CN216488300U - 电池包以及包括电池包的电动工具 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种电池包（1），所述电池包（1）包括壳体组件（2）、电池组（3）和控制电路（4），所述电池组（3）包括至少两个电池子组（31），各电池子组（31）之间相互串联以形成所述电池组（3），每个电池子组（31）包括彼此并联的至少两个电池单体（32），所述电池单体（32）为具有相同标称电压但不同容量的电池单体（32），每个电池单体（32）具有从其端部突出的电极端子（34），每个电极端子（34）均通过连接片（33）电连接到所述控制电路（4），使得所述控制电路（4）电连接到所述电池组（3）以控制所述电池组（3）。本实用新型还公开了包括这种电池包（1）的电动工具。

Description

电池包以及包括电池包的电动工具
技术领域
本实用新型涉及一种电池包，所述电池包包括由至少两个电池子组串联而成的电池组，所述电池子组包括彼此并联的至少两个电池单体。本实用新型还涉及包括这种电池包的电动工具。
背景技术
消费电子和能源革命的兴起，促进了锂离子电池的发展。随着目前电子技术的发展，小型化设备和工具的日益增多，市场对锂离子二次电池的需求量也日益增大，工业化的生产量也日益增多。尤其是电动工具由于电池技术的发展而得到了极大的方便，因为包括可充电的二次电池的电池包能够安装到手持式电动工具，从而避免了使用电线的需要。
期望的是，用于电动工具的电池包具有较低的重量、紧凑的空间以方便手持式电动工具总体具有降低的总量和较小的尺寸。另外，不同的电动工具具有不同的功率或电流或电压需求，因此，针对这些需求，期望能够开发出能够满足电动工具的所需功率或能量的电池包。
为此，本领域需要一种具有紧凑设计并且满足手持式电动工具的功率或能量需求的电池包以及包括这种电池包的电动工具。所述电动工具可以为手持式电动工具。
实用新型内容
本申请的目的之一在于提供一种具有紧凑设计并且满足手持式电动工具的功率或能量需求的电池包，以及包括这种电池包的手持式电动工具。通过采用本申请的电池包，能够节省并充分利用电池包的空间，提高电池包的紧凑性以及通用性，显著地降低电池包的制造成本。通过不同地匹配不同型号或容量的电池单体或电芯并且针对手持式电动工具的应用或能量需求，方便地设计适合于该手持式电动工具的电池包，而不需要专门设计某一容量的蓄电池二次电池单体或电芯，能够充分地利用现有的或者可以市场购得的电池单体或电芯，由此显著地降低电池包的成本，并且良好地适用于手持式电动工具的不同应用场合。
根据本实用新型的一方面，提供一种电池包，所述电池包包括壳体组件、电池组和控制电路，所述电池组包括至少两个电池子组，各电池子组之间相互串联以形成所述电池组，每个电池子组包括彼此并联的至少两个电池单体，同一电池子组中的电池单体为具有相同标称电压但不同容量的电池单体，每个电池单体具有从其端部突出的电极端子，每个电极端子均通过连接片电连接到所述控制电路，使得所述控制电路电连接到所述电池组以控制所述电池组。
在根据本实用新型的一方面的方案中，所述控制电路包括充电电路，所述充电电路在所述电池包的充电过程中控制各个电池单体之间的电芯平衡。
在根据本实用新型的一方面的方案中，所述电池包还包括温度传感器和电流传感器，所述控制电路被构造成当所述温度传感器指示存在过高的温度或所述电流传感器指示存在过大的电流时使得所述电池包断开电连接。
在根据本实用新型的一方面的方案中，各并联的电池子组沿纵向方向A相互串联，所述电池子组包括至少两种不同容量的电池单体，每种电池单体沿纵向方向排列成行，不同行的不同容量的电池单体之间交错排列。
在根据本实用新型的一方面的方案中，各并联的电池子组沿纵向方向相互串联，每个电池子组包括三个电池单体，所述电池单体具有不同的容量或尺寸并且沿纵向方向交错排列。
在根据本实用新型的一方面的方案中，所述电极端子与所述连接片通过激光焊接、电阻焊接或超声焊接的方式电连接。
在根据本实用新型的一方面的方案中，所述壳体组件由塑性材料制成，所述塑性材料选自PP、ABS、PC、PA、LCP、PPS或PEEK。
在根据本实用新型的一方面的方案中，所述电池单体包括从以下选择的组：型锂离子圆柱形电池单体；型锂离子圆柱形电池单体；型锂离子圆柱形电池单体。
在根据本实用新型的一方面的方案中，所述电池单体所使用的正极活性物质包括三元系材料、NCA系材料、磷酸铁锂、锂钴氧化物、锂锰氧化物；所述电池单体所使用的负极活性物质包括例如软质炭黑或者硬质炭黑等的低结晶性碳、石墨、钛酸锂。
在根据本实用新型的一方面的方案中，所述电池包包括单体支架，所述单体支架包括至少上层单体支架和下层单体支架，上层单体支架和下层单体支架相互偏移。
根据本实用新型的另一方面，提供一种手持式电动工具，所述手持式电动工具包括根据本实用新型的前述方面所述的电池包。
通过阅读以下详细描述并参考附图，本实用新型的其它特征和优点将变得显而易见。
附图说明
本实用新型的目的和特征将从结合附图考虑的以下详细描述变得明显。然而，应当理解，附图仅为了说明的目的而设计，并且不作为对本实用新型的限制。
图1是根据本实用新型的实施例的电池包的立体图；
图2是根据本实用新型的实施例的电池包的分解透视图；
图3是根据本实用新型的实施例的电池包的电池组的局部透视图；
图4是如图3所示的根据本实用新型的实施例的电池包的电路的示意性的简化电路图；以及
图5至图9是根据本实用新型的实施例的电池包中的不同电池单体类型的布置的简化示意图；以及
图10是用于本实用新型的电池包的电池单体的单体支架的一个实施例的示意性侧视图。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。还需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指代相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
为便于本领域技术人员理解本实用新型技术方案，现结合说明书附图对本实用新型技术方案做进一步的说明，在附图中相同的附图标记指代相同或相似的元件。
现在参考附图，图1是根据本实用新型的实施例的电池包1的立体图。图2是根据本实用新型的实施例的电池包1的分解透视图。在本实用新型的示例性实施例中，所述电池包1包括壳体组件2、电池组3和控制电路4。所述壳体组件2包括上部壳体21和下部壳体22，所述电池组3和控制电路4被容纳在由所述上部壳体21和下部壳体22包围的空间中。所述壳体组件2优选地由不导电但是导热性好的塑性材料制成。所述塑性材料例如是PP、ABS、PC、PA、LCP、PPS、PEEK等。所述壳体组件有利地将电池组所产生的热量传递出去从而避免电池包的温度过高。所述控制电路4电连接到所述电池组3以控制所述电池组3的充电和放电。
图3是根据本实用新型的实施例的电池包1的电池组3的局部透视图。如图2至图3所示，所述电池组3包括至少两个电池子组31，各电池子组31之间相互串联以形成所述电池组3。在图4中示出了如图3所示的根据本实用新型的实施例的电池包的电路的示意性的简化电路图。在本实用新型的实施例中，每个电池子组31包括彼此并联的至少两个电池单体32。
在本实用新型的实施例中，每个电池子组31是彼此相同的。在优选的实施例中，同一电池子组31中的电池单体32具有相同的标称电压，但是具有彼此不同的容量。在本实用新型的实施例中，所述电池单体32是锂离子二次电池单体。例如，在本实用新型的实施例中，为所述锂离子二次电池单体的负极使用石墨或者硬质炭黑或者软质炭黑，正极使用磷酸铁系锂氧化物(LFP)，该锂离子二次电池单体具有的标称电压为3.2V。例如，在本实用新型的实施例中，为锂离子二次电池单体的负极使用石墨或者硬质炭黑或者软质炭黑，正极使用LCO、NMC、NCA等的锂氧化物，该锂离子二次电池单体具有的标称电压为3.6V。举例来说，所述电池单体所使用的正极活性物质包括三元系材料、NCA系材料、磷酸铁锂、锂钴氧化物、锂锰氧化物；所述电池单体所使用的负极活性物质包括例如软质炭黑或者硬质炭黑等的低结晶性碳、石墨、钛酸锂。
继续参考图3，每个电池单体32具有位于其端部的电极端子34，每个电极端子34通过连接片33电连接到所述控制电路4。在本实用新型的实施例中，所述电极端子34与所述连接片33通过激光焊接、电阻焊接或超声焊接等的方式电连接。
在本实用新型的实施例中，电池子组31沿纵向方向A相互串联，所述电池子组31包括并联连接的至少两种不同容量的多个电池单体32，每种电池单体32沿纵向方向排列成行，不同行的不同容量的电池单体32之间交错排列。不同容量的电池单体可以具有不同的尺寸，包括长度和直径。
在本实用新型的实施例中，在电池包1的输出电压为18V的情况下，优选地，采用彼此串联的5个电池子组31，每个电池子组包括标称电压为3.6V的锂离子二次电池单体。在同一电池子组31中，锂离子二次电池单体彼此并联，只要这些电池单体的标称或工作电压范围几乎相等，就能够实现本实用新型的效果。锂离子二次电池单体也可以是圆筒型形状。作为圆筒型形状的例子，有直径18mm、长度65mm的18650型，直径21mm、长度70mm的21700型，直径26mm、长度65mm的26650型等。
在本实用新型的实施例中，能够针对用电装置（例如手持式电动工具）的功率或能量需求，简单地设计适用于该特定场合的电池包。举例来说，手持式电动工具需要7Ah的能量，在采用完全相同容量或型号的电池单体彼此并联的情况下，需要每个电池单体具有3.5Ah的容量。然而，可能市面上很少存在3.5Ah容量的蓄电池二次电池单体，如果采用完全相同容量的电池单体彼此并联的设计，那么可能需要专门设计并制造专用于此需求的蓄电池二次电池单体。这意味着可能增加的成本、延长的生产周期等等。
在本实用新型中，考虑到电动工具的所需功率或能量可能是多种多样的，专门设计电池单体或电芯可能并不现实，由此本申请提出采用不同容量的电池单体彼此并联的方案。例如，针对7Ah的能量需求，本实用新型可将具有3Ah容量的蓄电池二次电池单体和4Ah容量的蓄电池二次电池单体彼此并联。例如，在本实用新型的实施例中，参考图5，在每个电池子组31中，3Ah容量的18650型电池单体与4Ah容量的21700型电池单体彼此并联。在本实用新型的实施例中，3Ah容量的18650型电池单体具有较低的功率，而4Ah容量的21700型电池单体具有较高的功率，由此通过5组这样的电池子组31彼此串联得到了具有7Ah能量和18V电压的电池包。
参考图6，在每个电池子组31中，2Ah容量的18650型电池单体与5Ah容量的21700型电池单体彼此并联，也能得到具有7Ah能量和18V电压的电池包。因此，本实用新型的电池包能够针对手持式电动工具的应用或能量需求，方便地根据可获得的电池单体来设计适合于该手持式电动工具的电池包，而不需要专门设计某一容量的蓄电池二次电池单体或电芯。
更进一步举例来说，如图7所示，电池包采用5个电池子组31串联的方案，在每个电池子组31中，3个电池单体彼此并联，由此能够获得更高的能量输出，例如，图7中的电池包具有10Ah的能量输出。图8也类似地示出了在每个电池子组31中3个电池单体彼此并联的电池包，其中该电池包具有9Ah的能量输出。举例来说，通过配置不同型号或容量的电池单体，可以充分地降低电池包的成本，因为某些型号或容量的电池单体能够具有显著更低的成本，其他一些型号或容量的电池单体能够提供较高的功率或能量或其它显著的优点等等，如此得到的电池包结合了这些电池单体的优点。
如图9所示，本实用新型中的电池包可以采用彼此串联的x个电池子组31，并且在每个电池子组31中，可以采用彼此并联的y个电池单体32，其中x和y都是大于或等于2的整数。通过不同地匹配不同型号或容量的电池单体32并且针对手持式电动工具的应用或能量需求，方便地设计适合于该手持式电动工具的电池包，而不需要专门设计某一容量的蓄电池二次电池单体或电芯，能够充分地利用现有的或者可以市场购得的电池单体或电芯，能够显著地降低电池包的成本并且提高所述电池包的通用性。
另外，参考图5-9，在电池包中，每种电池单体32沿纵向方向排列成行，不同行的不同型号或容量的电池单体之间交错排列。这种排列方式能够充分地利用电池单体32之间的空间，使得电池单体在总体上布置得更为紧凑，由此能够节省并优化电池包的空间，并且使得电池包尺寸更小。由于不同行的不同型号或容量或电阻或电容的电池单体之间交错排列，它们之间的热量能够被更优化地散掉，因此，电池单体的这种布置方式有利于电池包的热管理。
如图10所示，其中示出了用于本实用新型的电池单体的单体支架5的一个实施例。可以理解，提供两个单体支架5来容纳电池单体的左右两端。所述单体支架5包括下层单体支架51和上层单体支架52。由于电池单体的尺寸不同，下层单体支架51相对于上层单体支架52向内偏移，以容纳较短的电池单体。偏移量为大约较短的电池单体和较长的电池单体的长度差的一半，这样左右单体支架一起可以很好地容纳不同长度的电池单体。下层单体支架和上层单体支架优选一体注塑成型。可以理解，由于下层单体支架的向内偏移，电池外壳可以在相应的部分缩窄，从而可提供更为紧凑的（例如外壳为大致梯形）电池包。
在本实用新型的实施例中，所述电池包1还包括未在附图中示出的温度传感器，所述温度传感器构造成感测所述电池包内部的温度。当所述温度传感器感测到过高的温度时，控制电路4根据来自所述温度传感器的输入使得所述电池包1断开电连接。在本实用新型的实施例中，使得所述电池包1断开电连接可以通过软件或硬件来实现。在本实用新型的实施例中，所述电池包1还包括未在附图中示出的电流传感器。当所述电流传感器感测到超过某一阈值的电流时，所述控制电路4根据来自所述电流传感器的输入使得所述电池包1断开电连接，由此避免电池包1被损坏或者造成对电池单体33的严重损坏。
在本实用新型的实施例中，所述电池包1还包括电量显示装置，所述电量显示装置能够显示所述电池包1的剩余电量以向操作人员提供视觉提示。
在本实用新型的实施例中，所述电池包能够适用于不同功率或能量需求的手持式电动工具，具有良好的通用性。
以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而不脱离本申请的范围。

Claims (10)

1.一种电池包（1），所述电池包（1）包括壳体组件（2）、电池组（3）和控制电路（4），其特征在于，所述电池组（3）包括至少两个电池子组（31），各电池子组（31）之间相互串联以形成所述电池组（3），每个电池子组（31）包括彼此并联的至少两个电池单体（32），同一电池子组（31）中的电池单体（32）为具有相同标称电压但不同容量的电池单体（32），每个电池单体（32）具有在其端部的电极端子（34），每个电极端子（34）通过连接片（33）实现电连接，所述控制电路（4）电连接到所述电池组（3）以控制所述电池组（3）。
2.根据权利要求1所述的电池包（1），其特征在于，所述控制电路（4）包括充电电路，所述充电电路在所述电池包（1）的充电过程中控制各个电池单体（32）之间的电芯平衡。
3.根据权利要求1或2所述的电池包（1），其特征在于，所述电池包（1）还包括温度传感器和电流传感器，所述控制电路（4）被构造成当所述温度传感器指示存在过高的温度或所述电流传感器指示存在过大的电流时使得所述电池包（1）断开电连接。
4.根据权利要求1或2所述的电池包（1），其特征在于，电池子组（31）沿纵向方向（A）相互串联，所述电池子组（31）包括并联连接的至少两种不同容量的电池单体（32），不同容量的电池单体（32）沿纵向方向交错排列。
5.根据权利要求1或2所述的电池包（1），其特征在于，不同容量的电池单体（32）具有不同的尺寸。
6.根据权利要求1或2所述的电池包（1），其特征在于，所述电极端子（34）与所述连接片（33）通过激光焊接、电阻焊接或超声焊接的方式电连接。
7.根据权利要求1或2所述的电池包（1），其特征在于，所述壳体组件（2）由塑性材料制成，所述塑性材料选自PP、ABS、PC、PA、LCP、PPS或PEEK。
8.根据权利要求1或2所述的电池包（1），其特征在于，所述电池单体（32）包括从以下选择的组：18650型锂离子圆柱形电池单体（32）；21700型锂离子圆柱形电池单体（32）；26650型锂离子圆柱形电池单体（32）。
9.根据权利要求8所述的电池包（1），其特征在于，所述电池包包括单体支架，所述单体支架包括至少上层单体支架和下层单体支架，上层单体支架和下层单体支架相互偏移。
10.一种电动工具，其特征在于，所述电动工具包括根据权利要求1至9中任一项所述的电池包（1）。
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