部1452，接触臂1451与第四正极端子117插接。高压公插片142包括两个相对设置的接触臂1421、1422和连接接触臂1421、1422的连接部1423，接触臂1421、1422分别与第四负极端子118、第三正极端子115插接。高压公插片143包括两个相对设置的接触臂1431、1432和连接接触臂1431、1432的连接部1433，接触臂1431、1432分别与第二负极端子114、第一正极端子111插接。高压公插片144分别包括两个相对设置的接触臂1441、1442和连接接触臂1441、1442的连接部1443，接触臂1441、1442分别与第三负极端子116、第二正极端子113插接。插座110与高压公插件140插接配合时，请参图4所示，四组电芯串联连接以输出4nV电压。
请参图14-20所示，为本发明电池包另一种实施方式，其与前述实施例一的不同之处仅在于导电端子的排列方式。电池包200包括壳体(未图示)、收容于壳体内的四组电芯202、203、204、205及与四组电芯202、203、204、205电性连接的插座210。插座210包括本体206及收容于本体206内的若干相互独立设置的导电端子，若干导电端子包括与四组电芯的正极与负极电性连接的八个电极端子，具体为与第一组电芯的正负极相连的第一正极端子211及第一负极端子212、与第二组电芯的正负极相连的第二正极端子213及第二负极端子214、与第三组电芯的正负极相连的第三正极端子215及第三负极端子216以及与第四组电芯的正负极相连的第四正极端子217及第四负极端子218。导电端子还包括设在八个电极端子外侧的通讯端子和充电端子(未图示)。
本实施方式中，八个电极端子呈直线排列，从左到右依次为第四负极端子218、第三负极端子216、第二负极端子214、第一负极端子212、第二正极端子213、第三正极端子215、第四正极端子217及第一正极端子211。
电动工具上设有与电池包200配合的公插件，公插件与八个电极端子配合以输出三种电压中的任意一种电压至所述电动工具。公插件具体包括以下三种实施例：
请参图15-16所示，为本发明电池包200的导电端子与设有对接的低压公插件220的电动工具(未图示)配合并输出nV电压的情形。低压公插件220包括两个独立设置的低压公插片221、222，两个低压公插片221、222安装在基座(未图示)上。低压公插片221包括并排设置的四个接触臂2211、2212、2213、2214、连接相邻两个接触臂的三个连接部2215、2216、2217以及与接触臂2211、2212、2213、2214连接的电压输出部2218，接触臂2211、2212、2213、2214依次与第四负极端子218、第三负极端子216、第二负极端子214及第一负极端子212插接。低压公插片222包括并排设置的四个接触臂2221、2222、2223、2224、连接相邻两个接触臂的三个连接部2225、2226、2227以及与接触臂2221、2222、2223、2224连接的电压输出部2228，接触臂2221、2222、2223、2224依次与第二正极端子213、第三正极端子215、第四正极端子217及第一正极端子211插接。插座210与低压公插件220插接配合时，两个低压公插片221、222分别并联连接所述四组电芯的极性相同的四个电极端子，请参图1所示，四组电芯并联连接以输出nV电压。
请参图17-18所示，为本发明电池包200的导电端子与设有对接的中压公插件230的电动工具(未图示)配合并输出2nV电压的情形。中压公插件230包括并排设置的三个独立设置的中压公插片231、232、233，中压公插片231、232、233安装在基座(未图示)上。中压公插片231包括两个相对设置的接触臂2311、2312、连接接触臂2311、2312的连接部2313以及与接触臂2311、2312连接的电压输出部2314；接触臂2311、2312分别与第四负极端子218、第三负极端子216插接。中压公插片232包括两个相对设置的接触臂2321、2322、连接接触臂2321、2322的连接部2323以及与接触臂2321、2322连接的电压输出部2324；接触臂2321、2322分别与第二正极端子213、第一正极端子211插接。中压公插片233包括并排设置的四个接触臂2331、2332、2333、2334以及将相邻接触臂两两连接的三个连接部2335、2336、2337，接触臂2331、2332、2333、2334依次与第二负极端子214、第一负极端子212、第三正极端子215和第四正极端子217插接。插座210与中压公插件230插接配合时，请参图2所示，四组电芯两两并联连接后再串联连接以输出2nV电压。
所属技术领域的技术人员可以得出，在其他实施例方式中，可以将公插件设置为其他形式公插片的组合，使得公插件与插座210插接配合时，四组电芯两两串联连接后再并联连接以输出2nV电压，在此不作赘述。
请参图19-20所示，为本发明电池包200的导电端子与设有对接的高压公插件240的电动工具(未图示)配合并输出4nV电压的情形。高压公插件包括五个独立设置的高压公插片241、242、243、244、245，五个高压公插片241、242、243、244、245安装在基座(未图示)上。其中，高压公插片241包括接触臂2411及与接触臂2411连接的电压输出部2412，接触臂2411与第四负极端子218插接。高压公插片245包括接触臂2451及与接触臂2451连接的电压输出部2452，接触臂2451与第一正极端子211插接。高压公插片242包括接触臂2421、2422和连接接触臂2421、2422的连接部2423，接触臂2421、2422分别与第四正极端子217、第三负极端子216插接。高压公插片243包括接触臂2431、2432和连接接触臂2431、2432的连接部2433，接触臂2431、2432分别与第三正极端子215、第二负极端子214插接。高压公插片244包括接触臂2441、2442和连接接触臂2441、2442的连接部2443，接触臂2441、2442分别与第二正极端子213、第一负极端子212插接。插座210与高压公插件240插接配合时，请参图4所示，所述四组电芯串联连接以输出4nV电压。
综上所述，本发明通过将四组电压相同的电芯通过电极端子分别与低压公插件、中压公插件以及高压公插件配合插接，使得所述四组电芯相互并联输出低压、四组电芯两两并联后串联或两两串联后并联输出中压或四组电芯相互串联输出高压。如此设置，同一个所述电池包可以选择性地为三种具有不同额定工作电压的电动工具供电，操作简便，使用成本降低。
以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (11)
1.一种电池包，其特征在于：包括四组电压相同的电芯和与所述四组电芯的正负极一一对应电性连接的电极端子，所述电极端子彼此独立设置；当电池包与外部插接装置进行插接时所述四组电芯均参与工作，并通过串并联组合的方式可选择地输出三种电压。
2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于：所述八个电极端子呈上下两排设置，外侧的四个电极端子为其中两组电芯的电极端子，且同一组电芯的正负极端子呈对角线关系排布；剩余的四个电极端子为另外两组电芯的电极端子，同一组电芯的正负极端子也呈对角线关系排布。
3.根据权利要求2所述的电池包，其特征在于：位于上排的电极端子依次为第四负极端子、第二负极端子、第三正极端子和第一正极端子，位于下排的电极端子依次为第一负极端子、第三负极端子、第二正极端子和第四正极端子。
4.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于：所述四组电芯的八个电极端子呈直线排列，依次为第四负极端子、第三负极端子、第二负极端子、第一负极端子、第二正极端子、第三正极端子、第四正极端子及第一正极端子。
5.一种电动工具系统，其特征在于：所述电动工具系统包括权利要求1-4中任一权利要求所述的电池包，所述电动工具系统上设有与所述电池包配合的公插件，所述公插件与所述电极端子配合以输出三种电压中的一种至所述电动工具系统。
6.根据权利要求5所述的电动工具系统，其特征在于：所述公插件至少包括第一公插片和第二公插片，所述第一公插片和第二公插片上各设有电压输出部，当所述公插件与电池包配合以输出低压时，所述第一公插片连接四个极性相同的电极端子，所述第二公插片连接其余的四个极性相同的电极端子，所述与第一公插片和第二公插片连接的电极端子的极性相反，所述四组电芯处于并联状态。
7.根据权利要求5所述的电动工具系统，其特征在于：所述公插件至少包括第一公插片、第二公插片以及第三公插片，所述第一公插片和第二公插片上各设有电压输出部，当所述公插件与电池包配合以输出中压时，所述第一公插片连接其中两组电芯的两个极性相同的电极端子，所述第二公插片连接另外两组电芯的极性相同的两个电极端子，所述第一公插片连接的电极端子的极性与所述第二公插片连接的电极端子的极性相反，所述第三公插片连接其余未连接的电极端子。
8.根据权利要求5所述的电动工具系统，其特征在于：所述公插件至少包括第一公插片、第二公插片、第三公插片以及第四公插片，所述第一公插片和第二公插片上各设有电压输出部，当所述公插件与电池包配合以输出中压时，所述第一公插片连接其中两组电芯的两个极性相同的电极端子，所述第二公插片连接另外两组电芯极性相同的两个电极端子，所述第一公插片连接的电极端子的极性与所述第二公插片连接的电极端子的极性相反，所述第三公插片和第四公插片分别连接其余未连接的极性相异的电极端子。
9.根据权利要求5所述的电动工具系统，其特征在于：所述公插件上至少包括第一公插片、第二公插片、第三公插片、第四公插片、第五公插片，所述第一公插片与第二公插片上分别设有电压输出部，所述第一公插片与第二公插片分别与第一组电芯和第二组电芯的极性相异的一个电极端子连接，所述第三公插片将第一组电芯未连接的电极端子和第四组电芯的电极端子连接，所述第四公插片将第四组电芯未连接的电极端子和第三组电芯的电极端子连接，所述第五公插片将第三组电芯未连接的电极端子和第二组电芯未连接的电极端子连接，所述分别与第三公插片、第四公插片和第五公插片连接的两个电极端子的极性相异，以使电芯相互之间串联连接以输出高压。
10.根据权利要求6-9中任意一项权利要求所述的电动工具系统，其特征在于：所述电极端子呈上下两排设置。
11.根据权利要求6-9中任意一项权利要求所述的电动工具系统，其特征在于：所述电极端子呈单排设置。
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