CN207116630U - 一种电池包及用电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于电器设备领域，提供了一种电池包及用电设备，该电池包包括：至少两个相互独立的电池组；至少两个电池管理单元，所述电池管理单元与所述电池组一一对应；切换开关，用于切换接入工作的电池组；控制单元，可根据所述电源管理单元提供的电池组工作状态信息对所述切换开关进行控制，以切换所述电池组。本实用新型实施例提供的电池包具有与相互独立的电池组一一对应的电池管理单元，每个电池管理单元可以通过与控制单元的通信，及时、准确地将其所管理的电池组的工作状态进行信息反馈，然后控制单元可以根据这些反馈信息准确、及时地控制切换开关进行相应的切换，从而保证了用电设备在工作过程中的连续性，提高工作效率。

Description

一种电池包及用电设备

技术领域

本实用新型属于电器设备领域，尤其涉及一种电池包及用电设备。

背景技术

电池泛指能产生电能的小型装置，如干电池、蓄电池等。电池作为能量的来源，具有可以输出稳定的电压，稳定的电流，长时间稳定的供电，并且电池结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，不受外界气候和温度的影响，性能稳定可靠等优点，在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用。

在现有技术中，为了满足需要长时间、大电量供电的电器(例如园林工具等)的工作需要，通常是将电池单体串联成电池组，以提高电容量。

但是现有技术中，当电池组中的某组电池的电源耗尽或出现故障时，设备无法切换到正常的电池包继续进行工作，这样电池组的电阻将变得很大，若继续与正常电池组串联供电，将会消耗大量的能量，从而降低电池组的工作效率，缩短电池组的使用寿命；同时，设备需要通过人工对电池组进行充电或者更换，该过程不但操作麻烦、耗时，同时也中断了设备的运行，大大影响设备作业的效率和连续性。

实用新型内容

本实用新型提供一种电池包，旨在解决现有技术中设备在电池包欠压或发生故障时无法进行自动切换的问题。

本实用新型是这样实现的，一种电池包，包括：

至少两个相互独立的电池组；

至少两个电池管理单元，所述电池管理单元与所述电池组一一对应；

切换开关，用于切换接入工作的电池组；

控制单元，可根据所述电池管理单元提供的电池组工作状态信息对所述切换开关进行控制，以切换所述电池组。

优选的，所述电池管理单元包含第一通信单元，所述控制单元包括第二通信单元，所述第一通信单元与所述第二通信单元间通过有线或无线的方式连接。

优选的，所述第一通信单元与第二通信单元通过WIFI、蓝牙、RF射频或红外的无线方式连接。

优选的，所述第一通信单元与第二通信单元通过UART串口通信、I2C通信、SPI通信的有线方式连接。

优选的，所述切换开关包括驱动模块及开关模块，所述驱动模块与所述控制单元相连，通过所述控制单元的控制来驱动所述开关模块对所述电池组进行切换。

优选的，所述电池组的数量为2组，分别为第一电池组与第二电池组，所述第一电池组与第二电池组的正极分别连接至所述开关模块上，所述开关模块受控于所述控制单元来选择接入工作的电池组。

优选的，所述开关模块为单刀双掷开关，所述单刀双掷开关包括两个静触点与一动触点；所述两个静触点分别单独与所述第一电池组及第二电池组连接，所述动触点连接至系统输出。

优选的，所述电池组的数量至少为3组，每组电池组对应一组开关模块，所述开关模块设于所述电池组的正极与系统输出之间。

优选的，每组所述开关模块均连接至同一驱动模块，由所述同一驱动模块集中驱动。

本实用新型还提供一种用电设备，该用电设备包括上述的电池包；以及从所述电池包上取电的设备本体。

本实用新型实施例提供的电池包具有与相互独立的电池组一一对应的电池管理单元，每个电池管理单元可以通过与控制单元的通信，及时、准确地将其所管理的电池组的工作状态进行信息反馈，然后控制单元可以根据这些反馈信息准确、及时地控制切换开关进行相应的切换，从而保证了用电设备在工作过程中的连续性，提高工作效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种电池包结构模块示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种包含两个电池组的电池包的结构示意图；

图3是本实用新型实施提供的一种包含多个电池组的电池包的结构示意图；

图4是本实用新型实施提供的一种使用单刀双掷开关切换电池组的电路示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供的电池包具有与相互独立的电池组一一对应的电池管理单元，每个电池管理单元可以通过与控制单元的通信，及时、准确地将其所管理的电池组的工作状态进行信息反馈，然后控制单元可以根据这些反馈信息准确、及时地控制切换开关进行相应的切换，从而保证了用电设备在工作过程中的连续性，提高工作效率。

以下结合具体的实施例对本实用新型的具体实现做详细的描述。

结合图1～图3，在本实用新型的实施例中，该电池包，包括：至少两个相互独立的电池组1；至少两个电池管理单元2，该电池管理单元2与该电池组1 一一对应；切换开关3，用于切换接入工作的电池组1；控制单元4，可根据电源管理单元2提供的电池组1工作状态信息对切换开关3进行控制，以切换电池组1。

在本实用新型的实施例中，相互独立的电池组1可以相互独立地给用电器进行供电，当其中一组电池组出现欠压或故障情况时，不会影响到其他的电池组的正常使用，可以延长电池组的使用寿命。

在本实用新型的一个实施例中，电池管理单元2可以是BMS(Battery ManagementSystem，电池管理系统)，可自动识别电池组的数量，并监测电池组的工作状态。电池管理单元2与电池组1一一对应，可以独立地对其所管理的电池组1的工作状态进行收集、反馈，提高收集、反馈的准确性和效率。

在本实用新型的实施例中，控制单元4和电池管理单元2是两个独立的器件，控制单元4可以根据电池管理单元2反馈的电池组1的实际工作状态来控制切换开关3进行切换到正常的电池组。其中，该控制单元4可以是用电设备本身的控制板，也可以是独立设置的用于管理电池切换的控制器。

本实用新型实施例提供的电池包具有与相互独立的电池组一一对应的电池管理单元，每个电池管理单元可以通过与控制单元的通信，及时、准确地将其所管理的电池组的工作状态进行信息反馈，然后控制单元可以根据这些反馈信息准确、及时地控制切换开关进行相应的切换，从而保证了用电器在工作过程中的连续性，提高工作效率，此外，可以降低电池组在发生欠压或故障时未能及时切换到正常的电池组而缩短其使用寿命的几率。

在本实用新型的实施例中，该电池管理单元2包含第一通信单元21，该控制单元4包括第二通信单元41，该第一通信单元21与第二通信单元41间通过有线或无线的方式连接。

作为本实用新型的一个实施例中，第一通信单元21与第二通信单元41间可以通过WIFI、蓝牙、RF射频或红外的无线方式连接。其中，RF射频是一种高频交流变化电磁波的简称，将每秒变化大于10000次的交流电称为高频电流。通过无线的方式进行通信连接，可以大大简化电池包的线路，且便于电池组的维修、更换。

采用无线方式连接控制单元4与电池管理单元2，这种方式使设备更加多样化。例如，控制单元4可以是用电设备上的控制板，并直接通过无线方式连接电池管理单元2，从而实现控制单元4与电池管理单元2的通信，可以简化线路连接，使设备本身的结构布局、走线布局更加灵活、简单。

作为本实用新型的另一个实施例中，第一通信单元21与第二通信单元41 间还可以UART串口通信、I2C通信、SPI通信的有线方式连接。其中，UART 是一种通用串行数据总线，用于异步通信，该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收，全双工通信又称双向同时通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息的交互方式。I2C是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。在CPU与被控IC之间，IC与IC之间进行双向传送，高速IIC 总线一般可达400kbps以上。SPI通常有SCK时钟，STB片选，DATA数据信号三个信号，SPI总线可实现全双工数据传输。第一通信单元21与第二通信单元41间通过上述有线方式连接可以实现收发数据的同步，从而控制单元4 可以及时地根据电池管理单元2反馈的电池组1的工作状态信息控制切换开关 3进行切换，保证了用电器能够在正常的电池组供电下工作，提高工作效率，同时延长了电池组的使用寿命。

在本实用新型的实施例中，该切换开关3包括驱动模块31及开关模块32，该驱动模块31与控制单元4相连，通过该控制单元4的控制来驱动该开关模块 32对电池组1进行切换。当控制单元4接收到电池包中的某个电池管理单元2 发送其所管理的电池组的工作状态为该电池组处于欠压或有故障时，则控制单元4就会根据该工作状态信息直接控制驱动模块31，使驱动模块31可以驱动该开关模块32对该电池组进行切换，即断开与欠压或有故障电池组的连接，而连通正常的电池组，以确保用电器是在正常的电池组的供电下进行工作，提高工作的持续性和效率。

在本实用新型的一个实施例中，电池组1的数量为2组，分别为第一电池组11与第二电池组12，第一电池组11与第二电池组12的正极分别连接至开关模块32上，开关模块32受控于控制单元4来选择接入工作的电池组。当用电器的使用功率较小或工作时长较短时，可以优选采用电池组数量为2组的电池包，第一，可以节省电池包的安装空间，且安装便利；其次，可以减轻用电器的负重，使得该用电器更加轻便。

在本实用新型的实施例中，结合图4，上述开关模块32可以为单刀双掷开关，该单刀双掷开关包括两个静触点与一动触点；该两个静触点可分别单独与第一电池组11及第二电池组12的正极连接，该动触点连接至系统输出。单刀双掷开关可以控制电源向两个不同的方向输出，即使用单刀双掷开关可以控制每两个电池组之间的启闭，在进行切换电源时只要控制该单刀双掷开关与其中的一个电池组连通即可，例如，当电池组11或电池组12发生欠压或故障时，可以通过控制单元4控制该单刀双掷开关的动触点与电池组11或电池组12连接的静触点连通，从而实现自动切换到正常的电池组，继续进行工作，使用方便。

在本实用新型的一个实施例中，当电阻R3两端的电压达到0.7V时，晶体管Q1即可导通并进行信号传输，在传输信号的过程中能耗低。

在本实用新型的实施例中，电池组1的数量至少为3组，每组电池组对应一组开关模块，该开关模块设于电池组的正极与系统输出之间。当用电器的使用功率较大或工作时长较长时，可以优选采用电池组数量为3组及以上的电池包，以满足用电器的正常工作状态，提高工作效率。

需要说明的是，电池组的数量可以根据用电器的实际用电需求来灵活设置，在本实用新型的实施例中并不对此做限制。

在本实用新型的实施例中，每组开关模块均连接至同一驱动模块，由该同一驱动模块集中驱动。每组开关模块均连接至同一驱动模块，可以简化多组电池组组装的电池包的电路设计，并且可节约能耗。

本实用新型的实施例还提供了一种用电设备，该用电设备包括上述的电池包；以及从该电池包上取电的设备本体。其中，该用电设备的本体可以是园林工具，例如：割草机、打药机等；也可以是家用工具，例如：吸尘器等；还可以是其他的用电设备，在此不一一列举。

本实用新型实施例提供的电池包具有与相互独立的电池组一一对应的电池管理单元，每个电池管理单元可以通过与控制单元的通信，及时、准确地将其所管理的电池组的工作状态进行信息反馈，然后控制单元可以根据这些反馈信息准确、及时地控制切换开关进行相应的切换，从而保证了用电器在工作过程中的连续性，提高工作效率，此外，可以降低电池组在发生欠压或故障时未能及时切换到正常的电池组而缩短其使用寿命的几率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池包，包括：至少两个相互独立的电池组；

至少两个电池管理单元，所述电池管理单元与所述电池组一一对应；

切换开关，用于切换接入工作的电池组；

控制单元，可根据所述电池管理单元提供的电池组工作状态信息对所述切换开关进行控制，以切换所述电池组。

2.如权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池管理单元包含第一通信单元，所述控制单元包括第二通信单元，所述第一通信单元与所述第二通信单元间通过有线或无线的方式连接。

3.如权利要求2所述的电池包，其特征在于，所述第一通信单元与第二通信单元通过WIFI、蓝牙、RF射频或红外的无线方式连接。

4.如权利要求2所述的电池包，其特征在于，所述第一通信单元与第二通信单元通过UART串口通信、I2C通信、SPI通信的有线方式连接。

5.如权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述切换开关包括驱动模块及开关模块，所述驱动模块与所述控制单元相连，通过所述控制单元的控制来驱动所述开关模块对所述电池组进行切换。

6.如权利要求5所述的电池包，其特征在于，所述电池组的数量为2组，分别为第一电池组与第二电池组，所述第一电池组与第二电池组的正极分别连接至所述开关模块上，所述开关模块受控于所述控制单元来选择接入工作的电池组。

7.如权利要求6所述的电池包，其特征在于，所述开关模块为单刀双掷开关，所述单刀双掷开关包括两个静触点与一动触点；所述两个静触点分别单独与所述第一电池组及第二电池组连接，所述动触点连接至系统输出。

8.如权利要求5所述的电池包，其特征在于，所述电池组的数量至少为3组，每组电池组对应一组开关模块，所述开关模块设于所述电池组的正极与系统输出之间。

9.如权利要求8所述的电池包，其特征在于，每组所述开关模块均连接至同一驱动模块，由所述同一驱动模块集中驱动。

10.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的电池包；以及从所述电池包上取电的设备本体。