TWM565411U - 電池組切換器 - Google Patents

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凱爾 J. 拉多維奇
卡麥隆 R. 舒爾茲
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美商米沃奇電子工具公司
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Abstract

本創作係關於電池組切換器。一種電池組包括：一外殼，其界定一孔隙；處於該外殼內之一第一電池胞元；處於該外殼內之一第二電池胞元；及一切換器。該第一電池胞元電連接至一第一端子。該第二電池胞元電連接至一第二端子。該切換器經組配來處於一第一位置及一第二位置。該切換器包括可延伸通過該孔隙之一使用者介面，及位於該外殼內的一板。該板包括一傳導部分及一非傳導部分。該傳導部分經組配來在該切換器處於該第一位置時將該第一端子電連接至該第二端子。該非傳導部分經組配來在該切換器處於該第二位置時電氣隔離該第一端子與該第二端子。

Description

電池組切換器
相關申請案 本申請案主張2016年12月16日申請之美國臨時專利申請案第62/435,453號的優先權，該案之全部內容以引用的方式併入本文中。
本創作係關於電池組切換器。實施例係關於含有兩個或兩個以上電池胞元之電池組。
諸如電動工具、戶外工具等之電裝置可經組配來電連接至電池組且藉由電池組供電。電池組通常包括一或多個電池胞元，諸如具有鋰離子化學之電池胞元。電池胞元以串聯型組態及/或並聯型組態電連接在一起，使得電連接之電池胞元及因此電池組輸出具有預定電特性(例如，預定電壓、預定功率容量等)之電力以用於對裝置供電。
具有具鋰離子化學之胞元的電池組可服從航運法規。此等航運法規可限制正裝運之電池組的電壓及/或功率容量。
本創作係提出電池組切換器。在一獨立實施例中，電池組可大體包括：一外殼，其界定一孔隙；處於該外殼內之一第一電池胞元；處於該外殼內之一第二電池胞元；及一切換器。該第一電池胞元電連接至一第一端子。該第二電池胞元電連接至一第二端子。該切換器經組配來處於一第一位置及一第二位置。該切換器包括可延伸通過該孔隙之一使用者介面，及位於該外殼內的一板。該板包括一傳導部分及一非傳導部分。該傳導部分經組配來在該切換器處於該第一位置時將該第一端子電連接至該第二端子。該非傳導部分經組配來在該切換器處於該第二位置時電氣隔離該第一端子與該第二端子。
在另一獨立實施例中，一種電池組可大體包括一外殼、處於該外殼內之一第一電池胞元、處於該外殼內之一第二電池胞元，及一切換器。該第一電池胞元可電連接至一第一端子，該第一端子具有朝向彼此偏置的一第一上部支腳及一第一下部支腳。該第二電池胞元可電連接至一第二端子，該第二端子具有朝向彼此偏置的一第二上部支腳及一第二下部支腳。該切換器經組配來處於一第一位置及一第二位置。該切換器包括位於該外殼內之一板。該板包括：一傳導部分，其經組配來在該切換器處於該第一位置時將該第一端子電連接至該第二端子；及一非傳導部分，其經組配來在該切換器處於該第二位置時電氣隔離該第一端子與該第二端子。
在另一實施例中，一種電池組包括一外殼、處於該外殼內之一第一電池胞元、處於該外殼內之一第二電池胞元，及一滑動切換器。該第一電池胞元電連接至一第一端子。該第二電池胞元電連接至一第二端子。該滑動切換器位於該外殼之一外部部分上。該滑動切換器經組配來處於一第一位置及一第二位置。該滑動切換器包括一板，該板具有一傳導部分及一非傳導部分。該傳導部分經組配來在該切換器處於該第一位置時將該第一端子電連接至該第二端子。該非傳導部分經組配來在該切換器處於該第二位置時電氣隔離該第一端子與該第二端子。
在另一實施例中，一種電池組包括：一外殼，其界定一孔隙；處於該外殼內之一第一電池胞元；處於該外殼內之一第二電池胞元；及一板。該第一電池胞元電連接至一第一端子。該第二電池胞元電連接至一第二端子。該板經組配來處於一第一位置及一第二位置。該板包括自該板延伸至該孔隙中的一柱塞。該柱塞包括一傳導部分及一非傳導部分。該傳導部分經組配來在該柱塞處於該第一位置時將該第一端子電連接至該第二端子。該非傳導部分經組配來在該柱塞處於該第二位置時電氣隔離該第一端子與該第二端子。
在另一獨立實施例中，一種電池組可大體包括：一外殼；一第一電池胞元，其安置於該外殼內；一第二電池胞元，其安置於該外殼內；及一切換器，其位於該外殼之一外部上且經組配來處於一第一或接通位置，其中該第一電池胞元電連接至該第二電池胞元，或處於一第二或斷開位置，其中該第一電池胞元與該第二電池胞元電斷連。
在另一獨立實施例中，一種電池組可大體包括：一外殼；處於該外殼內之一第一電池胞元；處於該外殼內之一第二電池胞元；及一切換器，其位於該外殼之一外部上且經組配來處於一第一位置及一第二位置。該切換器可包括：一第一端子，其電連接至該第一電池胞元；一第二端子，其電連接至該第二電池胞元；一傳導部分，其經組配來在該切換器處於該第一位置時嚙合該第一端子及該第二端子；及一非傳導部分，其經組配來在該切換器處於該第二位置時嚙合該第一端子及該第二端子中之至少一者。
在又一獨立實施例中，一種電池組可大體包括：一外殼，其界定一孔隙；處於該外殼內之一第一電池胞元；處於該外殼內之一第二電池胞元；及一切換器，其位於該外殼之一外部上且經組配來處於一第一位置，其中該第一電池胞元與該第二電池胞元電斷連，及處於一第二位置，其中該第一電池胞元電連接至該第二電池胞元。該切換器可包括：一板；一公部件，其經組配來在該切換器處於該第二位置時插入至該孔隙中；及一偏置部件，其將該板偏置遠離該外殼。
在一些構造中，該外殼可包括該切換器。在一些構造中，該切換器可經組配來在該第一位置與該第二位置之間滑動。
在一些實施例中，該電池組可經組配來在該切換器處於該接通位置時輸出72V。在一些實施例中，該電池組可經組配來在該切換器處於該接通位置時輸出120V。在一些實施例中，該電池組可經組配來具有近似等於或小於100瓦特-小時之一功率容量。在一些實施例中，該電池組可經組配來具有近似等於或小於300瓦特-小時之一功率容量。
藉由考慮實施方式及隨附圖式，該申請案之其他獨立態樣將變得顯而易見。
詳細說明 在詳細地解釋本申請案之任何獨立實施例之前，應理解，本申請案並不在其對構造細節之應用及在以下描述中闡述或以下圖式中說明之組件的配置方面受限。本申請案能夠具有其他獨立實施例且能夠以各種方式實踐或實行。
如本文所使用之短語「串聯型組態」指代如下電路配置：所描述之元件大體以順序型式來配置，使得一元件之輸出端耦接至另一元件的輸入端，但相同電流可能並不通過每一元件。舉例而言，在「串聯型組態」中，額外電路元件可與處於「串聯型組態」的元件中之一或多者並聯連接。此外，額外電路元件可在串聯型組態中連接於節點處，使得電路中之分枝係存在的。因此，處於串聯型組態中之元件未必形成真實「串聯電路」。
另外，如本文所使用之短語「並聯型組態」指代如下電路配置：所描述之元件大體以使得一元件連接至另一元件之方式配置，使得電路形成電路配置的並聯分枝。在此組態中，電路之個別元件可能並不具有個別地跨越其之相同電位差。舉例而言，在電路之並聯型組態中，彼此平行之兩個電路元件可與電路的一或多個額外元件串聯連接。因此，處於「並聯型組態」中之電路可包括未必個別地形成真實「並聯電路」的元件。
圖1A及圖1B說明根據本申請案之一些獨立實施例的電池組100。電池組100經組配來耦接(例如，電、電子及實體地)至一或多個電裝置105a-105g，諸如電動工具、戶外工具等。在所說明實施例中，裝置105a-105g包括例如斜切鋸105a、電錘105b、台鋸105c、圓鋸105d、切斷機105e、吹葉機105f及修剪器105g。然而，電池組100可經組配來耦接至其他電裝置(未圖示)。
如圖2中所示，電池組100包括外殼200。外殼200可由塑膠或類似材料形成。外殼200包括將電池組100電及實體連接至一或多個裝置105之電池組介面210。在一些實施例中，介面210包括正端子、接地端子及通訊端子。儘管說明為軌道及溝槽介面，但在其他實施例中，介面210可為插座及閥桿介面。
圖3說明含於外殼200內之個別電池或電氣子核心300a、300b、300c、…、300n(三個被說明)。每一子核心300a-300c電及/或通訊耦接至從屬控制器310或從屬印刷電路板總成(PCBA)。每一從屬控制器310電及/或通訊耦接至主控控制器315或主控PCBA。如下文進一步詳細論述，電氣子核心300a-300c經組配來以串聯型組態及/或並聯型組態選擇性地電連接。
圖4說明位於外殼200內之多個胞元400。如所說明，胞元400可實體及/或電集群為電氣子核心300。在所說明構造中，胞元400及因此電氣子核心300經由多個條帶402電連接至彼此。在一些實施例中，條帶402永久附接(例如，焊接)至胞元400。儘管說明為具有各自包括五個胞元400之四個子核心300的佈局(用於總共二十個胞元400)，但在其他構造中，在不同佈局中可存在更多或更少的胞元。
圖5為電池組100之方塊圖。儘管說明為僅具有兩個電池胞元400，但每一子核心300a-300c分別包括一或多個電池胞元400a、400b、400c。在一些實施例中，每一子核心300包括十個電池胞元400。電池胞元400a-400c可具有鋰離子或類似化學物。含於其各別子核心300a、300b、300c內之電池胞元400a、400b、400c可以串聯型組態及/或並聯型組態電連接，使得每一子核心300a、300b、300c提供所要電壓、所要電流輸出及所要功率容量。在一些實施例中，子核心300a、300b、300c具有近似相同的電壓、電流及功率容量。在其他實施例中，子核心300a、300b、300c可具有不同的電壓、電流或功率容量。
如上文所論述，子核心300a-300c選擇性地電連接至彼此。在所說明實施例中，子核心300a-300c經由電切換裝置405a及405b選擇性地電連接至彼此。儘管說明為以串聯型組態電連接，但在其他實施例中，子核心300a-300c可替代性地或另外處於並聯型組態中，使得電連接之子核心300a-300c及因此電池組100提供所要組電壓、所要組電流輸出及所要組功率容量。
主控控制器315包括多個電及電子組件，該等組件將電力、操作控制、保護等提供至主控控制器315及/或電池組100內之組件及模組。舉例而言，主控控制器315尤其包括處理單元410(例如，微處理器、微控制器，或另一合適的可規劃裝置)及記憶體415。在一些實施例中，主控控制器315部分地或完全地實施於印刷電路板或半導體(例如，場可規劃閘陣列(「FPGA」)半導體)晶片上，諸如經由暫存器傳送層級(「RTL」)設計製程開發的晶片。在一些實施例中，主控控制器315可包括其他模組，諸如但不限於通訊模組(例如，WiFi模組及/或藍牙模組)。在一些實施例中，從屬控制器310包括類似組件。
主控控制器315自電連接之子核心300接收電力且監視其。舉例而言，在一些實施例中，主控控制器315監視組100之特性，諸如組電壓、組電流、一或多個組溫度及組功率容量。從屬控制器310自個別子核心300a-300c接收電力且監視其。舉例而言，在一些實施例中，從屬控制器310監視各別子核心300之特性，諸如子核心電壓、子核心電流、子核心溫度及子核心功率容量。從屬控制器310可進一步通訊耦接至主控控制器315且將各別子核心300之特性(諸如，子核心電壓、子核心電流、子核心溫度及子核心功率容量)傳達至主控控制器315。
圖6說明替代性電池組500。電池組500可包括如上文關於電池組100所論述之實質上類似組件。
電池組500包括可實質上類似於上文所論述之電池組外殼200的電池組外殼505。外殼505具有電池組介面510及切換器或蓋515。如下文更詳細論述，切換器515經組配來處於第一位置及第二位置。當處於第一(例如，「斷開」)位置時，含於外殼505內之電池組500的電組件(例如，子核心300)彼此電斷連。當處於第二(例如，「接通」)位置時，電組件(例如，子核心300)電連接至彼此。切換器515藉由使用者自第一位置操縱至第二位置。舉例而言，在所說明實施例中，切換器515在第一方向520上滑動以電連接電組件。
圖7A及圖7B說明電池組500之切換器515。切換器515包括殼體600、端子605a、605b、605c、…、605n、傳導匯流排610及非傳導層615。類似於外殼200(圖2)及505(圖6)，殼體600可由塑膠或類似材料形成。殼體600滑動耦接至外殼505(圖6)，而傳導匯流排610及非傳導層615耦接至外殼505(圖6)或與其成一體，使得殼體600滑動耦接至傳導匯流排610及非傳導層615。
儘管說明為具有六個端子605a-605f，但在其他實施例(未圖示)中，電池組500可具有更少或更多的端子605。每一端子605具有第一末端630，第一末端630耦接至殼體600且電耦接至子核心300(例如，經由子核心端子)。每一端子605具有第二末端635，第二末端635經組配來在切換器處於斷開位置時滑動接觸非傳導層615且在切換器515處於接通位置時滑動接觸傳導匯流排610。如圖8中所說明，第二末端625包括上部支腳640及下部支腳645。在此實施例中，上部支腳640及下部支腳645朝向彼此偏置且經組配來抓握傳導匯流排610或非傳導層615以便進行實體接觸。
返回至圖7A及圖7B，傳導匯流排610由傳導材料構成，諸如但不限於實質上銅材料。在所說明實施例中，傳導匯流排610包括對應於端子605之數個傳導匯流排610a、610b、610c、…、610n。如圖7A中所說明，當切換器515處於接通位置時，第一傳導匯流排610a在端子605a與605f之間提供電連接，第二傳導匯流排610b在端子605b與605c之間提供電連接，且第三傳導匯流排610c在端子605d與605e之間提供電連接。
非傳導層615由非傳導材料構成，諸如但不限於實質上塑膠或矽材料。如圖7B中所說明，當切換器515處於斷開位置時，非傳導層615防止端子605a-605f之間的電連接。
圖9A及圖9B為電池組500及切換器515之方塊圖。圖9A說明處於第一(例如，「斷開」)狀態之電池組500。如所說明，當處於斷開狀態時，子核心300a與子核心300b電斷連，子核心300b與子核心300c電斷連，且子核心300c與子核心300d電斷連。
圖9B說明處於第二(例如，「接通」)狀態之電池組500。如所說明，當處於接通狀態時，子核心300a經由第一傳導匯流排610a電連接至子核心300b，子核心300b經由第二傳導匯流排610b電連接至子核心300c，且子核心300c經由第三傳導匯流排610c電連接至子核心300d。
在所說明實施例中，每一子核心300a-300d具有大約21V之標稱電壓。因此，電池組500具有大約72V之標稱組電壓。在其他實施例中，電池組500可具有大約70V至大約80V之標稱電壓。在又一實施例中，電池組500可具有大約100V至大約130V(例如，大約108V)之標稱電壓。在又一實施例中，電池組500可具有大約30V至大約40V(例如，大約36V)之標稱電壓。在一些實施例中，每一子核心300a-300d具有近似等於或小於100Wh之功率容量。在一些實施例中，每一子核心300a-300d具有近似等於或小於300Wh之功率容量。在一些實施例中，電池組500可具有近似等於或大於300Wh之功率容量。在一些實施例中，電池組500可具有大約3000瓦特至大約5500瓦特之功率性能。
在所說明實施例中，電池組500進一步包括多個熔絲525。熔絲525在子核心300a-300d之間提供過電流保護。
圖10為經組配來以串聯型組態及並聯型組態選擇性地電連接多個子核心300之切換器800的電氣圖。如所說明，切換器800以串聯型組態電連接多個子核心300，使得子核心300具有大約70V至大約90V(例如，72V、84V等)之標稱電壓。切換器800亦以並聯型組態電連接子核心300，使得電池組具有近似等於或大於300Wh之功率容量。因此，在此實施例中，電池組將具有大約70V至大約90V(例如，72V、84V等)之標稱電壓，及近似等於或大於300Wh的功率容量。在此實施例中，每一子核心具有近似等於或小於100Wh之功率容量。在其他實施例中，電池組可具有大約70V至大約80V(例如，大約72V)之標稱電壓。在又一實施例中，電池組可具有大約100V至大約130V(例如，大約108V)之標稱電壓。在又一實施例中，電池組可具有大約30V至大約40V(例如，大約36V)之標稱電壓。在一些實施例中，電池組500可具有大約3000瓦特至大約5500瓦特之功率性能。
圖11說明另一替代性電池組900。電池組900可包括如上文關於電池組100、500所論述之實質上類似組件。
電池組900包括外殼905，外殼905具有介面910及切換器915。切換器915包括位於電池組900之第一側部925上的至少一板920。在所說明實施例中，切換器915包括位於與第一側部925相對之第二側部935上的第二板930。在此實施例中，第二板927實質上類似於板920。
如圖12A及圖12B中進一步說明，板920包括自板920延伸之至少一公部件或柱塞930(例如，在實質上垂直方向上)。公部件930經組配來插入至藉由外殼905所界定之孔隙935中。公部件930包括傳導匯流排1000及非傳導部分1005。傳導匯流排1000經組配來以串聯型及/或並聯型組態電連接子核心300。
圖12A說明處於第一(例如，「斷開」)位置之切換器915。在第一位置中，子核心300a-300d之端子與公部件930之非傳導部分1005接觸，且因此，彼此電斷連。在一些實施例中，板920及藉此公部件930在第一方向1015上偏置。在此實施例中，板920可經由偏置部件1020偏置，偏置部件1020諸如但不限於彈簧。
圖12B說明處於第二(例如，「接通」)位置之切換器915。板920藉由使用者在與第一方向1015相反之第二方向1025上操縱至第二位置中。在第二位置中，子核心300a-300d之端子與傳導匯流排1000接觸，且因此電連接至彼此。
儘管說明為處於串聯型電連接，但子核心300a-300d可替代性地或另外以並聯型組態連接，使得電連接之子核心300a-300d及因此電池組900提供所要特性，諸如所要組電壓、所要組電流輸出及所要組功率容量。
圖13說明根據本申請案之一些實施例的電池組1300。電池組1300包括外殼1305，外殼1305具有電池組介面1310及切換器1315。外殼1305可由與上文所論述之外殼200類似的材料形成。另外，外殼1305可含有電池模組300及電池胞元400，如上文所論述。電池組介面1310經組配來經由電介面1320電地且經由實體介面1325實體地將電池組1300連接至一或多個裝置105。電介面1320可包括一或多個正端子、一或多個接地端子及一或多個通訊端子。儘管說明為軌道及溝槽介面，但在其他實施例中，實體介面1325可為插座及閥桿介面。
切換器1315包括使用者介面1330且經組配來處於第一位置(圖14A)及第二位置(圖14B)。當處於第一(例如，「斷開」)位置時，含於外殼1305內之電池組1300的電組件(例如，子核心300)彼此電斷連。當處於第二(例如，「接通」)位置時，電組件(例如，子核心300)電連接至彼此。切換器1315可藉由使用者由按壓切換器1315而自第一位置操縱至第二位置。另外，當電池組實體耦接至電裝置時，切換器1315可藉由電裝置(例如，電動工具及/或充電器)操縱。
如所說明，在一些實施例中，使用者介面1330包括藉由切換器1315所形成之狹槽或孔隙1335。在此實施例中，使用者可藉由將多種工具(例如，平頭螺絲起子)放置至狹槽1335中而將切換器1315自第二位置操縱至第一位置。在一些實施例中，擋止件(例如，束線帶或其他模製件)可放置或定位於狹槽1335內，以防止切換器1315自第一位置移動至第二位置。
在一些實施例中，電池組1300進一步包括經組配來防止切換器1315之意外操作的閂鎖。舉例而言，在一些實施例中，使用者在將切換器1315自第一(例如，「斷開」)位置操縱至第二(例如，「接通」)位置及/或自第二(例如，「接通」)位置操縱至第一(例如，「斷開」)位置之前啟動閂鎖。
圖15A及圖15B說明根據本申請案之另一實施例的切換器1315。如上文所論述，切換器1315經組配來處於第一位置(圖14A及圖15A)及第二位置(圖14B及圖15B)。切換器1315包括殼體1500、端子605a、605b、605c、…、605n、傳導匯流排1505及非傳導層1510。殼體1500可實質上類似於殼體600，傳導匯流排1505可實質上類似於傳導匯流排610，且非傳導層1510可實質上類似於非傳導層615。殼體1500可包括一或多個凹座1515、前擋止部件1520及後擋止部件1525。
如圖15A及圖15B中所說明，在一些實施例中，傳導匯流排1505及非傳導層1510經由保護性部件1530耦接至使用者介面1330，保護性部件1530具有一或多個突出部1535且形成孔隙1540。突出部1535與殼體1500之一或多個凹座1515嚙合，以防止第一位置與第二位置之間的不合需要之移動。如圖15C中所說明，傳導匯流排1505及非傳導層1510可形成板1542。如所說明，在一些實施例中，板1542具有矩形形狀。然而，在其他實施例中，板1542可形成為其他形狀(例如，正方形)。儘管說明為傳導匯流排1505具有四個傳導部件1544，但在其他實施例中，傳導匯流排1505可具有更多或更少的傳導部件1544。
在圖15C之所說明實施例中，傳導部件1544與非傳導層1510近似齊平或連續。此實施例促進端子605在去往非傳導層1510之連接與去往傳導匯流排1505之傳導部件1544的連接之間的移動。在一些實施例中，如圖15C中所說明，傳導匯流排1505由連續傳導材料(例如，銅)形成。
圖15D說明根據另一實施例的電及/或實體連接至端子1546a、1546b之傳導匯流排1505及非傳導層1510。每一所說明端子1546包括經由匯流排條1549連接之第一端子部分1548a及第二端子部分1548b。在一些實施例中，匯流排條1549在端子部分1548a、1548b之間提供並聯連接，同時減小經由子核心之連接所產生的電阻及熱量。如所說明，每一端子部分1548包括實質上類似於端子605之上部支腳640及下部支腳645的上部支腳640及下部支腳645。包括匯流排條1549之端子1546允許在第一多個子核心(例如，子核心300a、300b)與第二多個子核心(例如，子核心300c、300d)之間的單一電連接。在其他實施例中，端子1546可包括兩個以上端子部分1548。
如圖16A中進一步說明，前擋止部件1520定位於孔隙1540內且嚙合保護性部件1530，以防止傳導匯流排1505及非傳導層1510在自第二位置移動至第一位置時超過第一位置。
在另一實施例中，如圖16B至圖16D中所說明，除了前擋止部件1520之外或替代於前擋止部件1520，板1542可包括後擋止部件1522。類似於前擋止部件1520，後擋止部件1522可防止傳導匯流排1505及非傳導層1510在自第二位置移動至第一位置時移動超越第一位置。在一些實施例中，後擋止部件1522由鋼或類似材料形成。如圖16C中所說明，後擋止部件1522在處於第一(例如，「斷開」)位置時嚙合第一後孔隙1524a，且在處於第二(例如，「接通」)位置時嚙合第二後孔隙1524b。如圖16D中所說明，在一些實施例中，後擋止部件1522可包括熱支撐(heat stake)至板1542之彈簧。
如圖17中進一步說明，後擋止部件1525防止傳導匯流排1505及非傳導層1510在自第一位置移動至第二位置時超過第二位置。
圖18說明電池組100之示範性電池監視電路2248。如所說明，電池監視電路2248包括兩個5S1P胞元區塊2000A及2000B。胞元區塊2000可實質上類似於上文所論述之子核心300。胞元區塊2000A藉由電子處理器2252A使用類比前端(AFE)2256A來監視。胞元區塊2000B藉由電子處理器2252B使用AFE 2256B來監視。
AFE 2256A-B能夠監視胞元區塊2000A-B中之個別胞元。AFE 2256A-B可使用例如藉由Texas Instruments所設計之BQ76925主機控制之類比前端來實施。AFE 2256A-B可單一地稱為AFE 2256，且處理器2252A-B可單一地稱為處理器2252。在其他實施例中，電池監視電路2248可包括藉由更多或更少的處理器2252及AFE 2256監視之更多或更少的胞元區塊2000。
AFE 2256經由V3P3線對處理器2252提供操作電力。處理器2252經由SCL線對AFE 2256提供串行時鐘(SCL)。處理器2252及AFE 2256經由SDA線交換串行資料。舉例而言，處理器2252可經由SDA線將將要在給定時間監視之個別胞元的位址寫入至AFE 2256的暫存器。AFE 2256經由VREF+線將用以量測胞元400之個別電壓的參考電壓提供至處理器2252。AFE 2256經由VCOUT線將個別狀態(例如，個別胞元400之電壓)提供至處理器2252。AFE 2256可基於經由SDA線寫入至AFE 2256之請求在VCOUT線處提供特定胞元400的電壓。電池監視電路2248可另外包括耦接電路，例如促進處理器2252A-B與工具之電子處理器之間的通訊的光耦接電路2258。
圖19說明又一替代性電池監視電路2260。如所說明，電池監視電路2260包括三個5S1P胞元區塊2000A-C。每一胞元區塊2000A-C藉由單一電子處理器2264分別使用AFE 2268A-C來監視。如上文所述，AFE 2268A-C能夠監視胞元區塊2000A-C中之個別胞元400。AFE 2268A-C可單一地稱為AFE 2268。在其他實施例中，電池監視電路2248可包括藉由處理器2264使用更多或更少的AFE 2268監視之更多或更少的胞元區塊2000。
處理器2264可自AFE 2268中之一者接收操作電力。處理器2264經由SCL線將串行時鐘提供至AFE 2268A-C。另外，處理器2264及AFE 2268A-C經由SDA線交換串行資料。處理器2264可在類比輸入端ANI0-5處接收參考電壓(VREF+)及個別胞元狀態(VCOUT)。在所說明實例中，類比輸入端ANI0-1連接至AFE 2268A，類比輸入端ANI2-3連接至AFE 2268B，且類比輸入端ANI4-5連接至AFE 2268C。
圖20說明使用共用之積體電路間(I2C)匯流排之另一替代性電池監視電路2272。如所說明，電池監視電路2272包括藉由單一電子處理器2276分別使用AFE 2280A-C監視之三個5S1P胞元區塊2000A-C。電池監視電路2272以與圖19之電池監視電路2260類似的方式操作。
AFE 2280A-C經由共用之I2C通道與處理器2276通訊。AFE 2280A-C之輸出係在處理器2276的類比輸入端ANI0-3處提供。因為胞元區塊2000A-C中之所有胞元400在類似的電壓位準下操作，所以處理器2276可具備來自AFE 2280A之單一參考電壓(VREF+)。參考電壓VREF+係在類比輸入端ANI0處提供。個別胞元(VCOUT)之狀態分別在來自AFE 2280A-C的類比輸入端ANI1-3處提供。電池監視電路2272可包括藉由處理器2276使用更多或更少的AFE 2280經由共用之I2C通道所監視之更多或更少的胞元區塊2000。電池監視電路2272亦可包括光耦接電路2284。
圖21A-B說明使用多工器之又一替代性電池監視電路2288。如所說明，電池監視電路2288包括藉由單一電子處理器2292使用AFE 2296A-D監視之四個5S1P胞元區塊2000A-D。電池監視電路2288以與圖20之電池監視電路2272類似的方式操作。
AFE 2296A-D經由共用之I2C通道與處理器2292通訊。如圖21A中所示，多工器2300在共用之I2C通道上連接於處理器2292與AFE 2296A-D之間。處理器2292將選擇輸入提供至多工器2300，以便在2296A-D之間選擇AFE 2296，處理器2292在特定時間與該AFE 2296交換通訊。如圖21B中所示，多個多工器2300A-B亦可經由多個I2C通道來使用，以促進處理器2292與AFE 2296A-D之間的通訊。電池監視電路2288亦可包括光耦接電路2302。
圖22說明使用多個積體電路間(I2C)匯流排之又一替代性電池監視電路2304。如所說明，電池監視電路2304包括藉由單一電子處理器308分別使用AFE 2312A-C監視之三個5S1P胞元區塊2000A-C。電池監視電路2304以與圖20之電池監視電路2272類似的方式操作。然而，AFE 2312A-C經由多個I2C通道與處理器2308通訊。
舉例而言，AFE 2312A經由I2C通道I2C 1與處理器2308通訊，AFE 2312B經由I2C通道I2C 2與處理器2308通訊，等等。類似於圖20之電池監視電路2272，AFE 2312A-C之輸出係在處理器2308的類比輸入端ANI0-3處提供。電池監視電路2304可包括藉由處理器2308使用更多或更少的AFE 2312經由多個I2C通道所監視之更多或更少的胞元區塊2000。電池監視電路2304亦可包括光耦接電路2316。
圖23說明使用串列周邊介面之另一替代性電池監視電路2320。如所說明，若干5S1P區塊2000藉由單一電子處理器2324使用若干AFE 2328監視。AFE 2328使用串列周邊介面匯流排與處理器2324通訊。電池監視電路2320亦可包括若干切換器2332，其中電阻器跨越每一胞元區塊2000連接以在胞元平衡期間對胞元區塊2000進行放電。
因此，本申請案可尤其提供用於電連接及斷連電池組中之多個電池胞元的系統及方法。
100、500、900、1300‧‧‧電池組
105a‧‧‧電裝置/斜切鋸
105b‧‧‧電裝置/電錘
105c‧‧‧電裝置/台鋸
105d‧‧‧電裝置/圓鋸
105e‧‧‧電裝置/切斷機
105f‧‧‧電裝置/吹葉機
105g‧‧‧電裝置/修剪器
200、905、1305‧‧‧外殼
210、510、1310‧‧‧電池組介面
300‧‧‧電池模組
300a、300b、300c、300d‧‧‧電氣子核心
310‧‧‧從屬控制器
315‧‧‧主控控制器
400、400a、400b、400c‧‧‧電池胞元
402‧‧‧條帶
405a、405b‧‧‧電切換裝置
410‧‧‧處理單元
415‧‧‧記憶體
505‧‧‧電池組外殼
515‧‧‧切換器或蓋
520、1015‧‧‧第一方向
525‧‧‧熔絲
600、1500‧‧‧殼體
605、605a、605b、605c、605d、605e、605f、1546a、1546b‧‧‧端子
610、610a、610b、610c、1000、1505‧‧‧傳導匯流排
615、1510‧‧‧非傳導層
630‧‧‧第一末端
635‧‧‧第二末端
640‧‧‧上部支腳
645‧‧‧下部支腳
800、915、1315、2332‧‧‧切換器
910‧‧‧介面
920、1542‧‧‧板
925‧‧‧第一側部
927‧‧‧第二板
930‧‧‧公部件或柱塞
935‧‧‧第二側部/孔隙
1005‧‧‧非傳導部分
1020‧‧‧偏置部件
1025‧‧‧第二方向
1320‧‧‧電介面
1325‧‧‧實體介面
1330‧‧‧使用者介面
1335‧‧‧狹槽或孔隙
1515‧‧‧凹座
1520‧‧‧前擋止部件
1522、1525‧‧‧後擋止部件
1524a‧‧‧第一後孔隙
1524b‧‧‧第二後孔隙
1530‧‧‧保護性部件
1535‧‧‧突出部
1540‧‧‧孔隙
1544‧‧‧傳導部件
1548a‧‧‧第一端子部分
1548b‧‧‧第二端子部分
1549‧‧‧匯流排條
2000A、2000B、2000C、2000D‧‧‧5S1P胞元區塊
2248、2260、2272、2288、2304、2320‧‧‧電池監視電路
2252A、2252B、2264、2276、2292、2308、2324‧‧‧電子處理器
2256A、2256B、2268A、2268B、2268C、2280A、2280B、2280C、2296A、2296B、2296C、2296D、2312A、2312B、2312C、2328‧‧‧類比前端(AFE)
2258、2284、2302、2316‧‧‧光耦接電路
2300、2300A、2300B‧‧‧多工器
ANI0、ANI0-1、ANI0-3、ANI0-5、ANI1-3、ANI2-3、ANI4-5‧‧‧類比輸入端
I2C‧‧‧1、I2C
2‧‧‧I2C通道
VREF+‧‧‧z參考電壓
VCOUT‧‧‧胞元狀態
圖1A說明電池組系統。
圖1B說明電池組系統。
圖2為圖1A及/或圖1B之電池組系統之電池組的透視圖。
圖3為圖2之電池組之多個子核心的透視圖。
圖4為圖1A及/或圖1B之電池組內之多個電池胞元的部分剖視圖。
圖5為圖2之電池組的方塊圖。
圖6為電池組之替代性構造的透視圖。
圖7A及圖7B為圖6之電池組之切換器的透視圖，其說明切換器之操作。
圖8說明圖7A及圖7B之切換器的端子。
圖9A及圖9B為圖6之電池組的方塊圖，其說明切換器之操作。
圖10為切換器之電氣圖。
圖11為電池組之另一替代性構造的透視圖。
圖12A及圖12B為圖11之電池組的方塊圖，其說明切換器之操作。
圖13為電池組之另一替代性構造的透視圖。
圖14A及圖14B為圖13之電池組之切換器的透視圖。
圖15A及圖15B為圖13之電池組之切換器的透視圖，其說明切換器之操作。
圖15C為圖15A及圖15B之切換器之板的透視性部分暴露視圖。
圖15D為包括端子的圖15A之切換器之板的透視圖。
圖16A至圖16D說明圖15A至圖15D之切換器之擋止部件的視圖。
圖17為圖15A及圖15B之切換器的放大視圖。
圖18為電池監視電路之方塊圖。
圖19為替代性電池監視電路之方塊圖。
圖20為使用共用之積體電路間匯流排的電池監視電路之方塊圖。
圖21A至圖21B為使用多工器及共用之積體電路間匯流排的電池監視電路之方塊圖。
圖22為使用多個積體電路間匯流排之電池監視電路的方塊圖。
圖23為使用串列周邊介面之電池監視電路的方塊圖。

Claims (40)

  1. 一種電池組，其包含： 一外殼，其界定一孔隙； 處於該外殼內之一第一電池胞元，該第一電池胞元電連接至一第一端子； 處於該外殼內之一第二電池胞元，該第二電池胞元電連接至一第二端子；及 一切換器，其經組配來處於一第一位置及一第二位置，該切換器包括延伸通過該孔隙之一使用者介面，及位於該外殼內的一板，該板包括 一傳導部分，其經組配來在該切換器處於該第一位置時將該第一端子電連接至該第二端子，及 一非傳導部分，其經組配來在該切換器處於該第二位置時電氣隔離該第一端子與該第二端子。
  2. 如請求項1之電池組，其中該使用者介面界定一第二孔隙。
  3. 如請求項2之電池組，其中該第二孔隙經組配來接納用於將該切換器自第一位置移動至第二位置的一工具頭部。
  4. 如請求項1之電池組，其中該第一端子及該第二端子各自包括朝向彼此偏置之一上部支腳及一下部支腳。
  5. 如請求項4之電池組，其中該上部支腳及該下部支腳經組配來在該切換器之該第一位置抓握該傳導部分且在該切換器的該第二位置抓握該非傳導部分。
  6. 如請求項1之電池組，其中該電池組經組配來電及機械連接至一電動工具。
  7. 如請求項6之電池組，其中該使用者介面在機械連接後即與該電動工具相互作用，使得該切換器自該第二位置移動至該第一位置。
  8. 如請求項1之電池組，其中該傳導部分為連續的。
  9. 如請求項1之電池組，其中該第一端子及該第二端子各自包括連接至一第二端子部分之一第一端子部分。
  10. 如請求項1之電池組，其中該電池組具有大約3000瓦特至大約5500瓦特之一功率性能。
  11. 如請求項1之電池組，其中該電池組具有大約72V之一標稱電壓。
  12. 如請求項1之電池組，其中該電池組具有大約70V至大約80V之一標稱電壓。
  13. 如請求項1之電池組，其中該電池組具有大約100V至大約130V之一標稱電壓。
  14. 如請求項1之電池組，其中該電池組具有大約30V至大約40V之一標稱電壓。
  15. 如請求項1之電池組，其中該第一電池胞元包括於一第一子核心中且該第二電池胞元包括於一第二子核心中。
  16. 如請求項15之電池組，其中該第一子核心及該第二子核心中之每一者具有小於大約100Wh之一功率容量。
  17. 如請求項15之電池組，其中該第一子核心及該第二子核心中之每一者具有小於大約300Wh之一功率容量。
  18. 一種電池組，其包含： 一外殼； 處於該外殼內之一第一電池胞元，該第一電池胞元電連接至一第一端子，該第一端子具有朝向彼此偏置的一第一上部支腳及一第一下部支腳； 處於該外殼內之一第二電池胞元，該第二電池胞元電連接至一第二端子，該第二端子具有朝向彼此偏置的一第二上部支腳及一第二下部支腳；及 一切換器，其經組配來處於一第一位置及一第二位置，該切換器包括位於該外殼內之一板，該板包括 一傳導部分，其經組配來在該切換器處於該第一位置時將該第一端子電連接至該第二端子，及 一非傳導部分，其經組配來在該切換器處於該第二位置時電氣隔離該第一端子與該第二端子。
  19. 如請求項18之電池組，其中該切換器包括延伸通過該外殼之一孔隙的一使用者介面。
  20. 如請求項19之電池組，其中該使用者介面界定一第二孔隙。
  21. 如請求項20之電池組，其中該第二孔隙經組配來接納用於將該切換器自第一位置移動至第二位置的一工具頭部。
  22. 如請求項18之電池組，其中該上部支腳及該下部支腳經組配來在該切換器之該第一位置抓握該傳導部分且在該切換器的該第二位置抓握該非傳導部分。
  23. 如請求項18之電池組，其中該第一端子及該第二端子各自包括連接至一第二端子部分之一第一端子部分，該第一端子部分及該第二端子部分各自包括朝向彼此偏置的一上部支腳及一下部支腳。
  24. 如請求項23之電池組，其中該第一端子之該第一端子部分及該第二端子部分經由一第一匯流排條而電連接，且該第二端子的該第一端子部分及該第二端子部分經由一第二匯流排條而電連接。
  25. 如請求項18之電池組，其中該電池組具有大約3000瓦特至大約5500瓦特之一功率性能。
  26. 如請求項18之電池組，其中該電池組具有大約72V之一標稱電壓。
  27. 如請求項18之電池組，其中該電池組具有大約70V至大約80V之一標稱電壓。
  28. 如請求項18之電池組，其中該電池組具有大約100V至大約130V之一標稱電壓。
  29. 如請求項18之電池組，其中該電池組具有大約30V至大約40V之一標稱電壓。
  30. 如請求項18之電池組，其中該第一電池胞元包括於一第一子核心中且該第二電池胞元包括於一第二子核心中。
  31. 如請求項30之電池組，其中該第一子核心及該第二子核心中之每一者具有小於大約100Wh之一功率容量。
  32. 如請求項30之電池組，其中該第一子核心及該第二子核心中之每一者具有小於大約300Wh之一功率容量。
  33. 一種電池組，其包含： 一外殼； 處於該外殼內之一第一電池胞元，該第一電池胞元電連接至一第一端子； 處於該外殼內之一第二電池胞元，該第二電池胞元電連接至一第二端子；及 位於該外殼之一外部部分上的一滑動切換器，該滑動切換器經組配來處於一第一位置及一第二位置，該滑動切換器包括一板，該板包括 一傳導部分，其經組配來在該切換器處於該第一位置時將該第一端子電連接至該第二端子，及 一非傳導部分，其經組配來在該切換器處於該第二位置時電氣隔離該第一端子與該第二端子。
  34. 如請求項33之電池組，其中該外殼包括一頂部部分、一底部部分、一前部部分、一後部部分、一第一側部部分及一第二側部部分。
  35. 如請求項34之電池組，其中該滑動切換器位於該第一側部部分上。
  36. 如請求項35之電池組，其進一步包含位於該外殼之該前部部分上的一電介面。
  37. 一種電池組，其包含： 一外殼，其界定一孔隙； 處於該外殼內之一第一電池胞元，該第一電池胞元電連接至一第一端子； 處於該外殼內之一第二電池胞元，該第二電池胞元電連接至一第二端子；及 一板，其經組配來處於一第一位置及一第二位置，該板包括自該板延伸至該孔隙中的一柱塞，該柱塞包括 一傳導部分，其經組配來在該柱塞處於該第一位置時將該第一端子電連接至該第二端子，及 一非傳導部分，其經組配來在該柱塞處於該第二位置時電氣隔離該第一端子與該第二端子。
  38. 如請求項37之電池組，其中該外殼包括一頂部部分、一底部部分、一前部部分、一後部部分、一第一側部部分及一第二側部部分。
  39. 如請求項38之電池組，其中該滑動切換器位於該第一側部部分上。
  40. 如請求項39之電池組，其進一步包含位於該外殼之該前部部分上的一電介面。
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