CN209731085U - 适配器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于使电池包输出电能的适配器，电池包包括形成有卡槽的电池包壳体，适配器包括：壳体，壳体包括配合部及设置在配合部两侧的第一侧部和第二侧部；适配接口，设置在配合部以使适配器能与电池包可拆卸地电连接；至少一个输出接口，用于输出电流；电压转换电路，连接在适配器接口与输出接口之间，用于使输出接口至少能够输出一种与电池包的额定电压不同的电压；锁定结构，设置在适配部靠近第一端部的一侧，锁定结构与卡槽配合以锁定电池包与适配器。该适配器能够使电池包直流电转换为交流电输出，与电池包的结合强度高。

Description

适配器

技术领域

本发明涉及一种适配器，具体涉及一种能使电池包输出交流电的适配器。

背景技术

随着电池技术的发展，电动工具正在逐渐取代引擎工具。为了实现近似于引擎工作的工作效果和续航时间，与电动工具适配以为之供电的电池包的额定功率和容量也越来越大。

一方面，在无需使用电动工具的场合，电池包将处于闲置状态。

另一方面，在某些场景，例如在户外进行工作和旅游，往往需要交流电源来为一些工作或设施供电；传统的可携带的电源，往往由其内部的电芯组供电，一旦该电源的电芯组的电能消耗完则无法持续提供交流电。

而现有的适配器，其适配对象多为其它重量轻，输出电压低的电池，例如手机电池、干电池等。由于电池质量较轻，电池与适配器结合不易脱落。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种能使适用于电动工具的电池包输出交流电且结构紧凑，与电池包结合强度高的适配器。

一种用于使电池包输出电能的适配器，电池包包括电池包壳体，电池包壳体形成有卡槽，其特征在于，适配器包括：壳体，壳体包括配合部及设置在配合部两侧的第一侧部和第二侧部；适配接口，设置在配合部以使适配器能与电池包可拆卸地电连接；至少一个输出接口，用于输出电流；电压转换电路，连接在适配器接口与输出接口之间，用于使输出接口至少能够输出一种与电池包的额定电压不同的电压；锁定结构，设置在适配部靠近第一端部的一侧，锁定结构与卡槽配合以锁定电池包与适配器。

进一步，锁定结构包括：锁定件，部分凸出于壳体；固定件，位于壳体内并与壳体固定连接；弹性件，位于锁定件和固定件之间。

进一步，弹性件为弹簧。

进一步，锁定件凸出于壳体的部分形成有弹性斜面和弹性弧面。

进一步，适配接口包括：电连接端子，与电池包的电芯构成电性连接；连接结构，用于连接壳体和电池包的壳体。

进一步，连接结构还包括：导向电池包经第一端部所在的一端可滑动地连接至第二端部所在的另一端的导轨。

进一步，电压转换电路还包括：第一电压转换电路，用于使电池包输出的直流电转换为交流电；第二电压转换电路，用于使电池包输出的直流电转换为具有一定电压的直流电；电连接端子与第一电压转换电路和第二电压转换电路电性连接。

进一步，输出接口包括：交流电输出接口，用于使适配器输出交流电；直流电输出接口，用于使适配器输出直流电；直流电输出接口的输出电压低于电池包的额定电压。

进一步，所示适配器还包括：主控开关，用于导通或关断适配器与电池包之间的电性连接。

进一步，适配器还包括：把手，把手能绕一轴线转动，轴线靠近第一端部。

本实用新型公开的适配器能够将用于电动工具的电池包的电能转换为交流电输出，应用场景广且适配器结构紧凑，与电池包的结合强度高。

附图说明

图1是便携式电能系统的整体结构图；

图2是图1中电池包的立体图；

图3是图1中适配器与电池包结合的示意图；

图4是图1中适配器的一个视角的结构图；

图5是图1中适配器的另一个视角的结构图；

图6是图3中适配器的内部结构图；

图7是图3中电路板、散热片和连接片的爆炸图；

图8是图1中便携式电能系统处于自由状态时的结构图；

图9是图1中便携式电能系统处于静止状态时的结构图；

图10是图3中适配器的锁定结构的结构图；

图11是图10中锁定部的结构图；

图12是图4中适配器的内部电路框图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

参考图1所示的便携式电能装置100，包括：适配器200和电池包300。

其中，电池包300能为一个直流的电动工具供电。具体的，电池包300包括：电芯（未示出）和电池包壳体310，电芯（未示出）容纳在电池包壳体310中。

电芯（未示出）用于存储能量，其能被反复充放电。电芯（未示出）可选择锂离子电池，也可以选择石墨烯电池。电池包壳体310用于容纳电池包300中的电芯（未示出）及其它部件，并且电池包壳体310形成有结合部311，电池包300可以通过该结合部311结合至一个电动工具。

电池包300还包括若干电极连接端子，它们至少用于使电芯（未示出）与外部的电路构成电性连接。比如与电动工具中的用于驱动电机的电路或者充电器中的充电电路构成电性连接。

电池包300还可以包括其他类型的连接端子，比如用于通讯的通讯端子，通讯端子用于实现电池包300与电动工具和/或充电器的信号交互。

另外，电池包300还包括电路板225、控制器以及一些相应的检测模块。电路板225主要用于构建电池包300的内部电路，其上安装并连接有用于实现各种电功能的电子元器件。控制器主要用于实现对电池包300的控制，检测模块主要用于检测电池包300的一些电参数和物理参数，比如电池包300的电流、电压或者电芯（未示出）的温度等。具体的，电路板225、控制器以及检测模块所构成的电路使电池包300具有过度放电或过度充电，并且使电池包300能与其它外部设备进行有限或无线的通讯。

电池包300的额定电压大于等于30V小于等于350V。更具体的，电池包300的额定电压的取值范围为：30V至50V，50V至85V，85V至100V，100V至200V或200V至350V。作为实施方式的一种，电池包300的额定电压为56V。

电池包300的重量大于等于1kg小于等于10kg。更加具体而言，电池包30020的重量的取值范围为：1kg至2kg，2kg至2.5kg，2.5kg至3kg，3k至4kg，4kg至5kg，5kg至6kg，6kg至7kg，7kg至8kg，8kg至9kg，9kg至10kg。

在一些实施例中，适配器的重量与电池包的重量之比的取值范围为0.2~0.6。进一步，适配器的重量与电池包的重量之比的取值范围为0.25~0.55。进一步，适配器的重量与电池包的重量之比的取值范围为0.3~0.5。

参考图1所示，电池包300还包括电量显示单元320，用于显示电池包300的剩余电量。具体的，电量显示单元320分别与电路板225和电池包300的连接端子电信连接。作为具体实施方式的一种，电量显示单元320设置在所述电池包300的上表面。

适配器200能结合以上介绍的电池包300，从而使电池包300通过适配器200输出交流电和/或直流电。

适配器200包括壳体210，壳体210能形成与电池包300的结合部311相适配的部分即配合部212以使电池包300可拆卸式地连接到适配器200。

为了便于说明理解，参照图1所示，基于便携式电能装置100放置时的立体图来示意并规定“上下前后左右”的方向。即如图1所示，便携式电能装置100放置在平面时，适配器200与该平面接触的表面定义为适配器200的下表面，与适配器200下表面相对的另一表面定义为适配器200的上表面。电池包300与该平面接触的表面定义为电池包300的下表面，与电池包300的下表面相对的另一表面定义为电池包300的上表面。

参考图12所示，适配器200还包括设置在壳体210内的第一电压转换电路270和第二电压转换电路271。其中，第一电压转换电路270用于使电池包300输出的直流电转换为交流电输出。在一些具体实施方式中，第一电压转换电路270为一逆变电路，可将电池包300输出的直流电转换为110~130V的交流电输出。在一些具体实施方式中，第一电压转换电路270可将电池包300输出的直流电转换为210~230V的交流电输出。在一些具体实施方式中，第一电压转换电路270即可将电池包300输出的直流电转换为110~130V的交流电输出又可将电池包300输出的直流电转换为210~230V的交流电输出。

第二电压转换电路271用于使电池包300输出的直流电转换为具有一定电压的直流电输出。在一些实施例中，第二电压转换电路271为整流电路，第二电压转换电路271可将电池包300输出的直流电转换为+5V的直流电输出。在一些实施例中，第二电压转换电路271可将电池包300输出的直流电转换为+12V的直流电输出。在另一些实施例中，第二电压转换电路271可将电池包300输出的直流电转换为+19V的直流电输出。

适配器200还包括用于输出交流电的交流电输出接口220，从而使便携式电能装置100能作为AC电源。交流电输出接口220与第一转换电路电性连接以输出交流电。在一些实施例中，交流电输出接口220被构造成如图4所示的电源插座的形式，电源插座设计为与当地一般电网输出电能的插座相同的规格，使便携式电源系统能为一般的AC用电设备供电。在一些实施例中，适配器200包括一个交流电输出接口220，用于输出110~130V的交流电或210~230V的交流电。在一些实施例中，适配器200包括两个交流电输出接口220，分别用于输出110~130V的交流电或210~230V的交流电。在一些实施例中，交流电输出接口220设置在适配器200的下表面。

适配器200还包括直流电输出接口221，其用于使适配器200输出直流电。在一些实施例中，直流电输出接口221可被构造为如图1所示的+5V的USB接口。在一些实施例中，直流电输出接口221也可以被构造为其它形式，如12V车载电源接口、输出19V、36V等其它电压的接口。作为具体实施例的一种，直流电输出接口221的电压应低于电池包300的额定电压。

适配器200最大输出功率与适配器200的重量之比的取值范围为大于等于0.03w/g。

适配器200最大输出功率与适配器200的体积之比的取值范围为大于等于0.1w/cm³。进一步，适配器200最大输出功率与适配器200的体积之比的取值范围大于等于0.2 g/cm³。

电池包300的额定电压和适配器200的最大输出功率的比值的取值范围为0.07v/w~16v/w。具体的，电池包300的额定电压和适配器200的最大输出功率的比值的取值范围为0.07v/w~0.67v/w，0.07v/w~0.33v/w，0.15v/w ~0.67v/w，0.15v/w ~0.33 v/w。

适配器200在左右方向上投影面积小于电池包300在左右方向上的投影面积。

如图2和图3所示，适配器200包括适配接口211，设置在壳体210的左表面以使适配器200与电池包300可拆卸式连接。

适配器200包括电连接端子222和连接结构223。其中，电连接端子222用于与电池包300中对应的端子连接，从而使适配器200与电池包300构成电气连接以传输电能和/或信号。在一些实施例中，电连接端子分别与电池包300的正负极端子连接，它们至少电连接至适配器200中的第一电压转换电路270和/或第二电压转换电路271。电连接端子作为信号端子与电池包300的信号端子连接以传输信号。

参考图3至图5所示，在一些具体实施例中，电连接端子222以连接片的结构固定安装在连接片261支架上，连接片支架224与PCB板之间通过螺钉固定。电连接片261的焊脚端焊接在PCB板上。这样的好处在于，在电连接片261与PCB板焊接之前，通过螺钉将连接片261支架与PCB板固定，保证了连接片261支架的焊接精度，避免了焊接时可能导致的连接片261支架偏离。电连接端子222以电连接片261的形式通过焊接端支架焊接在PCB板上，节约了适配器200的内部空间，使得适配器200的产品结构更为紧凑。在一些实施例中，为进一步提高焊接精度，增加电连接片261的焊接端的受力能力，电连接片261的焊脚端与PCB板采用双排焊接。

连接结构223用于连接电池包壳体310和壳体210。在一些具体的实施例中，连接结构包括两个导轨226。导轨226能够导向电池包300使电池包300从一个端部可滑动地连接到适配器200的另一个端部。导轨226分别形成于一个相对周边向前凸出的凸块的两侧，电连接端子设置在凸块227的上端。凸块包括左右分布的两部分：导轨部和凸台部，导轨226形成于导轨226部的前后两侧，凸台部进一步向左凸出于导轨226部。

参考图1至5所示，电池包300的结合部311形成有一个能与凸块配合的凹槽331，在该凹槽设有电池包300的电气接口，该电气接口包括：端子接口。适配器200的电连接端子可通过插入对应的端子接口与电池包300内部的端子构成电气连接。在该凹槽的两侧分别设有与导轨226配合的导向结构。

电池包300可大致沿图2中所示的方向插入适配器200，导轨226与导向结构的配合以及凸块与凹槽的配合限制了电池包300在左右和前后方向上相对适配器200的运动。因此，适配器200需要在上下方向上对电池包300构成限位即可使电池包300和适配器200构成一个整体。

参考图10和图11所示，适配器200还包括锁定结构233，用于在插拔方向上（也即上下方向）对电池包300构成限位以锁定电池包300和适配器200使这两者构成一个整体。在一些具体实施例中，锁定结构233设置在适配器200的电连接端子所在平面的同一面。更具体的，锁定结构233设置在电连接端子的上方。通过锁定结构233与电池包300的卡槽的配合以在上下方向上锁定电池包300并确保适配器200和电池包300的端子接插良好。

锁定结构233包括弹性件234、锁定件235和固定件236。其中，弹性件234设置在壳体210背部靠近上表面的位置。弹性件234在前后方向上压缩或弹出。在一些具体的实施例中，弹性件234为弹簧。在另一些具体的实施例中，弹性件234也可以使具有弹性的柔性材料。固定件236位于壳体内并与壳体固定连接。

锁定件235至少部分凸出于壳体210。为描述方便，定义锁定件235与弹性件234连接的一端为固定端，其凸出于壳体210的另一端为弹性端。具体的，弹性端的平面包括弹性斜面237、弹性平面238和弹性弧面239。其中，在上下方向上，弹性斜面237靠近壳体210的上端，弹性平面238位于弹性斜面237和弹性弧面239之间。在适配器200沿图3所示的插装方向结合至电池包300时，弹性件234在前后方向上压缩使得锁定件235结合至电池包300的卡槽以使适配器200与电池包300锁定。

这样的好处在于，在适配器200沿图3所示方向的插装方向结合至电池包300时，靠近壳体210上端的弹性斜面237先与电池包300的卡槽接触，弹性斜面237的设置能保证适配器200平滑地结合至电池包300，提高用户使用体验。弹性弧面239的设置增大了弹性件234与电池包300卡槽之间的阻尼，避免了非人为拔出情况下适配器200与电池包300的分离。

参考图8和图9所示，适配器200还包括一个供用户握持的把手240。把手240包括分别设置在壳体210的前表面和后表面的支撑件242以及位于两个支撑件242之间的提携件241。定义支撑件242在其前表面的宽度方向上的中心线为把手中线101。其中，把手240具有使电池包300和适配器200这一整体处于自由状态的第一位置（图8所示）和使电池包300和适配器200这一整体处于静止状态的第二位置（图9所示）。自由状态是指用户提携把手240时，适配器200和电池包300这一整体处于平衡时的状态。静止状态是指适配器200和电池包300这一整体放置在一静止平面时的状态。

在把手240位于第一位置时，适配器200的重心位于把手中线101的一侧。具体的，在把手240位于第一位置时，适配器200的重心位于把手中线101的靠近第二端部的一侧。在把手240位于第一位置时，适配器200的重心与把手中线101的距离的取值范围为小于等于6cm。具体的，在把手240位于第一位置时，适配器200的重心与把手中线101的距离的取值范围为小于等于4cm。在把手240位于第一位置时，适配器200的重心与把手中线101的距离的取值范围为小于等于3cm。

在把手240位于第一位置时，适配器200的重心O1与把手中线101的距离与电池包300的重量的比值的取值范围为小于等于0.04cm/kg。进一步，在把手240位于第一位置时，适配器200的重心O1与把手中线101的距离与电池包300的重量的比值的取值范围为小于等于0.03cm/kg。

这样的设计使得用户方便提携适配器200和电池包300这一整体，并能够保持提携过程中这一整体的相对稳定性。

在把手240处于第二位置时，提携件241的上表面部超过电池包300的上表面所在的平面。这样可以使得适配器200和电池包300这一整体的结构更为紧凑，方便装配和存储。

把手240能绕一轴线转动，定义该轴线在壳体210的前表面的投影点为中心点O，中心点O到壳体210的第一端面所在端平面（即壳体上表面）的距离的取值范围为小于等于8cm。具体的，中心点O到壳体210的第一端面所在端表面所在平面的距离的取值范围为小于等于6cm。更具体的，中心点O到壳体210的上表面所在平面的距离的取值范围为小于等于5cm。把手240能绕一轴线转动，轴线靠近壳体210的上表面。

支撑件242为可伸缩式支撑件，提携件241为弹性提携件。支撑件242旋转时具有档位调节功能。

在一些实施例中，壳体210还包括适配部200及设置在适配部两侧的第一侧部218和第二侧部219，以及设置在适配部两端且位于第一侧部218和第二侧部219之间的第一端部213和第二端部214。第一端部213和第二端部214中的至少一个形成有与壳体内部进行空气连通的通风孔。具体的，参考图1、图4和图5所示，第一端部213即上端部，第二端部214即下端部。

第一端部213形成有多个第一通风孔215，第二端部214形成有多个第二通风孔216，第一通风孔215的总面积小于等于第二通风孔216的总面积。在一些实施例中，第一通风孔215的总面积与第一端部213的端部表面积之比的取值范围为大于等于50%。进一步，第一通风孔215的总面积与第一端部213的端部表面积之比的取值范围为大于等于60%。进一步，第一通风孔215的总面积与第一端部213的端面表面积之比的取值范围为大于等于70%。进一步，第一通风孔215的总面积与第一端部213的端面表面积之比的取值范围为大于等于80%。进一步，第一通风孔215的总面积与第一端部213的端部表面积之比的取值范围为大于等于90%。这样可保证在第一端面形成较大的通气面积便于流通。

在一些实施例中，第二通风孔216的总面积与第一端部213的端部表面积之比的取值范围为大于等于50%。进一步，第二通风孔216的总面积与第一端部213的端部表面积之比的取值范围为大于等于60%。进一步，第二通风孔216的总面积与第一端部213的端部表面积之比的取值范围为大于等于70%。进一步，第二通风孔216的总面积与第一端部213的端部表面积之比的取值范围为大于等于80%。在一些实施例中，交流电输出接口220和直流电输出接口221均位于第二端部214。

适配器工作时，气流经第二通风孔216经入壳体内部在壳体内部沿最长路径流动后经第二通风孔216排出。按此设计，在保证适配器最大进气量的同时保证气流可沿壳体最大长度方向流动以最大效率地带走适配器内部的部件的热量，提高了散热效率。

适配器包括用于防止灰尘进入的防尘网217，参考图6所示，防尘网217设置在壳体内部并靠近第二端部214。

适配器200还包括风扇250，风扇250工作以加速冷却适配器200内部的部件，如电路板225、电子元器件等。风扇250设置在壳体210的内部。在一些实施例中，风扇250设置在壳体210内的靠近交流电接口的一侧。在一些实施例中，适配器200包括两个风扇250，分别并排设置在壳体210内部并靠近第一通风孔215。风扇250与第一通风孔215相对设置。外部气流在风扇250的加速下经第二通风孔216流入壳体210内部，流经电路板225、散热片252等再经第一通风口215流出，由此带走适配器200内部的热量，以达到冷却效果。

在适配器200的输出功率大于等于100W时，风扇250开启，以降低电池包300的能量损耗。

作为实施方式的另一种，适配器200中设有电池包保护电路。

参考图6和图7所示，壳体210内设有电路板225，半导体器件263与电路板225连接。在一些实施例中，第一电压转换电路270和第二电压转换电路271设置在同一块电路板225上。在另一些实施例中，第一电压转换电路270和第二电压转换电路271分别设置在不同的电路板225上。具体的，半导体器件263例如功率开关管设置在电路板225上，散热片252用于给半导体器件263散热。为尽可能使得适配器200的结构紧凑，采用卧式型材散热片252给半导体器件263散热。连接片261固定在电路板225和散热片252之间。其中，连接片261上包括连接通孔和连接焊脚，连接通孔、半导体器件263上的器件通孔以及电路板225上的通孔对应设置，螺钉依次穿过连接通孔、器件通孔、电路板225通孔以及散热片252通孔使得散热片252、半导体器件263和连接片261固定在电路板225上。连接焊脚焊接在电路板225上使得连接片261的固定更为稳靠，进而保证散热片252在电路板225上的可靠固定。避免了现有技术中可能存在的散热板固定不稳对电路性能的影响。

适配器200还包括主控开关262，用于导通或关断适配器200与电池包300之间的电性连接。在电池包300结合至适配器200后，用户按下主控开关262，则导通适配器200与电池包300的电性连接。更具体的，在用户按下主控开关262后，导通适配器200与电池包300之间的电性连接，同时启动电池包300的电量显示单元320以显示电池包300的剩余电量，方便用户观察使用。在一些实施例中，主控开关262可以是按键式开关，也可以是触屏开关，或为档位开关等。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种适配器，用于使电池包输出电能，所述电池包包括电池包壳体，所述电池包壳体形成有卡槽，其特征在于，所述适配器包括：

壳体，所述壳体包括配合部及设置在所述配合部两侧的第一侧部和第二侧部；

适配接口，设置在所述配合部以使所述适配器能与所述电池包可拆卸地电连接；

至少一个输出接口，用于输出电流；

电压转换电路，连接在所述适配器接口与所述输出接口之间，用于使所述输出接口至少能够输出一种与所述电池包的额定电压不同的电压；所述电压转换电路包括使所述电池包输出的直流电转换为交流电的第一电压转换电路；

锁定结构，设置在所述配合部靠近所述第一端部的一侧，所述锁定结构与所述卡槽配合以锁定所述电池包与所述适配器。

2.根据权利要求1所述的适配器，其特征在于，

所述锁定结构包括：

锁定件，部分凸出于所述壳体；

固定件，位于所述壳体内并与所述壳体固定连接；

弹性件，位于所述锁定件和所述固定件之间。

3.根据权利要求2所述的适配器，其特征在于，

所述弹性件为弹簧。

4.根据权利要求2所述的适配器，其特征在于，

所述锁定件凸出于所述壳体的部分形成有弹性斜面和弹性弧面。

5.根据权利要求1所述的适配器，其特征在于，

所述适配接口包括：

电连接端子，与所述电池包的电芯构成电性连接；

连接结构，用于连接所述壳体和所述电池包的壳体；

所述连接结构还包括：

导向所述电池包经所述第一端部所在的一端可滑动地连接至第二端部所在的另一端的导轨。

6.根据权利要求1所述的适配器，其特征在于，

所述适配器与所述电池包的重量之比的取值范围为0.2~0.6。

7.根据权利要求5所述的适配器，其特征在于，

所述电压转换电路还包括：用于使所述电池包输出的直流电转换为具有一定电压的直流电的第二电压转换电路；所述电连接端子与所述第二电压转换电路电性连接。

8.根据权利要求1所述的适配器，其特征在于，

所述输出接口包括：

交流电输出接口，用于使所述适配器输出交流电；

直流电输出接口，用于使所述适配器输出直流电；

所述直流电输出接口的输出电压低于所述电池包的额定电压。

9.根据权利要求1所述的适配器，其特征在于，

所示适配器还包括：

主控开关，用于导通或关断所述适配器与所述电池包之间的电性连接。

10.根据权利要求1所述的适配器，其特征在于，

所述适配器还包括：

把手，所述把手能绕一轴线转动，所述轴线靠近所述第一端部。