TWM582238U

TWM582238U - 包含旋轉連接器的電池組

Info

Publication number: TWM582238U
Application number: TW108200909U
Authority: TW
Inventors: 趙江; 劉亞賓; 趙建國; 吳源柏
Original assignee: 澳門商創科（澳門離岸商業服務）有限公司
Priority date: 2018-02-12
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2019-08-11
Also published as: WO2019153349A1; CN111712945A; CA3090555A1; EP3753057A1; AU2018407666A1; EP3753057A4; CN111712945B; MX2020008197A; US20210050565A1; CA3090555C

Abstract

本創作係關於包含旋轉連接器的電池組。其中係一種電池組，包括框架和安裝到框架的兩個或多個電池單元。兩個或多個電池單元通過旋轉連接器互連，該旋轉連接器被配置為實現兩個或多個電池單元之間的電連接。旋轉連接器適於在至少第一旋轉位置和第二旋轉位置之間切換，在第一旋轉位置，兩個或多個電池單元電連接，在第二旋轉位置，兩個或多個電池單元未電連接。當使用者致動電池組上的旋鈕時，連接端子將其旋轉位置從非導電位置改變到導電位置，從而實現電池組之間的電連接。

Description

包含旋轉連接器的電池組

本創作係關於包含旋轉連接器的電池組。其中係本創作涉及電能量存儲裝置，尤其涉及一種包含多個電池單元的電池組。

電池組通常用於可擕式電氣設備和工具，因此這些設備和工具可用於沒有固定電源的環境中。例如，電動工具製造商通常製造通用電源組，其可以相容地用於不同類型的無繩電動工具，例如電鑽、錘子、螺絲刀、角磨機等。電池組通常包括容納在整體殼體中的多個電池單元，其中使用者可以容易地將整個電池安裝到電動工具中，或者通過配置在電池組殼體上的鎖定機構將其從電池工具中移除。

然而，傳統的電池組通常在工廠製造成可使用狀態，這意味著在離開工廠運輸或銷售之前的電池組是完全組裝好和可以操作的。終端使用者在接收電池組時可以立即將電池組插入電子裝置中以開始使用電子裝置。以這種方式製造的電池組無疑為使用者提供了便利，因為在開始使用電池組之前在使用者方面不需要額外的設置步驟。另一方面，這種電池組存在的問題是，一旦在工廠製造完成，電池組將會自放電，這最終導致電池組的電能損失，並且電池壽命降低。

已經開發了用於電池組的一些類型的可配置連接器，允許電池單元之間的電連接打開或閉合。然而，這些可配置連接器通常被設計為與電池組分開的組件，並且它們容易發生丟失，損壞或以其他方式變得不可用的風險。

本創作係提出包含旋轉連接器的電池組。依據本創作之一實施例，係鑒於上述背景，本創作的目的是提供一種替代電池組，以及製造電池組和準備使用電池組的方法，其消除或至少減輕以上技術問題。

通過獨立請求項的特徵的組合來滿足上述目的；從屬請求項公開了本創作的其他有利實施例。

本領域技術人員將從以下描述中得出本創作的其他目的。因此，上述目的陳述並非詳盡的，僅用於說明本創作的許多目的中的一些目的。

因此，一方面本創作提供一種電池組，包括框架以及安裝在框架的兩個或多個電池單元。兩個或多個電池單元通過旋轉連接器互連，所述旋轉連接器被配置為實現兩個或多個電池單元之間的電連接。旋轉連接器適於在至少第一旋轉位置和第二旋轉位置之間切換，在第一旋轉位置，兩個或多個電池單元電連接，在第二旋轉位置，兩個或多個電池單元未電連接。

優選地，所述旋轉連接器還包括使用者致動旋鈕，以及連接到所述旋鈕的至少一個連接端子。連接端子適於因使用者致動該旋鈕而樞轉。

更優選地，所述旋轉連接器包括一對連接端子，所述連接端子形成在細長連接條的兩端上。

根據一個具體實施方式，所述旋轉連接器包括一對連接端子，所述連接端子形成在連接構件的兩端上。兩個連接端子佈置成使得它們以 a的角度彼此分開，其中 a滿足0°＜ a＜180°。

在一個變型中， a是90°。

根據另一具體實施方式，所述兩個連接端子沿著所述旋鈕的軸向彼此偏移。

根據優選實施例的變型，所述旋轉連接器包括三對連接端子。電池組還包括四組電池單元，四組電池單元之間的電連接由三對連接端子控制。

根據優選實施例的另一變型，所述電池組還包括多組電池單元。每組電池單元包括兩個或多個電池單元。旋轉連接器被配置為實現多組電池單元之間的電連接。

優選地，每組電池單元包括串聯連接的兩個子組，並且每個所述子組包括多個並聯連接的電池單元。

根據優選實施例的另一變型，所述電池組，還包括電路板，旋轉連接器可旋轉地安裝到所述電路板。電路板包括一個或多個鴨嘴端子，一個或多個鴨嘴端子適於與旋轉連接器配合。

本創作有許多優點。根據本創作的電池組當在工廠製造後，不是完全可用的。在電池組的存儲、運輸、銷售期間，甚至當與電池組一起使用的電動工具一起或分開購買電池組的消費者存儲電池組時，在沒有打開包裝的前提下，這種非功能狀態仍在繼續。電池組開始工作的時間，是當使用者致動電池組上的旋鈕時，使得連接端子將其旋轉位置從非導電位置改變到導電位置，從而實現電池單元的組之間的電連接。這樣，只有當最終使用者接收電池組並通過使用旋轉連接器使其進入工作模式時，才接通電池組的內部電路。

本創作的另一個優點是旋轉連接器為使用者提供了一種操作電池單元之間的電連接的簡便方法。不需要安裝部件，因為旋轉連接器是電池組的集成部件。根據本創作，消除了單獨部件丟失或損壞的風險。此外，由於沒有單獨的部件，因此不需要在電池組的殼體上設計任何開口或通道，以便安裝單獨的部件，這可以防止電池組的內部部件可能的水濺或其他類型的環境損壞。

在以下申請專利範圍中和在本創作的前述描述中，除非上下文由於明確的語言或必要的含義而另外要求，否則詞語“包括”或諸如“包括”或“包含”的變體用於包含的意義，即指定所述特徵的存在但不排除在本創作的各種實施例中存在或添加其他特徵。

如本文和申請專利範圍中所使用的，除非另有說明，否則“耦合”或“連接”是指通過一個或多個電氣裝置直接或間接地電耦合或連接。

本文使用的諸如“水平”、“垂直”、“向上”、“向下”、“上方”、“下方”和類似術語的術語是出於以正常使用方向描述本創作的目的。並不意圖將本創作限制於任何特定方向。

現在參考圖1a和圖1b，本創作的第一實施例是電池組20，其可用於電動工具，例如掌上型電動工具和戶外電動園藝工具。電池組20包括殼體22，殼體22容納包括多個電池單元的電池組20的內部部件(所有這些部件未在圖1a和1b中示出)，支撐這些電池單元的電池框架和電池組的控制電路板。如本領域技術人員所理解的，殼體22呈現出特殊的形狀，該形狀根據上述電動工具上的電池插座(未示出)的尺寸製成。

圖1b清楚地示出了電池組20的底側，在該底側上設置有主電池端子26，以及用於將電池組20固定在電動工具或電池充電器的電池插座中的鎖定機構。主電池端子26位於比電池殼體20的突出部分28的頂面低的水平，使得主電池端子26實際上隱藏在突出部分28中並且只能當電池組20插入電動工具或充電器的電池插座時，由充電器或電動工具上的相應的端子(未示出)物理接觸。此外，在突出部分28的頂面上形成有兩個次級端子30，因此次級端子30位於主電池端子26的上方。主電池端子26包含一個正電源端子以及一個負電源電源端子，以及兩個通信端子(未示出，稍後將更詳細地描述)。次級端子30包含兩個通信端子。鎖定機構包括配置在突出部分28上的柱34，柱34可相對於突出部分28移動。柱34通常由彈性裝置(未示出)偏置，使得柱34延伸超出突出部分28表面。因此，柱34在安裝後將電池組保持在電池插座中，其中柱34卡扣配合到電池插座中的相應凹槽結構(未示出)中。為了從電池插座中移除電池組，使用者啟動相應的機構(在電池組20本身上或在電池充電器/電動工具上)，這將促使柱34移動，結果柱34後退到突出部分28中，因此，電池組被解鎖。鎖定機構的結構以及電池組如何牢固地安裝到電動工具或電池充電器是本領域技術人員所熟知的，因此這裡不再詳細描述。

在突出部分28上，配置有使用者致動的旋鈕24，用於配置電池組20的內部電路。旋鈕24是電池組20的旋轉連接器的一部分。兩個標籤也形成在突出部分28的表面上，即“ON”標籤32和“OFF”標籤34。這些標籤向使用者提供視覺指示，以提示使用者將旋鈕24旋轉到兩個正確位置中的其中一個。當旋鈕24的中央指示器24a指向“ON”標籤32或“OFF”標籤34時，到達該正確位置。注意，在圖1b的圖示中，旋鈕24不在任何一個正確的位置中，因為中央指示器24a不指向“ON”標籤32或“OFF”標籤34。

現在參照圖2，示出了上述電池組，其殼體被移除以露出多個電池框架40和電池組的電路板38。在該圖中，還示出了包括旋鈕24的旋轉連接器已經安裝在電路板38上。電池組中有四個電池框架40，各自的電池單元42安裝在電池框架40中。四個框架40基本上以頭對尾的方式對齊，這一起形成電池組的細長形狀。每個框架40包含多個通孔(未示出)，其中每個該通孔用於容納一個電池單元42。電池單元42具有圓柱形狀。同一框架40中的多個電池單元42通過金屬條47連接，以便並聯連接電池單元42。另外，跨越不同框架40的電池單元42通過連接桿48連接，連接桿48沿框架40的外表面延伸。連接桿48由薄金屬條製成，其具有與所述部分的外部形狀緊密配合的形狀。框架40，連接桿48沿著框架40延伸。每個連接桿48從框架40的一端延伸到電路板38，其中不同框架40中的電池單元42在電路板38處彼此電連接，受旋轉連接器的狀態的影響。可以看到一些連接桿48具有彎曲的形狀。還有一個散熱器39連接到電路板38的端部。

儘管未示出，但電池組20中的電池單元42構成不同的組和子組。這些組是電池單元在電池組20中最大的電池單元，並且上述旋轉連接器啟用/禁用電池單元組42之間的電連接。在每組中，還有多個子組，這些子組中每個自組包含多個電池單元42。

上述主電池端子26安裝在電路板38上並電連接到電路板38。四個主電池端子26a-26d以並排方式排列。端子26a和26d是正電源端子和負電源端子，其向外部電動工具供應電力或從充電器接收電力。端子26c和26b是用於與電動工具或充電器通信的兩個通信端子。值得注意的是，從圖2可以看出，包括兩個端子30a和30b的次級端子30位於主電池端子26中的通信端子26b和26c上方的位置。具體地，通信端子26b和26c是傳統的薄板形狀，但是通信端子30a和30b各自具有帶彎曲的特殊L形狀。每個通信端子30a和30b具有以平行於通信端子26b或26c的方式從電路板38向上延伸的第一部分(未示出)，但是高出從電路板38延伸的通信端子26b或26c。然後，每個通信端子30a和30b彎曲之後的第二部分與通信端子26b或26c相同向前突出，但是在通信端子端26b或26c上方。以這種方式，在有限的空間內，可以以緊密的方式實現兩個不同的通信端子，並且它們具有良好的電隔離，因為在通信端子30a或30b的第一部分之間存在某些隔離材料(未示出)以及通信端子26b或26c中的相應一個。

圖3示出了電路板38上的板載端子，其適於連接到旋轉連接器的相應連接端子。然而，為了清楚說明，在該圖中未示出旋轉連接器。圖3示出了六個板載端子44a-44f以圓周的方式配置在電路板38上，並且安裝孔46形成在電路板38上由六個板載端子44a-44f形成的假設圓的中心處。安裝孔46適於接收和固定旋轉連接器的一部分。六個板載端子44a-44f配置在不同的高度，因為它們由不同長度的支撐構件50a-50f支撐。特別地，端子44a和44d是六個端子中的較低端子，並且它們佈置在安裝孔46的相對側，因為它們位於穿過安裝孔46的直線上。端子44b和44e是六個端子中的中間端子，且這兩個端子也佈置在安裝孔46的相對側。端子44c和44f是六個端子中的較高端子，並且這兩個端子也佈置在安裝孔46的相對側上。因此，六個板載端子形成三對，即端子44a和44d，端子44b和44e，以及端子44c和44f。從端子44a到44f，它們的高度遵循“低 - 中 - 高 - 低 - 中 - 高”的順序。這是因為它們各自的支撐構件50a-50f在高度變化方面也具有類似的模式。每個支撐構件50a-50f具有橋狀結構，並且每個板載端子44a-44f是鴨嘴形端子。板載端子44a-44f佈置成處於不同的高度，使得它們在旋轉連接器的致動期間不會彼此干擾。

每個支撐構件50a-50f安裝到相應的輪廓52a-52f，板載端子44a-44f通過該輪廓連接到相應的電池單元組。支撐構件50a-50f和板載端子44a-44f都由金屬製成以便導電。輪廓52a-52f中的每一個還包含狹縫54a-54f，上述連接桿(圖3中未示出)可以通過狹縫54a-54f插入並用於最終連接到電池單元組。

現在轉向圖4。電路板38的後側具有六個輪廓52a'-52f'，其以一對一的方式對應於電路板38的頂側上的上述輪廓52a-52f。後側上的六個輪廓52a'-52f'可以看作電路板38頂側的那些輪廓中的“鏡像”輪廓。一旦支撐構件或連接條插入電路板38中，六個52a'-52f'中的每個都與輪廓52a-52f中的對應部分連接。例如，圖4示出了插入輪廓52d'上的狹縫(未示出)中的連接條48。圖4還示出了旋轉連接器的旋轉底座56，其被接收並定位在電路板38上的安裝孔中。

還如圖3和圖4所示，在電路板38的頂側還有一對輪廓52g，52h，並且相應地在電路板38的後側上有一對輪廓52g'，52h'。輪廓52g，52h適於與旋轉連接器的連接部分接觸，如下面將更詳細描述的。

接下來，在圖5-圖7b示出了電池組的旋轉連接器，其包括旋鈕24，固定到旋鈕24並可與旋鈕24共同旋轉的旋轉底座56，以及各種連接端子。圖5中所示的部件未示出其相對於彼此的正確尺寸或者在組裝時它們的正確定向。有三對連接端子，每對連接端子由單件組件形成。三對連接端子聯接到旋轉底座56上，並且可由於旋轉底座56旋轉而旋轉。特別地，第一對連接端子64a，64b形成在細長連接條64的兩個相對端上。第二對連接端子62a，62b和第三對連接端子62c和62d分別形成在兩個連接構件62上，兩個連接構件62彼此相同，並且它們中的每一個包含兩個彎曲部62e。彎曲的存在導致在一個連接構件62上，連接端子62a不僅在徑向平面中以90°的角度與另一個連接端子62b分離，而且連接端子62a也與連接端子62b沿著旋轉連接器的旋轉軸(未示出)的方向偏移。另一個連接構件62上的兩個連接端子62c和62d在彼此之間具有相似的空間關係。螺釘58將旋鈕24，連接條64，旋轉底座56和尾部連接器60固定在一起。尾部連接器60具有通過中間部分60b連接的兩個尾端60a，其中中間部分60b通過螺釘58緊固到旋轉底座56。兩個尾端60a佈置成使得它們彼此面對但是沿軸向彼此偏移。兩個尾端60a適於與輪廓52g和52h接觸。另外，兩個連接構件62通過形成在旋轉底座56上的各種凹槽56a接收和緊固而安裝在旋轉底座56上。

如圖5中所示，在旋鈕24的頂側(當電池組組裝後使用者可見的一側)，除了形成為凹槽的中央指示器24a之外，還有兩個不同長度的弧形槽24b，24c，以及位於兩個弧形槽24b，24c的一端的兩個標記24d，24e。所有中央指示器24a和兩個弧形凹槽24b，24c設計成便於使用者例如使用他/她的指甲操作旋鈕24，但同時防止意外致動旋鈕24。如果使用者想要打開/關閉電池組的內部電路，則24d，24e可以幫助指示旋轉方向。

如下所述，旋轉連接器可以在第一狀態和第二狀態之間切換，這最終控制電池組中的電池單元的組之間的電連接。第一狀態和第二狀態分別對應於兩個旋轉位置。在第一旋轉位置，旋轉連接器接通，從而實現電池單元的組之間的電連接，並且在第二旋轉位置，旋轉連接器被關閉，從而禁用電池單元的組之間的電連接。圖8中的簡化示意圖示出了圖1a-7b的電池組中的四組電池70如何與旋轉連接器電連接。每組電池70包含多個串聯連接的子組72，其數量為兩個或三個。然後，在每個子組72中，有三個並聯連接的單獨的電池單元42。在這樣的配置中，每個子組72輸出與單個電池單元42相同的電壓。然而，電池組輸出的總電壓將是單個子組72輸出的電壓的十倍，如可以看到的如圖9所示，如果三個“開關”74閉合，則總共十個子組72串聯連接。開關74實際上由旋轉連接器的連接端子以及它們各自的電路板上的板載端子形成。

在如圖8所示的狀態中，所有四組電池70彼此不連接，因為旋轉連接器上的三對端子不與它們各自的板載端子接觸。這在圖8中顯示為三個開關74打開。當最終使用者購買或以其他方式接收電池組時，他/她只需執行簡單的設置過程以使電池組可操作。特別地，使用者僅需要將電池組的旋轉連接器旋轉到“ON”位置，並且這樣的動作將把旋轉連接器中的連接端子放入板載端子，從而實現電池單元的組之間的電連接。在該旋轉中，連接端子從其非導電位置變為其導電位置。這相當於圖8中三個開關74閉合。然後，電池組中的電路完全閉合，電池組即可使用。

圖9a和圖9b中示出了圖1a-7b中的旋轉連接器處於第一旋轉位置，即旋轉連接器接通且電池單元的組之間存在電連接的狀態。可以見到此時連接端子62c與相對應的板載端子44f相互接觸並產生彼此之間的電連接，並且連接端子62d與相對應的板載端子44a相互接觸並產生彼此之間的電連接。

因此，完整地描述了本創作的示例性實施例。儘管該描述涉及特定實施例，但是本領域技術人員將清楚，可以通過改變這些具體細節來實踐本創作。因此，本創作不應被解釋為限於這裡闡述的實施例。

儘管已經在附圖和前面的描述中詳細圖示和描述了本創作，但是其被認為是說明性的而非限制性的，應當理解，僅示出和描述了示例性實施例，並且不以任何方式限制本創作的範圍。可以理解，本文描述的任何特徵可以與任何實施例一起使用。說明性實施例不排除彼此或本文未列舉的其他實施例。因此，本創作還提供了包括上述一個或多個說明性實施方案的組合的實施方案。在不脫離本創作的精神和範圍的情況下，可以對本文所述的本創作進行修改和變化，因此，僅應當如所附申請專利範圍所示的那樣施加這些限制。

應理解，如果本文提及任何現有技術出版物，則該出版物不構成承認該出版物形成本領域公知常識的一部分，在澳大利亞或任何其他國家。

例如，如上面圖1-9b中所述的電池組中的電池單元可以容納在電池框架的通孔中。然而，很明顯，根據使用者的偏好，也可以使用其他結構和機構來安裝和固定電池單元，包括但不限於非環繞的電池架，熱縮管等。

另外，電池組內部電路在圖8中例示為串聯連接的十個電池單元子組。在每個子組中，三個電池單元並聯連接。本領域技術人員應該認識到，根據本創作的電池組中的電池連接不限於此。電池單元可以並聯、串聯或混合配置以形成電池組，並且電池組也可以並聯、串聯或混合配置。

在圖1-9b和圖11所示的示例中，在電池組的內部電路中設置三個開關(即三對連接端子)，它們在四組電池單元之間的某些點處用作斷路器。然而，應該理解的是，任何數量的連接端子對都可以用在電池組中，只要它們用於中斷電池組中的電路，除非端子連接器旋轉到一個位置以便它們接通電路。

另外，在上述實施例中，在旋轉連接器中具有彎曲的連接構件上的兩個連接端子在旋轉平面中彼此偏移90°。然而，技術人員應該意識到該角度不必是直角。而是，根據設計要求，連接端子可以佈置成使得它們以 a的角度彼此分開，其中滿足0°＜ a＜180°。

20‧‧‧電池組 22‧‧‧殼體 24‧‧‧旋鈕 24a‧‧‧中央指示器 24b、24c‧‧‧弧形槽 24d、24e‧‧‧標記 26‧‧‧主電池端子 26a-26d‧‧‧通信端子 28‧‧‧突出部分 30‧‧‧次級端子 30a、30b‧‧‧通信端子 32‧‧‧“ON”標籤 34‧‧‧柱；“OFF”標籤 38‧‧‧電路板 39‧‧‧散熱器 40‧‧‧電池框架 42‧‧‧電池單元 44a-44f‧‧‧板載端子 46‧‧‧安裝孔 47‧‧‧金屬條 48‧‧‧連接桿 50a-50f‧‧‧支撐構件 52a-52h、52a'-52h'‧‧‧輪廓 54a-54f‧‧‧狹縫 56‧‧‧旋轉底座 56a‧‧‧凹槽 58‧‧‧螺釘 60‧‧‧連接器 60a‧‧‧尾端 60b‧‧‧中間部分 62‧‧‧連接構件 62a、62b、62c、62d、64a、64b‧‧‧連接端子 62e‧‧‧彎曲部 64‧‧‧連接條 70‧‧‧電池 72‧‧‧子組 74‧‧‧開關

圖1a示出了根據本創作第一實施例的電池組的整體外觀，其中示出了電池組的頂側。圖1b是圖1a中的電池組從另一視角的透視圖，其中示出了電池組的底側。圖2示出了圖1a中的電池組，其中移除了電池殼體以暴露電路板和電池單元。圖3部分地示出了電路板的透視圖，其中隱藏了旋轉連接器以示出電路板上的板載端子。圖4部分地示出了電路板的後側，其中旋轉連接器示出為連接到電路板。圖5是圖1a的電池組中的旋轉連接器的分解圖。圖6從另一視角示出了圖5中的使用者致動旋鈕。圖7a從側面獨立地示出了圖1a的電池組中組裝的旋轉連接器。圖7b從底部示出了圖7a中組裝的旋轉連接器。圖8是示出圖1a的電池組的內部電路的示意圖。圖9a是圖1a的電池組的透視圖，示出了旋轉連接器處於其打開位置。圖9b從另一視角示出了處於圖9a的狀態的旋轉連接器。在附圖中，在本文描述的若干實施例中，相同的數字表示相同的部件。

Claims

一種電池組，其包含： a)框架；以及 b)安裝在框架的兩個或多個電池單元；兩個或多個電池單元通過旋轉連接器互連，所述旋轉連接器被配置為實現兩個或多個電池單元之間的電連接；其中，旋轉連接器適於在至少第一旋轉位置和第二旋轉位置之間切換，在第一旋轉位置，兩個或多個電池單元電連接，在第二旋轉位置，兩個或多個電池單元不存在電連接。
如請求項1所述的電池組，其中所述旋轉連接器還包括使用者致動的旋鈕，以及連接到所述旋鈕的至少一個連接端子；連接端子適於由於使用者致動所述旋鈕而樞轉。
如請求項2所述的電池組，其中所述旋轉連接器包括一對連接端子，所述連接端子形成在細長連接條的兩端上。
如請求項2所述的電池組，其中所述旋轉連接器包括一對連接端子，所述連接端子形成在連接構件的兩端上；兩個連接端子佈置成使得它們以 a的角度彼此分開，其中 a滿足0°＜ a＜180°。
如請求項4所述的電池組，其中 a為90°。
如請求項4所述的電池組，其中所述兩個連接端子沿著所述旋鈕的軸向彼此偏移。
如請求項2所述的電池組，其中所述旋轉連接器包括三對連接端子；電池組還包括四組電池單元，四組電池單元之間的電連接由三對連接端子控制。
如請求項1所述的電池組，還包括多組電池單元；每組電池單元包括兩個或多個電池單元；旋轉連接器被配置為實現多組電池單元之間的電連接。
如請求項4所述的電池組，其中每組電池單元包括串聯連接的兩個子組，並且每個所述子組包括多個並聯連接的電池單元。
如請求項1所述的電池組，還包括電路板，旋轉連接器可旋轉地安裝到所述電路板；電路板包括一個或多個鴨嘴端子，一個或多個鴨嘴端子適於與旋轉連接器配合。