CN211362149U

CN211362149U - 电池包控制系统及电动工具

Info

Publication number: CN211362149U
Application number: CN201922135264.9U
Authority: CN
Inventors: 蒋永和; 李标; 庄宪
Original assignee: Globe Jiangsu Co Ltd
Current assignee: Globe Jiangsu Co Ltd
Priority date: 2019-12-03
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2020-08-28
Anticipated expiration: 2029-12-03

Abstract

本实用新型提供了一种电池包控制系统及电动工具。所述电池包控制系统包括至少2个串联设置的电池包以及与所述电池包电性连接的控制装置，所述控制装置包括PCB板、集成在所述PCB板上的集成电路以及设置在所述PCB板上的开关单元，所述PCB板上还设有控制芯片，所述集成电路包括检测控制单元和显示控制单元，且所述检测控制单元和所述显示控制单元分别与所述控制芯片电气连接。本实用新型的电池包控制系统具有电机控制照明控制功能，可对连接在该电池包控制系统上的电机进行控制管理，且可实时监控电池包的电量使用情况，有效提升了使用该电池包控制系统的电动工具的实用性。

Description

电池包控制系统及电动工具

技术领域

本实用新型涉及一种电池包控制系统及应用该电池包控制系统的电动工具，属于园林工具领域。

背景技术

现有的园林电动工具行业中，主要的产品都是通过使用单电池包实现供电或多电池包并联实现供电控制整机运行，而使用多电池包串联为电动工具供电的形式较少，目前尚处于发展阶段。

事实上，目前市场上存在的工具类设备都是单包低压产品，这种产品的好处是电压更低，在功率比较低的工具类产品的应用场合，得到大量使用。在功率较大的应用场合，比如三千瓦以上乃至五千瓦以上的电动工具，基于产品开发的延续性，目前供电的方法仍是使用低压单电池包工作方式，进一步通过增加工作电流来实现产品的功率提高，满足应用需求。但是实际应用中，电流的增加会导致产品的电能利用效率大幅降低，产品的能耗大幅增加，且增加的功率倍数不及能耗增加的比率。

而多电池包串联系统则可实现高电压、小电流输出，通过将低电压电池包串联成高电压系统进行工作，可在控制电机工作的同时，降低工作电流，提高能量的利用效率，降低硬件设备的规格，从而降低成本，整体上提高产品的效能、提高市场竞争力；但由于目前的多电池包串联系统缺少必要的监控系统，因此限制了多电池包串联系统的使用。

有鉴于此，确有必要提供一种新的电池包控制系统及电动工具，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电池包控制系统及使用该电池包控制系统的电动工具，该电池包控制系统具有电机控制及电量显示功能，可对连接在该电池包控制系统上的电机进行控制管理，且可实时监控电池包的电量使用情况，有效提升了电池包控制系统及使用该电池包控制系统的电动工具的实用性。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种电池包控制系统，包括至少2个串联设置的电池包以及与所述电池包电性连接的控制装置，所述控制装置包括PCB板、集成在所述PCB板上的集成电路以及设置在所述PCB板上的开关单元，所述PCB板上还设有控制芯片，所述集成电路包括检测控制单元和显示控制单元，且所述检测控制单元和所述显示控制单元分别与所述控制芯片电气连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述检测控制单元的一端与所述控制芯片电气连接、另一端与所述开关单元电气连接，所述检测控制单元包括电机控制电路以及异常检测电路。

作为本实用新型的进一步改进，所述电机控制电路同时设置有多个，其包括上电控制电路、运行控制电路、转向控制电路以及转速控制电路。

作为本实用新型的进一步改进，所述异常检测电路同时设置有多个，其包括分别于所述开关单元电气连接的电压检测电路、电流检测电路以及温度检测电路。

作为本实用新型的进一步改进，所述检测控制单元还包括报警单元，所述报警单元与所述控制单元电气连接，且所述报警单元为视觉报警单元和/或听觉报警单元。

作为本实用新型的进一步改进，所述显示控制单元以所述电池包电气连接，其包括用于检测所述电池包电量的电量检测组件以及用于显示所述电池包电量的显示组件。

作为本实用新型的进一步改进，所述电量检测组件与所述电池包一一对应设置，其包括电量检测电路以及与所述电量检测电路连接设置的控制驱动电路，所述电量检测电路用于检测所述电池包的电量；所述控制驱动电路用于驱动所述显示组件。

作为本实用新型的进一步改进，所述显示组件与所述电量检测组件一一对应设置，其包括与所述电量检测组件连接设置的信号接收电路、用于显示所述电池包电量的显示构件，以及用于驱动所述显示构件的显示驱动电路。

作为本实用新型的进一步改进，所述显示控制单元设有外部驱动装置，以用于手动控制所述显示控制单元的启停，以及进行电池包电量的显示。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种电动工具，包括电机、与所述电机驱动连接的工作组件以及为所述电机提供电能的电池包控制装置，所述电池包控制系统为前述的电池包控制系统。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的电池包控制系统通过设置与控制芯片电气连接的检测控制单元和显示控制单元，一方面可在实现对连接在电池包控制系统上的电机的启停、转速以及转向的检测和控制的同时；对电池包控制系统的运行情况进行实时监控；另一方面，可对电池包的电量进行实时的监测和显示，方便对电池包的状态进行判断，有效提升了电池包控制系统的适用范围及实用性；同时，本实用新型的电池包控制系统的结构简单，方便与电动工具的组装配合，进一步提升了使用该电池包控制系统的电动工具的实用性。

附图说明

图1是本实用新型电池包控制系统的结构框图。

图2是图1中上电控制电路的控制逻辑图。

图3是图1中运行控制电路的控制逻辑图。

图4是图1中转向控制电路的控制逻辑图。

图5是本实用新型电动工具的结构框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、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实用新型进行详细描述。

在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型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。

请参阅图1所示，为本实用新型提供的一种电池包控制系统100。该电池包控制系统100包括电池包1以及与电池包1电性连接的控制装置2，其中，控制装置2用于对电池包1以及连接在该电池包控制系统100上的电机200进行控制，以保证电池包1和电机200的正常运行。

在本实用新型中，电池包1至少设置有2个，且相邻两电池包1之间串联设置，如此设置，可实现电池包高电压、小电流的输出，在保证电机200的正常运行的同时；提高电池包1电能的利用率。

控制装置2与电池包1电气连接，包括PCB板21、集成在PCB板21上的集成电路22以及设置在PCB板上的开关单元23。PCB板21上还设有控制芯片211，控制芯片211与PCB板21电气连接，以控制、监控与PCB板21直接/间接连接的电池包1和/或电机200的运行状态。在本实用新型的一较佳实施例中，控制芯片211设有驱动控制电路，控制芯片211通过驱动控制电路与电机200电性连接，以通过驱动控制电路完成对电机200的控制。

集成电路22包括检测控制单元221和显示控制单元222，且检测控制单元221和显示控制单元222分别与控制芯片211电气连接。具体来讲，检测控制单元221的一端与控制芯片211电气连接、另一端与开关单元23电气连接，检测控制单元221包括电机控制电路2211、异常检测电路2212以及分别与电机控制电路2211和异常检测电路2212电性连接的报警单元2213。

进一步的，电机控制电路2211的一端与控制芯片211电气连接、另一端与开关单元23电气连接，在本实用新型中，电机控制电路2211同时设置有多个，包括上电控制电路、运行控制电路、转向控制电路以及转速控制电路。

请参阅图1和图2所示，上电控制电路用于检测电池包控制系统100的上电情况，即当控制芯片211检测/接收到电池包1的上电信号时，控制芯片211通过上电控制电路完成电池包控制系统100的自检，为电机200运行做准备；进一步的，当控制芯片211检测到电池包控制系统100异常，则控制芯片211通过报警单元2213完成报警，防止电池包控制系统100与电机200的异常启动。

请参阅图1和图3所示，运行控制电路与开关单元23电气连接，以用于控制电池包上电系统100的运行。具体来讲，当控制芯片211接收/检测到电机运行控制信号时，首先通过上电控制电路确定电池包控制系统100的运行情况，若电池包控制系统100运行正常，则控制芯片211通过运行控制电路及开关单元23控制电机200的运行；若电池包控制系统100运行异常，则控制芯片211一方面通过运行控制电路控制开关单元23的关闭，防止电机200的异常使用，另一方面通过报警单元2213完成报警。进一步的，当电池包控制系统100的异常解决后，控制芯片211可通过运行控制电路再次控制开关单元23的开启，使得电机200正常工作。

请参阅图1和图4所示转向控制电路用于根据控制芯片211传递的控制信息控制电机200的正反转，具体来讲，当控制芯片211检测到控制电机运转的方向信号时，控制芯片211分析并检测方向信号中的转向信息，当方向信号为正转信号时，则通过转向控制电路控制电机200顺时针转动；当方向信号为反转信号时，则通过转向控制电路控制电机200逆时针转动。

转速控制电路用于根据控制芯片211检测到可变电压或者电流的模拟量调整电机200的转速。在本实用新型中，电机200的转速由电压或者电流的模拟量对应的数值决定，即，控制芯片211根据电压或者电流的模拟量的对应数值获取电机200的转速，并通过转速控制电路对电机200的转速进行调节。

报警单元2213与控制芯片211电性连接，如此设置，当控制芯片211检测到电池包控制系统100异常时，控制芯片211可通过报警单元2213进行报警提示，以方便对电池包控制系统100进行异常排查，优选的，报警单元2213为视觉报警单元和/或听觉报警单元。

异常检测电路2212的一端与控制芯片211电气连接、另一端与开关单元23电气连接，在本实用新型中，异常检测电路2212同时设置有多个，包括分别与开关单元23电气连接的电压检测电路、电流检测电路以及温度检测电路。

具体来讲，电压检测电路用于检测单个电池包1的电压和多个电池包1串联后的电压。进一步的，电压检测电路通过控制芯片211对任意一个电池包1的电压和多个电池包1串联后的电压进行检测，且当控制芯片211检测到单个电池包1和多个电池包1串联后的电压中的任意一个电压异常时，控制芯片211控制报警单元2213报警并进一步切断开关单元23，避免电池包控制系统100上电和电机200的启动，防止电池包控制系统100和电机200因电压异常造成的损坏；若控制芯片211检测到任意一个电池包1的电压和多个电池包1串联后的电压正常，则控制芯片211通过驱动控制电路控制开关单元23导通，完成电机200的启动。

电流检测电路用于检测单个电池包1的输出电流和多个电池包1串联后的输出电流信号。优选的，电流检测电路与电池包1一一对应设置，以分别对每个电池包1的电流进行检测，当任意一个电池包1的输出电流和多个电池包1串联后的输出电流信号中的任意一个输出电流信号发生异常时，则控制芯片211控制报警单元2213报警、开关单元23断开，以防止电机200异常启动；而当电池包1和多个电池包1串联后的输出电流信号均正常时，则控制芯片211控制开关单元23导通，电机200正常启动。

需要说明的是，本实用新型中控制芯片211检测获取的输出电流信号包括电池包1经控制芯片211向电机200进行输入的直流电流和相电流。

温度检测电路用于检测PCB板21以及电机200的运行温度。在本实用新型中，温度检测电路的一端与控制单元211电气连接、另一端分别与PCB板和电机200连接，进一步的，温度检测电路用于采集PCB板21和电机200在运行时的运行温度信息；并将运行温度信息传递至控制芯片211进行检测；当控制芯片211检测到PCB板21和电机200之间任一运行温度信息异常时，则控制芯片211控制报警单元2213报警，并切断开关单元23，防止PCB板21和电机200因温度过高损坏，以保证电池包控制系统100的使用寿命。

显示控制单元222包括用于检测电池包1电量的电量检测组件2221以及用于显示电池包电量的显示组件2222。在本实用新型中，电量检测组件2221与电池包1一一对应设置，每个电量检测组件2221均包括电量检测电路以及与电量检测电路连接设置的控制驱动电路。具体来讲，电量检测电路用于检测电池包1中的电压信号或者电量信号，控制芯片211接收电池包1的电压信号或者电量信号并根据电池包1的电压信号或者电量信号通过控制驱动电路用于驱动显示组件2222发光，并进一步控制显示组件2222的亮度。

显示组件2222与电量检测组件2221一一对应设置，包括与控制驱动电路连接设置的信号接收电路、用于显示电池包1电量的显示构件以及用于驱动显示构件的显示驱动电路；信号接收电路接收到控制驱动电路发送的显示信号时，通过显示驱动电路驱动显示构件发光，并进一步根据控制信号中包含的亮度信息调节显示构件的亮度。

在本实用新型的一较佳实施例中，显示构件为LED显示阵列，显示驱动电路在接收到控制驱动电路发送的显示信号时，可控制LED显示阵列不同位置处的LED显示单元发光，以显示对应电池包1的剩余电量，以保证连接在电池包控制系统100上的电机200正常工作。

在本实用新型另一较佳实施例中，显示控制单元222设有用于手动控制显示控制单元222启动的外部驱动装置2223，如此设置，可手动控制显示控制单元222的开启，避免显示控制单元222在使用过程中因长时间发光造成的电池包1电量的损耗，进一步提升了电池包控制系统100的续航能力。

开关单元23连接在控制装置2和电机200之间，用于接收控制芯片211经检测控制单元221和显示控制单元222传递的信号，并根据传递的信号完成对电机200的控制。优选的，开关单元23为集成在PCB板21上的MOS管开关。

请参阅图5所示，为本实用新型提供的一种电动工具300。电动工具300包括电机200、与200电机驱动连接的工作组件310以及为电机200提供电能的电池包控制装置，且该电池包控制装置为前述的电池包控制系统200，工作组件310用于执行园林工作任务的园林工作组件，如割草组件、除雪组件等。

综上所述，本实用新型的电池包控制系统100通过设置与控制芯片211电气连接的检测控制单元221和显示控制单元222，一方面可在实现对连接在电池包控制系统100上的电机200的启停、转速以及转向的检测和控制的同时；对电池包控制系统100的运行情况进行实时监测；另一方面，可对电池包1的电量进行实时的监测和显示，方便对电池包1的状态进行判断，有效提升了电池包控制系统100的适用范围及实用性；同时，本实用新型的电池包控制系统100的结构简单，方便与电动工具300的组装配合，进一步提升了使用该电池包控制系统100的电动工具300的实用性。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种电池包控制系统，包括至少2个串联设置的电池包以及与所述电池包电性连接的控制装置，其特征在于：所述控制装置包括PCB板、集成在所述PCB板上的集成电路以及设置在所述PCB板上的开关单元，所述PCB板上还设有控制芯片，所述集成电路包括检测控制单元和显示控制单元，且所述检测控制单元和所述显示控制单元分别与所述控制芯片电气连接。

2.根据权利要求1所述的电池包控制系统，其特征在于：所述检测控制单元的一端与所述控制芯片电气连接、另一端与所述开关单元电气连接，所述检测控制单元包括电机控制电路以及异常检测电路。

3.根据权利要求2所述的电池包控制系统，其特征在于：所述电机控制电路同时设置有多个，其包括上电控制电路、运行控制电路、转向控制电路以及转速控制电路。

4.根据权利要求2所述的电池包控制系统，其特征在于：所述异常检测电路同时设置有多个，其包括分别于所述开关单元电气连接的电压检测电路、电流检测电路以及温度检测电路。

5.根据权利要求2所述的电池包控制系统，其特征在于：所述检测控制单元还包括报警单元，所述报警单元与所述控制单元电气连接，且所述报警单元为视觉报警单元和/或听觉报警单元。

6.根据权利要求1所述的电池包控制系统，其特征在于：所述显示控制单元与所述电池包电气连接，其包括用于检测所述电池包电量的电量检测组件，以及用于显示所述电池包电量的显示组件。

7.根据权利要求6所述的电池包控制系统，其特征在于：所述电量检测组件与所述电池包一一对应设置，所述电量检测组件包括电量检测电路以及与所述电量检测电路连接设置的控制驱动电路，所述电量检测电路用于检测所述电池包的电量；所述控制驱动电路用于驱动所述显示组件。

8.根据权利要求6所述的电池包控制系统，其特征在于：所述显示组件与所述电量检测组件一一对应设置，所述显示组件包括与所述电量检测组件连接设置的信号接收电路、用于显示所述电池包电量的显示构件以及用于驱动所述显示构件的显示驱动电路。

9.根据权利要求6所述的电池包控制系统，其特征在于：所述显示控制单元设有外部驱动装置，以用于手动控制所述显示控制单元的启停，以及进行电池包电量的显示。

10.一种电动工具，包括电机、与所述电机驱动连接的工作组件以及为所述电机提供电能的电池包控制系统，其特征在于：所述电池包控制系统为权利要求1～9中任一项所述的电池包控制系统。