CN220400799U - 一种电池包、电动工具及充电系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种电池包、电动工具及充电系统，所电池包包括电池包壳体，其内安装有电芯组件和电路板，所述电路板与所述电芯组件之间电性连接；无线接口，设置在所述电池包壳体上，并与所述电路板电性连接，以实现电芯组件与无线接口之间的电性连接，且所述电池包壳体上设置有至少一个Type‑C接口。本实用新型提高了电池包的适配性。

Description

一种电池包、电动工具及充电系统
技术领域
本实用新型涉及电池充电技术领域，具体涉及了一种电池包、电动工具及充电系统。
背景技术
随着智能化和互联网的发展，越来越多的人工体力劳动，被智能产品所替代，而电动工具的使用也越来越广泛，如割草机、修枝机等电动园林工具以及电钻、螺栓刀批等电动作业机，此类型的电动工具都以电池包为动力元件，提高电池包的通用性，以适配各种类型的电动工具，是每个生产厂家需要解决的问题。
随着电池材料的发展，可充电电池的应用范围大幅度提升，越来越多的用电设备采用电池包供电。但是目前用电设备接口多种多样，单一的电池包很难匹配所有的用电设备，有鉴于此，有必要对现有电池包进行改进，以匹配更多的用电设备。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种电池包及电动工具，改善目前的电池包只能对相同电压的电气装置供电，输出较为单一，局限性比较大，以及其他消费类电子产品无法使用此电源供电的问题。
本实用新型提出一种电池包，包括：
电池包壳体，其内安装有电芯组件和电路板，所述电路板与所述电芯组件之间电性连接；
无线接口，设置在所述电池包壳体上，并与所述电路板电性连接，以实现电芯组件与无线接口之间的电性连接，且所述电池包壳体上设置有至少一个Type-C接口。
在本实用新型的一个实施例中，所述电池包还包括多个Type-C接口，其一端安装在所述电路板上，并与所述电路板电性连接，以实现电芯组件与插接装置之间的电性连接，另一端向外延伸至所述电池包壳体上的通孔内，以连接外部设备。
在本实用新型的一个实施例中，所述Type-C接口设置在所述电池包壳体相对的两侧边上，所述Type-C接口设有与所述电路板焊接固定的插脚。
在本实用新型的一个实施例中，所述电池包壳体的顶面设置有一插接部，所述插接部的两侧设置有滑轨，所述插接部两侧的滑轨之间设置有端子接口，所述端子接口内安装有供电端子，且所述供电端子与所述电路板电性连接，当外部设备与通过所述滑轨与所述电池包连接时，所述供电端子与所述外部设备电性连接。
在本实用新型的一个实施例中，所述电池包壳体的顶面的一端上设置有限位件安装槽，所述限位件安装槽内安装有限位件。
在本实用新型的一个实施例中，所述电芯组件包括多个电芯支架和多个电池，所述多个电芯支架位于所述电池包壳体内，并且并列布置，多个所述电池分别安装在多个所述电芯支架内，且多个所述电池之间通过电极片连接。
在本实用新型的一个实施例中，所述电池包还供电端子，安装在所述电路板上，并与所述电路板电性连接，且所述供电端子靠近所述电池包壳体顶部的插口，并部分暴露于插口，以连接外部设备。
在本实用新型的一个实施例中，所述电池包包括多种放电模式，所述放电模式至少包括无线放电模式、Type-C接口放电模式和供电端子放电模式，且放电过程为所述无线放电模式、所述Type-C接口放电模式和所述供电端子放电模式中的一种模式进行放电或多种模式同时进行放电。
在本实用新型的一个实施例中，所述电池包包括多种充电模式，所述充电模式至少包括无线充电模式、Type-C接口充电模式和供电端子充电模式，且充电过程为所述无线充电模式、所述Type-C接口充电模式和所述供电端子充电模式中的一种模式进行充电或多种模式同时进行充电。
在本实用新型的一个实施例中，所述电池包还包括所述无线接口进行充电的同时通过Type-C接口对外放电、所述Type-C接口进行充电的同时通过所述无线接口对外放电以及供电端子进行充电的同时通过所述无线接口和所述Type-C接口对外放电。
本实用新型还提出一种电动工具，包括：执行相应功能的功能模块，所述功能模块由电池包进行驱动，所述电池包包括：
电池包壳体，其内安装有电芯组件和电路板，所述电路板与所述电芯组件之间电性连接；
无线接口，设置在所述电池包壳体上，并与所述电路板电性连接，以实现电芯组件与无线接口之间的电性连接，且所述电池包壳体上设置有至少一个Type-C接口。
本实用新型还提出一种充电系统，其特征在于，包括充电器以及与所述充电器连接电池包，所述电池包包括：
电池包壳体，其内安装有电芯组件和电路板，所述电路板与所述电芯组件之间电性连接；
无线接口，设置在所述电池包壳体上，并与所述电路板电性连接，以实现电芯组件与无线接口之间的电性连接，且所述电池包壳体上设置有至少一个Type-C接口。
本实用新型提出一种充电系统，改善了目前的电池包只能对相同电压的电气装置供电，输出较为单一，局限性比较大，提高了电池包的通用性，以适配各种类型的电动工具，并还可以使得其他消费类电子产品也能够使用此电源供电，并且还安装有无线接口，以实现无线充电，该电池包内设定有多种充放电模式，并且几种充放电模式之间可以单独进行也可以相互组合使用，进一步增强了电池包的适配性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型提出的一种电池包的结构示意图。
图2为本实用新型于一实施例中电路板与电芯支架的结构示意图。
图3为本实用新型于一实施例中上壳体的结构示意图。
图4为本实用新型于一实施例中下壳体的结构示意图。
图5为本实用新型于一实施例中Type-C接口的结构示意图。
图6为本实用新型于一实施例中限位件的结构示意图。
图7为本实用新型于一实施例中限位件的仰视示意图。
图8显示为本实用新型实施例中公开的电池包的一种结构框图。
图9显示为本实用新型实施例中公开的电池包的另一种结构框图。
图10显示为本实用新型实施例中公开的充放电的控制系统的一种结构框图。
图11显示为本实用新型实施例中公开的充放电的控制系统的另一种结构框图。
图12显示为本实用新型实施例中公开的无线调压模块的结构框图。
图13显示为本实用新型实施例中公开的充放电的控制系统的另一种结构框图。
图14显示为本实用新型实施例中公开的控制模块的内部通信连接示意图。
图15显示为本实用新型实施例中公开的充放电的控制方法的工作流程示意图。
图16显示为本实用新型实施例中公开的检测设备类型的工作流程示意图。
图17显示为本实用新型实施例中公开的无线充电保护逻辑的工作流程示意图。
图18显示为本实用新型实施例中公开的无线放电保护逻辑的工作流程示意图。
图19显示为本实用新型实施例中公开的充电保护逻辑的工作流程示意图。
图20显示为本实用新型实施例中公开的放电保护逻辑的工作流程示意图。
图21显示为本实用新型实施例中公开的充放电的控制方法的另一种工作流程示意图。
图22显示为本实用新型实施例中公开的充放电保护逻辑的工作流程示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1及图2所示，本实用新型揭示了一种电池包100，用于给电动工具和电子设备供电。所述电池包100包括电池包壳体10、多个Type-C接口和供电端子132，具体的，所示电池包100还包括收容在所述电池包壳体10内的电芯组件和电路板13，所述电芯组件包括多个电芯，多个所述电芯安装在所述电芯支架14内，所述电芯支架14位于所述电池包壳体10内，多个所述电芯分别安装在所述电芯支架14内，且多个所述电芯之间通过电极片141连接，且所述电池与所述电路板13电性连接。所述供电端子132安装在所述电路板13上，并与所述电路板13电性连接，且所述供电端子132靠近所述电池包壳体10顶部的端子接口131，并部分暴露于插口，以连接外部电动工具。所述电池包100的输出电压为24V、输出电流为40A、输出功率为960W，但不应以此为限。在本实施例中，所述电池包应用于一种电动工具，包括执行相应功能的功能模块，所述功能模块由电池包驱动，所述电动工具包括但不限于打草机、吹风机、修枝机、链锯、推草机、清洗机、吸尘器、智能割草机、智能清洁设备和坐骑式割草机。
如图3及图4所示，在本实施例中，所述电池包壳体10包括上壳体11和下壳体12，所述上壳体11与所述下壳体12固定连接，电芯组件和电路板13收容在由上壳体11和下壳体12组装形成的收容空间内，且所述上壳体11的顶面设置有一插接部1101，所述插接部1101的两侧设置有滑轨1102，且所述端子接口131设置在所述插接部1101的一端，并位于所述插接部1101两侧的滑轨1102之间，当所述外部电动工具与通过所述滑轨1101与所述电池包100连接时，所述供电端子132与所述外部电动工具电性连接。所述电池包壳体10的上壳体11上设置有限位件安装槽112，所述限位件安装槽112内安装有限位件111，所述限位件111用于将电池包100固定在电动工具上。
如图2及图4所示，在本实施例中，所述电池包壳体10上开设有插接口113，所述电池包100还包括安装在所述电池包壳体10内并部分位于所述插接口113的Type-C接口，所述Type-C接口与所述电路板13电性连接，以实现电池与Type-C接口之间的电性连接，从而便于利用Type-C接口来实现电芯组件的电源输出/输入。
如图1至图4所述，在本实施例中，所述电池包壳体10大致呈长方形设置，所述Type-C接口设置在电池包壳体10的长边上，限位件111靠近上壳体11的短边设置。本实施例中，所述电池包壳体10的相对设置的两侧长边上均设置有所述Type-C接口，所述Type-C接口包括：第一Type-C接口122a和第二Type-C接口122b，当然，在其他实施例中，所述第一Type-C接口122a和第二Type-C接口122b也可以设置在其他位置上，例如设置在所述插接部1101的两侧或同一侧，或设置在所述端子接口131处，只要能够实现电源的传输即可，此处不作限制，并且当电池包100在工具上使用时，会将所述第一Type-C接口122a和第二Type-C接口122b完全遮挡住，这样就可以防止工具使用时产生的异物进入电池包。对应的，插接口113开设有两个并分设在电池包壳体10的两个长边上，具体为开设在上壳体11的两个长边上；插接口113的朝向垂直于该两个长边。
如图1至图4所示，所述Type-C接口为可实现充放电的电连接器，且该Type-C接口的输出电压为5-20V，优选的为5V、9V、12V、15V、20V；输出电流为1-5A，优选的为1A、2A、3A、4A、5A；输出功率为15-100W，优选的为15W、18W、30W、45W、60W、100W。
如图5所示，在本实施例中，所述Type-C接口122包括绝缘本体1221、固定在所述绝缘本体1221上的导电端子1222以及遮罩在所述绝缘本体1221和导电端子1222外侧的遮罩壳体1223，所述导电端子1222与所述遮罩壳体1223均由金属材料制成，且导电端子1222与遮罩壳体1223的内侧壁相接触，从而实现导电端子1222与遮罩壳体1223的电性导通，所述遮罩壳体1223上设有与电路板13焊接固定的插脚1224。通过这样的设计，使得Type-C接口的导电端子1222能够通过遮罩壳体1223的插脚1224及电路板13与电池实现电性连接，继而能够通过该Type-C接口对包括手机、笔记本、数码相机、可穿戴智能设备等电子产品的电子设备进行充电。
如图1至图5所示，本实施例中，Type-C接口与电路板13平行设置，该平行设置既包括Type-C接口固定在电路板13的上侧的情形，也包括Type-C接口固定在电路板13的下侧的情形，因Type-C接口与电路板13直接焊接，所以插接口113的外边缘与电路板13之间的距离要小于插接口113的纵向长度，具体地，插接口113的外边缘与电路板13之间的距离为0-20mm，优选为0-15mm，进一步的优选为0-10mm，最佳的为7.75mm。
如图1至图5所示，在本实施例中，所述电路板13上集成有供电端子132，该供电端子132也通过电路板13与电池电性连接，上壳体11的远离限位件111的一端开设有端子接口131，所述供电端子132设置在所述端子接口131内。供电端子31与端子接口131的设计，使得本实用新型的电池包100还能够插接在电动工具上，从而为电动工具供电。
如图1及图6所示，在本实施例中，所述电池包壳体10上还设有显示装置1115，该显示装置1115可以用于显示电池包100的剩余电量，也可以用于显示电池包100的电压、电流以及电芯温度和故障等等。当电池包100与电动工具相结合并进行工作时，该显示装置1115还可以显示电动工具的运行参数，比如电机的转速等等。所述显示装置优选为LCD显示屏，但不应以此为限。
如图1及图7所示，在本实施例中，所述显示装置1115固定在所述上壳体11上并位于所述限位件111的旁侧。具体地，限位件111包括限位按压部1111和限位柱1112，限位按压部1111用于供操作者操作，以释放电池包100与电动工具之间的锁扣；限位柱1112用于实现电池包100与外部工具之间的固定连接。另外，在本实施例中，所述限位件111底部的两端上设置有弹簧安装柱1113和导向套1114，所述弹簧安装柱1113上安装有限位弹簧，所述限位弹簧的底端抵接在上壳体11的限位件安装槽112上，用于使得所述限位件111复位，所述导向套1114套设在所述限位件安装槽112上的导向柱上，在所述限位件11下压和上升的过程中起到导向的作用。
如图6及图7所示，较佳的，显示装置固定在上壳体11上并位于限位按压部1111和限位柱1112之间，目的在于：当电池包100与电动工具相结合时，操作者能够在使用的过程中看到显示装置上显示的内容，当操作过程中或者电池包100和/或电动工具工作过程中发生异常时，能够及时的发现并做出处理，避免了危险的发生。
本实用新型的电池包100可为打草机、吹风机、修枝机、链锯、推草机、清洗机、吸尘器、智能割草机、智能清洁设备和坐骑式割草机进行供电。当电池包100应用到打草机、吹风机、修枝机、链锯、推草机、清洗机、吸尘器、智能割草机、智能清洁设备和坐骑式割草机后，不仅可以为打草机、吹风机、修枝机、链锯、推草机、清洗机、吸尘器、智能割草机、智能清洁设备和坐骑式割草机供电，同时还能够通过电池包侧面的Type-C接口系统为手机、笔记本、数码相机等电子产品供电。
如图1及图2所示，在本实施例中，所述电池包壳体10上设置有一无线接口114，所述电池包可以通过所述无线接口114进行充放电。在本实施例中，所述电池包包括多种放电模式，所述放电模式至少包括无线放电模式、Type-C接口放电模式和供电端子放电模式，且放电过程为所述无线放电模式、所述Type-C接口放电模式和所述供电端子放电模式中的一种模式进行放电或多种模式同时进行放电。在本实施例中，所述电池包包括多种充电模式，所述充电模式至少包括无线充电模式、Type-C接口充电模式和供电端子充电模式，且充电过程为所述无线充电模式、所述Type-C接口充电模式和所述供电端子充电模式中的一种模式进行充电或多种模式同时进行充电。
如图8至图10所示，另外，在本实施例中，所述电池包还包括所述无线接口进行充电的同时通过所述Type-C接口对外放电、所述Type-C接口进行充电的同时通过所述无线接口对外放电以及所述供电端子进行充电的同时通过所述无线接口和所述Type-C接口对外放电。
请参阅图8，本实用新型的实施例公开了一种充放电的控制系统，该控制系统应用于采用Type-C接口122和/或无线接口114进行充/放电的电池包100，应理解，电池包100内包括多个电芯，各电芯之间可通过串并联方式组合成电芯组件120，电芯组件120用于存储电能，且各电芯相互组合后可通过Type-C接口122和/或无线接口114进行充/放电。
该控制系统的一端与电芯组件120电连接，另一端分别与无线接口114和各Type-C接口122电连接，用于检测Type-C接口122和/或无线接口114上接入设备的设备类型，根据设备类型通过Type-C接口122和/或无线接口114对电池包100进行充/放电；其中，设备类型包括充电设备和放电设备。
应理解，上述Type-C接口为USB标准接口，其接口类型为能适应正反插的双面型号，且支持USB PD快充协议(USB Power Delivery Specification，USB快速充电标准)。本实施例中，Type-C接口管脚包括VBUS、CC、D+、D-、GND。此外，Type-C接口122的通信协议不只限于上述标准化的USB PD快充协议，还支持专有协议，专有协议一般由各厂家根据自身情况设计而定，本方案对此不做限定。
相对应的，接入设备上也设有Type-C接口，且接入设备与电池包100之间的交互应满足Type-C通用通信协议。其中，接入设备为充电设备时，可以为氮化镓充电器；接入设备为放电设备时，可以为各种电动工具及园林工具，也可以为手机、笔记本、蓝牙音箱等用电设备。
无线接口114采用WPC线圈(Wireless Power Consortium，无线充电联盟)，满足国际无线充电标准Qi，可为设有无线接口的接入设备充/放电。
请参阅图9，本实施例中的电池包100还可包括供电端子132，控制系统还用于检测供电端子132上接入设备的设备类型，根据该设备类型通过供电端子132对电池包100进行充/放电。
应理解，供电端子132为园林工具中常用的连接端口，有多种型号可供选择，本实施例中其管脚包括：P+、CHG、COM、P-。
需要说明的是，本实施例中以仅包括一个Type-C接口122为了进行说明，实际应用中可根据需要设置多个Type-C接口，通过调整充电或放电的功率，可加快充电和放电的速度，方便用户使用。
请参阅图10，控制系统包括：检测模块170、控制模块180、调压模块160及无线调压模块140。
检测模块170，用于实时获取电芯组件120的电池参数，还用于实时获取Type-C回路和无线回路的回路参数；其中，电池参数包括电芯组件120的电压、电流及温度；回路参数包括回路电压、回路电流、功率器件温度及输入/输出电压。
应理解，Type-C回路为电池包100内部从Type-C接口122到电芯组件120的相关电路，本实施例中的Type-C回路包括Type-C接口122、检测模块170、控制模块180、调压模块160及电芯组件120。
无线回路为电池包100内部从无线接口114到电芯组件120的相关电路，本实施例中的无线回路包括无线接口114、检测模块170、控制模块180、无线调压模块140及电芯组件120。
控制模块180，用于根据Type-C接口122的接口信号判断接入设备的设备类型；还用于接收无线充放电按键的按键信号，并根据按键信号判断无线接口114上接入设备的设备类型；还用于根据设备类型、电池参数和回路参数输出控制信号到调压模块160和无线调压模块140。
本实施例中，检测模块170与控制模块180之间通过I2C总线实现数据交互。
调压模块160，其串接在电芯组件120与Type-C接口122之间，且其控制端与控制模块180电连接，用于根据控制模块180的控制信号，调整电芯组件120的输入/输出电压。
无线调压模块140，其串接在电芯组件120与无线接口114之间，且其控制端与控制模块180电连接，用于根据控制模块180的控制信号，调整电芯组件120的输入/输出电压；
请参阅图11，可选的，控制模块180包括：第一控制单元1801和第二控制单元1802。
第一控制单元1801，用于根据电池参数获取电池包状态，并传输至第二控制单元1802；还用于接收无线充放电按键的按键信号，根据按键信号判断无线接口上接入设备的设备类型，为方便描述，将无线接口114上接入设备的设备类型记为无线设备类型；
第一控制单元1801还用于根据无线设备类型、电池包状态和回路参数输出控制信号到无线调压模块140。
第二控制单元1802，用于根据Type-C接口122的接口信号判断接入设备的类型，为方便描述，将Type-C接口122上接入设备的设备类型记为Type-C设备类型；
第二控制单元1802还用于根据Type-C设备类型、电池包状态和回路参数输出控制信号到调压模块160。
应理解，在电池包100的充/放电过程中，可根据使用需要预先设定电芯组件120的参数范围，并根据参数范围来判断电池包状态，本实施例中的电池包状态包括异常、正常、充电保护及放电保护，实际应用中，用户还可根据需要进行细分。
具体的说，若满足电芯组件120的电压小于预设的第一阈值或大于第四阈值或电芯的温度大于预设的温度阈值，则电池包状态为异常，不允许充/放电；
若电芯组件120的电压位于预设的第二阈值和第三阈值之间，则电池包状态为正常，可进行充/放电；
若电芯组件120的电压位于预设的第一阈值和第二阈值之间，则电池包状态为充电保护，仅用于充电；
若电芯组件120的电压位于预设的第三阈值和第四阈值之间，则电池包状态为放电保护，仅用于放电；
其中，第一阈值、第二阈值、第三阈值及第四阈值的电压值依次增加。
应理解，第一阈值、第二阈值、第三阈值和第四阈值均为预设值，可根据电池包100的指标参数而定，指标参数一般包括容量、电压、充电电压、充电电流、放电电压、放电电流，用户可根据需要自行设定，本方案对具体数值不做限定。
请参阅图11至图14，第一控制单元1801可通过多种通信方式与第二控制单元1802通信连接，其中，通信方式包括I2C总线通信、UART串口通信及SPI通信。为提高通信效率和抗干扰能力，本实施例中，在第一控制单元1801、第二控制单元1802的多个I/O口中选择4组I/O口来实现数据交互，具体通信协议描述如下：
定义第一控制单元1801的第一引脚、第二引脚为第一发送端，第三引脚、第四引脚为第一接收端；定义第二控制单元1802的第一引脚、第二引脚为第二接收端，第三引脚、第四引脚为第二发送端；且第一控制单元1801和/或第二控制单元1802输出的高电平定义为1，低电平定义为0。
第一控制单元1801根据电池参数获取电池包状态，并通过各引脚的高低电平传输至第二控制单元1802，第二控制单元1802根据电池包状态通过Type-C接口122对电池包100进行充/放电。其中，电池包状态对应参数记为OVP。
第二控制单元1802与Type-C接口122上的接入设备进行通用协议的匹配，判断接入设备是充电设备还是放电设备，并通过各引脚的高低电平传输至第一控制单元。
下面给出一种电池包状态的定义：
OVP＝00，此时电池包100为异常状态，不允许充/放电；
OVP＝01，此时电池包100为正常状态，可进行充/放电；
OVP＝10，此时电池包100为充电保护状态，仅用于充电；
OVP＝11，此时电池包100为放电保护状态，仅用于放电。
需要说明的是，上述通信协议对多个Type-C接口122依然适用，任一个Type-C接口122上连接有设置有Type-C接口122的接入设备，且与第二控制单元1802通信握手成功后，第二控制单元1802均可与第一控制单元1801进行数据交互。
采用这种方案，控制系统在充/放电过程中，实时检测电池参数和回路参数，根据电池参数和回路参数执行充/放电保护逻辑，动态调整输入/输出功率，实现了电池包的安全、快速的充/放电功能。
请参阅图11，可选的，调压模块160包括：全桥驱动单元1601和全桥功率单元1602。
全桥驱动单元1601，用于根据第二控制单元1802的控制信号输出驱动信号到全桥功率单元1602；其中，第二控制单元1802的控制信号为PWM信号。
全桥功率单元1602，其串接于Type-C接口122和电芯组件120之间，且其控制端与全桥驱动单元1601连接，用于根据驱动信号调整电芯组件120的输入/输出电压。
应理解，全桥驱动单元1601可根据控制信号输出两路不同方向的驱动信号到全桥功率单元1602，从而通过全桥功率单元1602调整电芯组件120的输入/输出电压。
可选的，检测模块170包括：第一检测单元1701和第二检测单元1702。
第一检测单元1701，用于实时获取电池参数并传输至第一控制单元1801；
第二检测单元1702，用于实时获取回路参数并传输至第二控制单元1802，第二控制单元1802将回路参数传输至第一控制单元1801，供第一控制单元1801使用。
请参阅图12，可选的，无线调压模块140包括：
线圈切换单元1401，其一端与无线接口114无线连接，另一端分别与无线升压子模块1402和无线降压子模块1403电连接，且其控制端与第一控制单元1801电连接，用于根据第一控制单元1801的控制信号切换回路；
无线升压子模块1402，其串接在线圈切换单元1401与电芯组件120之间，用于根据第一控制单元1801的控制信号将接收的电压升压到电芯组件120充电所需电压。
无线升压子模块1402具体包括：无线能量接收控制单元、无线充电保护单元及升压单元；
无线能量接收控制单元，依据国际无线充电标准Qi和无线接口上的接入设备通信并接收能量；
无线充电保护单元，其串接在无线能量接收控制单元和升压单元之间，且其控制端与第一控制单元1801连接，用于根据第一控制单元1801的控制信号控制无线回路的闭合或断开；
升压单元，其串接在无线充电保护单元和电芯组件120之间，将接收的电压升压到电芯组件120充电所需电压。
无线降压子模块1403，其串接在线圈切换单元1401与电芯组件120之间，用于根据第一控制单元1801的控制信号将电芯组件120电压降压到无线接口114的输出电压。
无线降压子模块1403具体包括：无线能量发送控制单元、无线放电保护单元及降压单元；
无线能量发送控制单元，依据国际无线充电标准Qi和无线接口114上的接入设备通信并发送能量；
无线放电保护单元，其串接在无线能量发送控制单元和降压单元之间，且其控制端与第一控制单元1801连接，用于根据第一控制单元1801的控制信号控制无线回路的闭合或断开；
降压单元，其串接在无线放电保护单元和电芯组件120之间，将电芯组件120电压降压到无线接口的输出电压。
进一步说明，控制系统还包括：激活单元110。
激活单元110，用于根据激活信号激活第一控制单元1801；激活信号为通过Type-C接口122的连接状态、按压激活按键或按压无线充放电按键的任意一个或几个获得；应理解，电池包100上设有控制电源回路通断的激活按键，该激活按键被按下后，即可产生上拉或下拉的激活信号；电池包100上还设有无线充放电按键，该无线充放电按键被按下后，即可产生上拉或下拉的激活信号，第一控制单元1801还可根据无线充放电按键的按键信号判断无线接口114的无线设备类型。
第一控制单元1801，还用于在被激活后检测电池包状态，若电池包状态为非异常，则激活第二控制单元1802。
采用这种方案，电池包100无激活信号时处于休眠状态，此时第一控制单元1801和第二控制单元1802均下电；当接收到激活信号，第一控制单元1801先检测电池包状态，若电池包状态无异常，则激活第二控制单元1802，否则停止充电/放电过程，不仅节约了电能，还可防止损坏电芯组件120。
此外，在电池包100充/放电结束后，第一控制单元1801还可输出控制信号到第二控制单元1802，使其下电，第一控制单元1801延迟一定时间后自身下电，从而节约电能。
继续说明，控制系统还包括Type-C通信单元192，其串接于第二控制单元1802与Type-C接口122之间，第二控制单元1802可通过Type-C通信单元192与Type-C接口122上的接入设备通信连接，从而通过Type-C接口122获取接口信号，接口信号包括接入设备的设备类型、充电请求、放电请求、充电电压及放电电压。
继续说明，控制系统还包括：Type-C保护单元152。
Type-C保护单元152，其串接在全桥功率单元1602和Type-C接口122之间，且其控制端与第二控制单元1802连接，用于根据第二控制单元1802的保护指令进行充/放电保护；
第二控制单元1802，还用于根据电池包状态和回路参数输出保护指令到Type-C保护单元152。
请参阅图13，当电池包100还包括供电端子132时，控制系统还包括：
端子保护单元151，其串接在供电端子132和电芯组件120之间，且其控制端与第一控制单元1801连接，用于根据第一控制单元1801的保护指令进行充/放电保护；
第一控制单元1801，还用于根据电池参数输出保护指令到端子保护单元151。
继续说明，当电池包100还包括供电端子132时，控制系统还包括：
端子通信单元191，其串接在供电端子132和第一控制单元1801之间，用于通信连接第一控制单元1801和供电端子132上的接入设备。
需要说明的是，当电池包100还包括供电端子132时，激活单元接收的激活信号可通过Type-C接口122的连接状态、供电端子132的连接状态、按压激活按键或按压无线充放电按键中的任意一个或几个获得。
第一控制单元1801，还用于根据供电端子132的接口信号判断接入设备的设备类型，为方便描述，将供电端子132上接入设备的设备类型记为端子设备类型；并根据端子设备类型和电池包工况对电池包100进行充/放电，具体的说：
第一控制单元1801接收Type-C接口122上接入设备的设备类型后，若为充电设备，则判断第二控制单元1802是否接收到充电设备发送的充电请求，若接收到充电请求，第一控制单元1801则判断电池包工况，若电池包工况为非放电模式，则根据电池包状态判断电池包100是否需要充电，若需要，则第二控制单元1802控制电池包100充电；若为放电设备，则判断第二控制单元1802是否接收到放电设备发送的放电请求，若接收到放电请求，第一控制单元1801则判断电池包工况，若电池包工况为非充电模式，则根据电池包状态判断是否可以放电，若可以，则第二控制单元1802控制电池包100放电。
第一控制单元1801判断供电端子132上接入设备的设备类型，若为充电设备，则判断是否接收到充电设备发送的充电请求，若接收到充电请求，则判断电池包工况，若电池包工况为非放电模式，则根据电池包状态判断电池包100是否需要充电，若需要，则对电池包进行充电；若为放电设备，则判断是否接收到放电设备发送的放电请求，若接收到放电请求，则判断电池包工况，若电池包工况为非充电模式，则根据电池包状态判断是否可以放电，若可以，则对电池包100进行放电。
需要说明的是，当供电端子132或无线接口114上有接入设备，而Type-C接口122上未检测到接入设备，第一控制单元1801还输出控制信号到第二控制单元1802，使其休眠，节约电量；当第一控制单元1801再次接收到激活信号，且电池包状态为非异常时，才再次激活第二控制单元1802。
可见，上述实施例中的控制系统，应用于采用Type-C接口122、无线接口114或供电端子132进行充/放电的电池包100，支持USB PD快充协议和国际无线充电标准Qi，能实时检测Type-C接口122、无线接口114或供电端子132上接入设备的设备类型，根据设备类型对电池包100进行充/放电，不仅能通过Type-C接口122、无线接口114或供电端子132进行快速充电，还能为具备Type-C接口122、无线接口114或供电端子132的接入设备进行快速放电，且充/放电功率能够在一定范围根据接入设备进行调整，适用于多种不同电压的接入设备，方便用户的使用；并在充/放电过程中，实时检测电池包100的技术参数，根据该技术参数执行充/放电保护逻辑，动态调整输入/输出功率，可有效保护电池包100安全，延长电池包100使用寿命。
请参阅图15，本实用新型的另一实施例公开了一种充放电的控制方法，应用于采用Type-C接口122和/或无线接口114进行充/放电的电池包100，该控制方法包括：
检测Type-C接口122和/或无线接口114上接入设备的设备类型，根据设备类型对电池包100进行充/放电；其中，设备类型包括充电设备和放电设备。
可选的，控制方法还包括：
接收到激活信号后，激活充放电的控制系统；
检测电池包状态，若电池包状态为非异常，则判断Type-C接口122和/或无线接口114上是否有接入设备；其中，电池包状态是通过实时判断电池参数获得，电池参数包括电芯组件120的电压、电流及温度。
采用这种方案，电池包100在无激活信号时处于休眠状态，仅在接收到激活信号后，且电池包状态为非异常时才开始充电或放电过程，不仅节约了电能，还可防止损坏电芯组件120。
若检测到Type-C接口122上有接入设备，则与该接入设备进行通信握手。
请参阅图16，检测Type-C接口122上接入设备的设备类型的步骤包括：
与接入设备进行通信握手，握手成功则判断通信握手的类型，若通信握手的类型为充电握手，则为充电设备；若通信握手的类型为放电握手，则为放电设备。
若检测到无线接口114上有接入设备，则根据无线充放电按键的按键信号来判断是充电设备或放电设备。
请参阅图15，继续说明，根据设备类型对电池包进行充/放电的步骤包括：
若无线接口114上无线连接有充电设备，根据电池包状态判断是否需要充电，若需要，则对电池包进行充电并执行无线充电保护逻辑；
若无线接口114上无线连接有放电设备，根据电池包状态判断是否可以放电，若可以，则对电池包进行放电并执行无线放电保护逻辑；
若Type-C接口122上连接有充电设备，判断是否接收到充电设备发出的充电请求，若接收到，根据电池包状态判断是否需要充电，若需要，则对电池包进行充电并执行充电保护逻辑；
若Type-C接口122上连接有放电设备，判断是否接收到放电设备发出的放电请求，若接收到，根据电池包状态判断是否可以放电，若可以，则对电池包进行放电并执行放电保护逻辑。
需要说明的是，在接收到充电请求时，应先检测电池包状态，为非异常时才允许充电；在接收到放电请求时，应先检测电池包状态，在正常时才允许放电，由此避免过充或欠压造成电芯的损坏，影响其使用寿命。
请参阅图17，无线充电保护逻辑的步骤包括：
根据无线接口的接口信号确定电池包100的充电电压，根据充电电压对电池包进行无线充电；充电过程中，实时检测无线回路的回路电流是否异常，若异常则停止充电；充电过程中，实时检测无线接口114上是否有充电设备，若预设时间内未检测到充电设备，则停止充电；当电芯组件120的荷电状态大于预设的最大充电值时，充电完成，具体的说：
预设电流下限N1和电流上限N2，回路电流I的正常范围为N1≤I≤N2；
开始充电后，设置预设时间T，开始计时，在时间T内实时检测回路电流是否正常；
若正常，则取消计时，继续充电，同时重新设置预设时间T，重新开始计时；
若非正常，则判断回路电流I是否大于电流上限N2，若大于，则认为出现故障，应立即停止充电；否则，继续判断预设时间T是否超时，若超时，则认为无线接口上无接入设备，为节约电源，停止充电。
请参阅图18，无线放电保护逻辑包括：
根据无线接口114的接口信号确定电池包100的放电电压，根据放电电压对电池包进行无线放电；放电过程中，实时检测无线回路的回路电流是否异常，若异常则停止放电；放电过程中，实时检测无线接口114上是否有放电设备，若预设时间内未检测到放电设备，则停止放电；当电芯组件120的荷电状态小于预设的最小放电值时，放电完成，具体的说：
预设电流下限N1和电流上限N2，回路电流I的正常范围为N1≤I≤N2；
开始放电后，设置预设时间T，开始计时，在时间T内实时检测回路电流是否正常；
若正常，则取消计时，继续放电，同时重新设置预设时间T，重新开始计时；
若非正常，则判断回路电流I是否大于电流上限N2，若大于，则认为出现故障，应立即停止放电；否则，继续判断预设时间T是否超时，若超时，则认为无线接口上无接入设备，为节约电源，停止放电。
请参阅图19，充电保护逻辑的步骤包括：
根据Type-C接口122的接口信号确定电池包100的充电电压；
根据充电电压对电池包100进行充电；
充电过程中，监测回路参数是否异常，若异常则调整回路电压和回路电流，若调整后依然异常，则停止充电；其中，回路参数包括回路电压、回路电流、功率器件温度及输入/输出电压；充电过程中，实时监测电池包状态；若电池包状态为异常，则停止充电；
当电芯组件120的荷电状态大于预设的最大充电值时，充电完成。
请参阅图20，放电保护逻辑的步骤包括：
根据Type-C接口122的接口信号确定电池包100的放电电压；根据放电电压对电池包进行放电；
放电过程中，监测回路参数是否异常，若异常则调整回路电压和回路电流，若调整后依然异常，则停止放电；其中，回路参数包括回路电压、回路电流、功率器件温度及输入/输出电压；放电过程中，实时监测电池包状态；若电池包状态为异常时，则停止放电；
当电芯组件120的荷电状态小于预设的最小放电值时，放电完成。
需要说明的是，实际应用中，充/放电过程中可根据使用需要设定参数范围，当充电参数或放电参数超出预设的参数范围时，即认为异常，可根据预设的逻辑对充/放电压及充/放电流进行动态调整，调整的次数可以为一次或多次，具体次数可根据需要进行设定，本实施例中为5次。
应理解，最大充电值和最小放电值均为预设值，可根据电池包的指标参数而定，指标参数一般包括容量、电压、充电电压、充电电流、放电电压、放电电流；本实施例中最大充电值为荷电状态SOC＝100％，最小放电值为荷电状态SOC＝5％，实际应用中用户可根据需要自行设定上述数值。
请参阅图18，继续说明，当电池包还包括供电端子132时，控制方法包括：
检测Type-C接口122、无线接口114或供电端子132上接入设备的设备类型，根据设备类型对电池包进行充/放电。
可选的，控制方法还包括：
接收到激活信号后，激活充放电的控制系统；
检测电池包状态，若电池包状态为非异常，则判断Type-C接口122、无线接口114或供电端子132上是否有接入设备。
继续说明，根据供电端子132上接入设备的设备类型，对电池包100进行充/放电的步骤包括：
若为充电设备，则判断是否接收到充电设备发送的充电请求，若接收到，则根据电池包状态判断电池包是否需要充电，若需要，则通过供电端子对电池包进行充电；
若为放电设备，则判断是否接收到放电设备发送的放电请求，若接收，则根据电池包状态判断是否可以放电，若可以，则通过或供电端子对电池包进行放电。
需要说明的是，上述充放电的控制方法不仅可通过Type-C接口122、无线接口114或供电端子132的一个或多个同时对电池包100充电，通过Type-C接口122、无线接口114或供电端子132的一个或多个同时对电池包放电，还可在电池包充电的同时进行放电，反之亦然，以下以通过无线接口充电、通过Type-C接口放电来进行举例说明：
请参阅图21，接收到激活信号后，激活充放电的控制系统；
检测电池包状态是否异常，若非异常，则判断是否有接入设备；
若无线接口上有接入设备，则根据无线充放电按键的按键信号来判断是充电设备或放电设备，若为充电设备，根据电池包状态判断是否需要充电，若需要，则对电池包进行充电，同时执行充放电保护逻辑；
同时，若Type-C接口122上有接入设备，与接入设备通信握手，判断是充电设备或放电设备，若为放电设备，判断是否接收到放电请求，并根据电池包状态判断是否可以放电，若可以，则对电池包100进行放电，同时执行充放电保护逻辑。
请参阅图22，充放电保护逻辑的步骤包括：
根据无线接口114的接口信号确定电池包的充电电压，根据充电电压对电池包进行无线充电；根据Type-C接口的接口信号确定电池包的放电电压；根据放电电压对电池包100进行放电；
充放电过程中，实时检测回路参数是否异常，若异常，则停止充放电；
充放电过程中，实时检测电池包状态，
若电池包100状态为充电保护，则停止放电，仅允许充电；
若电池包100状态为正常，则继续充/放电；
若电池包100状态为放电保护，则停车充电，仅允许放电；
若电池包100状态为异常，则立即停止充/放电。
应理解，充放电过程中，还实时检测接入设备的接入状态，若接入状态发生变化，则调整到相应的保护逻辑。
可见，上述实施例中的充放电的控制方法，应用于采用Type-C接口122、无线接口114或供电端子132进行充/放电的电池包100，支持USB PD快充协议和国际无线充电标准Qi，能实时检测Type-C接口122、无线接口114或供电端子132上接入设备的设备类型，根据设备类型对电池包100进行充/放电，不仅能通过Type-C接口122、无线接口114或供电端子132进行快速充电，还能为具备Type-C接口122、无线接口114或供电端子132的接入设备进行快速放电，且充/放电功率能够在一定范围根据接入设备进行调整，适用于多种不同电压的接入设备，方便用户的使用；并在充/放电过程中，实时检测电池包100的技术参数，根据该技术参数执行充/放电保护逻辑，动态调整输入/输出功率，可有效保护电池包100安全，延长电池包100使用寿命。
请参阅图1和图8，本发明的另一实施例公开了一种电池包100，包括充放电的控制系统、电芯组件120、无线接口114及至少一个Type-C接口122；
控制系统的一端与电芯组件120电连接，另一端分别与无线接口114和各Type-C接口122电连接；Type-C接口122和/或无线接口114上可拆卸连接有接入设备，控制系统根据接入设备的设备类型对电池包100进行充/放电。
应理解，本实施例中的电池包100的Type-C接口122可以为多个，通过调整充电或放电的功率，可加快充电和放电的速度，方便用户使用。
此外，本实施例中的电池包100还可包括供电端子132，供电端子132上可拆卸连接有接入设备，控制系统根据接入设备的设备类型对电池包100进行充/放电。
可见，本实施例中的电池包，支持USB PD快充协议和国际无线充电标准Qi，能实时检测Type-C接口、无线接口或供电端子上接入设备的设备类型，根据设备类型对电池包进行充/放电，不仅能通过Type-C接口、无线接口或供电端子进行快速充电，还能为具备Type-C接口、无线接口或供电端子的接入设备进行快速放电，且充/放电功率能够在一定范围根据接入设备进行调整，适用于多种不同电压的接入设备，方便用户的使用；并在充/放电过程中，实时检测电池包的技术参数，根据该技术参数执行充/放电保护逻辑，动态调整输入/输出功率，可有效保护电池包安全，延长电池包使用寿命。
综上所述，支持USB PD快充协议和国际无线充电标准Qi，能实时检测Type-C接口、无线接口或供电端子上接入设备的设备类型，根据设备类型对电池包进行充/放电，不仅能通过Type-C接口、无线接口或供电端子进行快速充电，还能为具备Type-C接口、无线接口或供电端子的接入设备进行快速放电，且充/放电功率能够在一定范围根据接入设备进行调整，适用于多种不同电压的接入设备，方便用户的使用；并在充/放电过程中，实时检测电池包的技术参数，根据该技术参数执行充/放电保护逻辑，动态调整输入/输出功率，可有效保护电池包安全，延长电池包使用寿命。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
本实用新型提出一种充电系统，改善了目前的电池包只能对相同电压的电气装置供电，输出较为单一，局限性比较大，提高了电池包的通用性，以适配各种类型的电动工具，并还可以使得其他消费类电子产品也能够使用此电源供电，并且还安装有无线接口，以实现无线充电，该电池包内设定有多种充放电模式，并且几种充放电模式之间可以单独进行也可以相互组合使用，进一步增强了电池包的适配性。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本实用新型的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (12)

1.一种电池包，其特征在于，包括：
电池包壳体，其内安装有电芯组件和电路板，所述电路板与所述电芯组件之间电性连接；
无线接口，设置在所述电池包壳体上，并与所述电路板电性连接，以实现电芯组件与无线接口之间的电性连接，且所述电池包壳体上设置有至少一个Type-C接口。
2.根据权利要求1所述的一种电池包，其特征在于，所述电池包还包括多个Type-C接口，其一端安装在所述电路板上，并与所述电路板电性连接，以实现电芯组件与插接装置之间的电性连接，另一端向外延伸至所述电池包壳体上的通孔内，以连接外部设备。
3.根据权利要求2所述的一种电池包，其特征在于，所述Type-C接口设置在所述电池包壳体相对的两侧边上，所述Type-C接口设有与所述电路板焊接固定的插脚。
4.根据权利要求1所述的一种电池包，其特征在于，所述电池包壳体的顶面设置有一插接部，所述插接部的两侧设置有滑轨，所述插接部两侧的滑轨之间设置有端子接口，所述端子接口内安装有供电端子，且所述供电端子与所述电路板电性连接，当外部设备与通过所述滑轨与所述电池包连接时，所述供电端子与所述外部设备电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种电池包，其特征在于，所述电池包壳体的顶面的一端上设置有限位件安装槽，所述限位件安装槽内安装有限位件。
6.根据权利要求1所述的一种电池包，其特征在于，所述电芯组件包括多个电芯支架和多个电池，所述多个电芯支架位于所述电池包壳体内，并且并列布置，多个所述电池分别安装在多个所述电芯支架内，且多个所述电池之间通过电极片连接。
7.根据权利要求1所述的一种电池包，其特征在于，所述电池包还供电端子，安装在所述电路板上，并与所述电路板电性连接，且所述供电端子靠近所述电池包壳体顶部的插口，并部分暴露于插口，以连接外部设备。
8.根据权利要求7所述的一种电池包，其特征在于，所述电池包包括多种放电模式，所述放电模式至少包括无线放电模式、Type-C接口放电模式和供电端子放电模式，且放电过程为所述无线放电模式、所述Type-C接口放电模式和所述供电端子放电模式中的一种模式进行放电或多种模式同时进行放电。
9.根据权利要求7所述的一种电池包，其特征在于，所述电池包包括多种充电模式，所述充电模式至少包括无线充电模式、Type-C接口充电模式和供电端子充电模式，且充电过程为所述无线充电模式、所述Type-C接口充电模式和所述供电端子充电模式中的一种模式进行充电或多种模式同时进行充电。
10.根据权利要求7所述的一种电池包，其特征在于，所述电池包还包括所述无线接口进行充电的同时通过Type-C接口对外放电、所述Type-C接口进行充电的同时通过所述无线接口对外放电以及供电端子进行充电的同时通过所述无线接口和所述Type-C接口对外放电。
11.一种电动工具，其特征在于，包括：执行相应功能的功能模块，所述功能模块由电池包进行驱动，所述电池包包括：
电池包壳体，其内安装有电芯组件和电路板，所述电路板与所述电芯组件之间电性连接；
无线接口，设置在所述电池包壳体上，并与所述电路板电性连接，以实现电芯组件与无线接口之间的电性连接，且所述电池包壳体上设置有至少一个Type-C接口。
12.一种充电系统，其特征在于，包括充电器以及与所述充电器连接电池包，所述电池包包括：
电池包壳体，其内安装有电芯组件和电路板，所述电路板与所述电芯组件之间电性连接；
无线接口，设置在所述电池包壳体上，并与所述电路板电性连接，以实现电芯组件与无线接口之间的电性连接，且所述电池包壳体上设置有至少一个Type-C接口。
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