CN208257700U - 用于电动工具的锂电池包和电动工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型为解决目前低压电动工具因电机控制器损坏而导致整机报废、锂电池及电机控制器结构复杂的技术问题，提供了一种用于电动工具的锂电池包和电动工具，该锂电池包包括：壳体；设置在壳体之内的锂电池芯；设置在壳体之内的保护控制板，保护控制板包括保护电路、控制电路和主控芯片，保护电路的一侧与锂电池芯的正负极相连，控制电路具有直流端和三相端，直流端与保护电路的另一侧相连，三相端用以连接到电动工具的无刷直流电机，主控芯片分别与保护电路和控制电路相连，以分别进行保护控制和电机驱动控制。本实用新型将电动工具的锂电池保护板和电机驱动板合二为一，能够简化电路结构、压缩结构空间、降低成本，且使用方便。

Description

用于电动工具的锂电池包和电动工具

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及一种用于电动工具的锂电池包和一种电动工具。

背景技术

锂电池具有重量轻、能源密度大、体积小，自漏电流小等优点，现已逐渐使用在电动工具中。市面上的低压电动工具，例如电动剃须刀和吸尘器等的电池多数是锂电池，低压电动工具中电机控制器的寿命往往比电机和锂电池的寿命要短，当控制器损坏时，整机基本就是报废了。维修和更换控制器甚至更换整机存在拆卸不便的问题，会耗费大量的时间、资金，并且，锂电池及电机控制器的电路结构比较复杂，这些无疑都会导致电动工具使用成本的增加。

实用新型内容

本实用新型为解决目前低压电动工具因电机控制器损坏而导致整机报废、锂电池及电机控制器结构复杂的技术问题，提供了一种用于电动工具的锂电池包和一种电动工具。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种用于电动工具的锂电池包，包括：壳体；设置在所述壳体之内的锂电池芯；设置在所述壳体之内的保护控制板，所述保护控制板包括保护电路、控制电路和主控芯片，所述保护电路的一侧与所述锂电池芯的正负极相连，所述控制电路具有直流端和三相端，所述直流端与所述保护电路的另一侧相连，所述三相端用以连接到所述电动工具的无刷直流电机，所述主控芯片分别与所述保护电路和所述控制电路相连，以分别进行保护控制和电机驱动控制。

所述保护控制板还包括电源电路所述电源电路分别与所述保护电路的另一侧和所述主控芯片相连，所述电源电路用于对所述保护电路的另一侧输出的电压进行转换以为所述主控芯片供电。

所述保护电路包括：第一MOS(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)管和第二MOS管，所述第一MOS管的第一极与所述锂电池芯的负极相连，所述第二MOS管的第一极与所述保护电路的另一侧的负极端子相连，所述第一MOS管的第二极与所述第二MOS管的第二极相连，所述第一MOS管的控制极与所述主控芯片的放电保护引脚相连，所述第二MOS管的控制极与所述主控芯片的充电保护引脚相连；串联的第一电阻和第一电容，所述串联的第一电阻和第一电容的一端与所述锂电池芯的正极相连、另一端与所述第一MOS管的第一极相连，所述锂电池芯的正极与所述保护电路的另一侧的正极端子相连。

所述保护电路还包括第一保险丝，所述第一保险丝连接在所述锂电池芯的负极与所述第一MOS管的第一极之间。

所述控制电路包括：三相全桥逆变电路，所述三相全桥逆变电路包括并联的三相桥臂，每相桥臂包括两个开关管，每相桥臂的两个开关管之间具有输出节点，并联的三相桥臂的两端分别对应连接到所述保护电路的另一侧的正极端子和负极端子，所述三相桥臂的三个输出节点分别连接到所述直流电机的U相端子、V相端子和W相端子，每个所述开关管的控制极与所述主控芯片中对应的驱动信号接口相连，所述主控芯片通过所述驱动信号接口向所述三相全桥逆变电路输出驱动信号，以控制所述三相全桥逆变电路进行逆变工作。

所述主控芯片的型号为CY8C24533。

所述第一MOS管和所述第二MOS管集成设置为8脚MOS芯片，每相桥臂的两个开关管集成设置为8脚MOS芯片。

所述的用于电动工具的锂电池包，还包括：开关单元，所述开关单元与所述主控芯片相连，所述开关单元用于根据开关指令控制所述锂电池包开启或关闭充放电工作。

所述的用于电动工具的锂电池包，还包括：显示单元，所述显示单元与所述主控芯片相连，所述显示单元用于对所述锂电池包的工作状态进行显示。

一种电动工具，包括上述用于电动工具的锂电池包。

本实用新型的有益效果：

本实用新型将控制电路与保护电路设置在同一块电路板上，即将电动工具的锂电池保护板和电机驱动板合二为一，并共用主控芯片，能够简化电路结构，降低成本并压缩结构空间，从而便于将锂电池的控制部分和保护部分一起设置在锂电池包的壳体内，由此，在使用电动工具时，若锂电池芯电量不足或控制板异常，则直接更换锂电池包即可维持电动工具的正常使用，拆卸均较方便，能够节约时间并进一步降低电动工具的使用成本。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的用于电动工具的锂电池包的结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例的用于电动工具的锂电池包的内部电路图；

图3为本实用新型另一个实施例的用于电动工具的锂电池包的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的用于电动工具的锂电池包，包括壳体10、设置在壳体10之内的锂电池芯20、设置在壳体10之内的保护控制板30。其中，保护控制板30包括保护电路31、控制电路32和主控芯片33，保护电路31的一侧与锂电池芯20的正负极相连，控制电路32具有直流端和三相端，直流端与保护电路31的另一侧相连，三相端用以连接到电动工具的无刷直流电机M，主控芯片33分别与保护电路31和控制电路32相连，以分别进行保护控制和电机驱动控制。

进一步地，如图1所示，保护控制板30还包括电源电路34，电源电路34分别与保护电路31的另一侧和主控芯片33相连，电源电路34用于对保护电路31的另一侧输出的电压进行转换以为主控芯片33供电。

在本实用新型的一个实施例中，主控芯片33的型号为CY8C24533。

在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，保护电路31包括第一MOS管和第二MOS管(集成设置为8脚MOS芯片M1)、串联的第一电阻R1和第一电容C1。其中，第一MOS管的第一极S1与锂电池芯20的负极B-相连，第二MOS管的第一极S2与保护电路31的另一侧的负极端子P-相连，第一MOS管的第二极D1与第二MOS管的第二极D2相连，第一MOS管的控制极G1与主控芯片33，即U1的放电保护引脚D0相连，第二MOS管的控制极G2与主控芯片33的充电保护引脚C0相连。串联的第一电阻R1和第一电容C1的一端与锂电池芯20的正极B+相连、另一端与第一MOS管的第一极S1相连，锂电池芯20的正极B+与保护电路31的另一侧的正极端子P+相连。如图2所示，保护电路31还包括第一保险丝F1，第一保险丝F1连接在锂电池芯20的负极B-与第一MOS管的第一极S1之间。

在本实用新型的一个具体实施例中，第一MOS管为P型MOS管，第二MOS管为N型MOS管，第一极为源极，第二极为漏极，控制极为栅极。

基于上述的保护电路31结构，在锂电池芯20放电过程中，如果锂电池芯20的电压低于放电电压保护值，则主控芯片33的放电保护引脚D0的输出可由高电平转变为低电平，从而控制第一MOS管关断，切断放电回路，实现放电保护；在锂电池芯20充电过程中，如果锂电池芯20的电压高于充电电压保护值，则主控芯片33的充电保护引脚C0的输出可由低电平转变为高电平，从而控制第二MOS管关断，切断充电回路，实现充电保护。

在本实用新型的一个实施例中，控制电路32包括三相全桥逆变电路，三相全桥逆变电路包括并联的三相桥臂，每相桥臂包括两个开关管，每相桥臂的两个开关管之间具有输出节点，并联的三相桥臂的两端分别对应连接到保护电路31的另一侧的正极端子P+和负极端子P-，三相桥臂的三个输出节点分别连接到直流电机M的U相端子、V相端子和W相端子，每个开关管的控制极与主控芯片33中对应的驱动信号接口相连，主控芯片33通过驱动信号接口向三相全桥逆变电路输出驱动信号，以控制三相全桥逆变电路进行逆变工作。在本实用新型的一个实施例中，每相桥臂的两个开关管集成设置为8脚MOS芯片。具体地，U、V、W相桥臂的两个开关管分别集成设置为8脚MOS芯片M2、M3、M4，该8脚MOS芯片也包括一个P型MOS管和一个N型MOS管。如图2所示，M2中P型MOS管的源极S1与保护电路31的另一侧的负极端子P-相连、漏极D1与直流电机M的U相端子相连，M2中N型MOS管的源极S2与保护电路31的另一侧的正极端子P+相连、漏极D2与直流电机M的U相端子相连，M2中两个MOS管的栅极G1、G2分别连接到主控芯片33的驱动信号接口AL、AH。如图2所示，M3、M4与保护电路31、直流电机M、主控芯片33之间的连接关系与M2类似，在此不再赘述。

在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，电源电路34可包括三端稳压管U2，三端稳压管U2可将保护电路31的另一侧的正极端子P+和负极端子P-之间的电压进行稳压和调整，生成直流电VCC，输入主控芯片33的VDD引脚，以为主控芯片33供电。

此外，如图3所示，本实用新型的锂电池包还可包括开关单元40和显示单元50。如图2所示，开关单元40与主控芯片33相连，开关单元40可根据开关指令控制锂电池包开启或关闭充放电工作。如图2所示，显示单元50与主控芯片33相连，显示单元50可包括液晶显示屏，其可对锂电池包的工作状态进行显示。

根据本实用新型的用于电动工具的锂电池包，可将控制电路与保护电路设置在同一块电路板上，即将电动工具的锂电池保护板和电机驱动板合二为一，并共用主控芯片，能够简化电路结构，降低成本并压缩结构空间，从而便于将锂电池的控制部分和保护部分一起设置在锂电池包的壳体内，由此，在使用电动工具时，若锂电池芯电量不足或控制板异常，则直接更换锂电池包即可维持电动工具的正常使用，拆卸均较方便，能够节约时间并进一步降低电动工具的使用成本。

对应上述实施例，本实用新型还提出一种电动工具。

本实用新型的电动工具包括本实用新型上述实施例提出的用于电动工具的锂电池包，其具体的实施方式可参照上述实施例，为避免冗余，在此不再赘述。

根据本实用新型的电动工具，在其锂电池包中，可将控制电路与保护电路设置在同一块电路板上，即将电动工具的锂电池保护板和电机驱动板合二为一，并共用主控芯片，能够简化电路结构，降低成本并压缩结构空间，从而便于将锂电池的控制部分和保护部分一起设置在锂电池包的壳体内，在使用时，若其锂电池芯电量不足或控制板异常，则直接更换锂电池包即可维持其正常使用，拆卸均较方便，能够节约时间并进一步降低电动工具的使用成本。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于电动工具的锂电池包，其特征在于，包括：

壳体；

设置在所述壳体之内的锂电池芯；

设置在所述壳体之内的保护控制板，所述保护控制板包括保护电路、控制电路和主控芯片，所述保护电路的一侧与所述锂电池芯的正负极相连，所述控制电路具有直流端和三相端，所述直流端与所述保护电路的另一侧相连，所述三相端用以连接到所述电动工具的无刷直流电机，所述主控芯片分别与所述保护电路和所述控制电路相连，以分别进行保护控制和电机驱动控制。

2.根据权利要求1所述的用于电动工具的锂电池包，其特征在于，所述保护控制板还包括电源电路，所述电源电路分别与所述保护电路的另一侧和所述主控芯片相连，所述电源电路用于对所述保护电路的另一侧输出的电压进行转换以为所述主控芯片供电。

3.根据权利要求1或2所述的用于电动工具的锂电池包，其特征在于，所述保护电路包括：

第一MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管的第一极与所述锂电池芯的负极相连，所述第二MOS管的第一极与所述保护电路的另一侧的负极端子相连，所述第一MOS管的第二极与所述第二MOS管的第二极相连，所述第一MOS管的控制极与所述主控芯片的放电保护引脚相连，所述第二MOS管的控制极与所述主控芯片的充电保护引脚相连；

串联的第一电阻和第一电容，所述串联的第一电阻和第一电容的一端与所述锂电池芯的正极相连、另一端与所述第一MOS管的第一极相连，所述锂电池芯的正极与所述保护电路的另一侧的正极端子相连。

4.根据权利要求3所述的用于电动工具的锂电池包，其特征在于，所述保护电路还包括第一保险丝，所述第一保险丝连接在所述锂电池芯的负极与所述第一MOS管的第一极之间。

5.根据权利要求4所述的用于电动工具的锂电池包，其特征在于，所述控制电路包括：

三相全桥逆变电路，所述三相全桥逆变电路包括并联的三相桥臂，每相桥臂包括两个开关管，每相桥臂的两个开关管之间具有输出节点，并联的三相桥臂的两端分别对应连接到所述保护电路的另一侧的正极端子和负极端子，所述三相桥臂的三个输出节点分别连接到所述直流电机的U相端子、V相端子和W相端子，每个所述开关管的控制极与所述主控芯片中对应的驱动信号接口相连，所述主控芯片通过所述驱动信号接口向所述三相全桥逆变电路输出驱动信号，以控制所述三相全桥逆变电路进行逆变工作。

6.根据权利要求5所述的用于电动工具的锂电池包，其特征在于，所述主控芯片的型号为CY8C24533。

7.根据权利要求6所述的用于电动工具的锂电池包，其特征在于，所述第一MOS管和所述第二MOS管集成设置为8脚MOS芯片，每相桥臂的两个开关管集成设置为8脚MOS芯片。

8.根据权利要求7所述的用于电动工具的锂电池包，其特征在于，还包括：

开关单元，所述开关单元与所述主控芯片相连，所述开关单元用于根据开关指令控制所述锂电池包开启或关闭充放电工作。

9.根据权利要求8所述的用于电动工具的锂电池包，其特征在于，还包括：

显示单元，所述显示单元与所述主控芯片相连，所述显示单元用于对所述锂电池包的工作状态进行显示。

10.一种电动工具，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的用于电动工具的锂电池包。