WO2016146045A1 - 电能提供装置 - Google Patents

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Abstract

一种电能提供装置,包括:主体(1-Ⅰ);设置在主体(1-Ⅰ)中的多个电芯,所述电芯的电压与电芯的个数的乘积大于或等于80V;电能输出器(9-Ⅰ),包含柔性连接装置,所述柔性连接装置的一端与电芯电性连接,柔性连接装置的另一端设置有电能输出接口(91-Ⅰ),所述电能输出接口(91-Ⅰ)与外部电动工具(50-Ⅰ)连接,为所述外部电动工具(50-Ⅰ)提供电能;所述电能输出接口(91-Ⅰ)的输出的电压为80V以上。该技术方案的有益效果为:电能提供装置的电能输出接口(91-Ⅰ)适于直接安装到电动工具(50-Ⅰ)上,并输出80V以上的额定电压,从而使用户可以轻便的使用高功率、长工作时间的电动工具(50-Ⅰ)。

Description

电能提供装置 技术领域
本发明涉及一种电能提供装置。
背景技术
移动电源早已出现,例如具有电池和电源输出线的背包、腰包、手拉车等。但此类产品一直属于较小众,市场接纳度低。
该类产品不流行的原因主要有三个,第一,成本高;该类产品通常内置电芯或者配备专用的电池包,相当于要用户除了购买直流工具本身的电池包之外,还要额外购买一套电池。第二,兼容性差;普通的直流工具往往只有一种电池包接口,没有配套接口来接收其他移动的电源,导致移动电源只能用于少数专门工具上;普通的移动电源并不能满足多种不同电压的电动工具对电源的需求。第三,实际用途有限;对于常用的手持直流工具如电钻、打草机等,通常配备的是12至36v左右的锂电池,重量轻,使用背包带来的体验提升很有限,反而增加了许多麻烦。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种成本低,兼容性好,实用性高的电能提供装置。
本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是:一种电能提供装置,所述电能提供装置包括:主体;设置在主体中的多个电芯,所述电芯的电压与电芯的个数的乘积大于或等于80V;电能输出器,包含柔性连接装置,所述柔性连接装置的一端与电芯电性连接,柔性连接装置的另一端设置有电能输出接口,所述电能输出接口与外部电动工具连接,为所述外部电动工具提供电能;所述电能输出接口的输出的电压为80V以上。
优选的,所述电能输出接口与外部电动工具的电池包安装接口相配。
优选的,所述电能输出接口与所述柔性连接装置可拆卸地连接。
优选的,所述电能提供装置还包括连接于所述主体的穿戴部件,所述穿戴部件包括肩带和/或腰带。
优选的,所述电能提供装置还包括至少一个电池包壳体,所述多个电芯收 容于所述至少一个电池包壳体中,所述电池包壳体具有电池包接口,所述电池包接口与外部电动工具的电池包安装接口相配;所述主体设置有至少一个电池包收容位,所述电池包收容位具有与电池包接口相配的收容接口,所述电池包壳体可拆卸地安装于所述电池包收容位。
优选的,所述收容在电池包壳体中的电芯组成至少两个标准单元,所述标准单元包括一个正极端子和一个负极端子,正极端子与负极端子之间设置有多个相互电性连接的电芯。
优选的,所述电芯的电压与电芯的个数的乘积为大约120V,所述电能输出接口的输出的电压为大约120V。
本发明还提供另外一种电能提供装置,所述电能提供装置包括:主体;设置在主体中的多个电芯,所述电芯的电压与电芯的个数的乘积大于或等于60V;电能输出器,包含柔性连接装置,所述柔性连接装置的一端与电芯电性连接,柔性连接装置的另一端设置有电能输出接口,所述电能输出接口与外部电动工具连接,为所述外部电动工具提供电能;变压电路,将电芯的电压转换为所述电能输出接口的输出电压,所述变压电路处于第一状态时,所述电能输出接口输出第一电压,所述变压电路处于第二状态时,所述电能输出接口输出第二电压,所述第一电压小于所述第二电压。
优选的,所述电能输出接口与外部电动工具的电池包安装接口相配。
优选的,所述电能输出接口与所述柔性连接装置可拆卸地连接。
优选的,所述电能提供装置还包括连接于所述主体的穿戴部件,所述穿戴部件包括肩带和/或腰带。
优选的,所述电能提供装置还包括至少一个电池包壳体,所述多个电芯收容于所述至少一个电池包壳体中,所述电池包壳体具有电池包接口,所述电池包接口与外部电动工具的电池包安装接口相配;所述主体设置有至少一个电池包收容位,所述电池包收容位具有与电池包接口相配的收容接口,所述电池包壳体可拆卸地安装于所述电池包收容位。
优选的,所述第一电压低于60V,所述第二电压高于60V。
优选的,所述电芯的电压与电芯的个数的乘积为120V,所述第二电压为80V或120V。
优选的,所述第一电压为20V或40V或60V。
优选的,所述电芯组成至少两个标准单元,所述标准单元包括一个正极端 子和一个负极端子,正极端子与负极端子之间设置有多个相互电性连接的电芯。
优选的,所述变压电路包括第一串并联电路和第二串并联电路;当所述变压电路处于第一状态时,所述标准单元之间通过第一串并联电路形成第一种串并联关系;当所述变压电路处于第二状态时,所述标准单元之间通过第二串并联电路形成第二种串并联关系。
优选的,所述电能输出器包括第一电能输出器和第二电能输出器,所述第一串并联电路设置在所述第一电能输出器;所述第二串并联电路设置在第二电能输出器中。
优选的,所述电能输出器包括第一电能输出器和第二电能输出器,所述第一电能输出器输出第一电压,所述第二电能输出器输出第二电压。
优选的,所述主体还包括监控装置,所述监控装置检测电能输出接口处的信号,所述变压电路根据监控装置检测到的信号调节电能输出接口的输出电压。
优选的,所述电能提供装置还包括输出部件,所述电能输出器与所述输出部件可拆卸地连接,所述变压电路将电芯的电压转换后经所述输出部件传递给电能输出接口;所述变压电路根据接入所述输出部件的电能输出器的类型调节输出至输出部件的电压。
优选的,所述变压电路与所述电能输出接口之间设置有开关,所述电能提供装置还包括输出电压检测单元,所述输出电压检测单元检测变压电路的输出电压,当输出电压检测单元检测到变压电路的输出电压和所述电能输出接口所需的目标电压相同时,所述开关导通。
本发明还提供一种电能传输装置,所述电能传输装置包括:主体;输入部件,设置在主体上,连接多个电芯;输出部件,设置在主体上,至少包括第一直流设备接口和第二直流设备接口;转接部件,设置在主体上,将电能从输入部件传递到输出部件。
优选的,所述第一直流设备接口与第二直流设备接口的结构不同。
优选的,所述第一直流设备接口的输出电压小于所述第二直流设备接口的输出电压。
优选的,所述主体还包括设置在第一直流设备接口和第二直流设备接口之间的互锁电路,在第一直流设备接口连接了用电设备时,所述互锁电路控制第二直流设备接口不输出电能。
优选的,所述主体还包括设置在第一直流设备接口和第二直流设备接口之间的互锁结构,在第一直流设备接口连接了用电设备时,所述互锁结构使第二 直流设备接口不能接入用电设备。
优选的,所述输出部件还包括交流设备接口,所述交流设备接口输出交流电。
本发明还提供另外一种电能传输装置,所述电能传输装置包括:主体;输入部件,设置在主体上,连接多个电芯;输出部件,设置在主体上,包括直流设备接口,所述直流设备接口包括正极端子、负极端子、识别端子,所述识别端子检测接入到输出部件的用电设备的类型;转接部件,设置在主体上,将电能从输入部件传递到输出部件;所述转接部件接收识别端子的信号,输出相应的电能给正极端子和负极端子。
本发明还提供另外一种电能提供装置,所述电能提供装置包括:多个电芯,前述任意一项所述的电能传输装置。
有鉴于此,本发明的还提供一种成本低,兼容性好,实用性高的电池包收容装置及包括该电池包收容装置的电池包系统。
本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是:一种穿戴式电池包收容装置,包括:主体;连接于所述主体的穿戴部件,所述穿戴部件包括肩带和/或腰带;所述主体上设有至少一个用于容纳电池包的电池包收容位,所述电池包收容位具有与电池包的电池包接口相配的收容接口;和所述收容接口电性连接的电能输出器,所述电能输出器上设有电能输出接口,所述电能输出接口和外部电动工具的电池包安装接口相配;所述电池包收容装置还包括:位于电能输出接口和收容接口之间的变压器,所述变压器将收容接口一端的输入电压转化为电能输出接口一端的额定输出电压;连接于所述变压器的电压调节器,所述电压调节器控制所述变压器调节所述额定输出电压的值。
优选的,所述额定输出电压的值的调节范围为20V-120V。
优选的,所述电压调节器为监控装置,所述监控装置监控电能输出接口处的信号或者参数,根据所述信号或者参数调节所述额定输出电压的值。
优选的,所述电能输出接口具有多种类型,各个类型的电能输出接口可互换的安装在所述穿戴式电池包收容装置上,所述监控装置监控代表电能输出接口的类型的信号或者参数,根据所述类型调节额定输出电压的值。
优选的,所述监控装置监控代表电动工具的类型的信号或者参数,根据所述类型调节额定输出电压的值。
优选的,所述电压调节器为供用户指令额定输出电压值的操作界面。
优选的,至少一个所述收容接口和所述外部电动工具的电池包安装接口相同。
优选的,所述电池包收容装置为背包,所述主体具有贴靠使用者的背部的底部,所述主体上设有多个所述电池包收容位,各个电池包收容位平铺式地布置于所述底部。
优选的,所述电池包收容装置还包括向所收容的电池包充电的充电器,所述充电器具有可与外部电源连接的充电接口。
优选的,所述主体上设有多个所述电池包收容位,所述收容位之间设有减震结构。
优选的,所述主体上设有通风孔。
优选的,所述主体包括袋体和盖,所述收容位设于袋体中,所述盖可开启的封闭所述袋体,所述盖包括防水层。
优选的,所述主体和/或穿戴部件包括绝缘防护层。
本发明还提供了一种穿戴式电池包系统,其包括前述的穿戴式电池包收容装置,以及至少一个电池包,所述电池包包括电池包接口,所述电池包接口和所述收容接口中的至少一个相配。
优选的,所述电池包为扁长形,电池包的容纳有电池的部分的最薄处厚度小于5cm。
优选的,所述电池包的厚度方向上容纳有不超过两层电池。
优选的,所述电池包至少包括可相对位移的连接的第一本体和第二本体,所述第一本体和第二本体中各自容纳若干电池;所述电池包接口布置于所述第一本体上。
优选的,所述电池包的壳体由柔性材料制成。
优选的,所述电池包的额定电压大于80v。
优选的,所述电池包的数量为多个,且各个电池包的额定电压之和大于80v。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:穿戴式电池包收容装置输出电压可调,能够适配于多种不同类型的电动工具。
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种能够由直流电源驱动交流设备的工 作系统,以及相应的电能传输装置和电能提供装置。
本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是:一种电能传输装置,包括:输入部件,连接直流储能部件;输出部件,包括用于连接交流设备的交流设备接口;转接部件,将电能从输入部件传递到输出部件;所述交流设备接口包括交流设备连接端,所述交流设备连接端能够输出直流电能。
优选的,交流设备连接端能够输出交流电能。
优选的,交流设备连接端包括第一端口,所述第一端口能够可选择地输出交流电能和直流电能。
优选的,交流设备连接端包括第一端口和第二端口,所述第一端口输出直流电能,所述第二端口输出交流电能。
优选的,交流设备连接端包括标准AC插口。
优选的,所述直流电能的电压为标准AC电压正负20V。
优选的,电能传输装置还包括包括AC-DC逆变器,所述交流电能由所述逆变器提供。
优选的,所述交流工作电能的输出功率小于300W。
优选的,所述交流工作电能的输出功率小于200W。
优选的,电能传输装置还包括输出选择模块,选择交流设备连接端的工作能量输出模式。
优选的,电能传输装置还包括检测单元,检测与交流设备特性相关的工作参数。
优选的,所述检测单元控制交流设备连接端在输出工作能量之前,输出测试能量以检测所述工作参数。
优选的,所述测试能量小于所述工作能量。
优选的,所述检测单元监控所述测试能量,当测试能量的输出功率小于预设值时,停止测试能量输出。
优选的,所述交流工作电能的输出功率小于300W。所述检测单元监控所述测试能量,当测试能量的输出时长达到预设时间时,停止测试能量输出。
优选的,所述工作参数包括直流测试能量下的直流工作参数和交流测试能量下的交流工作参数。
优选的,交流工作参数在设定时间后测得。
优选的,所述设定时间为2秒。
优选的,直流工作参数在设定时间内测得。
优选的,所述设定时间为1秒。
优选的,当工作参数满足直流输出条件时,令交流设备连接端输出直流工作电能。
优选的,所述直流输出条件为,直流测试电流值和交流测试电流值满足预设关系。
优选的,所述预设关系为:直流工作电流值小于5倍的交流工作电流值。
优选的,所述预设关系为,直流工作电流大于预设值,且小于5倍的交流工作电流值。
优选的,当工作参数满足交流输出条件时,令交流设备连接端输出交流工作电能。
优选的,所述交流输出条件为,交流设备的功率小于预设值。
优选的,所述预设值小于300W。
优选的,所述交流输出条件为,测试电流小于预设值。
优选的,当工作参数满足关断条件时,令交流设备连接端不输出电能。
优选的,所述关断条件为:直流工作电流值和交流工作电流值满足预设关系。
优选的,所述预设关系为直流工作电流值大于5倍交流工作电流值,或为直流工作电流值比交流工作电流值大10A以上。
优选的,所述预设关系为交流工作电流大于预设值。
优选的,所述储能部件为电池包,所述输入部件包括用于连接电池包的电池包接口。
优选的,所述输入部件具有多个电池包接口。
优选的,至少两个电池包接口互不相同。
优选的,至少两个电池包接口相同。
优选的,还包括直流设备接口。
优选的,所述直流设备接口能够输出多个不同的电压。
优选的,直流设备接口包括多个直流设备连接端,其中至少两个直流设备连接端输出不同的电压。
优选的,直流设备接口包括一个直流设备连接端,该直流设备连接端可选择的输出多个不同的电压中的一个。
优选的,所述多个输出电压中的至少一个位于20v到120v。
优选的,输出电压包括20v,40v,60v,80v,100v,120v中的至少两个。
优选的,输出电压中的至少一个大于等于60v。
优选的,还包括连接直流设备和直流设备接口的适配器。
优选的,所述适配器的输出接口和特定电动工具的电池包接口相配。
优选的,适配器有多个,至少两个适配器的输出接口不同以配接不同的电动工具。
优选的,直流输出接口识别适配器的类型而输出不同的电压。
优选的,所述电能提供装置为可穿戴设备。
本发明还提供另外一种电能提供装置,包括前述任一所述的电能传输装置,还包括储能部件;所述储能部件包括一级储能模块、二级储能模块和三级储能模块;所述一级储能模块为可拆卸的安装在电能传输装置上的电池包;所述二级储能模块为位于所述电池包中的标准单元、具有独立的输出端子;所述储能部件包括多个二级储能模块;各个二级储能模块电压相同,包括多个三级储能模块;所述三级储能模块为位于所述二级储能模块中的电芯。
优选的,所述二级储能模块的输出端子布置在电池包壳体上。
优选的,电能传输装置通过改变二级储能模块之间的串并联关系,对外输出不同的电压。
优选的,所述储能装置包括多个一级储能模块。
优选的,至少一个一级储能模块包括多个二级储能模块。
优选的,至少两个一级储能模块中的二级储能模块数量不同。
优选的,至少一个一级储能模块仅包括一个二级储能模块。
优选的,所述二级储能模块的电压为标准交流电压的约数。
优选的,所述一级储能模块的电压为标准交流电压的约数。
优选的,所述二级储能模块的电压为20v。
优选的,储能系统包括6个二级储能模块。
优选的,至少一个一级储能模块包括1个二级储能模块。
优选的,至少一个一级储能模块包括3个二级储能模块。
优选的,二级储能模块包括独立的控制电路。
本发明还提供一种工作系统,包括前述任一项所述的电能提供装置,还包括电动工具。
优选的,所述电动工具为交流电动工具。
优选的,电动工具为直流电动工具。
优选的,所述直流电动工具的电池包接口和所述电能传输装置的电池包接口之一相同。
本发明还提供了一种电能传输方法,所述电能传输方法,包括以下步骤:S1从直流电源处接入直流电能;S2检测接入的交流设备的参数;S3判断所述参数是否满足直流电输出条件;S4若步骤S3的判断结果为是,将直流电能传输到交流设备。
优选的,步骤S2包括:S21向交流设备输出探测能量;S22检测交流设备在探测能量下的工作参数。
优选的,所述探测能量包括直流探测能量和交流探测能量,所述工作参数相应包括直流工作参数和交流工作参数。
优选的,所述直流工作参数为直流探测能量下的工作电流值,所述交流工作参数为交流探测能量下的工作电流值,所述步骤S3包括:比较直流工作电流值和交流工作电流值的关系,若符合预设关系,则判断工作参数满足直流输出条件。
优选的,所述的电能传输方法,还包括以下步骤:S5判断接入的交流设备是否满足交流电输出条件;S6若步骤S4的判断结果为是,将交流电能传输到交流设备。
优选的,所述步骤S5包括:根据交流工作参数判断交流设备的功率是否小于预设值,若是,判断工作参数符合交流电输出条件。
优选的,所述的电能传输方法,还包括以下步骤:S7判断接入的交流设备是否满足关断条件;S8若S6的判断结果为是,关断对交流设备的电能传输。 8.根据7所述的电能传输方法,所述直流工作参数为直流电流值,所述交流工作参数为交流电流值,步骤S7包括:比较直流工作值和交流电流值的关系,若符合预设关系,则判断工作参数满足关断条件。
优选的,交流电流值在输出交流探测能量预设时间之后测量获得。
优选的,直流电流值在输出直流探测能量预设时间之内测量获得。
本发明还提供另外一种电能传输装置的电能传输方法,包括以下步骤:S1从直流电源处接入直流电能;S2检测接入的交流设备的参数;S3判断所述参数是否满足交流电输出条件;S4若步骤S3的判断结果为是,将交流电能传输到交流设备。
优选的,步骤S2包括:向交流设备发送交流探测能量;检测交流探测能量下,和交流设备相关的工作参数。
优选的,步骤S3包括:根据工作参数,确定交流设备的功率是否小于预设值,若小于,则判断满足交流电输出条件。
本发明还提供了一种电能提供装置,所述电能提供装置,包括电能传输装置和储能部件,所述储能部件包括一级储能模块、所述一级储能模块包括若干二级储能模块,所述二级储能模块包括若干三级储能模块;所述一级储能模块包含电池包,所述电池包可拆卸的安装在电能传输装置上;所述二级储能模块为位于所述电池包中的标准单元、具有独立的输出端子;所述储能部件包括多个二级储能模块;各个二级储能模块电压相同,包括多个三级储能模块;所述三级储能模块包含电芯。
优选的,电能传输装置通过改变各个二级储能模块之间的串并联关系,对外提供多个输出电压。
优选的,电能提供装置的输出电压是二级模块的电压值的N倍。
优选的,N小于等于15。
优选的,所述二级储能模块的输出端子布置在电池包壳体上。
优选的,所述一级储能模块的电压为其中的各个二级储能模块的电压之和。
优选的,所述储能装置包括至少一个一级储能模块。
优选的,所述储能装置包括多个一级储能模块。
优选的,一级模块总数为奇数,单个一级模块包含偶数个二级模块。
优选的,一级模块总数为偶数,单个一级模块包含奇数个或偶数个二级模块。
优选的,至少一个一级储能模块包括多个二级储能模块。
优选的,至少两个一级储能模块中的储能模块数量不同。
优选的,至少一个一级储能模块仅包括一个二级储能模块。
优选的,所述二级储能模块的电压为标准交流电压的约数。
优选的,所述一级储能模块的电压为标准交流电压的约数。
优选的,所述二级储能模块的电压为20v、18v、16v、14.4v、12v、19.6v、24v、36v、28v中的一个。
优选的,储能系统包括6个二级储能模块。
优选的,至少一个一级储能模块包括1个二级储能模块。
优选的,至少一个一级储能模块包括3个二级储能模块。
优选的,二级储能模块包括独立的控制电路。
优选的,所述电能传输装置包括控制器,在电能提供装置工作时,所述控制器监控所述一级储能模块的安装情况,并相应调整二级储能模块的串并联关系以维持输出电压不变。
优选的,所述电能传输装置包括控制器,在电能提供装置工作时,所述控制器监控所述一级储能模块和或二级储能模块的故障情况,若存在故障,控制器屏蔽故障的一级储能模块和或二级储能模块,并相应调整二级储能模块的串并联关系以维持输出电压不变。
优选的,所述电芯为锂电电芯。
优选的,电能传输装置包括输出部件,输出部件包括直流输出接口,直流输出接口输出所述多个输出电压。
优选的,直流设备接口包括多个直流设备连接端,其中至少两个直流设备连接端输出不同的输出电压。
优选的,直流设备接口包括一个直流设备连接端,该直流设备连接端可选择的输出多个不同的输出电压中的一个。
优选的,所述多个输出电压中的至少一个位于20v到120v。
优选的,输出电压包括20v,40v,60v,80v,100v,120v中的至少两个。
优选的,输出电压中的至少一个大于60v。
优选的,还包括连接直流设备和直流设备接口的适配器。
优选的,所述适配器的输出接口和特定电动工具的电池包接口相配。
优选的,适配器有多个,至少两个适配器的输出接口不同以配接不同的电动工具。
优选的,直流输出接口识别适配器的类型而输出不同的电压。
本发明还提供了一种电池包。一种电池包,包括多个二级储能模块,所述二级储能模块为位于所述电池包中的标准单元、具有独立的输出端子;所述储能部件包括多个二级储能模块;各个二级储能模块电压相同,包括多个三级储能模块;所述三级储能模块为位于所述二级储能模块中的电芯。
优选的,所述二级储能模块的输出端子布置在电池包壳体上。
优选的,所述二级储能模块包括独立的控制电路。
优选的,所述二级储能模块。
优选的,所述二级储能模块的电压为标准交流电压的约数。
优选的,所述一级储能模块的电压为标准交流电压的约数。
优选的,所述二级储能模块的电压为20v。
优选的,至少一个一级储能模块包括1个二级储能模块。
优选的,至少一个一级储能模块包括3个二级储能模块。
本发明还提供了一种电能传输装置。一种电能传输装置,包括输入部件、输出部件和转接部件,所述输入部件和储能部件配接以接收电能,输出部件和用电设备配接以输出电能,转接部件将电能从输入部件传递到输出部件;所述储能部件包括一级储能模块、二级储能模块和三级储能模块;所述一级储能模块可拆卸的安装在电能传输装置上的电池包;所述二级储能模块为位于所述电池包中的标准单元、具有独立的输出端子;所述储能部件包括多个二级储能模块;各个二级储能模块电压相同,包括多个三级储能模块;所述三级储能模块为位于所述二级储能模块中的电芯,所述输入部件的输入端口连接各个二级储能模块的输出接口,所述转接部件通过改变各个二级储能模块之间的串并联关系向输出部件提供不同的输出电压。
优选的,转接部件根据输出部件连接的设备的特征,相应改变二级储能模 块的串并联关系并输出特定输出电压。
优选的,输出部件包括输出端口,输出端口内置多个判断电极,转接部件根据判断电极的连接情况向输出部件提供相应的特定输出电压。
优选的,还包括适配器,包括输出端和输入端,输入端和前述输出部件的输出端口配接,输入端上设有特征电极,转接部件根据判断电极所连接的特征电极确定输出的输出电压。
优选的,电能传输装置为可穿戴设备。
本发明还提供了一种电能传输装置,具体如下:一种电能传输装置,包括:输入接口,用于连接直流储能部件并接收直流储能部件的电能;交流设备接口,与所述输入接口电性连接,所述交流设备接口用于连接交流设备并向其供电,所述交流设备接口能够输出直流电能。
优选的,还包括位于输入接口和交流设备接口之间的控制电路,所述控制电路控制从输入接口到交流设备接口的电能传递。
优选的,所述控制电路包括交流驱动单元,所述交流驱动单元将所述输入接口接收的直流电能转换为交流电能提供给交流设备接口。
优选的,所述交流设备接口包括交流设备连接端,所述交流设备连接端为单个端口,所述交流设备连接端能够可选择的输出直流电能和交流电能。
优选的,所述交流设备接口包括两个交流设备连接端,所述交流设备连接端为单个端口,所述交流设备连接端中的一个能够输出直流电能,另一个能够输出交流电能。
优选的,所述交流设备连接端为标准AC插口。
优选的,所述直流电能的电压位于100伏至140伏之间,或位于200V至260V之间。
优选的,所述交流电能的输出功率小于300W。
优选的,所述交流电能的输出功率小于200W。
优选的,所述控制电路包括直流驱动单元,交流驱动单元,检测单元、输出选择单元和控制器,所述直流驱动单元将从输入接口接入的电能以直流方式输出,所述交流驱动单元将从输入接口接入的电能以交流方式输出,所述输出选择单元将直流驱动单元和交流驱动单元择一地连接到交流设备接口,所述检 测单元检测控制电路的运行参数,所述控制器连接并控制所述的直流驱动单元、交流驱动单元、检测单元和输出选择单元。
优选的,所述控制器包括测试控制单元、检测控制单元、安全判断单元、输出控制单元;所述测试控制单元通过控制输出选择单元而使控制电路向交流设备接口输出测试能量;检测控制单元接收测试能量下、检测单元测量的测试运行参数;安全判断单元根据测试运行参数、判断交流设备接口连接的交流设备是否适于直流电能或交流电能驱动工作;输出控制单元接收安全判断单元的判断结果,控制所述输出选择单元相应的将直流驱动单元和交流驱动单元的其中之一连接到交流设备接口,或控制所述控制电路关断对交流设备接口的电能输出。
优选的,当安全判断单元判断交流设备接口连接的交流设备适于由直流电能驱动时,输出控制单元控制输出选择单元将直流驱动单元连接到交流设备接口。
优选的,当安全判断单元判断交流设备接口连接的交流设备适于由交流电能驱动时,输出控制单元控制输出选择单元将交流驱动单元连接到交流设备接口。
优选的,当安全判断单元判断交流设备接口连接的交流设备既不适于由交流电路驱动、也不适于由直流电能驱动时,输出控制单元控制所述控制电路关断对交流设备接口的电能输出。
优选的,所述测试能量包括直流测试能量和交流测试能量,所述直流测试能量和交流测试能量的输出时长和或输出功率受预设参数限制。
优选的,所述运行参数包括直流测试能量下的直流运行参数和交流测试能量下的交流运行参数。
优选的,安全判断单元根据直流运行参数和交流运行参数的相对关系,判断所述交流设备是否适于直流电能或交流电能驱动工作。
优选的,所述控制器包括测试控制单元、检测控制单元、安全判断单元、输出控制单元;所述测试控制单元通过控制输出选择单元而使控制电路向交流设备接口输出测试能量;检测控制单元接收测试能量下、检测单元测量的测试运行参数;安全判断单元根据测试运行参数、判断交流设备接口连接的交流设 备是否适于直流电能驱动工作;输出控制单元接收安全判断单元的判断结果,控制所述输出选择单元相应的将直流驱动单元连接到交流设备接口,或控制所述控制电路关断对交流设备接口的电能输出。
优选的,所述控制器包括测试控制单元、检测控制单元、安全判断单元、输出控制单元;所述测试控制单元通过控制输出选择单元而使控制电路向交流设备接口输出测试能量;检测控制单元接收测试能量下、检测单元测量的测试运行参数;安全判断单元根据测试运行参数、判断交流设备接口连接的交流设备是否适于交流电能驱动工作;输出控制单元接收安全判断单元的判断结果,控制所述输出选择单元相应的将交流驱动单元连接到交流设备接口,或控制所述控制电路关断对交流设备接口的电能输出。
本发明还提供一种电能提供装置,具体为,电能提供装置包括前述任一项所述的电能传输装置,还包括所述直流储能部件。
本发明还提供一种工作系统,包括前述的电能提供装置,还包括可选择的连接所述交流设备接口的交流设备。
本发明还提供了一种电能传输系统,具体为,一种电能传输系统,包括电能传输装置和适配器,所述电能传输装置包括直流设备接口,直流设备接口上布置有多组输出端子,每组端子包括正极和负极;所述适配器和所述直流设备接口可分离地配接,适配器的输入接口和直流设备的输出接口相配,适配器的输出接口包括一组输出端子,输出端子包括正负极,适配器的多组输入端子和一组输出端子之间设有串并联电路,所述串并联电路配置所述多组端子之间的串并联关系后,将电能传递给输出端子。
优选的,电能传输系统还包括输入接口,所述输入接口上布置有多组输入端子,每组端子包括正极和负极。
优选的,包括多个可互换地连接到直流设备接口上的适配器,其中至少两个输出电压互不相同。
优选的,输入接口的多组输入端子和直流设备接口的多组输出端子数量相同,一对一地连接。
优选的,输入接口的多组输入端子和直流设备接口的多组输出端子数量相同,二对一地连接。
优选的,输入接口包括至少一个电池包接口,所述电池包接口包括多组输入端子。
优选的,输入接口包括多个电池包接口,所述每个电池包接口包括至少一组输入端子。
优选的,所述输入接口的输入端子的数量为6组或12组,直流设备接口的输出端子的数量为6组。
优选的,所述适配器的串并联电路将6组输入端子每2个并联之后,串联起来连接到适配器的输出端子。
优选的,所述适配器的串并联电路将6组输入端子每3个并联之后,串联起来连接到适配器的输出端子。
优选的,所述适配器的串并联电路将6组输入端子彼此并联之后,连接到适配器的输出端子。
优选的,所述适配器的串并联电路将6组输入端子彼此串联之后,连接到适配器的输出端子。
本发明还提供一种电能提供系统,包括前述任一项所述的电能传输系统,还包括直流储能部件。
优选的,每个电池包和接口上还包括至少一组信号端子。
优选的,信号端子包括温度信号端子。
优选的,所述适配器连接直流设备和电能传输装置,其输入接口上设有多组端子,每组端子包括正负极,所述适配器内置串并联电路。
优选的,所述输入接口的输入端子的数量为6组或12组,直流设备接口的输出端子的数量为6组。
优选的,所述适配器的串并联电路将6组输入端子每2个并联之后,串联起来连接到适配器的输出端子。
优选的,所述适配器的串并联电路将6组输入端子每3个并联之后,串联起来连接到适配器的输出端子。
优选的,所述适配器的串并联电路将6组输入端子彼此并联之后,连接到适配器的输出端子。
优选的,所述适配器的串并联电路将6组输入端子彼此串联之后,连接到 适配器的输出端子。
本发明还提供了一种适配器,具体为,一种适配器,连接直流设备和电能传输装置,其中设有保护电路。
优选的,所述保护电路包括过流保护电流、欠压保护电路和过温保护电路中的至少一个。
本发明还提供了一种电能传输装置,具体为,一种电能传输装置,包括输出端口,用于配接用电设备的电源接头,其特征在于,所述输出端口中设有启动开关261-Ⅱ,所述启动开关261-Ⅱ控制所述电能传输装置的打开和关闭,所述电源接头与所述输出端口配接时,触发所述启动开关261-Ⅱ打开。
优选的,所述启动开关261-Ⅱ为微动开关。
优选的,所述电源接头与所述输出端口分离时,触发所述启动开关261-Ⅱ关闭。
优选的,输出端口为交流设备连接端。
本发明还提供了一种电能传输装置,具体为,一种电能传输装置,包括检测单元、控制器和断电单元,所述检测单元检测所连接的用电设备的负载情况,所述断电单元可选择的断开以停止电能传输装置对用电设备的电能输出,所述控制器连接所述检测单元和所述断电单元,所述控制器在负载情况满足预设条件时,指令断电单元断开,所述预设条件为负载小于预设值且达到预设时长。
优选的,所述检测单元通过检测控制点电路中的电流来检测用电设备的负载情况。
本发明还提供了另一种电能传输装置,具体为,一种电能传输装置,包括输入接口,控制电路和输出接口,所述输出接口包括多个用于连接外部设备的连接端,多个连接端之间设有互锁机构,所述互锁机构使得所述多个连接端在同一时刻仅有一个能够向所述外部用电设备输送电能。
优选的,所述输出接口包括直流设备接口和交流设备接口,所述直流设备接口和交流设备接口各自包括至少一个所述连接端。
优选的,所述互锁机构为机械互锁机构。
优选的,所述机械互锁机构包括设置在各个连接端上的锁定件,以及各个锁定件之间的连动件,所述锁定件在锁定位置和解锁位置之间活动,在锁定位 置时,锁定件禁止连接端和用电设备的电源端电连接,在解锁位置时,锁定件允许连接端和用电设备的电源端电连接;且任一连接端和电源端电连接时,其锁定件被固定于解锁位置,且该锁定件驱动连动件而使得其他所有锁定件固定在锁定位置。
优选的,所述连接端为插孔,数量为两个,所述机械互锁机构为一个锁定杆,所述锁定杆位于两个插孔之间,其两端分别可活动地伸入两个插孔中,形成两个所述锁定件,两端之间的部分形成所述连动件。
优选的,所述互锁机构为电子互锁机构。
本发明还提供了一种工作系统,具体为,一种工作系统,包括电池包、电能传输装置和直流工具;所述直流工具的工作电压大于60V;电池包通过电池包支承装置支承于工作系统中,电能传输装置和所述直流工具分离设置,电能传输装置通过线缆式电能输出部将电能输出到直流工具,所述电池包支承装置仅布置在所述电能传输装置上,所述直流工具上的电能输入接口仅包括配接所述线缆式电能输出部的端口。
优选的,所述直流工具为手持式工具。
本发明还提供了一种直流工具,由与直流工具分离设置的电能传输装置供电,电能传输装置包括电池包支承结构以将电池包的重量支承于其上,其电能输入接口仅包括和电能传输装置的线缆式电能输出部配接的端口。
优选的,所述直流工具为手持式工具。
本发明还提供了另外一种直流工具,所述电能输入接口上不能配接电池包。
本发明还提供了一种工作系统,具体的,一种工作系统,包括电池包、电能传输装置和手推式电动工具;手推式电动工具包括推杆和主体,所述手推式电动工具上设有电池包接口和线缆式电能输出部接口,分别用于配接电池包和线缆式电能输出部。
优选的,所述线缆式电能输出部接口位于推杆上。
优选的,所述线缆式电能输出部接口位于推杆的上部。
优选的,所述电池包接口位于本体上。
优选的,所述电池包接口为多个。
优选的,所述手推式电动工具的工作电压大于50V。
优选的,所述手推式电动工具的工作电压为120V,所述电池包接口为两个,所述电池包的电压为60V。
优选的,所述手推式电动工具能够仅由电池包和线缆式电能输出部的其中之一供电。
优选的,所述手推式电动工具能够由电池包和线缆式电能输出部同时供电。
优选的,所述手推式电动工具的电池包接口和线缆式电能输出部接口并联。
优选的,所述手推式电动工具为割草机。
本发明还提供了一种手推式工具,所述手推式工具如前述任一项所述。
本发明还提供了种电能传输装置,其包括输入接口、交流设备接口和控制电路,控制电路包括交流驱动单元,交流驱动单元将输入接口输入的直流电转换为交流电提供给交流设备接口,所述输入接口用于连接电池包,所述交流电为方波交流电。
优选的,所述交流驱动单元包括桥式电路。
优选的,所述控制电路包括直流驱动单元,所述直流驱动单元将输入接口输入的直流电以直流电形式提供给交流设备接口。
优选的,所述交流驱动单元的功率小于等于2000瓦。
优选的,所述交流驱动单元的功率小于等于1000瓦。
优选的,所述交流驱动单元的功率大于等于1000W,1500W或2000W。
本发明还提供了一种充电器,具体的,充电器中包括保护电路,具体的,具有过充保护电路和过温保护电路。其中过充保护电路为每个二级储能模块提供单独的保护;过温保护电路为每个电池包提供单独的保护。
具体的,充电器集成在电能传输装置中。
具体的,两个电池包仅能同时充电,而不能单独充电。
本发明还提供了一种供电系统,包括:电池组,电池组包括:多个电压相同的标准电池单元;连接所述多个标准电池单元的串并联电路,所述串并联电路可选择的配置所述多个标准电池单元的串并联关系,以在多种串并联关系下令电池组输出不同的输出电压;输出接口,输出所述电池组的电能;所述串并联电路包括开关器件,所述开关器件的数量比标准电池单元的数量少一个,且在电路上和各个标准电池单元交错的布置,所述每个开关器件包括两个子开关, 其中第一个子开关在断开状态连接两个标准电池单元的正极,在导通状态下断开两个标准电池单元的正极的连接;第二个子开关在断开状态下连接两个标准电池单元的负极,在导通状态下连接前一标准电池单元的负极和后一标准电池单元的正极;所述各个开关器件内的两个子开关联动,以具有第一状态和第二状态,在第一状态下,两个子开关均导通,在第二状态下,两个子开关均断开;所述各个开关器件受控的处于不同的状态组合下,以使串并联电路处于不同的串并联关系。
具体的,所述电池组包括6个标准电池单元,5个开关器件。
具体的,所述输出接口包括对应于多个输出电压的多个正极输出端子,每个输出端子上连接有端子开关,所述端子开关的导通关断和所述串并联电路的串并联关系联动,以使特定的串并联关系下,仅有与该关系下输出电压对应的正极输出端子的端子开关导通,其他端子开关关断。
具体的,所述端子开关为继电器,所述继电器由供电系统内的控制器控制。
具体的,所述开关器件为微动开关,所述供电系统还包括输出电压选择件,所述输出电压选择件处于不同位置时触发各个微动开关以不同的组合开启和关断,以配置不同的串并联关系。
具体的,所述微动开关为双常开双常闭微动开关。
具体的,所述串并联关系包括下列中的至少两种:1、所有开关器件均处于第二状态;2、顺序排列的第三个开关器件处于第一状态,其他开关器件处于第二状态;3、顺序排列的第二和第四个开关器件处于第一状态,其他开关器件处于第二状态;4、所有开关器件处于第一状态。
具体的,所述开关器件为继电器。
具体的,所述继电器为双常开双常闭继电器。
具体的,所述每个开关器件包括两个继电器,分别构成前述的第一子开关和第二子开关。
具体的,所述第一子开关和第二子开关之间通过光耦联动,当第一子开关导通时,触发光耦而使第二子开关导通。
具体的,供电系统通过检测所接入的用电设备类型,自动控制各个继电器的通断,实现电池组输出和用电设备类型相对应的电压值。
具体的,所述电池组和所述输出接口之间设置有开关,所述供电系统还包括电池组输出电压检测单元,仅当输出电压检测单元检测到电池组的输出电压和供电系统所需要输出的目标电压相同时,所述开关导通。
本发明还提供一种供电系统,包括电池组和AC驱动电路270-Ⅱ,以对外输出AC电能,所述AC驱动电路270-Ⅱ能够输出方波或梯形波交流电,所述AC驱动电路270-Ⅱ包括升压电路以实现AC驱动电路270-Ⅱ的输出电压高于电池组的输出电压。
具体的,还包括DC驱动电路270-Ⅱ,以对外输出DC电能。
具体的,所述升压电路的升压幅度不超过20%。
具体的,所述AC驱动电路270-Ⅱ包括H桥电路,以输出方波或梯形波交流电。
本发明还提供另外一种供电系统,包括电池组和DC驱动电路270-Ⅱ,以对外输出DC电能,其特征在于,所述DC驱动电路270-Ⅱ输出断点直流电。
具体的,所述断点直流电的断点时间小于0.5s。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:使用场合广,能够为各种交流和直流工具提供能量;便携性好;安全性高,用直流驱动交流设备时不会烧机;能量转换效率高。
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种能够由直流电源驱动交流用电设备的工作系统,以及相应的电能传输装置和电能提供装置。
本发明提供了一种供电系统,本体;位于本体上的直流输出接口和交流输出接口;位于本体上的电池包支承装置;可拆卸的安装在电池包支承装置上的电池包;位于电池包中的若干标准电池单元,各个标准电池单元电压相同且均具有独立的正负电极;位于本体中的接口电路,连接各个标准电池单元的正负电极,形成多对彼此独立的正负极引线;位于本体中的串并联电路,所述串并联电路配置所述多对正负极引线的串并联关系而形成预设的直流电压;直流交流逆变装置,连接所述串并联电路并将所述直流电压转换为交流电压提供给交流输出接口;所述串并联电路还连接所述直流输出接口。
优选的,所述串并联电路形成120V的直流电压。
优选的,所述直流交流逆变装置通过H桥电路,将直流电压转换为方波或 梯形波交流电。
优选的,所述直流输出接口和交流输出接口共用放电保护电路。
优选的,所述直流输出接口和交流输出接口为同一个。
优选的,所述供电系统还包括:位于本体中的接口电路,连接各个标准电池单元的正负电极,形成多对彼此独立的正负极引线;位于本体上的第二直流输出接口,所述第二直流输出接口具有多对输出正负电极,分别对应连接所述多对正负极引线。
优选的,所述供电系统还包括:多个适配器,择一的连接到所述第二直流输出接口,适配器包括输入端,传输线和输出端,所述输入端上布置有多对输入正负电极,所述多对输入正负电极和前述多对输出正负电极一一配对,所述输入正负电极连接串并联电路以配置前述标准电池单元的串并联关系,在适配器的输出端形成特定的输出电压;所述多个适配器的串并联电路彼此不同以形成不同的输出电压;位于本体中的控制电路,包括放电保护电路,所述放电保护电路检测根据第二直流输出接口所连接的适配器选择放电保护电路的放电保护程序。
优选的,所述供电系统还包括:设置在直流输出接口、交流输出接口和第二直流输出接口之间的互锁结构,所述互锁结构在直流输出接口或交流输出接口中连接了用电设备时,第二直流输出接口不输出电能。
优选的,所述控制电路根据串并联电路形成的电压值,选择放电保护程序。
优选的,所述适配器将串并联电路形成的输出电压输出到供电电路,供电电路包括电压检测装置以接收到的输出电压的电压值。
优选的,所述标准电池单元的额定电压为20V,所述多对电源引线为6对且配接一对或者多对彼此并联的标准电池单元;所述不同适配器的串并联电路分别形成20V,40V或者60V的输出电压。
本发明还提供另外一种供电系统,所述供电系统包括:本体;位于本体上的电池包支承装置;可拆卸的安装在电池包支承装置上的电池包;位于电池包中的若干标准电池单元,各个标准电池单元电压相同且均具有独立的正负电极;位于本体中的接口电路,连接各个标准电池单元的正负电极,形成多对彼此独立的正负极引线;位于本体上的直流输出接口,具有多对输出正负电极,分别 对应连接所述多对正负极引线;多个适配器,择一的连接到所述直流输出接口,适配器包括输入端,传输线和输出端,所述输入端上布置有多对输入正负电极,所述多对输入正负电极和前述多对输出正负电极一一配对,所述输入正负电极连接串并联电路以配置前述标准电池单元的串并联关系,在适配器的输出端形成特定的输出电压;所述多个适配器的串并联电路彼此不同以形成不同的输出电压;位于本体中的控制电路,包括放电保护电路,所述放电保护电路检测根据直流输出接口所连接的适配器选择放电保护电路的放电保护程序。
优选的,所述控制电路根据串并联电路形成的电压值,选择放电保护程序。
优选的,所述适配器将串并联电路形成的输出电压输出到供电电路,供电电路包括电压检测装置以接收到的输出电压的电压值。
优选的,所述标准电池单元的额定电压为20V,所述多对电源引线为6对且配接一对或者多对彼此并联的标准电池单元;所述不同适配器的串并联电路分别形成20V,40V或者60V的输出电压。
优选的,所述供电电路包括电压转换装置,所述电压转换装置将从适配器接收的输出电压转换为特定电压值以向控制电路供电。
优选的,所述放电保护程序包括,在放电电流超过预设阈值时进行电池保护动作;或,在放电电压低于预设阈值时进行电池保护动作。
优选的,所述电池保护动作包括,关断放电电路。
优选的,所述供电系统还包括:位于本体中的串并联电路,所述串并联电路配置所述多对正负极引线的串并联关系而形成预设的直流电压;直流交流逆变装置,连接所述串并联电路并将所述直流电压转换为交流电压提供给交流输出接口;所述串并联电路还连接另一直流输出接口。
优选的,所述直流交流逆变装置通过H桥电路,将直流电压转换为方波或梯形波交流电。
优选的,所述另一直流输出接口和交流输出接口共用放电保护电路。
本发明还提供另外一种供电系统,包括:电池包支承装置;可拆卸的安装在电池包支承装置上的电池包;交流输出接口,输出交流电能;直流输出部件,输出直流电能;控制电路,将所述电池包连接到所述直流输出部件和交流输出接口,并将电池包的电能传递到直流输出部件,将电池包的电能转化为交流电 能提供给交流输出接口;所述交流输出接口的额定输出电压为直流输出部件的额定输出电压的N倍,其中N为小于10的正整数。
优选的,所述交流输出接口的额定输出电压为120V。
优选的,所述直流输出部件的额定输出电压可选择的为20V,40V,60V。
优选的,所述直流输出部件的额定输出电压为20V,40V或60V。
优选的,所述标准电池单元的额定电压为20V,交流输出接口的额定输出电压为标准电池单元的额定电压的6倍;直流所述输出接口的额定输出电压为标准电池单元的额定电压的1倍,2倍,3倍或6倍。
优选的,所述供电系统包括若干电池包,所述若干电池包共包括多个标准电池单元,各个标准电池单元相同且均具有独立正负电极,所述交流输出接口的额定输出电压为标准电池单元的额定电压的整数倍;所述直流输出部件的额定输出电压为标准电池单元的额定电压的整数倍。
优选的,所述直流输出部件包括直流输出接口和可选择的接入所述直流输出接口的适配器,所述适配器内置串并联电路,所述串并联电路将各个标准电池单元进行串并联配置而获得预设的额定电压。
本发明还提供了另外一种供电系统,包括:电池包支承装置;可拆卸的安装在电池包支承装置上的电池包;交流输出接口,输出交流电能;直流输出接口,输出直流电能;控制电路,将所述电池包连接到所述直流输出接口和交流输出接口,并将电池包的电能传递到直流输出接口,将电池包的电能转化为交流电能提供给交流输出接口;适配器,包括输入端和输出端,所述输入端可拆卸的连接所述直流输出接口,所述输出端可拆卸的连接电动工具的电能输入接口。
优选的,包括多个可选择地连接所述直流输出接口的所述适配器。
优选的,所述控制电路择一的将电池包的电能传递给直流输出接口或交流输出接口。
优选的,所述电池包支承装置包括穿戴结构以供使用者将其穿戴在身上。
优选的,所述电池包支承装置为背包,所述穿戴结构包括背带。
优选的,电池包支承装置上设有电池包接入接口。
本发明还提供了另外一种供电系统,包括:电池包支承装置,所述电池包 支承装置包括穿戴结构以供使用者将其穿戴在身上;可拆卸的安装在电池包支承装置上的电池包;交流输出接口,输出交流电能;直流输出接口,输出直流电能;控制电路,将所述电池包连接到所述直流输出接口和交流输出接口,并将电池包的电能传递到直流输出接口,将电池包的电能转化为交流电能提供给交流输出接口。
优选的,所述电池包支承装置为背包,所述穿戴结构包括背带。
优选的,所述供电系统还包括适配器,包括输入端和输出端,所述输入端可拆卸的连接所述直流输出接口,所述输出端可拆卸的连接电动工具的电能输入接口。
优选的,所述供电系统还包括多个可选择地连接所述直流输出接口的所述适配器,所述适配器内置串并联电路,所述串并联电路将各个标准电池单元进行串并联配置而获得预设的额定电压。
优选的,所述控制电路择一的将电池包的电能传递给直流输出接口或交流输出接口。
优选的,电池包支承装置上设有电池包接入接口。
本发明还提供了一种供电平台,包括:电池包支承装置;安装在电池包支承装置上的电池包;交流输出接口,输出交流电能;直流输出部件,可选择的输出多种电压之一的直流电能;控制电路,将所述电池包连接到所述直流输出接口和交流输出接口,并将电池包的电能传递到直流输出部件,将电池包的电能转化为交流电能提供给交流输出接口。
优选的,所述电池包可拆卸的安装在所述电池包支承装置上。
优选的,所述直流输出部件包括直流输出接口和适配器,所述适配器内置串并联电路,所述串并联电路将各个标准电池单元进行串并联配置而获得预设的额定电压。
优选的,所述适配器为电动工具适配器。
优选的,所述电池包内置若干标准电池单元,所述标准电池单元彼此隔离,配置相同。
优选的,所述标准电池单元的额定电压为20V。
优选的,所述适配器为多个,预设电压分别为20V、40V、60V及120V中的 至少两个。
本发明还提供了一种供电系统,包括:电池包支承装置;安装在电池包支承装置上的电池包;交流输出接口,输出额定输出电压位于110V至130V之间的交流电能;控制电路,将电池包的电能转化为交流电能提供给交流输出接口。
优选的,所述额定输出电压为120V。
优选的,所述控制电路包括变压部分和DC-AC逆变部分;所述变压部分为串并联电路,所述串并联电路通过配置电池包的串并联关系、将电池包电压变换为交流输出接口的额定输出电压。
优选的,所述控制电路包括变压部分和DC-AC逆变部分;所述DC-AC逆变部分通过H桥电路将直流电转化为方波交流电或梯形波交流电。
优选的,所述电池包支承装置为可穿戴式装置。
优选的,所述供电系统还包括输出直流电能的直流输出接口,所述控制电路将电池包的电能传递给直流输出接口。
本发明还提供了另外一种供电系统,包括:电池包支承装置;安装在电池包支承装置上的电池包;交流输出接口,输出方波或梯形波交流电能;控制电路,将电池包的电能转化为交流电能提供给交流输出接口。
优选的,所述交流输出接口的额定输出电压位于110V至130V之间的交流电能。
优选的,所述控制电路包括变压部分和DC-AC逆变部分;所述变压部分为串并联电路,所述串并联电路通过配置电池包的串并联关系、将电池包电压变换为交流输出接口的额定输出电压。
优选的,所述控制电路包括变压部分和DC-AC逆变部分;所述DC-AC逆变部分通过H桥电路将直流电转化为方波交流电或梯形波交流电。
优选的,所述电池包支承装置为可穿戴式装置。
优选的,所述供电系统还包括输出直流电能的直流输出接口,所述控制电路将电池包的电能传递给直流输出接口。
优选的,所述额定输出电压为120V。
本发明还提供了另外一种供电系统,包括:电池包支承装置;安装在电池包支承装置上的若干电池包,所述若干电池包包括多个标准单元,所述多个标准 单元额定电压相同;直流输出接口,输出直流电能;控制电路,将电池包的电能传递到直流输出接口;适配器,可拆卸的连接于所述直流输出接口和用电设备之间;所述适配器内设置有串并联电路,所述串并联电路通过配置所述多个标准单元的串并联关系而形成具有预设电压的直流电能。
优选的,所述供电系统包括多个所述适配器,其中至少两个的串并联电路互不相同。
优选的,所述多个适配器择一的连接于所述直流输出接口。
优选的,所述控制电路包括引出线,所述引出线将标准单元的正负电极引出至直流输出接口,在直流输出接口上形成多对输出正负电极。
优选的,所述引出线分为多组,每组引出线包括若干对输入正负电极和一对所述输出正负电极,所述输入正负电极和标准单元的正负电极对接,所述若干对输入正负电极串并联配接后连接到所述输出正负电极。
优选的,所述若干对输入正负电极彼此并联后连接到所述输出正负电极。
优选的,各组所述引出线的电路配置彼此相同。
本发明还提供了另外一种供电系统,包括:若干电池包,所述若干电池包包括多个标准电池单元,所述各个标准电池单元彼此一致,均包含多节单体电池;串并联电路,所述串并联电路通过配置所述多个标准单元的串并联关系而形成具有预设电压的直流电能,所述预设电压最低为所述标准电池单元的额定电压。
优选的,所述供电系统还包括电池包支承装置;所述若干电池包安装在电池包支承装置上;直流输出接口,输出直流电能;控制电路,将电池包的电能传递到直流输出接口;适配器,可拆卸的连接于所述直流输出接口和用电设备之间;所述适配器内设置有串并联电路,所述串并联电路通过配置所述多个标准单元的串并联关系而形成具有预设电压的直流电能。
优选的,所述供电系统包括多个所述适配器,其中至少两个的串并联电路互不相同。
优选的,所述多个适配器择一的连接于所述直流输出接口。
优选的,所述控制电路包括引出线,所述引出线将标准单元的正负电极引出至直流输出接口,在直流输出接口上形成多对输出正负电极。
优选的,所述引出线分为多组,每组引出线包括若干对输入正负电极和一 对所述输出正负电极,所述输入正负电极和标准单元的正负电极对接,所述若干对输入正负电极串并联配接后连接到所述输出正负电极。
优选的,所述若干对输入正负电极彼此并联后连接到所述输出正负电极。
优选的,各组所述引出线的电路配置彼此相同。
本发明还提供了另外一种供电系统,包括:电池包支承装置;安装在电池包支承装置上的电池包;交流输出接口,输出交流电能;直流输出接口,输出直流电能;控制电路,将所述电池包连接到所述直流输出接口和交流输出接口,并将电池包的电能传递到直流输出接口,将电池包的电能转化为交流电能提供给交流输出接口;所述直流输出接口和所述交流输出接口择一的对外输出电能。
优选的,所述直流输出接口和交流输出接口之间设置有互锁结构,所述互锁结构在直流输出接口和交流输出接口的其中之一连接了外部设备时,禁止其中另一对外输出电能。
优选的,所述控制电路包括直流供电电路,交流供电电路和电能切换机构,所述电能切换机构在直流供电电路和交流供电电路的其中之一对外供电时,禁止其中另一对外供电。
优选的,所述直流输出接口和交流输出接口的距离小于15CM。
本发明还提供了一种供电系统,包括:电池包支承装置;安装在电池包支承装置上的电池包;电能输出接口,在放电模式下对外输出电能;控制电路,将所述电池包的电能传递给电能输出接口;充电接口,在充电模式下接收外部电能并传递给所述电池包;所述供电系统择一的处于充电模式和放电模式。
优选的,所述电池包包括具有预设额定电压的标准单元,所述供电系统包括多个标准单元。
优选的,在所述充电模式下和所述放电模式下,所述多个标准单元的串并联关系不同。
优选的,所述电能输出接口包括直流输出接口和交流输出接口,所述充电接口和所述直流输出接口为同一接口。
本发明还提供了一种供电平台,包括:电池包支承装置,能够可拆卸的安装电池包;交流输出接口,输出交流电能;直流输出接口,输出直流电能;控制电路,将所述电池包连接到所述直流输出接口和交流输出接口,并将电池包 的电能传递到直流输出接口,将电池包的电能转化为交流电能提供给交流输出接口;所述供电平台能够工作于第一工作模式和第二工作模式,所述第一工作模式下所述电池包支承装置上安装的电池包数量是第二工作模式下安装的电池包数量的N倍。
优选的,所述电池包支承装置上包括多个电池包接口,所述电池包接口分为多组,每组包括N个电池包接口。
优选的,所述第一工作模式下,每组电池包接口中接入1个电池包;所述第二工作模式下,每组电池包接口中接入N个电池包。
优选的,所述N等于2。
优选的,每组电池包接口中的各个电池包接口彼此并联。
本发明还提供了一种供电系统,包括前述任一项所述的供电平台以及安全在供电平台上的电池包,其特征在于:所述各个电池包彼此一致,额定电压为大于50V。
优选的,所述电池包的额定电压大于60V。
本发明还提供了一种供电系统,包括:电池包支承装置;可拆卸的安装在电池包支承装置上的电池包;直流输出接口,输出直流电能;控制电路,将电池包的电能传递到直流输出接口;适配器,可拆卸的连接于直流输出接口和用电设备之间;所述控制电路包括电池包检测电路,所述适配器中设有电池包保护电路,所述电池包检测电路检测电池包信息并发送给电池包保护电路,所述电池包保护电路根据电池包信息发送相应的控制指令。
优选的,所述电池包检测电路包括温度检测部件、电流检测部件、电压检测部件中的至少一个;所述电池包保护电路内置有预设条件,在接收到的温度信息和或电流信息和或电压信息不符合所述预设条件时,发出令电池包停止工作的控制指令,或发出令供电系统对外发出警示信号的控制指令。
优选的,所述电池包支承装置上设有若干个电池包接口,所述电池包检测电路包括连接检测部件,所述检测部件检测所述电池包接口上是否安装有电池包。
优选的,所述电池包包括标准单元,所述供电系统包括多个标准单元;所述适配器包括配置各个标准单元的串并联关系以形成预设电压的电压选择电路; 所述供电系统包括至少两个可替换的连接于直流输出接口的适配器,所述至少两个适配器的串并联电路不同、预设条件不同。
本发明还提供了一种供电平台,包括:本体,包括底座,所述底座支承本体于工作表面上;位于本体上的电池包支承装置,用于收容电池包;穿戴部件,所述穿戴部件适于穿戴于使用者身上;直流输出接口,对外输出直流电;所述供电平台具有基座模式和穿戴模式,所述基座模式下所述底座支承本体于工作表面上;所述穿戴模式下所述本体通过穿戴部件支承于使用者身上。
优选的,所述基座模式下穿戴部件从本体脱离,所述穿戴模式下所述穿戴部件连接所述本体。
优选的,还包括对外输出交流电的交流输出接口。
优选的,所述本体上包括供使用者提携的握持部。
优选的,所述穿戴部件包括背带,所述穿戴部件连接于本体时,所述供电平台形成背包。
优选的,所述本体上包括至少大部分包围主板的主板防护部件,所述主板防护部件为硬质。
优选的,所述供电平台通过穿戴部件穿戴于使用者身上时,所述电池包的自身长度方向轴线基本相对地面竖直延伸;所述供电平台通过本体的底座放置在支承表面上时,所述电池包的长度方向轴线基本相对于支承表面平行或垂直。
优选的,所述底座和所述穿戴部件位于本体的不同侧面上。
本发明还提供了一种电池包,包括多个二级储能模块,所述二级储能模块为位于所述电池包中的标准单元、具有独立的输出端子;所述储能部件包括多个二级储能模块;各个二级储能模块电压相同,包括多个三级储能模块;所述三级储能模块为位于所述二级储能模块中的电芯。
优选的,所述二级储能模块的输出端子布置在电池包壳体上。
优选的,所述二级储能模块包括独立的控制电路。
优选的,所述二级储能模块的电压为标准交流电压的约数。
优选的,所述一级储能模块的电压为标准交流电压的约数。
优选的,所述二级储能模块的电压为20v。
优选的,至少一个一级储能模块包括1个二级储能模块。
优选的,至少一个一级储能模块包括3个二级储能模块。
本发明还提供了一种电能提供装置,包括前述任一项所述的电能传输装置,还包括储能部件;所述储能部件包括一级储能模块、二级储能模块和三级储能模块;所述一级储能模块为可拆卸的安装在电能传输装置上的电池包;所述二级储能模块为位于所述电池包中的标准单元、具有独立的输出端子;所述储能部件包括多个二级储能模块;各个二级储能模块电压相同,包括多个三级储能模块;所述三级储能模块为位于所述二级储能模块中的电芯。
优选的,所述二级储能模块的输出端子布置在电池包壳体上。
优选的,电能传输装置通过改变二级储能模块之间的串并联关系,对外输出不同的电压。
优选的,所述储能装置包括多个一级储能模块。
优选的,至少一个一级储能模块包括多个二级储能模块。
优选的,至少两个一级储能模块中的二级储能模块数量不同。
优选的,至少一个一级储能模块仅包括一个二级储能模块。
优选的,所述二级储能模块的电压为标准交流电压的约数。
优选的,所述一级储能模块的电压为标准交流电压的约数。
优选的,所述二级储能模块的电压为20v。
优选的,储能系统包括6个二级储能模块。
优选的,至少一个一级储能模块包括1个二级储能模块。
优选的,至少一个一级储能模块包括3个二级储能模块。
优选的,二级储能模块包括独立的控制电路。
本发明还提供了一种工作系统,包括前述任一项所述的电能提供装置,所述工作系统还包括电动工具。
优选的,所述电动工具为交流电动工具。
优选的,电动工具为直流电动工具。
优选的,所述直流电动工具的电池包接口和所述电能传输装置的电池包接口之一相同。
本发明还提供了一种电池包,包括多个彼此电性隔离的标准单元,所述多个标准单元的额定电压之和大于50V。
优选的,所述多个标准单元的电压之和为60V或120V。
优选的,所述标准单元的额定电压为20V。
本发明还提供了一种电池包,包括电池包接口,所述电池包接口上布置有多组正负电极,每组正负电极各自连接到彼此一致、相互独立的标准单元,所述标准单元包括若干电芯。
优选的,所述电池包接口上具有3对或6对正负电极。
优选的,所述标准单元的额定电压为20V。
优选的,所述电池包接口上还包括信号电极。
优选的,所述信号电极为温度电极、电压电极或类型识别电极。
本发明还提供了一种供电系统,包括:电池包支承装置;可拆卸的安装在电池包支承装置上的电池包;交流输出接口,输出交流电能;直流输出接口,输出直流电能;控制电路,将所述电池包连接到所述直流输出接口和交流输出接口,并将电池包的电能传递到直流输出接口,将电池包的电能转化为交流电能提供给交流输出接口;散热装置,为所述电池包散热。
优选的,所述散热装置为风扇,所述风扇产生经过所述电池包的气流。
本发明还提供了一种供电平台,包括:本体;位于本体上的电池包支承装置,电池包支承装置上布置有电池包接口;电能输出接口,将电池包的电能输出;主板,其上布置有控制电路,所述控制电路将电池包的电能传递到电能输出接口;其特征在于:所述电池包接口上布置有多组正负电极,每组正负电极各自连接到彼此一致、相互独立的标准单元,所述标准单元包括若干电芯。
优选的,所述电池包接口上具有3对或6对正负电极。
优选的,所述电池包接口上还包括信号电极。
优选的,所述信号电极为温度信号电极。
本发明还提供了一种供电平台,包括:本体;位于本体上的电池包支承装置,电池包支承装置上布置有电池包接口;电能输出接口,将电池包的电能输出;主板,其上布置有控制电路,所述控制电路将电池包的电能传递到电能输出接口;所述电池包支承装置上包括多个电池包接口,所述电池包接口分为多组,每组包括多个电池包接口,每组电池包接口中的各个正负电极彼此电性隔离,而不同组之间相对应的各个正负电极彼此并联。
优选的,所述电池包接口分为2组。
优选的,每组包括2个电池包接口。
优选的,所述电能输出接口包括交流输出接口,所述控制电路包括串并联电路和DC-AC逆变器,所述串并联电路将各组的电池包接口彼此串联后连接到所述DC-AC逆变器,所述DC-AC逆变器将接收的直流电能转化为交流电能、提供给交流输出接口。
优选的,所述供电平台上包括电池包安装指示装置,所述电池包安装指示装置指示使用者以每组电池包接口中均满置或者空置电池包的方式将电池包安装于带来成本支承装置中。
优选的,每个电池包接口中包括多对正负电极。
优选的,所述电能输出接口包括直流输出接口,所述控制电路将每组电池包接口的正负电极引出到直流输出接口,在直流输出接口上形成和各组电池包接口一一对应的多对正负电极。
本发明还提供一种供电系统,包括前述任一项所述的供电平台,供电系统还包括可拆卸的安装于所述电池包支承装置上的电池包。
优选的,所述电池包包括若干个标准单元。
本发明还提供了一种供电平台,包括:本体;位于本体上的电池包支承装置,电池包支承装置上布置有多个电池包接口;电能输出接口,将电池包的电能输出;主板,其上布置有控制电路,所述控制电路将电池包的电能传递到电能输出接口;其特征在于:还包括在电池包为安装时覆盖所述电池包接口的保护装置。
本发明还提供了一种供电平台,包括:本体;位于本体上的电池包支承装置,电池包支承装置上布置有若干电池包接口;直流输出接口,将电池包的电能输出;主板,其上布置有控制电路,所述控制电路将电池包的电能传递到电能输出接口;其特征在于:每个所述电池包接口上布置有多对正负电极,所述控制电路包括电源引线,所述电源引线将电池包接口上的正负电极直接引出,或者分组进行串并联配置后引出到直流输出接口,在直流输出接口上形成多对正负电极。
供电系统所述电源引线将每组中的各对正负电极并联后引出到直流输出接 口。
本发明还提供了一种供电平台,包括直流输出接口,所述直流输出接口上布置有多组正负电极,每组正负电极各自连接到彼此一致、相互独立的标准单元,所述标准单元包括若干电芯。
优选的,所述直流输出接口上具有3对或6对正负电极。
优选的,所述标准单元的额定电压为20V。
优选的,所述直流输出接口上还包括信号电极。
优选的,所述信号电极为温度信号电极。
本发明还提供了一种供电系统,包括:电池包支承装置;安装在电池包支承装置上的电池包;直流输出接口,输出直流电能;控制电路,将电池包的电能传递到直流输出接口;所述直流输出接口上设有锁定结构以锁定连接于其上的设备。
优选的,还包括适配器,所述适配器具有输入端以连接所述直流输出接口,具有输出端以连接用电设备;所述输入端上具有锁紧结构,所述输入端的锁紧结构和所述直流输出接口的锁紧结构相配。
本发明还提供了一种适配器,包括输入端和输出端,所述输入端上具有输入接口,所述输入接口上具有多对正负电极,所述适配器还包括串并联电路,所述串并联电路配置所述多对正负电极的串并联关系后连接到所述输出端的一对输出正负电极。
优选的,所述输入接口上具有6对正负电极。
优选的,所述串并联电路将所述6对正负电极彼此并联后连接到所述输出正负电极。
优选的,所述串并联电路将每2对正负电极为一组进行组内串联,再将每组彼此并联后连接到所述输出正负电极。
优选的,所述串并联电路将每3对正负电极为一组进行组内串联,再将每组彼此并联后连接到所述输出正负电极。
优选的,所述串并联电路将所述6对正负电极彼此串联后连接到所述输出正负电极。
本发明还提供了一种适配器,包括输入端和输出端,其特征在于,所述输 入端上具有输入接口,所述输入接口上具有多对正负电极。
优选的,所述输入接口上具有3对或6对正负电极。
优选的,所述输入接口还包括信号电极。
优选的,所述信号电极为温度信号电极。
本发明还提供了一种适配器,包括输入端、输出端和位于输出端和输出端之间的传输线,所述输入端连接供电系统,所述输出端连接用电设备;所述传输线内包括一对设备传输线,若干信号线,所述设备传输线将电能从输入端传递到输出端,所述信号线在输入端和输出端之间传递信号。
优选的,所述传输线内还包括一对PCB传输线,所述PCB传输线将电能从输出端传递到输入端。
优选的,所述适配器包括电池包控制电路,所述信号线包括从输入端向输出端传输信号的信号线和从输出单向输入端传输信号的信号线。
优选的,所述信号线传输温度信号、电压信号和电流信号中的至少一种。
本发明还提供了另外一种适配器,包括输入端、输出端、位于输出端和输出端之间的传输线,所述输入端连接供电系统,所述输出端连接用电设备;所述适配器内还设有电池包保护电路,所述电池包保护电路包括信号输入端和信号输出端,所述信号输入端接收表征电池包参数的信号;根据信号输入端接收的信号,所述信号输出端发出针对电池包的控制信号。
优选的,所述信号输入端接收温度信号、电流信号、电压信号中的至少一个;所述电池包保护电路内置有预设条件,在接收到的温度信号和或电流信号和或电压信号不符合所述预设条件时,发出令电池包停止工作的控制信号,或发出令供电系统对外发出警示信号的控制指令。
本发明还提供了另外一种适配器,包括连接供电系统的输入端和连接用电设备的输出端,以及位于所述输入端和输入端之间的传输线,所述适配器分为通用部分和可拆卸的连接于所述通用部分的适配部分,所述输入端位于所述通用部分,所述输出端位于所述适配部分。
优选的,所述传输线的至少大部分位于所述适配器部分。
优选的,所述适配器包括多个适配部分,所述多个适配部分择一的连接所述通用部分。
优选的,所述输出端为电池包形。
优选的,所述通用部分具有第一接口,所述适配部分具有第二接口,所述第一接口和所述第二接口相配以相互连接或脱离。
优选的,所述第一接口为电缆线式接头。
本发明还提供了一种适配器,包括圆柱形的本体,输入端,输出端和位于输入端和输出端之间的传输线,所述本体内置有电路板,所述电路板的形状和主题横截面形状相配。
优选的,所述电路板垂直于主体的中轴线布置。
优选的,所述主体位于输入端和传输线之间。
优选的,所述电路板上布置有串并联电路,所述输入端上包括多对正负电极,所述串并联电路配置多对正负电极的串并联关系后连接到输出端。
优选的,所述电路板上布置有电池包保护电路,所述输入端上布置有信号电极,所述电池包保护电路根据接收的信号,相应输出控制信号以控制连接的电池包。
本发明还提供了一种适配器,包括本体,输入端,输出端和位于输入端和输出端之间的传输线,所述本体包括控制电路,所述输出端包括设备检查元件,所述设备检查元件检测到设备连接了用电设备时,触发控制电路启动。
优选的,所述设备检查元件为微动开关。
本发明还提供了一种适配器,包括本体,连接供电系统的输入端,连接电动工具的输出端、位于输入端和输出端之间的传输线,所述输出端为电缆式接头,所述电缆式接头的径宽小于3cm,重量小于200克。
优选的,所述本体内包括串并联电路,所述输入端包括多对正负电极,所述串并联电路将所述多对正负电极进行串并联配置后连接到输出端的正负电极,所述串并联电路将至少两对正负电极串联。
本发明还提供了一种供电平台,包括:电池包支承装置,能够可拆卸的安装电池包;交流输出接口,输出交流电能;控制电路,将直流电能转化为交流电能传递给交流输出接口;所述控制电路还包括负载检测机构,所述负载检测机构,所述负载检测机构检测交流输出接口所连接的用电设备的负载情况;当负载低于预设值时,控制电路断开对交流输出接口的电能输出。
优选的,所述负载检测机构为电流检测单元。
优选的,所述控制电路包括DC-AC逆变器,所述控制电路在负载低于预设值时关断所述逆变器。
本发明还提供了一种供电平台,包括:电池包支承装置,能够可拆卸的安装电池包;交流输出接口,输出交流电能;控制电路,将直流电能转化为交流电能传递给交流输出接口;所述交流输出接口包括设备检查元件,所述设备检查元件检测到交流输出接口连接了用电设备时,触发控制电路启动。
优选的,所述设备检查元件为微动开关。
本发明还提供了一种电能传输装置,包括输出端口,用于配接用电设备的电源接头,所述输出端口中设有启动开关,所述启动开关控制所述电能传输装置的打开和关闭,所述电源接头与所述输出端口配接时,触发所述启动开关打开。
优选的,所述启动开关为微动开关。
优选的,所述电源接头与所述输出端口分离时,触发所述启动开关关闭。
优选的,输出端口为交流用电设备连接端。
本发明还提供了一种手推式直流工具,包括推杆、本体和支承本体于地面的行动部件,还包括:电池包接口,用于连接电池包,包括电连接部分和电池包支承部分;传输线接口,用于连接电缆式接头,包括电连接部分和机械对接部分。
优选的,所述电池包接口和传输线接口并联。
优选的,所述传输线接口位于推杆上。
优选的,所述传输线接口设置于推杆上供用户握持的部分上或者附近。
本发明还提供了一种工作系统,包括电池包、电能传输装置和手推式电动工具;手推式电动工具包括推杆和主体,所述手推式电动工具上设有电池包接口和线缆式电能输出部接口,分别用于配接电池包和线缆式电能输出部。
优选的,所述线缆式电能输出部接口位于推杆上。
优选的,所述线缆式电能输出部接口位于推杆的上部。
优选的,所述电池包接口位于本体上。
优选的,所述电池包接口为多个。
优选的,所述手推式电动工具的工作电压大于50V。
优选的,所述手推式电动工具的工作电压为120V,所述电池包接口为两个,所述电池包的电压为60V。
优选的,所述手推式电动工具能够仅由电池包和线缆式电能输出部的其中之一供电。
优选的,所述手推式电动工具能够由电池包和线缆式电能输出部同时供电。
优选的,所述手推式电动工具的电池包接口和线缆式电能输出部接口并联。
优选的,所述手推式电动工具为割草机。
本发明还提供一种手推式工具,所述手推式工具如前述任一项所述。
本发明还提供了一种手推式直流工具,包括推杆、本体和支承本体于地面的行动部件,还包括:传输线接口,用于连接电缆式接头,包括电连接部分和机械对接部分,所述传输线接口设置于推杆上。
优选的,所述传输线接口设置于推杆上供用户握持的部分上或者附近。
本发明还提供了一种手持直流工具,包括电能输入接口,所述电能输入接口为传输线式接口,用于配接传输线式接头。
优选的,所述电能输入接口的额定输入电压大于50V。
优选的,所述电能输入接口的额定输入电压位于100V-140V之间、或位于50V-70V之间。
优选的,所述电能输入接口包括锁定结构,用于将传输线式接头锁定于电能输入接口中。
本发明还提供了一种工作系统,包括电池包、电能传输装置和直流工具;所述直流工具的工作电压大于60V;电池包通过电池包支承装置支承于工作系统中,电能传输装置和所述直流工具分离设置,电能传输装置通过线缆式电能输出部将电能输出到直流工具,所述电池包支承装置仅布置在所述电能传输装置上,所述直流工具上的电能输入接口仅包括配接所述线缆式电能输出部的端口。
优选的,所述直流工具为手持式工具。
本发明还提供一种直流工具,由与直流工具分离设置的电能传输装置供电,电能传输装置包括电池包支承结构以将电池包的重量支承于其上,其电能输入 接口仅包括和电能传输装置的线缆式电能输出部配接的端口。
优选的,所述直流工具为手持式工具。
本发明还提供一种直流工具,所述电能输入接口上不能配接电池包。
本发明还提供了一种充电器,包括依次连接输出端、主体和AC插头,所述输出端上设置有电能输出接口,所述电能输出接口上设有多对正负电极,所述充电站包括串并联电路,所述串并联电路连接所述多对正负电极。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:使用场合广,能够为各种交流和直流工具提供能量;便携性好;安全性高,用直流驱动交流用电设备时不会烧机;能量转换效率高。
附图说明
以上所述的本发明的目的、技术方案以及有益效果可以通过下面的能够实现本发明的具体实施例的详细描述。
附图以及说明书中的相同的标号和符号用于代表相同的或者等同的元件。
图1-Ⅰ是本发明的一种实施方式的电池包收容装置及其所收容的电池包的示意图。
图2-Ⅰ是图1-Ⅰ所示的电池包收容装置及电池包装配在一起的示意图。
图3-Ⅰ是图2-Ⅰ所示的电池包收容装置的电能输出接口连接到电动工具上的示意图。
图4-Ⅰ是本发明的一种实施方式的可折叠电池包的展开状态示意图。
图5-Ⅰ是图4-Ⅰ所示的可折叠电池包的折叠状态示意图。
图6-Ⅰ是图5-Ⅰ所示的可折叠电池包安装到电动工具上的示意图。
图7-Ⅰ是本发明的一种实施方式的柔性电池包的展开状态示意图。
图8-Ⅰ是图7-Ⅰ所示的柔性电池包的卷起状态示意图。
图9-Ⅰ是图8-Ⅰ所示的柔性电池包安装到电动工具上的示意图。
图10-Ⅰ是本发明一种实施方式的电池包收容装置的示意图。
图11-Ⅰ是本发明一种实施方式的电池包收容装置的示意图。
图1-Ⅱ是本发明的一种实施例的电能工作系统的模块图。
图2-Ⅱ是图1-Ⅱ中储能部件的模块图。
图3-Ⅱ是图2-Ⅱ中的二级储能模块的一种结构图。
图4-Ⅱ是由图3-Ⅱ的二级储能模块组成的储能部件示意图。
图5-Ⅱ是图2-Ⅱ中的二级储能模块的一种结构图。
图6-Ⅱ是图5-Ⅱ中的二级储能模块组成的储能部件示意图。
图7-Ⅱ是由图3-Ⅱ中的二级储能模块和图5-Ⅱ中的二级储能模块组成的储能部件示意图。
图8-Ⅱ是图2-Ⅱ中的二级储能模块的一种结构图。
图9-Ⅱ是图4-Ⅱ的储能部件和电能传输装置的配接示意图。
图10-1-Ⅱ是本实施例的的示意图。
图10-2-Ⅱ是本实施例的第二串并联电路的示意图。
图10-3-Ⅱ是本实施例的第三串并联电路的示意图。
图10-4-Ⅱ是本实施例的第四串并联电路的示意图。
图11-Ⅱ是本实施例的输出部件示意图。
图12-Ⅱ为本实施例的输出选择模块的第一状态示意图。
图13-Ⅱ为图12-Ⅱ的输出选择模块的第二状态示意图。
图14-Ⅱ为图11-Ⅱ的第一端口接入交流设备时的工作流程图。
图15-Ⅱ为图11-Ⅱ的第二端口接入交流设备时的工作流程图。
图16-Ⅱ为本发明另一实施例的输入部件示意图。
图17-Ⅱ为图16-Ⅱ中的直流设备连接端的示意图。
图18-Ⅱ为和图17-Ⅱ的直流设备连接端相配的适配器输入端的示意图。
图19-Ⅱ为本发明一种实施例的直流输出接口和直流设备连接的示意图。
图20-Ⅱ为本发明一种实施例的交流输出接口和交流设备连接的示意图。
图21-Ⅱ为图16-Ⅱ中的交流设备连接端接入交流设备时的工作流程图。
图22-Ⅱ为本发明一种实施例的电能传输装置示意图。
图23-Ⅱ为图22-Ⅱ中的控制器的模块图。
图24-Ⅱ为本发明一种实施例的工作系统示意图。
图25-Ⅱ为本发明一种实施例的操作面板示意图。
图26-Ⅱ为图25-Ⅱ的实施例中串并联转换电路示意图。
图27-Ⅱ为图26-Ⅱ的串并联转换电路的另一状态的示意图。
图28-Ⅱ为图26-Ⅱ的串并联转换电路的另一状态的示意图。
图29-Ⅱ为图26-Ⅱ的串并联转换电路的另一状态的示意图。
图30-Ⅱ为本发明另一实施例的储能系统和用电设备的电路连接图。
图31-Ⅱ为图30-Ⅱ所示的实施例的20V适配器的电能输入端示意图。
图32-Ⅱ为图30-Ⅱ所示的实施例的40V适配器的电能输入端示意图。
图33-Ⅱ为图30-Ⅱ所示的实施例的60V适配器的电能输入端示意图。
图34-Ⅱ为图30-Ⅱ所示的实施例的120V适配器的电能输入端示意图。
图35-Ⅱ为本发明另一实施例的储能系统和用电设备的电路连接图。
图36-Ⅱ为本发明另一实施例的储能系统和用电设备的电路连接图。
图37-Ⅱ为本发明另一实施例的直流电输出波形图。
图1-Ⅲ是本发明的一种实施例的供电系统的整体模块图。
图2-Ⅲ是图1-Ⅲ中的储能部件的框架图。
图3-Ⅲ是图1-Ⅲ中的电池包结构图。
图4-Ⅲ为图1-Ⅲ中的供电平台的模块图。
图5-Ⅲ为图4-Ⅲ的供电平台的电路图。
图6-Ⅲ为图4-Ⅲ的供电平台的直流输出接口示意图。
图7-Ⅲ为图1-Ⅲ中的适配器的示意图。
图8-Ⅲ为图7-Ⅲ中的适配器的输入接口示意图。
图9-Ⅲ为图1-Ⅲ中的供电平台配接第一适配器的示意图。
图10-Ⅲ为图1-Ⅲ中的供电平台配接第二适配器的示意图。
图11-Ⅲ为图1-Ⅲ中的供电平台配接第三适配器的示意图。
图12-Ⅲ为图1-Ⅲ中的供电平台配接第四适配器的示意图。
图13-Ⅲ为图1-Ⅲ中的供电平台及其交流驱动电路的示意图。
图14-Ⅲ为图1-Ⅲ中的供电平台配接充电器的示意图
图15-Ⅲ为本发明另一种实施例的模块示意图。
图16-Ⅲ为图15-Ⅲ的供电平台配接第一适配器的电路图。
图17-Ⅲ为图15-Ⅲ的供电平台配接第二适配器的电路图。
图18-Ⅲ为图15-Ⅲ的供电平台配接第三适配器的电路图。
图19-Ⅲ为图15-Ⅲ的供电平台配接充电器的电路图。
图20-Ⅲ为图15-Ⅲ的供电平台包含交流驱动电路时的电路图。
100-Ⅰ、电池包收容装   1-Ⅰ、主体               3-Ⅰ、穿戴部件置
5-Ⅰ、电池包收容位     9-Ⅰ、电能输出器         11-Ⅰ、盖
13-Ⅰ、袋体            15-Ⅰ、通风孔            17-Ⅰ、气囊
30-Ⅰ、电池包          31-Ⅰ、电池包接口        33-Ⅰ、第一本体
35-Ⅰ、第二本体        50-Ⅰ、电动工具          51-Ⅰ、电池包安装接口
91-Ⅰ、电能输出接口
1-Ⅱ、电能传输装置     3-Ⅱ、储能部件           5-Ⅱ、用电设备
11-Ⅱ、输入部件        13-Ⅱ、输出部件          15-Ⅱ、转接部件
17-Ⅱ、直流设备接口    19-Ⅱ、交流设备接口      21-Ⅱ、直流设备
23-Ⅱ、交流设备        27-Ⅱ、电池包            31-Ⅱ、第一串并联电路
32-Ⅱ、第二串并联电路  33-Ⅱ、第三串并联电路    34-Ⅱ、第四串并联电路
35-Ⅱ、输入端子        36-Ⅱ、输出端子          43-Ⅱ、直流设备连接端
45-Ⅱ、电源端子        47-Ⅱ、识别端子          53-Ⅱ、第一端口
55-Ⅱ、第二端口        61-Ⅱ、适配器            63-Ⅱ、输入端
65-Ⅱ、输出端          67-Ⅱ、电源端子          69-Ⅱ、特征端子
71-Ⅱ、一级储能模块    73-Ⅱ、二级储能模块      75-Ⅱ、三级储能模块
80-Ⅱ、输出选择模块    81-Ⅱ、逆变器            85-Ⅱ、旁路控制器
87-Ⅱ、开关            100-Ⅱ、电动工具         28-Ⅱ、电池包接口
30-Ⅱ、串并联电路      102-Ⅱ、控制电路
101-Ⅱ、输入接口       103-Ⅱ、转换电路         105-Ⅱ、检测单元
107-Ⅱ、断电单元       110-Ⅱ、控制器           112-Ⅱ、直流驱动单元
114-Ⅱ、交流驱动单元   116-Ⅱ、输出选择单元     121-Ⅱ、保护电路
130-Ⅱ、直流工具
1101-Ⅱ、测试控制单元  1102-Ⅱ、检测控制单元    1103-Ⅱ、安全判断单元
1104-Ⅱ、输出控制单元
200-Ⅱ、操作面板       201-Ⅱ、开关             203-Ⅱ、模式指示灯
205-Ⅱ、模式指示灯     207-Ⅱ、USB输出接口      209-Ⅱ、12V输出接口
211-Ⅱ、低压直流输出   213-Ⅱ、高压输出接口     215-Ⅱ、充电接口
接口
217-Ⅱ、模式选择操控
231-Ⅱ、工具端         233-Ⅱ、电能输入端       235-Ⅱ、传输线
241-Ⅱ、正极端子       243-Ⅱ、负极端子         245-Ⅱ、触发件
247-Ⅱ、开关顶柱       250-Ⅱ、直流输出接口     251-Ⅱ、负极端子
253-Ⅱ、20V正极端子    255-Ⅱ、40V正极端子      257-Ⅱ、60V正极端子
259-Ⅱ、120V正极端子   261-Ⅱ、启动开关         270-Ⅱ、驱动电路
271-Ⅱ、光耦元件
100-Ⅲ、供电系统       1-Ⅲ、供电平台           3-Ⅲ、储能部件
5-Ⅲ、电池包           9-Ⅲ、直流输出接口       11-Ⅲ、交流输出接口
13-Ⅲ、本体            15-Ⅲ、电池包支承装置    17-Ⅲ、电池包接入接口
19-Ⅲ、正负电极        19a-Ⅲ、输出正负电极     19b-Ⅲ、输入正负电极
21-Ⅲ、信号电极        21a-Ⅲ、信号电极         191a-Ⅲ、输入正负电极
191b-Ⅲ、输出正负电极  20-Ⅲ、控制电路          23-Ⅲ、本体电路
25-Ⅲ、接口电路        27-Ⅲ、交流驱动电路      231-Ⅲ、电压检测单元
30-Ⅲ、适配器          31-Ⅲ、输入端            33-Ⅲ、输入接口
301-Ⅲ、第一适配器     302-Ⅲ、第二适配器       303-Ⅲ、第三适配器
304-Ⅲ、第四适配器     35-Ⅲ、传输线            37-Ⅲ、输出端
39-Ⅲ、输出接口        41-Ⅲ、放电保护电路      43a-Ⅲ、串并联电路
43b-Ⅲ、串并联电路     43c-Ⅲ、串并联电路       43d-Ⅲ、串并联电路
43e-Ⅲ、串并联电路     43f-Ⅲ、串并联电路       51-Ⅲ、标准电池单元
70-Ⅲ、充电器          71-Ⅲ、输出端            73-Ⅲ、本体
75-Ⅲ、AC插头          200-Ⅲ、直流用电设备     300-Ⅲ、交流用电设备
301a-Ⅲ、第一适配器    302a-Ⅲ、第二适配器      303a-Ⅲ、第三适配器
304a-Ⅲ、第四适配器    9a-Ⅲ、直流输出接口      72-Ⅲ、传输线
44a-Ⅲ、串并联电路     44b-Ⅲ、串并联电路       44c-Ⅲ、串并联电路
44d-Ⅲ、串并联电路     44e-Ⅲ、串并联电路       12-Ⅲ、充电接口
具体实施方式
本发明包含三种发明构思,其中第一种发明构思将结合图1-Ⅰ-图11-Ⅰ进行介绍;第二种发明构思将结合图1-Ⅱ~图37-Ⅱ进行介绍;第三种发明构思将结合图1-Ⅲ~图20-Ⅲ进行介绍。三种发明构思相互支撑,共同构成本发明的发明精髓。
首先,结合图1-Ⅰ-图11-Ⅰ介绍在第一发明构思指导下的具体实施方式。
如图1-Ⅰ,本实施例提供了一种穿戴式的电池包收容装置100-Ⅰ以及一种穿戴式的电池包收容系统。
穿戴式的电池包收容装置100-Ⅰ用于向电动工具50-Ⅰ输出电能。电池包收容装置100-Ⅰ包括主体1-Ⅰ和连接于主体1-Ⅰ上的穿戴部件3-Ⅰ,还包括向外部的电动工具50-Ⅰ输出电能的电能输出器9-Ⅰ。优选的,电能输出器9-Ⅰ为柔性装置,典型地如电缆。
穿戴式的电池包系统除了包括前述的电池包收容装置100-Ⅰ外,还包括了收容于该电池包收容装置100-Ⅰ中的电池包30-Ⅰ。
主体1-Ⅰ上设有至少一个用于容纳电池包30-Ⅰ的电池包收容位5-Ⅰ。电池包收容位5-Ⅰ上设有和电池包30-Ⅰ的电池包接口31-Ⅰ相配的收容接口(图未示)。结合图1-Ⅰ和图2-Ⅰ所示,通过相配设置的电池包接口31-Ⅰ和收容接口,电池包30-Ⅰ和电池包收容位5-Ⅰ可分离的电性连接及形状配接。电池包收容位5-Ⅰ所容纳的电池包30-Ⅰ也适于直接安装在电动工具50-Ⅰ上。
穿戴部件3-Ⅰ包括肩带和/或腰带。本实施例中,电池包收容装置100-Ⅰ为背包,穿戴部件3-Ⅰ适合用户背负的肩带。在其他的实施例中,穿戴部件可能还包括辅助背负用的腰带。若电池包收容装置100-Ⅰ具体为腰包,则穿戴部件3-Ⅰ相应的包括腰带。若电池包收容装置100-Ⅰ具体为挎包,则穿戴部件3-Ⅰ相应的包括适合用户挎包的肩带。
电能输出器9-Ⅰ连接于主体1-Ⅰ上,和前述的收容接口电性连接,以将电池包收容装置100-Ⅰ所收容的电池包30-Ⅰ的电能输出到电动工具50-Ⅰ。如图3-Ⅰ,电能输出器9-Ⅰ上具有电能输出接口91-Ⅰ。优选的,电能输出接口91-Ⅰ和外部电动工具50-Ⅰ的电池包安装接口51-Ⅰ相配,能够使电能输出器9-Ⅰ像普通的电池包30-Ⅰ一样安装到电动工具50-Ⅰ上,并向电动工具50-Ⅰ输出电能。也就是说,电动工具50-Ⅰ上不需要额外的设置另一套电能输入接口, 直接通过电池包安装接口51-Ⅰ中即可接收电池包收容装置100-Ⅰ提供的电能。在本实施例中,电能输出接口91-Ⅰ的额定输出电压大于80V,例如,额定输出电压为80V、100V、108V、112V或者120V。
如上所述,电池包收容装置100-Ⅰ通过电池包收容位5-Ⅰ接纳一个或者多个电池包30-Ⅰ,然后通过电能输出器9-Ⅰ连接到电动工具50-Ⅰ的电池包安装接口51-Ⅰ上,将电能从电池包30-Ⅰ转递到电动工具50-Ⅰ中。电池包收容装置100-Ⅰ类似于一个扩展坞,在不改变原有的电池包30-Ⅰ和电动工具50-Ⅰ的接口的前提下,实现了电池容量的扩充和/或用户承重位置的转移。
在一些不同的实施方式中,电池包收容位5-Ⅰ数量和电路连接关系具有多种可选的配置形式。然而,各个实施方式中,电池包收容装置100-Ⅰ通过相应的配置。如合理各个电池包收容位5-Ⅰ的电路连接关系,或者设置变压器,或者设置变压器以及电源调节器来控制电能输出器9-Ⅰ的额定输出电压。
例如,继续参照图1-Ⅰ至图3-Ⅰ,本实施例中,电池包收容装置100-Ⅰ具有多个电池包收容位5-Ⅰ。本实施例通过配置各个电池包收容位5-Ⅰ之间的串并联关系,实现电能输出接口的额定输出电压大于80V。其中,在一些实施例中,电池包30-Ⅰ的额定电压大于80v,在另一些实施例中,电池包的数量为多个,且各个电池包的额定电压之和大于80v。
需要指出,此处的额定输出电压为电池包收容装置中安装了符合一定条件的电池包后,电池包收容装置向外输出的电压。此处的一定条件可以为各个电池包收容5位均容纳有电池包30-Ⅰ,或者部分特定的电池包收容位5-Ⅰ均容纳有电池包30-Ⅰ。
例如,各个电池包收容位5-Ⅰ可以具有相同的规格,适合于容纳相同的电池包30-Ⅰ。若电能输出接口91-Ⅰ的额定输出电压为108V,那么,电池包收容位5-Ⅰ可以为2个或者更多个相互并联的108V电池包收容位5-Ⅰ;也可以为2个相互串联的54V电池包收容位5-Ⅰ,或者若干组相互并联的电池包收容位5-Ⅰ,每组电池包收容位5-Ⅰ中包括2个相互串联的54V电池包收容位5-Ⅰ。其他类似的组合方式还有很多,不再列举。
如上所述,具体到本实施例中,至少两个电池包收容位5-Ⅰ的收容接口和额定电压小于60V的电池包30-Ⅰ的电池包接口31-Ⅰ相配,例如,电池包收容 装置100-Ⅰ具有两个电池包收容位5-Ⅰ,其收容接口均和额定电压为54V的电池包30-Ⅰ的电池包接口31-Ⅰ相配。又如,电池包收容装置100-Ⅰ具有4个电池包收容位5-Ⅰ,其收容接口均和额定电压为27V的电池包30-Ⅰ的电池包接口31-Ⅰ相配。
在本实施例中,收容接口彼此相同,并且收容接口和相配的外部电动工具50-Ⅰ的电池包安装接口51-Ⅰ也是相同的。也就是说,同一个电池包30-Ⅰ既可以安装在电动工具50-Ⅰ中,也可以安装在电池包收容装置100-Ⅰ中。但由于单个电池包的额定输出电压和电池包收容装置的额定输出电压是不同的,该外部电动工具50-Ⅰ需具有电压自适应能力,同一个电池包安装接口既可以接收低电压输入也可以接收高电压输入。当然,在可选的其他实施例中,收容接口和相配的外部电动工具50-Ⅰ的电池包安装接口51-Ⅰ也可以是不同的。
在另一种实施例中,各个电池包收容位5-Ⅰ具有多种规格,也就是说可以容纳多种规格的电池包30-Ⅰ,并且通过配置各个电池包收容位5-Ⅰ之间的合适的串并联电路关系,实现电能输出接口91-Ⅰ的额定输出电压一定。例如,电能输出接口91-Ⅰ的额定额定电压为108V,那么电池包收容位5-Ⅰ可以包括1个54V电池包收容位5-Ⅰ,2个27V电池包收容位5-Ⅰ,各个电池包收容位5-Ⅰ相互串联。电池包收容位5-Ⅰ也可以包括若干组相互并联的电池包收容位5-Ⅰ,每组电池包收容位5-Ⅰ的输出电压均为108V,但每组中的各个电池包收容位5-Ⅰ通过串联连接。例如,一组电池包收容位5-Ⅰ包括3个串联的36V电池包收容位、另一组电池包收容位5-Ⅰ包括2个串联的54V电池包收容位5-Ⅰ、再另一组电池包收容位5-Ⅰ中包括一个54V电池包收容位5-Ⅰ、两个27V电池包收容位5-Ⅰ,等等。其他类似的组合方式还有很多,不再列举。
本实施例中,电池包收容位5-Ⅰ的收容接口的规格有多种,即电池包收容装置100-Ⅰ可以容纳多种规格的电池包30-Ⅰ。并且,至少一个收容接口和外部电动工具50-Ⅰ的电池包安装接口51-Ⅰ相同,且电能输出接口91-Ⅰ和该电动工具50-Ⅰ的电池包安装接口51-Ⅰ相配。但是,该电池包收容装置100-Ⅰ的其他收容接口和该电动工具50-Ⅰ的电池包安装接口可能相同也可能不同,和电能输出接口91-Ⅰ可能相配,也可能不相配。当然,在本实施例的其他可选实施方式中,也可以没有收容接口和外部电动工具50-Ⅰ的电池包安装接口51- Ⅰ相同,仅保证电能输出接口91-Ⅰ和该电动工具50-Ⅰ的电池包安装接口51-Ⅰ相配。
在本发明的另一种实施例中,电池包收容装置还包括位于电能输出接口91-Ⅰ和收容接口之间的变压器。变压器将收容接口一端的输入电压转化为电能输出接口一端的额定输出电压。这样电池包收容装置可以具有更灵活的电池包收容位配置方式,不必通过配置各个收容接口之间的串并联关系来提供一定的额定输出电压。在本实施例中,当电池包收容装置中收容的电池包满足了最低限度的数量和/或电压要求,变压器均将控制电池包收容装置输出一个预定的额定输出电压,如80V,100V,108V,120V等。
如上,在本发明的若干实施例中,电能输出接口91-Ⅰ的额定输出电压为80V以上。较高的额定输出电压尤其能够充分利用到穿戴式电池包收容装置100-Ⅰ的优势,因为高电压通常意味着较大的输出功率和电池容量,也就是会较重,将其背负会显著的提高用户体验。与之相配的,需要高输出功率和/或高电池容量的电动工具尤其适合使用本发明的电池包收容装置100-Ⅰ,例如链锯、打草机、修枝剪等。
在本发明的另一种实施例中,电能输出接口91-Ⅰ的额定输出电压为可调节的。这样电池包收容装置可以为多种输入电压不同的电动工具提供能量,提高了产品的适用范围。
具体的,电池包收容装置100-Ⅰ还包括变压器和连接于所述变压器的电压调节器,变压器位于电能输出接口和收容接口之间,将收容接口一端的输入电压转化为电能输出接口一端的额定输出电压;电压调节器控制所述电压调节器调节所述额定输出电压的值。
为了适配较多类型的电动工具,在本实施例中,额定输出电压的值的调节范围为20V-120V。
电压调节器可以为供用户直接指令额定输出电压的操作界面,也可以为根据工况自适应的调整额定输出电压的监控装置。
例如,操作界面可以为一个电压调节旋钮。电压调节旋钮位于主体1-Ⅰ上或者电能输出器上,具有多个档位,如,20V、28V、40V、56V、80V、100V、108V、112V、120V等。当然,电压调节旋钮也可以为无级调节式的。在其他的实施方 式中,操作界面也可以为其他合适的形式,如推钮,触控面板等,在此不一一赘述。
监控装置监控电能输出接口91-Ⅰ处的信号或者参数,根据所述信号或者参数调节所述额定输出电压的值。
在一种实施方式中,电能输出接口91-Ⅰ具有多种类型,分别适合安装在多种不同的电动工具上,例如适合安装在小型的电钻上的电能输出接口、适合安装在大型割草机上的电能输出接口等,这些不同的电动工具的输入电压不同。各个类型的电能输出接口91-Ⅰ可互换的安装在穿戴式电池包收容装置100-Ⅰ上,在一种实施方式中,电能输出接口91-Ⅰ本身作为一个部件单独替换,在另一种实施方式中,电能输出接口91-Ⅰ和电能输出器作为一个整体可替换。监控装置监控代表电能输出接口91-Ⅰ的类型的信号或者参数,根据所述类型调节额定输出电压的值。例如,当电能输出接口91-Ⅰ的类型为适配于20V电钻的电能输出接口时,监控装置根据该类型令变压器将电池包收容装置100-Ⅰ的额定输出电压调整为20V;当电能输出接口91-Ⅰ的类型为适配于56V割草机的电能输出接口时,监控装置根据该类型令变压器将电池包收容装置100-Ⅰ的额定输出电压调整为56V。在一种实施方式中,电能输出接口91-Ⅰ可以向电池包收容装置100-Ⅰ发出一个识别信号,该识别信号表示电能输出接口91-Ⅰ的类型。在另一种实施方式中,电能输出接口91-Ⅰ内置有识别电阻等电子部件,监控装置根据该识别电阻的参数驱动电路输出接口的类型,对应的选择合适的额定输出电压。
在一种实施方式中,电能输出接口91-Ⅰ为标准规格,但能够按照在多种同一接口平台的电动工具50-Ⅰ上。该平台的电动工具具有不同的输入电压。监控装置监控代表电动工具的类型的信号或者参数,根据所述类型调节额定输出电压的值。例如,监控装置识别到电动工具为20V电钻时,根据该类型令变压器将电池包收容装置100-Ⅰ的额定输出电压调整为20V;当识别到电动工具为56V割草机时,监控装置根据该类型令变压器将电池包收容装置100-Ⅰ的额定输出电压调整为56V。在一种实施方式中,电动工具50-Ⅰ可以向电池包收容装置100-Ⅰ发出一个识别信号,该识别信号表示电动工具50-Ⅰ的类型。在另一种实施方式中,电动工具50-Ⅰ内置有识别电阻等电子部件,监控装置根据 该识别电阻的参数驱动电路输出接口的类型,对应的选择合适的额定输出电压。
在本发明的另一实施例中,电池包收容装置还包括向所收容的电池包充电的充电器,所述充电器具有可与外部电源连接的充电接口。这样,电池包收容装置100-Ⅰ可以连接到市电等外部电源中,为其中的电池包充电。
在本发明的另一实施例中,电池包收容装置的主体和/或穿戴部件等可能和人体接触的部分包括绝缘防护层。以避免在电池包发生漏电、短路等情况时对人体的伤害,在本发明的一些实施例中,电池包收容装置的整体的额定输出电压已经大于80V,单包电压可达到50V甚至更高,提供绝缘层可以避免严重的意外伤害。
在本发明的一些实施例中,单个的电池包30-Ⅰ的额定输出电压已经较大,例如为50V以上甚至100V以上。这样的电池包30-Ⅰ通常都比较厚重,其厚度往往大于10CM;重量也很可观,多个电池包组合起来后,总重量可能达到10公斤以上。可以想见,多个电池包30-Ⅰ装入电池包收容装置100-Ⅰ中之后,整个电池包收容装置100-Ⅰ不但重,而且由于电池包的厚度大而导致整体重心靠后,用户将其背在身上时,会容易身体后仰,体验不好,并且具有一定的跌倒风险。为了解决这个问题,如图1-Ⅰ,在本发明的一些实施例中,单个电池包30-Ⅰ设计地较薄,整体成扁长形,如条形或者L形。电池包30-Ⅰ的容纳有电池的部分的最薄处厚度小于5CM,电池包30-Ⅰ的厚度方向上容纳有不超过两层电池。这样电池包收容装置100-Ⅰ装入了电池包30-Ⅰ之后,整体重心靠近使用者,使使用者比较不容易后仰,较轻松安全。
然而,由于一定容量的电池包的体积是有下限的,当电池包30-Ⅰ做的较薄之后,其长度和宽度就会相应的增加,这就使得电池包30-Ⅰ比较不容易安装到电动工具50-Ⅰ上。为此,如图4-Ⅰ至图6-Ⅰ,在本发明的一种实施方式中,电池包30-Ⅰ为可折叠的,至少包括第一本体33-Ⅰ和第二本体35-Ⅰ,第一本体33-Ⅰ和第二本体35-Ⅰ中各自容纳若干电池,第一本体33-Ⅰ中的电池和第二本体35-Ⅰ中的电池彼此电连接。并且,第一本体33-Ⅰ和第二本体35-Ⅰ可相对位移的连接,电池包接口31-Ⅰ布置在第一本体33-Ⅰ上。在本实施例中,第一本体33-Ⅰ和第二本体35-Ⅰ为可折叠式的连接,具有一个如图4-Ⅰ所示的展开状态和一个如图5-Ⅰ所示的叠起状态。在展开状态下,电池包30- Ⅰ的整体长度大而厚度小,适于安装在电池包收容装置100-Ⅰ中;在叠起状态下,电池包30-Ⅰ的整体长度小而厚度大,适于安装在电动工具50-Ⅰ上。在其他可选的实施例中,第一本体33-Ⅰ和第二本体35-Ⅰ也可以设置为可滑移式的彼此连接。
同样为了使背包形式的电池包收容装置100-Ⅰ的重心尽可能的靠近使用者的背部,在本实施例中,主体1-Ⅰ具有贴靠使用者的背部的底部,且主体1-Ⅰ上设有多个电池包收容位5-Ⅰ,各个电池包收容位5-Ⅰ平铺式地布置于底部,没有彼此叠加变厚。
在本发明的另一个实施例中,电池包30-Ⅰ的外壳由柔性材料制成,其形状可以在一定范围内改变。例如,电池包30-Ⅰ可以具有如图7-Ⅰ所示的展开状态和如图8-Ⅰ所示的卷起状态。在展开状态下,电池包30-Ⅰ较薄而配置得适合安装在电池包收容装置100-Ⅰ中,实现重心靠前的效果;在卷起状态下,如图9-Ⅰ所示,电池包30-Ⅰ可以套装在电动工具50-Ⅰ的杆或者其他适合卷覆式安装的纵长形部位上。
上述的电池包收容装置100-Ⅰ由于整体的额定输出电压较大,工作时可能的发热问题会比较严重。因此,在本发明的一种实施方式中,如图10-Ⅰ所示,电池包收容装置100-Ⅰ上设置有通风孔15-Ⅰ,便于电池包30-Ⅰ散发的热量及时排除。具体的,通风孔15-Ⅰ布置在电池包收容装置100-Ⅰ的侧面。
由于使用者很可能是穿戴该电池包收容装置100-Ⅰ在户外恶劣工况下工作,也导致电池包收容装置100-Ⅰ容易受到雨淋或者暴露于高湿度环境中。因此,在本发明的一种实施方式中,如图10-Ⅰ所示,电池包收容装置100-Ⅰ的主体1-Ⅰ包括袋体13-Ⅰ和盖11-Ⅰ,所述电池包收容位5-Ⅰ设于袋体13-Ⅰ中,而盖11-Ⅰ可开启的封闭所述袋体13-Ⅰ,并且所述的盖11-Ⅰ包括防水层。优选的,如图10-Ⅰ所示,盖11-Ⅰ的侧缘会覆盖但不封闭通风孔15-Ⅰ,兼顾防水和散热。
由于电池包收容装置100-Ⅰ在工作和运输时也可能会遭遇较剧烈的震荡,而剧烈震荡会导致电池包起火、爆炸等风险。因此,如图11-Ⅰ所示,在本发明的一种实施方式中,各个电池包容纳位5之间设置有减震结构,例如安全气囊17-Ⅰ,或者软胶之类。在该实施例中,与各个电池包容纳位相配的电池包 30-Ⅰ优选的为较低电压的电池包,例如小于60V,甚至小于40或30V的电池包。由于较低的电压起火爆炸的风险或者说危害较低,减震结构的标准也可较低,有利于降低生产和运输的成本。
其次,结合图1-Ⅱ~图37-Ⅱ介绍在第二发明构思指导下的具体实施方式。
如图1-Ⅱ,本实施例的工作系统由电能传输装置1-Ⅱ、储能部件3-Ⅱ和用电设备5-Ⅱ组成。电能传输装置1-Ⅱ和储能部件3-Ⅱ组成电能提供装置。电能传输装置1-Ⅱ电连接于储能部件3-Ⅱ和用电设备5-Ⅱ之间,将储能部件3-Ⅱ存储的电能传递给用电设备,供用电设备工作。储能部件3-Ⅱ为直流电源,具体包括一个或者多个电池包。用电设备5-Ⅱ为直流设备21-Ⅱ和/或交流设备23-Ⅱ,例如直流电器,直流电动工具,交流电器,交流电动工具等。
电能传输装置1-Ⅱ包括输入部件11-Ⅱ、转接部件13和输出部件15。输入部件11-Ⅱ连接储能部件3-Ⅱ以接收电能输入,输出部件15连接用电设备以向其输出电能,转接部件13连接于输入部件11-Ⅱ和输出部件15之间,将输入部件11-Ⅱ所接收的电能转换为适合于用电设备使用的电能,传输到输出部件15。
继续参照图1-Ⅱ,输出部件15包括直流设备接口17-Ⅱ和交流设备接口19-Ⅱ。直流输出接口17连接直流设备21-Ⅱ,向其输出电能。交流输出接口19连接交流设备23-Ⅱ,向其输出电能。
参照图2-Ⅱ,储能部件包括一级储能模块71-Ⅱ、一级储能模块71-Ⅱ包括若干个二级储能模块73-Ⅱ,二级储能模块73-Ⅱ包括若干个三级储能模块75-Ⅱ。
一级储能模块71-Ⅱ即为电池包27-Ⅱ,电池包27-Ⅱ能够独立工作,向相配的用电设备5-Ⅱ供电。电池包27-Ⅱ具有独立的壳体、控制电路和电能输出端子,电能输出端子位于电池包27-Ⅱ的壳体上。电池包27-Ⅱ的电能输出端子包括正极、负极,在部分实施例中还包括若干信号极。各个二级储能模块73-Ⅱ的规格统一,额定电压一致。二级储能模块73具有独立的电能输出端子,但固定安装在电池包壳体内,不能脱离电池包27-Ⅱ单独使用,二级储能模块73-Ⅱ的电能输出端子也位于电池包27-Ⅱ的壳体上。二级储能模块73-Ⅱ的电能输出端子包括正极、负极,在部分实施例中还包括若干信号极。在一种实施 例中,二级储能模块73-Ⅱ也具有独立的控制电路。三级储能模块75-Ⅱ为电芯本身,没有独立的壳体和控制电路。
在本实施例中,储能部件3-Ⅱ包括多个一级储能模块71-Ⅱ,但在一种可选替换方案中,储能部件3-Ⅱ仅包括一个一级储能模块71-Ⅱ。
在本实施例中,至少一个一级储能模块71-Ⅱ包括多个二级储能模块73-Ⅱ。但在一种可选替代方案中,各个一级储能模块71-Ⅱ均仅包括一个二级储能模块73-Ⅱ。
在本实施例中,二级储能模块73-Ⅱ包括多个三级储能模块75-Ⅱ。
以下例举数种具体的储能部件配置方案。在一种实施例中,至少一个一级储能模块71-Ⅱ包括多个二级储能模块73-Ⅱ。例如,如图3-Ⅱ和图4-Ⅱ,二级储能模块73-Ⅱ的额定电压为20V,由5个额定电压为4V的三级储能模块75-Ⅱ串联而成。储能部件3-Ⅱ总共包括6个二级储能模块73-Ⅱ,每三个二级储能模块73-Ⅱ组成一个电池包27-Ⅱ,即储能部件3-Ⅱ包括两个额定电压为60V的电池包27-Ⅱ。在本实施例中,二级储能模块73-Ⅱ的额定电压是美国地区交流标准电压120V的约数,这样若干数量的二级储能模块73-Ⅱ的额定电压之和就能正好等于美国地区交流标准电压,如本实施例的6个二级储能模块73-Ⅱ的额定电压之和为120V。在该种构思下,二级储能模块73-Ⅱ的额定电压也可以为10V,40V或60V。类似的,二级储能模块73-Ⅱ的额定电压也可以为其他地区的交流标准电压的约数,如中国的交流标准电压220V的约数、英国的交流标准电压230V的约数、其他某些地区的交流标准电压110v的约数等,不一一赘述。
在另一种实施例中,至少一个一级储能模块71-Ⅱ仅包括一个二级储能模块73-Ⅱ。如储能部件3-Ⅱ同样包括6个额定电压为20V的二级储能模块73-Ⅱ,如图5-Ⅱ和图6-Ⅱ,区别在于每一个二级储能模块73-Ⅱ构成一个电池包27-Ⅱ,即储能部件包括6个额定电压为20V的电池包。在另一种实施例中,至少两个一级储能模块71-Ⅱ中的二级储能模块73-Ⅱ数量不同,例如储能部件3-Ⅱ同样包括6个额定电压为20V的二级储能模块73-Ⅱ,。图7-Ⅱ,区别在于其中三个二级储能模块73-Ⅱ共同组成一个电池包27-Ⅱ,另外三个二级储能模块73-Ⅱ各自单独构成一个电池包27-Ⅱ,即储能部件3-Ⅱ包括一个额定电压 为60V的电池包27-Ⅱ,还包括三个额定电压为20V的电池包27-Ⅱ。在另一种实施例中,如图8-Ⅱ,储能部件3-Ⅱ同样包括6个额定电压为20V的二级储能模块73-Ⅱ,区别在于每两个二级储能模块73-Ⅱ共同组成一个电池包27-Ⅱ,即储能部件3-Ⅱ包括三个额定电压为40V的电池包27-Ⅱ。
以上的配置方案仅为例举,本领域技术人员能够理解其并不构成对本发明的限制,其他的配置方案也是可行的,例如,前述方案中多个二级储能模块73-Ⅱ的额定电压之和为120V,但其他可选方案中可为160V,200V,240V等,不一一赘述。
通过提供标准二级储能模块73-Ⅱ,并在电能传输装置1-Ⅱ中通过配置二级储能模块73-Ⅱ的串并联关系来实现多电压输出,本实施例不需要设置DC-DC电压转换器,从而降低了成本,并提高了能量利用效率。
以下介绍储能部件和输入部件的配接方式。
如图9-Ⅱ,输入部件11-Ⅱ包括和前述的电池包27-Ⅱ配接的电池包接口28-Ⅱ。电池包接口28-Ⅱ的数量、以及单个电池包接口28-Ⅱ的配接结构和端口布置均和储能模块3的电池包27-Ⅱ数量、单个电池包27-Ⅱ的配接结构和端口布置相配。本实施例中,具有两个电池包接口28-Ⅱ,用于容纳两个60V电池包27-Ⅱ。
如前所述,电池包27-Ⅱ的壳体上具有电池包整包本身的电能输出端子,还具有其中的各个二级储能模块73-Ⅱ的电能输出端子,然而电池包接口28-Ⅱ上仅具有和二级储能模块73-Ⅱ的电能输出端子相配接的输入端子,而不具有和电池包27-Ⅱ的电能输出端子相配接的输入端子。也就是说,从电路角度看,输入部件直接将各个二级储能模块接入到电能传输装置中,不存在电池包这一层级。在其他可选的实施例中,电池包接口还包括和电池包本身的电能输出端子相配接的输入端子。
在设计上,输入部件11-Ⅱ的电池包接口28-Ⅱ能够接入储能部件3-Ⅱ的全部电池包27-Ⅱ,但在使用中并不必然总是接入全部的电池包27-Ⅱ。
以前述的包括两个60v的电池包27-Ⅱ的储能部件3-Ⅱ为例,电池包接口28-Ⅱ相应的包括两个60v的电池包接口,但根据实际使用情况,输入部件11-Ⅱ中可能接入一个也可能接入两个60v的电池包27-Ⅱ。
以前述的包括6个20v的电池包27-Ⅱ的储能部件3-Ⅱ为例,电池包接口28-Ⅱ相应的包括6个20V电池包接口,但根据实际使用情况,输入部件11-Ⅱ可能接入1-6个数量不等的电池包27-Ⅱ。
以前述的包括1个60V电池包和3个20V电池包的储能部件3-Ⅱ为例,电池包接口28-Ⅱ相应的包括1个60v电池包接口和3个20v电池包接口,但根据实际使用情况,输入部件11-Ⅱ可能接入1个60V电池包27-Ⅱ,也可能接入3个20V电池包27-Ⅱ,也可能接入其他数量和类型的电池包27-Ⅱ。
以前述的包括3个40V电池包27-Ⅱ的储能部件3-Ⅱ为例,电池包接口28-Ⅱ相应的包括3个40V电池包接口。但根据实际使用情况,输入部件可能接入1-3个数量不等的40V电池包27-Ⅱ。
以下介绍转接部件15-Ⅱ。
转接部件15-Ⅱ位于电能传输装置1-Ⅱ的输入部件11-Ⅱ和输出部件13-Ⅱ之间,将输入部件11-Ⅱ接收的电能转换为合适的形式提供给输出部件13-Ⅱ。例如,将接入的各个二级储能模块73-Ⅱ通过串并联配置,在不同的场景下输出不同的电压到输出部件13-Ⅱ。在本实施例中,转接部件15-Ⅱ将接入的6个20V二级储能模块73-Ⅱ通串并联配置,输出20V、40V,60V,80V、100V、120V等电压。
以图10-1-Ⅱ为例,第一串并联电路31-Ⅱ包括输入端子35-Ⅱ和输出端子36-Ⅱ,输入端子包括6对,分别连接6个20V二级储能模块73-Ⅱ的正负极,输出端子为一对,连接到输出部件以向其提供电能。6对输入端子彼此并联后连接到输出端子,输出端子因而向输出部件输出20V直流电能。
以图10-2-Ⅱ为例,类似的,6个20V二级储能模块73-Ⅱ的正负极均接入到了第二串并联电路32-Ⅱ中,其中每两对输入端子串联形成一组,三组输入端子彼此并联后连接到输出端子,输出端子因而向输出部件输出40V直流电能。
以图10-3-Ⅱ为例,类似的,6个20V二级储能模块73-Ⅱ的正负极均接入到了第三串并联电路33-Ⅱ中,其中每三对输入端子串联形成一组,两组输入端子彼此并联后连接到输出端子,输出端子因而向输出部件输出60V直流电能。
以图10-4-Ⅱ为例,类似的,6个20V二级储能模块73-Ⅱ的正负极均接入到了第四串并联电路34-Ⅱ中,6对输入端子彼此串联后连接到输出端子,输出 端子因而向输出部件输出120V直流电能。
转接部件3中还包括控制模块,控制模块根据输出部件所需要输出的电压,选择性的将前述各个串并联电路中的其中一个连接到输出部件,从而向外输出合适的电压。在可选的实施例中,转接部件可以直接通过结构配合,而非电子控制的形式选择串并联电路,例如,四个串并联电路彼此隔离的布置在转接部件中,当特定的适配器或者其他端子插入直流设备连接端,会将一个特定的串并联电路接入电路中。
在本实施例中,转接部件3还包括逆变器,用于将电池包提供的直流电转换为交流电提供给输出部件。
以下介绍本实施例的输出部件13-Ⅱ。
如图11-Ⅱ,输出部件13-Ⅱ包括直流设备接口41和交流设备接口51。
直流设备接口41用于连接直流设备并向其供电;交流设备接口51用于连接交流设备并向其供电。在本实施例中,直流设备接口包括4个直流设备连接端43-Ⅱ,分别输出额定电压为120V、60V、40V、和20V的直流电。如前所述的,各个直流电压由多个标准化的二级储能模块73-Ⅱ通过合适的串并联配置而取得,然后输出到直流设备连接端43-Ⅱ。当某一特定的直流设备连接端43-Ⅱ接入直流设备21-Ⅱ后,转接部件15-Ⅱ控制相应的串并联电路连接到输入部件11-Ⅱ的各个二级储能模块73-Ⅱ,串并联电路形成所需的特定电压,提供给输出部件13-Ⅱ中的特定直流设备连接端43-Ⅱ。例如,当60V的直流设备连接端43-Ⅱ连接直流设备21-Ⅱ时,触发转接部件15-Ⅱ将第三串并联电路33和二级储能模块73-Ⅱ连接,获得60V电压输出给60V的直流设备连接端43-Ⅱ。这样,电能提供装置不需要DC-DC变压电路来进行升压或者降压,从而减少了电压转换中的能耗损失。
如图19-Ⅱ,直流设备连接端43-Ⅱ通过适配器61-Ⅱ连接到直流设备21-Ⅱ。以直流设备是电动工具100-Ⅱ的情形为例。直流设备连接端43-Ⅱ能够通过不同的适配器连接到不同的电动工具100-Ⅱ。例如,20V的直流设备连接端通过一个适配器61-Ⅱ连接到电动工具100-Ⅱ,电动工具100-Ⅱ为电钻。该适配器61-Ⅱ具有输入端63-Ⅱ和输出端65-Ⅱ,输入端63-Ⅱ和20V直流设备连接端相配,而输出端的电能接口和电钻的电池包接口相配,也就是说该电能接 口和电钻上原来的电池包的电能接口相同。类似的40V,60V,120V的直流设备连接端分别配有相应的适配器61-Ⅱ,以将能量输出到40V,60V,120V的电动工具100-Ⅱ上。电动工具100-Ⅱ可以为链锯、割草机等。
交流设备接口51包括交流设备连接端。交流设备连接端为标准AC插口形式,但根据使用地区差异,可以为欧标、美标、国标或其他标准的插口。交流设备连接端能够输出直流电能。具体在本实施例中,交流设备连接端包括第一端口53-Ⅱ和第二端口55-Ⅱ。第一端口53-Ⅱ向交流设备输出直流电,第二端口55-Ⅱ向交流设备23-Ⅱ输出交流电。
在本实施例中,第一端口53-Ⅱ能够对外输出额定电压为120V的直流电能。如前所述,该额定电压通过多个二级储能模块73-Ⅱ的串并联而获得。由于各个二级储能模块73-Ⅱ的额定电压值为AC标准电压120V的约数,所以多个数量的二级储能模块73-Ⅱ串联就可以获得120V电压。这样该直流电能的额定电压就基本相当于特定地区的交流标准电压,从而具有驱动该地区的交流设备23-Ⅱ的能力。
第二端口55-Ⅱ能够对外输出额定电压为120V的交流电能。该额定电压通过逆变器81-Ⅱ进行交直流转换而获得。具体的,转接部分15首先通过串并联电路获得120V的直流电,随后通过逆变器81-Ⅱ将该120V直流电转换为120V交流电,输出到第二端口55-Ⅱ。为了控制逆变器的体积和功耗,本实施例中逆变器的最大功率为300w,根据产品的具体定位和应用场景,逆变器的最大功率可以在较大范围内变化,例如100W,200W,500W,1KW甚至2KW等。
即使额定电压值互相匹配,给交流设备23-Ⅱ通直流电仍然存在一定风险。其原因主要是某些交流设备23-Ⅱ内部的部分电器元件无法在直流电下正常运行,会发生烧机或者不工作的情况。例如,若交流设备23-Ⅱ中包含感性电机或者其他感性元件,那么通直流电时感性电机存在烧毁的风险,若交流设备23-Ⅱ中保护调速装置或者稳速装置,则通直流电时交流设备23-Ⅱ可能不工作。同时,由于交流设备连接端输出的交流电功率受到逆变器81-Ⅱ的最大功率的限制,即使在输出交流电的情况下,交流设备连接端也不适合向某些大功率交流设备供电。为解决这些问题中的一个或者多个,如图12-Ⅱ和图13-Ⅱ,电能传输装置1-Ⅱ还包括输出选择模块80-Ⅱ,输出选择模块80-Ⅱ根据交流设备 连接端所连接的交流设备23-Ⅱ的特性,选择交流设备连接端的工作能量输出方式。例如,输出选择模块80-Ⅱ检测交流设备连接端上的交流设备23-Ⅱ是否适合被直流电驱动工作,如适合则交流设备连接端输出直流电;否则不输出直流电。又如,输出选择模块80-Ⅱ检测交流设备连接端上的交流设备是否是功率小于特定值的设备,如果是则交流设备连接端输出小功率的交流电,否则不输出交流电。详见下面的描述。
当交流设备连接端检测到其上连接有交流设备23-Ⅱ后,在输出工作能量之前,先输出一个测试能量,用于测试交流设备23-Ⅱ的特性,该特性表征为测试能量下交流设备的工作参数。随后输出选择模块80-Ⅱ根据该工作参数,选择工作能量输出模式。例如输出直流电能,输出交流电能或者不输出工作能量。测试能量的大小受控,小于工作能量,以避免损坏交流设备。在本实施例中,通过预设方式限制测试能量,例如,限制测试能量的输出功率和/或输出时间。
通过测试能量获得了交流设备的工作参数后,输出选择模块判断工作参数是否符合预设条件,从而相应选择工作能量输出模式。例如,若工作参数满足关断条件,则不输出工作能量,若工作参数符合直流输出条件,则输出直流工作能量,若满足交流输出条件,则输出交流工作能量。
以下结合图12-Ⅱ和图13-Ⅱ描述输出选择模块80-Ⅱ实现输出直流电能和交流电能的切换的电路原理。
如图12-Ⅱ,输出选择模块80-Ⅱ包括了前述的电池包27-Ⅱ和逆变器81-Ⅱ,还包括一个旁路控制器85-Ⅱ。旁路控制器85-Ⅱ能够可选择的控制逆变器81-Ⅱ是否接入电能传输路径中。在图12-Ⅱ的状态下,旁路控制器85-Ⅱ闭合图中逆变器81-Ⅱ两端的两个开关87-Ⅱ控制逆变器81-Ⅱ接入电能传输路径,电池包输出的直流电能经过逆变器转换后,变成交流电能传递到输出部件13-Ⅱ中的交流设备连接端,通过交流设备连接端传给交流设备。在本实施例中,电池包处提供的电压为120V,逆变器转换后输出的交流电压也为120V。需要指出本处的电池包图示仅为示例性的,实际可能为多个电池包串联形成120V的电压。
在图13-Ⅱ中,旁路控制器85-Ⅱ将逆变器从电路传输路径中旁路开,断开 逆变器两端的开关27,闭合电池包和交流设备连接端之间的开关87-Ⅱ,直接将电池包27-Ⅱ处的电能提供给交流设备23-Ⅱ。
本实施例中,测试能量包括直流测试能量和交流测试能量,相应的,工作参数也包括直流工作参数和交流工作参数。以下详述如何根据直流工作参数和交流工作参数和预设的判断条件,来选择工作能量输出方式。
图14-Ⅱ为前述的输出直流工作能量的第一端口接入交流设备时,系统的工作流程图。
如图14-Ⅱ,首先,第一端口输出AC测试能量,该AC测试能量由前述的逆变器提供,即AC测试能量为120V的交流电,其额定功率也就是逆变器的额定功率小,如小于300W。较小的逆变器能够降低系统的体积和成本。
随后,检测AC测试能量下的测试电流I1。由于交流设备通电的初期运行尚不稳定,电流波动较大,在本实施例中,在通电预设时间之后检测测试电流I1的电流值,预设时间具体为3秒。此外,由于检测直流电的数值比检测交流电的数值更为简单可靠,该测试电流I1为逆变前的直流电。
在上述向交流设备施加AC测试能量的步骤中,系统通过限制AC测试能量的输出功率的方式限制测试能量;同时也通过限制AC测试能量的输出时长的方式限制测试能量,例如,在测量得到测试电流I1的值后,系统就停止AC测试能量的输出,即将输出时长限制在3秒。
测得测试电流I1后,第一端口停止输出AC测试能量,转为向交流设备输出DC测试能量。DC测试能量为前述的120V直流电。
随后,检测DC测试能量下的测试电流I2。同样的,由于交流设备通电的初期运行尚不稳定,本实施例在通电预设时间之后检测测试电流I2的电流值,但同时,由于交流设备接通直流电存在风险,因此在测试时直流电的通电时间也不能过长,本实施例还在通电预设时间之内断开直流电。具体的,本实施例在通电0.5秒时检测测试电流I2,并在检测完成后即时切断直流电输出。同样由于检测直流电的数值比检测交流电的数值更为简单可靠,该测试电流I2为逆变前的直流电,且取样位置和测试电流I1的取样位置一样。
在上述向交流设备施加DC测试能量的步骤中,系统通过限制DC测试能量的输出时长的方式限制测试能量,即,在测量得到测试电流I2的值后,系统就 停止DC测试能量的输出。
在获得测试电流I1值和测试电流I2值后,输出选择模块80-Ⅱ比较测试电流I1和测试电流I2的大小,若其大小关系满足直流输出条件,则令第一端口输出直流工作能量,若不满足直流输出条件,或者说满足关断条件,则不输出工作能量。
本流程主要检测交流设备23-Ⅱ接入直流电是否存在烧机的风险,如前所述,烧机的风险主要来自于交流设备23-Ⅱ中的感应电机等感性负载,感性负载在交流电下工作正常,但在直流电下,在电流稳定后基本没有电阻,会导致交流设备23-Ⅱ短路或者电阻远低于正常工作时,进而导致电流过大而烧机。基于感性负载的这个特性,本流程主要判断直流测试能量下的测试电流I2是否远大于交流测试能量下的测试电流I1,如果I2远大于I1,表示交流设备23-Ⅱ在通交流电时的阻抗远大于在通直流电时的阻抗,也就表示交流设备中存在感性负载是大概率事件,此时输出选择模块80-Ⅱ选择不输出工作能量;如果I2和I1的数值差距在合理范围内,例如I2和I1基本相当,或者I2和I1的比例关系或者差值在预设范围之内,甚至I2小于I1,则表示交流设备中没有感性负载时大概率事件,此时,输出选择模块80-Ⅱ选择输出直流工作能量。
基于上述的判断原理,本实施例的直流输出条件为I2<10*I1,相应的,关断条件为I2≥10*I1。在其他实施例中,直流输出条件为I2<5*I1,相应的,关断条件为I2≥5*I1。在另一其他实施例中,直流输出条件为I2<I1+10A,相应的,关断条件为I2≥I1+10A。具体判断条件根据应用场景的不同而不同,此处不再一一例举。
图15-Ⅱ为前述的第二端口55-Ⅱ接入交流设备23-Ⅱ时,系统的工作流程图。第二端口55-Ⅱ输出直流工作能量。
如图15-Ⅱ,首先,第二端口55-Ⅱ输出AC测试能量,该AC测试能量由前述的逆变器81-Ⅱ提供,即AC测试能量为120V的交流电,其额定功率也就是逆变器81-Ⅱ的额定功率小,如小于300W。
随后,检测AC测试能量下的测试电流I1。由于交流设备23-Ⅱ通电的初期运行尚不稳定,电流波动较大,在本实施例中,在通电预设时间之后检测测试电流I1的电流值,预设时间具体为3秒。同样的,该测试电流I1为逆变前的 直流电。
在上述向交流设备23-Ⅱ施加AC测试能量的步骤中,系统通过限制AC测试能量的输出功率的方式限制测试能量;同时也通过限制AC测试能量的输出时长的方式限制测试能量,例如,在测量得到测试电流I1的值后,若判断不输出交流工作能量,则系统停止AC测试能量的输出,即将输出时长限制在3秒。
测得测试电流I1后,输出选择模块80-Ⅱ比较测试电流I1和预设电流值的大小,若其大小关系满足交流输出条件,则令第二端口输出交流工作能量,若不满足交流输出条件,或者说满足关断条件,则不输出交流工作能量。
在本实施例中,交流输出条件为测试电流I1小于预设电流值,例如小于预设电流值2.5A。关断条件为测试电流I2大于预设电流值,例如大于预设电流值2.5A。
在输出交流工作能量之后,系统仍持续检测第二端口55-Ⅱ的输出功率,若输出功率小于预设值,则保持输出交流工作能量;若输出功率大于预设值,则关断,停止输出交流工作能量。
本流程主要检测接入的交流电器23的负载是否在电能提供装置的承受范围之内。更具体的,检测接入的交流设备的功率是否在DC-AC逆变器81-Ⅱ的额定功率以下。例如,如逆变器的额定功率为300W,而交流输出电压为120V,则测试电流I1应小于2.5A。若在检测时测得测试电流大于2.5A,则输出选择模块判断交流设备的负载太大,超出了逆变器81-Ⅱ的承受范围,就不输出交流工作能量;类似的,在工作时测得工作电流大于2.5A,输出选择模块同样选择关断,停止交流工作能量的输出。
在本实施例中,第一端口的直流工作能量的输出功率大于第二端口的交流工作能量的输出功率。例如,第一端口的输出功率可达2KW以上,甚至达到5KW。然而第二端口的输出功率仅在200W-500W。
本实施例的交流设备接口19-Ⅱ上述的各个配置是为了使系统的电能传输效率、成本、体积和适配面的综合表现最佳。本电能提供装置通过使用电池包作为直流电源而具有了较佳的便携性,能够供用户携带到各种没有电能提供的场合作为电源使用,例如野炊、户外作业等。
然而,许多的用电设备都是交流设备,例如各类充电器,微波炉,交流电 动工具等等,通常的直流源电能提供装置都不能为这些交流设备供电,其原因主要是,如果电能提供装置要提供交流电输出,就需要配备逆变器进行AC-DC转换,AC-DC转换有两个主要的缺陷,1.转换过程中电能损耗大,通常在25%以上,考虑到电池包等直流源的存储能力有限,这个程度的损耗会导致工作时间大为缩短,影响产品的可用性。2.逆变器的成本高,体积大,重量重,而且其成本、体积和重量会随着逆变器额定输出功率的增大而增大,从而导致电能提供装置贵且笨重,降低客户的购买欲和使用欲。而如果直接向交流设备提供直流电,那么又会存在前面描述的潜在危险。
为了解决上述的问题,本实施例的交流设备接口提供了一个和交流电压基本相当的直流电压输出,一个低功耗的交流电压输出。这样,较大功耗的交流设备,如微波炉、交流工具等通过直流电能供电,效率损失低、工作时间长,同时通过输出选择电路避免向不适合直流驱动的交流设备供电,保证了安全性;同时,小功率交流电器,例如各种充电器、灯具等通过交流电能供电,在转换效率上虽然也有损失,但是由于功耗本身小,故能量总损失也小;同样由于逆变器功耗小,电能提供装置的成本、体积的增加也不大。综上,本实施例的交流设备接口满足了很大一部分交流设备的供电需求,并且成本、体积增加不大,并且总能量损失低。
如图16-Ⅱ为本发明另一实施例的输出部件示意图。类似的,输出部件包括直流设备接口41-Ⅱ和交流设备接口51-Ⅱ,不同于前面实施例的是,本实施例的直流设备接口41-Ⅱ和交流设备接口51-Ⅱ都只包括一个输出端,直流设备接口41-Ⅱ的直流设备连接端43-Ⅱ能够输出多个电压,交流设备接口51-Ⅱ的交流设备连接端53-Ⅱ能够输出直流电能和交流电能。
直流设备连接端41-Ⅱ根据所接入的设备选择不同的输出电压。如图11-Ⅱ、在本实施例中,直流设备连接端通过适配器61-Ⅱ向直流设备供电。直流设备连接端通过识别不同的适配器而选择不同的输出电压。具体的,直流设备连接端43-Ⅱ的形状基本为一个插孔。适配器具有输入端63-Ⅱ和输出端65-Ⅱ,输入端63-Ⅱ为一个和前述插孔相配的插头,输出端65-Ⅱ和直流设备的电源输入端相配,例如,直流设备为配有可拆卸的电池包的电动工具100-Ⅱ,则适配器的输出端和电动工具的电池包的接口部分一致,以能配接到电动工具100-Ⅱ 上并向其供电。
如图17-Ⅱ,前述的插孔形的直流设备连接端43-Ⅱ中布置有多个端子,除了正负电源端子45-Ⅱ外,还包括多个识别端子47-Ⅱ;而如图18-Ⅱ适配器的输入端上同样布置有多个端子,除了正负电源端子67-Ⅱ之外,还包括一个特征端子69-Ⅱ。插孔和插头上设有相配的引导结构,使得插头只能以特定的角度插入插孔中,且在插入时,插头和插孔各自的正负端子彼此对接,而特征端子69-Ⅱ和某一特定的识别端子47-Ⅱ配接,这样,输出部件13-Ⅱ的直流设备接口17-Ⅱ就能通过哪一个特征端子69-Ⅱ配接了识别端子47-Ⅱ而确定接入的适配器61-Ⅱ型号,相应输出特定的电压。
在本实施例中,提供四种适配器61-Ⅱ,它们的输入端63-Ⅱ接入前述直流设备连接端43-Ⅱ后,分别触发直流设备连接端43-Ⅱ提供20V、40V、60V和120V的直流工作能量,而它们的输出端65-Ⅱ分别适于配接到20V、40V、60V和120V的电动工具100-Ⅱ上。
和前一实施例类似,如图20-Ⅱ,交流设备连接端,具体为第一端口53-Ⅱ同样为一标准AC插孔,其上可以插入交流设备的插头。差异在于,输出选择模块会通过测试能量判断交流设备的类型,选择输出直流工作能量、交流工作能量或者不输出工作能量。
图21-Ⅱ为本实施例的交流设备连接端接入交流设备23-Ⅱ时,系统的工作流程图。
如图,首先,交流设备连接端输出AC测试能量,该AC测试能量由前述的逆变器提供,即AC测试能量为120V的交流电,其额定功率、也就是逆变器的额定功率小于一特定值,如小于300W。
随后,检测AC测试能量下的测试电流I1。由于交流设备通电的初期运行尚不稳定,在本实施例在通电预设时间之后检测测试电流I1的电流值,预设时间具体为3秒。同前一实施例,该测试电流I1为逆变前的直流电。
在上述向交流设备施加AC测试能量的步骤中,系统通过限制AC测试能量的输出功率的方式限制测试能量;同时也通过限制AC测试能量的输出时长的方式限制测试能量,例如,在测量得到测试电流I1的值后,若判断不输出交流工作能量,则系统停止AC测试能量的输出,即将输出时长限制在3秒。
测得测试电流I1后,输出选择模块80-Ⅱ比较测试电流I1和预设电流值的大小,若其大小关系满足交流输出条件,则令交流设备连接端输出交流工作能量。在本实施例中,交流输出条件为测试电流I1小于预设电流值,例如小于预设电流值2.5A。
在输出交流工作能量之后,系统仍持续检测交流设备连接端的输出功率,若输出功率小于预设值,则保持输出交流工作能量;若输出功率大于预设值,则关断,停止输出交流工作能量。
上述步骤主要检测接入的交流设备23-Ⅱ的负载是否在电能提供装置的承受范围之内。若输出选择模块80-Ⅱ判断交流设备的负载太大,超出了逆变器81-Ⅱ的承受范围,就不输出交流工作能量;类似的,若在输出工作能量时测得测试电流大于2.5A,输出选择模块同样选择关断,停止交流工作能量的输出。
输出选择模块80-Ⅱ比较测试电流I1和预设电流值的大小时,若其大小关系不满足交流输出条件,则继续检测交流设备23-Ⅱ是否适于接入直流工作能量。具体的,交流设备连接端停止输出AC测试能量,转为向交流设备23-Ⅱ输出DC测试能量。DC测试能量为前述的120V直流电。
随后,检测DC测试能量下的测试电流I2。同样的,由于交流设备23-Ⅱ通电的初期运行尚不稳定,本实施例在通电预设时间之后检测测试电流I2的电流值,但同时,由于交流设备接通直流电存在风险,因此在测试时直流电的通电时间也不能过长,本实施例还在通电预设时间之内断开直流电。同样,本实施例在通电0.5秒时检测测试电流I2,并在检测完成后即时切断直流电输出。同样由于检测直流电的数值比检测交流电的数值更为简单可靠,该测试电流I2为逆变前的直流电,且取样位置和测试电流I1的取样位置一样。
在上述向交流设备23-Ⅱ施加DC测试能量的步骤中,系统通过限制DC测试能量的输出时长的方式限制测试能量,即,在测量得到测试电流I2的值后,系统就停止DC测试能量的输出。
在获得测试电流I1值和测试电流I2值后,输出选择模块80-Ⅱ比较测试电流I1和测试电流I2的大小,若其大小关系满足直流输出条件,则令交流设备23-Ⅱ连接端输出直流工作能量,若不满足直流输出条件,或者说满足关断条件,则不输出工作能量。
和前一实施例相同,本实施例的直流输出条件为I2<10*I1,相应的,关断条件为I2≥10*I1。
本实施例中,直流设备接口17-Ⅱ仅具有一个直流设备连接端43-Ⅱ,通过一个端口输出多个电压,使用者不需要选择接口,只需将直流设备21-Ⅱ连接到直流设备连接端43-Ⅱ,直流设备连接端43-Ⅱ就会输出相应的电压,操作较为简单直接。交流设备23-Ⅱ也仅具有一个交流设备连接端,使用者只需将交流设备23-Ⅱ连接其上,交流设备连接端就会自动检测交流设备的特性,相应的输出直流工作能量,交流工作能量或者不输出工作能量,操作简单直接。
以下结合图22-Ⅱ说明本发明的另一种实施例。
如图22-Ⅱ,电能传输装置1-Ⅱ包括输入接口101-Ⅱ、控制电路102-Ⅱ和交流设备接口19-Ⅱ。和前面的实施例类似,输入接口101-Ⅱ连接一个或多个电池包27-Ⅱ,以接收电池包27-Ⅱ的直流电能输入,交流设备接口19-Ⅱ连接交流设备,并将从前述电池包27-Ⅱ接收的电能传递给交流设备。
控制电路102-Ⅱ位于输入接口101-Ⅱ和交流设备接口19-Ⅱ之间,用于控制对交流设备的电能输出方式。
控制电路102-Ⅱ包括控制器110-Ⅱ、转换电路103-Ⅱ、检测单元105-Ⅱ、断电单元107-Ⅱ、直流驱动单元112、交流驱动单元114-Ⅱ以及输出选择单元116-Ⅱ。控制电路102-Ⅱ还包括实现各项功能所需的其他具体元件,不一一赘述。
转换电路103-Ⅱ和输入接口101-Ⅱ连接,将电池包27-Ⅱ的电能归一汇总、向控制电路内部传递。具体的,以前述的双60V电池包组成的直流储能模块为例,两个60V电池包总共包括6个20V的二级储能模块73-Ⅱ,输入接口101-Ⅱ相应的包括6组输入端子,每组输入端子包括一对正负极。转换电路103-Ⅱ与该6组输入端子连接并将它们的电能汇总后由一对正负极端子输出到控制电路102-Ⅱ内部。在本实施例中,转换电路103-Ⅱ为将6组输入端子串联起来的串联电路,向外输出120V的直流电能。
转换电路103-Ⅱ输出的电能具有两种输出路径,其中之一为经过直流驱动单元、输出选择单元输出到前述的交流设备接口,直流驱动单元不改变电能的交直流形式,仅调控直流电能的对外输出。其中另一为经过交流驱动单元、输 出选择单元输出到交流设备接口,交流驱动单元将直流电能转化为交流电能输出。交流驱动单元可以为DC-AC逆变器。
输出选择单元116-Ⅱ将直流驱动单元112和交流驱动单元114-Ⅱ择一地连接到交流设备接口19-Ⅱ,使得交流设备接口19-Ⅱ不会同时输出直流电能和交流电能。检测单元105-Ⅱ检测控制电路的运行参数,例如检测电流、电压等。
断电单元107-Ⅱ用于断开控制电路对交流设备接口19-Ⅱ的电能输出。
控制器110-Ⅱ连接前述各个部件和单元,用于控制控制电路110的各个功能。如图23-Ⅱ,控制器110-Ⅱ包括测试控制单元1101-Ⅱ、检测控制单元1102-Ⅱ、安全判断单元1103-Ⅱ、输出控制单元1104-Ⅱ。测试控制单元1101-Ⅱ通过控制输出选择单元116-Ⅱ而使控制电路110向交流设备接口19-Ⅱ输出测试能量;检测控制单元1102-Ⅱ接收测试能量下、检测单元105-Ⅱ测量的测试运行参数;安全判断单元1103-Ⅱ根据测试运行参数、判断交流设备接口19-Ⅱ连接的交流设备是否适于直流电能或交流电能驱动工作;输出控制单元116接收安全判断单元1103-Ⅱ的判断结果,控制所述输出选择单元116-Ⅱ相应的将直流驱动单元112和交流驱动单元114-Ⅱ的其中之一连接到交流设备接口19-Ⅱ,或控制所述控制电路110关断对交流设备接口19-Ⅱ的电能输出。
具体而言,当安全判断单元判断交流设备接口连接的交流设备适于由直流电能驱动时,输出控制单元控制输出选择单元将直流驱动单元连接到交流设备接口。当安全判断单元判断交流设备接口连接的交流设备适于由交流电能驱动时,输出控制单元控制输出选择单元将交流驱动单元连接到交流设备接口。当安全判断单元判断交流设备接口连接的交流设备既不适于由交流电路驱动、也不适于由直流电能驱动时,输出控制单元控制所述控制电路关断对交流设备接口的电能输出。
和前面的实施例类似,测试能量包括直流测试能量和交流测试能量,直流测试能量和交流测试能量的输出时长和或输出功率受预设参数限制。相应地,运行参数包括直流测试能量下的直流运行参数和交流测试能量下的交流运行参数。安全判断单元根据直流运行参数和交流运行参数的相对关系,判断所述交流设备是否适于直流电能或交流电能驱动工作。其具体的相对关系类似于前面的实施例中,不重复描述。
本实施例的交流设备接口19-Ⅱ可以仅具有一个交流设备连接端,该交流设备连接端是一个单体的端口,其即可以输出直流电能,也可以输出交流电能;交流设备接口也可以具有两个交流设备连接端,一个交流设备连接端能够输出直流电能,另一个交流设备连接端能够输出交流电能,更优选地,一个交流设备连接端仅能够输出直流电能,另一个交流设备连接端仅能够输出交流电能。前述的交流设备连接端为标准AC插口。
在本实施例中,交流设备接口的输出端口,也就是交流设备连接端中设置有电能传输装置的启动开关261-Ⅱ,启动开关261-Ⅱ控制所述电能传输装置的打开和关闭,当交流设备的电源接头与所述输出端口配接时,触发所述启动开关261-Ⅱ打开;电源接头与所述输出端口分离时,触发所述启动开关261-Ⅱ关闭。具体的,启动开关261-Ⅱ为微动开关。在其他的实施例中,启动开关261-Ⅱ也可以设置在其他位置的输出端口中,例如直流设备接口的输出端口中。
在本实施例中,当交流设备接口连接的用电设备长时间不工作时,控制器会指令电能传输装置关闭以节省电池包的电能。具体的,前述的检测单元105-Ⅱ检测所连接的用电设备的负载情况,断电单元107-Ⅱ能够可选择地断开以停止电能传输装置对用电设备的电能输出。控制器在负载情况满足预设条件时,指令断电单元断开,所述预设条件为负载小于预设值且达到预设时长。具体地,所述检测单元通过检测控制点电路中的电流来检测用电设备的负载情况。在其他的实施例中,其他类型的输出端口(如直流设备接口的输出端口)连接的用电设备长时间不工作时,控制器也会指令电能传输装置关闭以节省电池包的电能。具体方式和逻辑类似,不再赘述。
在一种类似的实施例中,控制电路的控制器同样包括测试控制单元、检测控制单元、安全判断单元、输出控制单元;差异在于,安全判断单元根据测试运行参数、判断交流设备接口连接的交流设备是否适于交流电能驱动工作;输出控制单元接收安全判断单元的判断结果,控制所述输出选择单元相应的将交流驱动单元连接到交流设备接口,或控制所述控制电路关断对交流设备接口的电能输出。
在一种类似的实施例中,控制电路同样包括控制器110-Ⅱ、转换电路103-Ⅱ、检测单元105-Ⅱ、断电单元107-Ⅱ、直流驱动单元112-Ⅱ、交流驱动单 元114-Ⅱ以及输出选择单元116-Ⅱ。其差异在于,交流驱动单元114-Ⅱ中不包含DC-AC逆变器,而是包括桥式电路,桥式电路将转换电路103-Ⅱ输入的直流电能转换为交变的方波电流,传输给交流设备接口19-Ⅱ。交流驱动单元114-Ⅱ的最大输出功率大于500W,更进一步的,大于1000W、1500W或2000W。交变方波电流的频率位于50hz-200Hz之间。
逆变器能够提供正弦波交流电流,然而成本高、体积大、转换中的能量损耗高。桥式电路虽然仅能提供方波式的交流电流,但具有成本低、体积小和能量损耗低的优势,并且也能够适用于大多数的交流电器。
在一种类似的实施例中,控制电路的交流驱动单元114-Ⅱ同样不包含DC-AC逆变器,而是包括桥式电路,桥式电路将转换电路103-Ⅱ输入的直流电能转换为交变的方波电流,传输给交流设备接口19-Ⅱ。其差异在于,控制电路中不再提供直流电能输出,相应的,不包括直流驱动单元和输出选择单元。
在一种类似的实施例中,控制电路的交流驱动单元114-Ⅱ同样不包含DC-AC逆变器,而是包括桥式电路,桥式电路将转换电路103-Ⅱ输入的直流电能转换为交变的方波电流,传输给交流设备接口19-Ⅱ。并且,电能传输装置还包括直流设备接口以及相关的电路、并和适配器组成电能传输系统。其具体内容类似于其他实施例中的相关结构,不再重复描述。
以下结合图24-Ⅱ介绍本发明的一种工作系统。
如图24-Ⅱ,工作系统包括储能部件、电能传输装置1-Ⅱ、适配器61-Ⅱ和直流工具130-Ⅱ。储能部件具体为电池包27-Ⅱ;电能传输装置1-Ⅱ与电池包27-Ⅱ连接,具有输入接口101-Ⅱ来连接电池包27-Ⅱ并接收其电能输入、还具有直流设备接口17-Ⅱ来连接直流设备并向其供电;适配器61-Ⅱ连接在电能传输装置1-Ⅱ的直流设备接口17-Ⅱ和直流设备130-Ⅱ之间,将电能传输装置1-Ⅱ的电能传输给直流设备。
电能传输装置1-Ⅱ和适配器61-Ⅱ组成电能传输系统。
储能部件包括两个60V的电池包27-Ⅱ,每个60V电池包包括3个20V的二级储能模块73-Ⅱ。每个二级储能模块72具有一组电源端子,每组端子包括一对正负极。同时,每个电池包还具有至少一组信号端子,本实施例中每个电池包具有一组温度端子,如图的T+和T-。这样,每个电池包的输出接口上布置 有4组、8个端子。两个电池包具有8组,16个端子。
电能传输装置1-Ⅱ的输入接口101-Ⅱ布置有对应的多组端子,即布置有8组,16个端子以一对一的对接两个电池包27-Ⅱ的端子。电能传输装置1-Ⅱ的直流设备接口17-Ⅱ上同样对应的布置有多组端子,具体布置有8组,16个端子以一对一的连接输入接口101-Ⅱ上的多组端子。这样,电能传输装置1-Ⅱ01将二级储能模块72-Ⅱ的端子直接引出到直流设备接口101上。适配器61-Ⅱ具有输入接口,串并联电路和输出接口。适配器61-Ⅱ的输入接口和直流设备接口101-Ⅱ可分离的配接,其上的端子和直流设备接口101的端子一一对应;串并联电路30-Ⅱ连接输入接口的多组端子,并通过配置所述多组端子之间的串并联关系,将输入的电能转换为预设的电压,传递给适配器61-Ⅱ的输出接口。适配器61-Ⅱ的输出接口和相应的直流设备相配,能够与其对接,向直流设备提供电能。
在本实施例的一种变形形式中,电能传输装置上具有4个60V电池包接口,相应的,输入接口上布置有16组端子以一对一的对接两个电池包27-Ⅱ的端子。但又所差异的是,输入接口和直流设备接口的端子并非一一对应,而是将每两组电源端子并联起来成为一组电源端子。这样,该4个60V电池包位在插入两个电池包和插入4个电池包时都可正常工作,且适配器对于这两种场景不需要做出端子布局上的变化。
本实施例中,适配器61-Ⅱ的数量为多个,它们可互换地连接到直流设备接口上,且其中至少两个输出电压互不相同。可以理解,不同的输出电压是通过不同的串并联电路实现的,例如,一种适配器的串并联电路将除信号端子外的6组输入端子每2个并联之后,串联起来连接到适配器的输出端子,从而对外提供60V的输出电压。一种适配器的串并联电路将除信号端子外的6组输入端子每3个并联之后,串联起来连接到适配器的输出端子,从而对外提供40V的输出电压。一种适配器的串并联电路将除信号端子外的6组输入端子彼此并联之后,串联起来连接到适配器的输出端子,从而对外提供20V的输出电压。一种适配器的串并联电路将除信号端子外的6组输入端子彼此串联之后连接到适配器的输出端子,从而对外提供120V的输出电压。
适配器61-Ⅱ中还包括电池包保护电路121-Ⅱ,具体的,包括电池包过流 保护电路、欠压保护电路和过温保护电路中的至少一种。将电池包保护电路设置在适配器61-Ⅱ而非电能传输装置1-Ⅱ中具有一些特定优势,例如,每个适配器虽然连接了相同的储能部件,同样为两个电池包,但是,由于串并联关系和最终输出电压的不同,所需要的保护电流、欠压电压值等等是不一样的,但这些输出参数在每个适配器中是确定的,因此配置在适配器中能更有针对性的保护电池包。
适配器61-Ⅱ上还包括唤醒按钮。如前面实施例所述的,电能传输装置具有断电功能,在接口处连接的负载低时端口电能输出以节省电池包的电能。唤醒按钮用于在电能传输装置断电之后,用户需要再次使用工具时,按下该按钮时能够重新启动工具。
适配器61-Ⅱ上还设有状态指示器,用于指示用户电能传输装置是处于工作状态,还是处于断电状态。
本实施例中,工作系统中包括一系列的异常提醒装置。例如电量指示、过流提醒、过温提醒等。异常提醒装置可以布置在适配器的输出接口上,这样离用户较近,易于被察觉。
在本实施例中,直流设备130为直流电动工具。
在一些场景下,直流电动工具为高电压手持电动工具,例如大于50V、大于60V甚至大于100V的电动工具。本处具体为120V的手持式电动工具。在该场景下,由于电池包在高电压情况下过重,若安装在电动工具上,对于使用者来说会很吃力、会带来糟糕的使用体验和跌落的风险。因此,该场景下,手持式电动工具上不具有电池包支承装置,而仅具有一个电能输入接口;相应的适配器61-Ⅱ包括输入接口、输出接口和位于输入接口和输出接口之间的连接电线;输出接口和连接电线构成线缆式电能输出部。
也即是,电池包27-Ⅱ通过电池包支承装置支承于工作系统中,电能传输装置和所述直流工具分离设置,电能传输装置通过通过线缆式电能输出部将电能输出到直流工具,所述电池包支承装置仅布置在所述电能传输装置上,所述直流工具上的电能输入接口仅包括配接所述线缆式电能输出部的端口。
在一些场景下,直流电动工具为高电压手推式电动工具,手推式电动工具的重量大部分支承于地面,具有推杆和主体,由用户手推推杆带动主体在地表 移动工作,典型的如手推式割草机。
由于手推式电动工具的重量不需要由用户托举,即使高电压,较重的电池包也可以安装在电动工具上。这样,工作系统中的电动工具具有2组输入接口,一组输入接口用于接收电池包的重量和电能,另一组输入接口用于接收电能传输装置的电能。在本实施例中,电动工具的电池包输入接口中包括两个电池包接口,分别接纳一个60V的电池包,并承载其重量。电能传输装置电能接口为线缆式电能输出部接口,用于配接前述的线缆式电能输出部。
线缆式电能输出部位于推杆上,更具体的,位于推杆的上部,这样的布置是由于本实施例中,电能传输装置为可穿戴式设备,例如背包。推杆是手推式电动工具上最接近用户身体的部件,布置在该位置能够便于用户插拔线缆式电能输出部,并且避免线缆过长、拖地、甚至绊倒用户。
在本场景下,手推式电动工具可以能够仅由电池包和线缆式电能输出部的其中之一供电,也可以能够由电池包和线缆式电能输出部同时供电。在本场景下,手推式电动工具的电池包接口和线缆式电能输出部接口并联。
以下介绍本发明的另一种实施例。
类似于前面实施例,电能传输装置包括输入接口,控制电路和输出接口。输出接口包括多个用于连接外部设备的连接端,多个连接端之间设有互锁机构,互锁机构使得所述多个连接端在同一时刻仅有一个能够向所述外部用电设备输送电能。具体的,输出接口包括直流设备接口和交流设备接口,直流设备接口和交流设备接口各自包括至少一个所述连接端。
在一种实施例中,互锁机构为机械互锁机构。机械互锁机构包括设置在各个连接端上的锁定件,以及各个锁定件之间的连动件,所述锁定件在锁定位置和解锁位置之间活动,在锁定位置时,锁定件禁止连接端和用电设备的电源端电连接,在解锁位置时,锁定件允许连接端和用电设备的电源端电连接;且任一连接端和电源端电连接时,其锁定件被固定于解锁位置,且该锁定件驱动连动件而使得其他所有锁定件固定在锁定位置。
具体的,所述连接端为插孔,数量为两个,所述机械互锁机构为一个锁定杆,所述锁定杆位于两个插孔之间,其两端分别可活动地伸入两个插孔中,形成两个所述锁定件,两端之间的部分形成所述连动件。
在其他的实施例中。互锁机构为电子互锁机构。
以下介绍本发明的另一实施例。
本实施例的工作系统除了储能部件、电能传输装置和用电设备外,还包括充电器。
本实施例中,储能部件包括两个60V电池包,每个电池包中包括3个20V的二级储能模块。充电器上具有两个电池包接口,能够为两个电池包同时充电。
充电器中包括保护电路,具体的,具有过充保护电路和过温保护电路。其中过充保护电路为每个二级储能模块提供单独的保护;过温保护电路为每个电池包提供单独的保护。
在本实施例中,充电器集成在电能传输装置中。
在本实施例中,两个电池包仅能同时充电,而不能单独充电。这样可以避免双包的电压不一致而导致在工作时互充。
在本实施例中,电能传输装置为可穿戴设备,例如背包、肩带、腰带等。然而可选的,电能传输装置也可以为便携箱,其上具有提手,还可具有滚轮和推杆等。
在可选的实施例中,电能传输装置也可以为一个底座,底座中具有大功率的逆变器,例如大于1000W的逆变器,以提供大功率交流电能。
在可选的实施例中,工作系统还包括一个储存箱,储存箱中具有多个仓位,分别安放电能传输装置、多个适配器以及电池包。在某些实施例中还能够安放小型的用电设备如直流电动工具等。方便使用者整理和携带工作系统。
以下结合图25-Ⅱ-29-Ⅱ介绍本发明的另一实施例。本实施例基本类似于第一实施例。主要差异在于转接电路的结构和不同的串并联配置的选择方式。
本实施例中,各个标准电池单元之间布置有多个微动开关,多个微动开关的通断组合的变化导致各个标准电池单元的以串并联关系变化,进而导致各个标准电池单元组合输出不同的电压,如前所述的20V、40V、60V、120V。操作面板200-Ⅱ上设置有模式选择操控件217-Ⅱ,例如旋钮或者按钮,模式选择操控件217-Ⅱ通过机械方式触发微动开关来选择不同的电压输出。
如图25-Ⅱ,储能系统,或者说供电系统上设有操作面板200-Ⅱ。操作面板200-Ⅱ上布置有开关,前述的模式选择操控件217-Ⅱ,若干个电能输出接口, 电路输入接口(即充电接口215-Ⅱ)以及若干指示灯。指示灯包括模式指示灯203-Ⅱ、模式指示灯205-Ⅱ、报警灯等,模式指示灯203-Ⅱ通过格数来显示剩余电量、模式指示灯205-Ⅱ包括一组位于不同位置的灯,不同位置的灯对应不同的工作状态,其中部分的灯指示储能系统的电能输出类型,例如12V直流输出、20V直流输出、40V直流输出、60V直流输出、120V输出等,还有灯指示储能系统处于充电模式。在本实施例中,模式指示灯205-Ⅱ对应的位于不同的输出接口附近,如20V直流输出指示灯位于20V输出接口附近,充电指示灯位于充电接口215-Ⅱ附件等,以此类推,这样,当某个接口附近的灯亮起,则代表该接口可用,直观易懂。在本实施例中,12V直流输出接口为标准的汽车电源输出接口、20V\40V\60V共用一个低压直流输出接口211-Ⅱ、120V交流/直流共用一个高压输出接口213-Ⅱ。低压直流输出接口211-Ⅱ和高压输出接口213-Ⅱ能够兼容不同的插头,不同的插头插入时,输出不同类型的电能。
操作面板200-Ⅱ上还设有若干个5V的USB输出接口207-Ⅱ。
参照图26-Ⅱ,储能系统的串并联选择电路中连接有6个具有相同的额定电压的标准电池单元,每两个标准电池单元之间接有一个两常开两常闭的微动开关,共5个微动开关,即图中的K1至K5。每个微动开关具有一个第一子开关和一个第二子开关,第一子开关和第二子开关同步闭合(ON状态)和断开(OFF状态)。每个第一子开关断开时,连接其两端的标准电池单元的两个正极,闭合时,断开该两个正极的连接;每个第二子开关断开时,连接其两端的标准电池单元的两个负极,闭合时,连接其左侧的标准电池单元的负极和右侧的标准电池单元的正极。也就是说,微动开关闭合(ON状态)时,将相邻的两个标准电池单元串联在一起,微动开关断开(OFF状态)时,将相邻的两个标准电池单元并联在一起。通过5个微动开关的通断组合,就能配置出不同的串并联电路,令电池组输出不同的电压,在本实施例中具体为20V、40V、60V和120V。
继续参照图26-Ⅱ,串并联选择电路中还有4个正极输出端子和分别连接到这4个正极输出端子上的继电器,4个正极输出端子分别输出前述的4个输出电压。各个正极输出端子所连接的继电器和储能系统的模式相对应,即,当储能系统处于20V直流输出模式时,则20V正极输出端子所对应的继电器导通,而其他3个继电器关断,以此类推。继电器的通断状态由储能系统的控制器控 制,在一些实施例中,控制器侦测电池组的输出电压而相应的控制继电器的状态,在一些实施例中,控制器侦测模式选择操控件217-Ⅱ的状态\位置、或者微动开关的状态\位置而相应的控制继电器的状态。
结合下表一,图26-Ⅱ-29-Ⅱ分别为串并联选择电路输出20V、40V、60V和120V时的电路形式。
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如图26-Ⅱ,串并联选择电路配置6个标准电池单元之间的串并联关系,使电池组输出20V电压。具体的,5个微动开关k1至K5全部处于OFF状态,6个标准电池单元彼此并联,同时,继电器JQ1导通,其他继电器关断,储能系统从20V端口输出20V电压,如前所述的,20V/40V/60V输出接口整合为1个,外部的适配器的输入端插入后,连接到负极以及20V正极输出端子上,接收20V直流电能。
如图27-Ⅱ,串并联选择电路配置6个标准电池单元之间的串并联关系,使电池组输出40V电压。具体的,5个微动开关中的K1、K2、K4、K5处于OFF状态,K3处于ON状态。这样,6个标准电池单元中的前3个彼此并联为一组,后三个彼此并联为一组,两组再彼此串联,从而输出40V电压。同时,继电器JQ2导通,其他继电器关断,储能系统从40V端口输出40V电压,如前所述的,20V/40V/60V输出接口整合为1个,外部的适配器的输入端插入后,连接到负极以及40V正极输出端子上,接收40V直流电能。
如图28-Ⅱ,串并联选择电路配置6个标准电池单元之间的串并联关系,使电池组输出60V电压。具体的,5个微动开关中的K1、K3、K5处于OFF状态,K2、K4处于ON状态。这样,6个标准电池单元中的每2个彼此并联为一组、共3组,然后三组再彼此串联,从而输出60V电压。同时,继电器JQ3导通,其他继电器关断,储能系统从60V端口输出60V电压,如前所述的,20V/40V/60V 输出接口整合为1个,外部的适配器的输入端插入后,连接到负极以及60V正极输出端子上,接收60V直流电能。
如图29-Ⅱ,串并联选择电路配置6个标准电池单元之间的串并联关系,使电池组输出60V电压。具体的,5个微动开关中的K1至K5全部处于ON状态,6个标准电池单元中彼此串联,从而输出120V电压。同时,继电器JQ4导通,其他继电器关断,储能系统从120V端口输出120V电压,如前所述的,120V的直流输出和交流输出接口整合为1个,外部的特定插头插入后,触发储能系统选择不同的模式,为直流设备供电或者为交流设备供电。
以下参照图30-Ⅱ至图34-Ⅱ介绍本发明的另一实施例。
本实施例类似于上一实施例,差异之处在于采用继电器替代微动开关,输出接口侦测接入的插头类型而自动输出不同值或不同类型的电压,而非通过旋钮等选择储能设备的工作模式。
如图30-Ⅱ,本实施例中,在上一实施例中位于6个标准电池单元之间的5个两常开两常闭微动开关被替换为5个两常开两常闭继电器JQ1至JQ5。每个继电器配置有一个驱动电路270-Ⅱ。然,而串并联电路的电路结构没有变化,仅仅为元器件替换。将微动开关替换为继电器后,串并联电路的配置的切换不需要再通过机械方式,而是可以通过电控方式实现。电池组的输出电压和继电器通断的关系和上一实施例相同,在此不再赘述。
在本实施例中,储能系统通过检测所接入的用电设备类型,自动控制各个继电器的通断,实现电池组输出和用电设备类型相对应的电压值。继续参照图30-Ⅱ,用电设备为直流工具,直流工具通过适配器连接到储能系统。适配器包括连接直流工具的工具端231-Ⅱ,连接储能系统的输出接口的电能输入端233-Ⅱ,以及连接工具端231-Ⅱ和电能输入端233-Ⅱ的传输线235-Ⅱ。
如图31-Ⅱ-34-Ⅱ,具有不同输出电压的适配器具有不同的电能输入端233-Ⅱ。图31-Ⅱ-34-Ⅱ所示为20V、40V、60V、120V适配器的电能输出端示意图,图中可以看到,各个适配器均具有正极端子241-Ⅱ、负极端子、触发件245-Ⅱ和开关顶柱247-Ⅱ。在各个电能输入端233-Ⅱ上,负极端子和开关顶柱247-Ⅱ的位置相同,而正极端子241-Ⅱ和触发件245-Ⅱ的位置各异。
储能系统的直流输出接口能够兼容上述各个电能输出端。如图30-Ⅱ,直 流输出接口上设置有负极端子,20V正极端子253-Ⅱ,40V正极端子255-Ⅱ,60V输出端子、120V输出端子和20V感应件、40V感应件、60V感应件、120V感应件以及启动开关261-Ⅱ。其中各个正极端口及感应件的位置和各个电能输入端233-Ⅱ上的正极端子241-Ⅱ和触发件245-Ⅱ的位置相对应,使得20V适配器的电能输入端233-Ⅱ接入直流输出接口时,20V正极端子253-Ⅱ和20V正极端口对接,触发件245-Ⅱ触发20V感应件,依次类推,不再赘述。在同一时刻,直流输出接口仅能接入一个电能输入端233-Ⅱ。在本实施例中,触发件245-Ⅱ为磁钢,感应件为霍尔传感器,特定的电能输入端233-Ⅱ上的磁钢会靠近对应位置的霍尔传感器,会使该霍尔传感器产生一个信号,MCU接收到信号后,发出指令控制各个继电器处于合适的通断状态,从而使电池组输出和适配器相配的电压。
直流输出接口上的启动开关261-Ⅱ和储能系统整体的上电开关联动。因此,启动开关261-Ⅱ导通时储能系统开启上电,启动开关261-Ⅱ关断时储能系统不上电,基本不耗电。启动开关261-Ⅱ和电能输入端233-Ⅱ上的开关顶柱247-Ⅱ位置对应,当电能输入端233-Ⅱ插入直流输出接口时,开关顶柱247-Ⅱ抵接启动开关261-Ⅱ使启动开关261-Ⅱ导通,当电能输入端233-Ⅱ拔出直流输出接口时,启动开关261-Ⅱ复位并关断,储能系统关闭。
在启动开关261-Ⅱ导通后,默认的,先启用一个标准电池单元为控制电路如控制器等供电,控制电路通过接收的感应件的信号判断所接入的适配器类型,相应的控制各个继电器的通断状态,使电池组输出目标电压。在继电器的通断状态切换到位后,转为由电池组整体给控制电路供电。
电池组整体的输出端和直流输出接口之间还布置有安全开关,安全开关的通断由控制电路控制。控制电路在检测到电池组的输出电压和适配器的类型所对应的目标电压相一致,则指令安全开关导通,如果不一致,则控制安全开关断开。这样的设计可以避免由于串并联电路中的继电器中的一个或者多个意外失效,导致电池组的输出电压和适配器所需的目标电压不一致,最终避免直流用电设备意外损坏甚至烧机。在本实施例中,安全开关为MOS管。MOS管开关可靠性较继电器开关为高,从而降低了输出电压错误的风险。
同样为了安全,在本实施例中,将串并联电路配置的各个继电器处于常开 状态时,串并联电路使得电池组输出20V电压。这样的好处是,继电器失效通常是无法吸合而不是无法断开,所以,在本实施例的电路配置下,即使继电器失效,也只会导致电压过低,如处于20V状态,不会对用电设备造成过大伤害。
在本实施例中,储能系统充电时,同样通过前述的串并联电路将电池组配置为全并联状态,即电池组的额定电压为20V。这样在充电时各个标准电池单元彼此并联,能够在充电时实现自动充电平衡,即使各个标准电池单元的实际电压不一致,也可在充电中自动达到一致的电压。该方式可以为前述系统上电时使用的特定标准电池单元进行补偿充电。
以下结合图35-Ⅱ介绍本发明的另一实施例,本实施例和上一实施例大致相同,其差异在于采用两个单开关继电器替代上一实施例的一个双常开双常闭继电器,但串并联电路的结构不变。如图,本实施例中,串并联电路中包括10个继电器JQ1至JQ10。每个继电器对应的配有一个驱动电路270-Ⅱ。同上一实施例类似,储能系统的直流输出接口检测接入的用电设备类型,相应的确定所需输出的目标电压,进而控制各个继电器的通断状态,从而得到目标电压,输出给用电设备。
使用两个单开关继电器替代一个双常开双常闭继电器的优势在于,单开关继电器技术成熟,最大电流较大,利于大规模的采购及生产制造。
以下结合图36-Ⅱ介绍本发明的另一实施例,本实施例和图35-Ⅱ对应实施例大致相同,也采用两个单开关继电器替代一个双常开双常闭继电器,共计10个继电器JQ1至JQ10,其差异在于,本实施例在配对的两个单开关继电器之间设置了光耦元件271-Ⅱ。以JQ1和JQ2组成的双继电器组为例,JQ1和JQ2之间设置有光耦元件271-Ⅱ,光耦元件271-Ⅱ光发射极设置在继电器JQ1的导通极和第一个标准电池单元的负极之间,光耦元件271-Ⅱ光接收极设置在继电器JQ2的驱动电路270-Ⅱ中。在需要第一对继电器从关断状态切换到导通状态时,控制器给JQ1的驱动电路270-Ⅱ发出导通指令,驱动器驱动JQ1从关断切换到导通,JQ1导通后,触发光发射极导通并发光,光接收极检测到光线后导通,进而触发继电器JQ2的驱动电路270-Ⅱ工作而使继电器JQ2从关断切换到导通状态。其他各对继电器配置相同,均设置光耦元件271-Ⅱ,使得仅当配对的第一个继电器导通后,第二个继电器才跟着导通。这样设置可以保证第二继电器 不会在第一继电器失效时单独导通,而导致电池短路。
以下介绍本发明的另一实施例,本实施例的储能系统同样包括多个标准电池单元,各个标准电池单元的电压相等,且一个电池包中包括多个标准电池单元。然而在储能系统连接的用电设备所需电压和标准电池单元的电压相等时,储能系统直接使用多个标准电池单元的其中一个为用电设备供电,而不启用其他标准电池单元。而在用电设备使用完毕后,储能系统直接使用其他多个标准电池单元为该使用过的标准电池单元充电,储能系统无需连接外部电源充电。该充电电路可以设置在电池包内,也可以设置在储能系统的本体内。类似于前面的实施例,储能系统可以通过检测接入的用电设备类型,控制各个继电器的通断状态来配置串并联电路,实现仅一个标准电池单元为用电设备供电。也可通过旋钮等控制微动开关来实现相同功能,具体电路连接形式不再赘述。
以下介绍本发明的另一实施例。
本实施例的储能系统与图21-Ⅱ中所示的实施例类似,具有检测流程来判断接入的交流用电设备的类型,并选择性的输出直流电或者交流电。且本实施例中,交流驱动电路270-Ⅱ中包含升压电路。升压电路将电池组的电压进行升压处理,例如,将120V的电压升高到125V或者130V等。本实施例中,升压电路仅小幅度的升高电池组的输出电压,例如,升高幅度在20%以内。升压电路的具体形式为本领域人员所周知,不进行赘述。在本实施例中,逆变器可以为常规的DC-AC逆变器,将直流电转换为正弦波交流电,也可为简化的H桥电路,将直流电转化为方波交流电
以下介绍本发明的另一实施例。本实施例的储能系统与上一实施例类似,具有检测流程来判断接入的交流用电设备的类型,并选择性的输出直流电或者交流电。本实施例中,交流驱动电路270-Ⅱ中包含升压电路。差异在于,本实施例中输出的直流电为断点直流电。
类似于图21-Ⅱ中的实施例,本实施例中,在给交流电器供电时,交流驱动电路270-Ⅱ的检测单元检测用电设备的负载或功率,当交流电器的功率小于第一预设阈值,例如200W时,交流驱动电路270-Ⅱ通过DC-AC逆变器为交流电器供电,DC-AC逆变器将直流电输入转化为正弦波交流电输出,此外,升压电路在输出交流电时启动,使得最终输出的交流电电压大于电池组输出的直流 电电压。升压电路可选的位于DC-AC逆变器的前端或者后端。位于DC-AC逆变器前端时,升压电路为直流升压电路,将电池组的直流电电压升高后传递给DC-AC逆变器。位于DC-AC逆变器后端时,升压电路为交流升压电路,将DC-AC逆变器输出的交流电电压升高后传递给输出接口。在本实施例中,检测负载通过检测电流值实现,具体检测方式同前,不再赘述。
当交流电器的功率大于第一预设阈值、小于第二预设阈值时,例如,大于200W小于2000W时,交流驱动电路270-Ⅱ向交流电器提供断点直流电,即电流方向不变,但周期性的中断预定时间的直流电,形式如图37-Ⅱ所示。该种直流电可以避免某些开关器件由于电流不断累积而产生拉弧现象。
当交流电器的功率大于第二预设阈值时,交流驱动电路270-Ⅱ中断。
在持续直流电之前,储能系统会判断该交流用电设备是否适合在直流电下工作。除了图21-Ⅱ中所示实施例中的判断算法之外,本实施例还侦测交流电器的控制电源是否具通过变压器降压。通常,带控制功能的电器会设有检测回路,检测某个或某些参数值,在参数值符合预设条件才启动。例如,冰箱具有检测温度的回路,当温度高于某一阈值时才启动压缩机进行制冷,而非通电后直接启动压缩机。针对这些电器,本实施例的处理逻辑如下:
在第一种情况下,如果用电设备处于工作状态,主要耗电器件直接启动,那么,DC-AC逆变器先为设备供电,并在一定时间之后检测电流值I1。通常DC-AC逆变器的输出功率不足以支持用电设备工作,I1值较大,代表负载大于200W。作为响应,随后,储能设备的输出切换到直流电,并在一定时间之后检测电流值I2。此时I2值反而会小于I1值,因为在通直流电之后,控制电源用的变压器的初级短路,由于变压器初级的内阻较大,实际的I2值较小。综上,若I1远大于I2,或者在交流输出时储能系统的输出功率超过了DC-AC逆变器的额定功率,在直流输出时功率反而大幅降低甚至小于DC-AC逆变器的额定功率,则代表用电设备中包括控制电源用变压器,则储能设备停止电能输出。
在另一种情况下,如果用电设备处于待机状态,则开始时,DC-AC逆变器能够支持用电设备待机,I1值较小,储能系统持续输出交流电。一定时间后,检测到参数值达到预设条件,用电设备切换到工作状态,主要耗电器件启动,随后的处理同上述的第一种情况。
以下介绍本发明的另一实施例。
在本实施例中,储能系统能够向交流电网供电,典型的,在停电时为家庭提供户内应急用电。具体的,储能系统具有一个对接交流电网的适配器,该适配器包括输入端,传输线235-Ⅱ和输出端,输入端和储能系统的交流输出接口相配,输出端和交流电网的插口相配。在储能系统的交流输出接口也为标准交流插口时,该适配器的输入端和输出端均为公头的交流插头。
这样,在停电时,使用适配器连接储能系统和电网中的某一个插座,则储能系统输出的交流电能经适配器,从电网的该个插座传递到户内电网中的其他插座上,其他插座带电,能够正常使用,以维持户内正常供电。
在本发明的一种实施例中,储能系统包括前述的电池包和底座,底座上集成有投影仪。其中电池包为1个或多个总电压为120V的电池包(即一个电池包内置6个20V的标准电池单元),或2个或更多个总电压为60V的电池包(即一个电池包内置3个20V的标准电池单元)。
在本发明的一种实施例中,储能系统包括前述的电池包和底座,底座上集成有收音机。其中电池包为1个或多个总电压为120V的电池包(即一个电池包内置6个20V的标准电池单元),或2个或更多个总电压为60V的电池包(即一个电池包内置3个20V的标准电池单元)。
在本发明的一种实施例中,储能系统包括电池包和背包,电池包内置前述的多个标准电池单元;背包仅包括一种配置的串并联电路和输出一种直流电压的输出接口。典型的,其中电池包为1个或多个总电压为120V的电池包(即一个电池包内置6个20V的标准电池单元),或2个或更多个总电压为60V的电池包(即一个电池包内置3个20V的标准电池单元)。背包的串并联电路配置多个标准电池单元而形成120V的输出电压。以向120V直流工具,或者可兼容交直流输入的工具供电。此处所述的直流工具和工具包括但不限于各类手持或手推式电动工具,园艺工具,台式工具等。
在本发明的一种实施例中,储能系统包括电池包和背包,电池包内置前述的多个标准电池单元;背包仅包括串并联电路和直流输出接口。串并联电路可选的具有多种串并联形式而使标准电池单元组成的电池组可选的输出多种直流电压。串并联电路实现形式前述的各个实施例已经详细描述,不再重复。
典型的,其中电池包为1个或多个总电压为120V的电池包(即一个电池包内置6个20V的标准电池单元),或2个或更多个总电压为60V的电池包(即一个电池包内置3个20V的标准电池单元)。背包的串并联电路配置多个标准电池单元而形成20V、40V和120V的输出电压,以向具有20V、40V和120V输入接口的各类工具供电。工具类型同上一实施例。
在本发明的一种实施例中,储能系统包括电池包和基座,电池包内置前述的多个标准电池单元;基座包括前面各个实施例中所述的AC驱动电路270-Ⅱ的一种。因而,基座上的输出接口包括交流输出接口,能够输出120V的AC电能。AC电能可能为正弦波交流电或方波或梯形波交流电中的一种或多种。在某些变化实施例中,交流输出接口能够输出120V或更高电压的直流电能。在某些变化的实施例中,基座还包括直流输出接口,输出12V电能,USB5V电能,20V、40V、60V、120V电能等,实现方式类似前述实施例。
最后,结合图1-Ⅲ~图20-Ⅲ介绍在第三种发明构思指导下的具体实施方式。
图1-Ⅲ为本发明在第三种发明构思指导下的第一实施例的整体模块图。如图1-Ⅲ,本实施例提供了一种供电系统100-Ⅲ。供电系统100-Ⅲ能够向外输出直流电能和交流电能,并能够由使用者随身携带。
供电系统100-Ⅲ包括由若干电池包5-Ⅲ构成的储能部件3-Ⅲ、一个供电平台1-Ⅲ和若干适配器30-Ⅲ。电池包5-Ⅲ包括壳体、位于壳体中的标准电池单元51-Ⅲ以及位于壳体上的电池包输出接口。电池包5-Ⅲ的数量为一个或者多个。
供电平台1-Ⅲ包括本体13-Ⅲ,位于本体13-Ⅲ上的电池包支承装置15-Ⅲ,位于电池包支承装置15-Ⅲ上的电池包接入接口17-Ⅲ,位于本体中的控制电路20-Ⅲ,以及和控制电路20-Ⅲ连接的电能输出接口。电能输出接口包括直流输出接口9-Ⅲ和交流输出接口11-Ⅲ。适配器30-Ⅲ包括输入端31-Ⅲ、传输线35-Ⅲ和输出端37-Ⅲ。输入端31-Ⅲ适于和直流输出接口9-Ⅲ相配接,输出端37-Ⅲ适于和直流用电设备200-Ⅲ相配接,传输线35-Ⅲ连接于输入端35和输出端37-Ⅲ之间。适配器30-Ⅲ的数量为一个或者多个。适配器30-Ⅲ为多个时,至少两个适配器30-Ⅲ的输出端37-Ⅲ彼此不同,以适于配接不同的直流用电设备200-Ⅲ。
交流输出接口11-Ⅲ为标准AC插口,可以直接插入AC插头从而向交流用电设备300-Ⅲ提供交流电能。本实施例中,标准AC插口采用美标,但在其他可选实施例中,标准AC插口也可以采用其他地区的标准。
直流输出接口9-Ⅲ和交流输出接口11-Ⅲ的距离小于15CM。
以下参照图2-Ⅲ、图3-Ⅲ介绍本实施例的储能部件3-Ⅲ和电池包5-Ⅲ。
如图2-Ⅲ,若干电池包5-Ⅲ构成供电系统100-Ⅲ的储能部件3-Ⅲ,以下详述储能部件3-Ⅲ的内部框架。储能部3件包括一级储能模块、一级储能模块包括若干个二级储能模块,二级储能模块包括若干个三级储能模块。
一级储能模块即为电池包5-Ⅲ,电池包5-Ⅲ具有独立的壳体、位于壳体中的控制电路和位于壳体上的电池包输出接口。电池包输出接口上具有输出端子,输出端子包括成对的正负电极端子,还包括若干信号端子。
二级储能模块即为设置在电池包5-Ⅲ壳体中的标准电池单元51-Ⅲ。各个标准电池单元51-Ⅲ彼此相同,规格统一,额定电压一致,相互电性隔离。二级储能模块不能脱离电池包5-Ⅲ单独使用,但具有一对独立的正负电极输出端子,正负电极输出端子引出到电池包输出接口上,也就是说引出并布置到壳体上。在一种实施例中,二级储能模块也具有独立的控制电路。
三级储能模块为单体电池,不能被再度分解为更小的具有正负电极的子单元。
在本实施例中,储能部件3-Ⅲ包括多个一级储能模块,一级储能模块包括多个二级储能模块,二级储能模块包括多个三级储能模块。
具体的,本实施例中,储能部件包括两个一级储能模块,也就是说包括两个电池包5-Ⅲ。如图3-Ⅲ,以下以其中一个电池包5-Ⅲ为例详述电池包具体结构。
电池包5-Ⅲ内包含一个壳体和位于壳体中的多个标准电池单元51-Ⅲ。各个标准电池单元51-Ⅲ彼此相同,相互电性隔离,均具有独立的正负电极19-Ⅲ。电池包5-Ⅲ中包括6个标准电池单元51-Ⅲ,每个标准电池单元51-Ⅲ包括5个单体电池,各个单体电池彼此串联。其中,单体电池是额定电压为4V的锂电池。也就是说,每个标准电池单元51-Ⅲ的额定电压为20V,电池包5-Ⅲ中各个标准电池单元51-Ⅲ的额定电压之和为120V,和美国的交流标准电压 基本相当。
标准电池单元51-Ⅲ的正负电极19-Ⅲ均直接引出到电池包5-Ⅲ的壳体上的电池包输出接口上,即电池包输出接口包括多对正负电极,本实施例中具体为6对。
电池包输出接口上还包括信号电极21-Ⅲ。信号电极21-Ⅲ包括温度电极,温度电极连接到电池包5-Ⅲ内部的测温结构,对外发送测温结构检测到的电池包温度信息。温度电极包括一对,一个T极,一个接地的GND极。信号电极包括电压电极BH,电压电极BH连接到电池包5-Ⅲ内部的电压检测单元231-Ⅲ,对外发送电压检测单元231-Ⅲ检测到的电池包电压信息。具体的,电压检测单元包括6个电压检测元件,它们和6个标准电池单元51-Ⅲ一一对应,以检测各个标准电池单元51-Ⅲ的电压。电压检测单元231-Ⅲ还包括检测电路,检测电路汇总6个电压检测元件的检测数据,在任一个电压检测元件的检测数据异常时,通过电压电极BH对外发送电池包电压异常的信号。信号电极还包括类型识别电极BS,类型识别电极BS连接一个指示电池包类型的标识元件,具体为一个特定阻值的识别电阻,供电平台1-Ⅲ通过检测类型识别电极BS所连接的标识元件类型而确定电池包5-Ⅲ的类型,供电平台1-Ⅲ也可通过类型识别电极来确定特定的电池包接入接口17-Ⅲ上是否连接有电池包。
综上,电池包输出接口中包括多对正负电极19-Ⅲ和若干信号电极21-Ⅲ。多对正负电极19-Ⅲ有6对,每对连接一个对应的标准电池单元51-Ⅲ。信号电极21-Ⅲ-Ⅲ包括温度电极T和GND、电压电极BH和类型识别电极BS。
为了提高散热能力,在本实施例中,电池包5-Ⅲ成扁长条形,其长度远大于宽度和厚度,例如,长度是宽度及厚度的3倍以上,这样能够增大电池包5-Ⅲ的表面积,提高散热效率。
为了提高散热能力,在本实施例中,电池包5-Ⅲ内设置有散热机构,例如相变散热材料,或者风扇等。
在本实施例中,一级储能模块有两个。但在一种可选替换方案中,储能部件3-Ⅲ仅包括一个一级储能模块。
在本实施例中,至少一个一级储能模块包括多个二级储能模块。但在一种可选替代方案中,各个一级储能模块均仅包括一个二级储能模块。
在本实施例中,二级储能模块包括多个三级储能模块。
在本实施例中,二级储能模块,也就是标准电池单元的额定电压是美国地区交流标准电压120V的约数,这样若干数量的二级储能模块的额定电压之和就能正好等于美国地区交流标准电压,如本实施例的6个二级储能模块的额定电压之和为120V。在该种构思下,二级储能模块的额定电压也可以为10V,40V或60V。类似的,二级储能模块的额定电压也可以为其他地区的交流标准电压的约数,如中国的交流标准电压220V的约数、英国的交流标准电压230V的约数、其他某些地区的交流标准电压110v的约数等,不一一赘述。
通过提供标准二级储能模块,并在供电系统中中通过配置二级储能模块的串并联关系来实现多电压输出,本实施例对外供电时不需要通过DC-DC电压转换器,从而降低了成本,并提高了能量利用效率。
以下参照图4-Ⅲ介绍本实施例的供电平台。
本实施例的供电系统100-Ⅲ可以作为电动锯、割草机等直流或交流电动工具的电源,与其共同组成工作系统。为此,供电平台1-Ⅲ设计为可穿戴设备,具有穿戴部件,例如背带,腰带等。这样,使用者能够将供电平台1-Ⅲ随身携带,同时双手还能够自由活动以操作电动工具。具体的,本实施例的供电平台1-Ⅲ为背包,穿戴部件包括背带。
供电平台1-Ⅲ包括本体13-Ⅲ、位于本体13-Ⅲ上的电池包支承装置15-Ⅲ、位于本体13-Ⅲ上的穿戴设备、电池包接入接口17-Ⅲ、控制电路20-Ⅲ和电能输出接口,以及若干外围设备。
电池包支承装置15-Ⅲ供电池包可拆卸的安装于其上,本实施例中电池包支承装置15-Ⅲ具有两个电池包支承位,分别安装一个前述的电池包5-Ⅲ。
为了使背包的重心贴近人体,提高使用者舒适度,电池包5-Ⅲ在安装到电池包支承装置15-Ⅲ上时,其长度方向的轴线基本平行于使用者的背部,也就是说,电池包5-Ⅲ的长度方向的轴线基本平行于背包的背板。更具体的,两个电池包平铺而非叠放于背板上。
电池包接入接口17-Ⅲ位于电池包支承装置15-Ⅲ上,用于配接电池包5-Ⅲ的电池包输出接口,因而数量和电池包支承位的数量一致,也就是说,每个电池包安装位上设置有一个电池包接入接口17-Ⅲ。电池包接入接口17-Ⅲ上的 电极和电池包输出接口的电极相配对,同样包括多对正负电极和若干信号电极。具体的,本实施例中电池包接入接口上具有6对正负电极、一对测温电极、一个测压电极和一个类型识别电极。
电池包接入接口17-Ⅲ连接到供电平台1-Ⅲ的电路系统20中。控制电路20-Ⅲ包括接口电路25-Ⅲ、本体电路23-Ⅲ、交流驱动电路27-Ⅲ。
本体电路23-Ⅲ中包括电池包检测电路,交流驱动电路27-Ⅲ中包括电池包保护电路。电池包检测电路检测电池包信息并发送给电池包保护电路,所述电池包保护电路根据电池包信息发送相应的控制指令。电池包检测电路包括温度检测部件、电流检测部件、电压检测部件中的至少一个;所述电池包保护电路内置有预设条件,在接收到的温度信息和或电流信息和或电压信息不符合所述预设条件时,发出令电池包停止工作的控制指令,或发出令供电系统对外发出警示信号的控制指令。
如前所述,由于供电平台1-Ⅲ为背包,为了避免外部冲击损坏电路结构,在本实施例中,控制电路20-Ⅲ至少部分被硬质的保护壳包覆。由于控制电路20-Ⅲ是分体式的,本体电路23-Ⅲ(包含电池包检测电路)和交流驱动电路27-Ⅲ(包含电池包保护电路)位于不同位置,保护壳也对应的为两个,分别保护本体电路和交流驱动电路。
其中,接口电路25-Ⅲ连接电池包接入接口17-Ⅲ上的各个电极,将其以预设方式配置后转接到其他部分。
在本实施例中,接口电路25-Ⅲ将电池包接入接口17-Ⅲ上的多对正负电极可选择的连接到直流输出接口9-Ⅲ和交流驱动电路11的其中之一。具体的,接口电路25-Ⅲ将多对正负电极以预设串并联关系进行配置后,连接到直流输出接口9-Ⅲ和交流驱动电路11的其中之一。连接到直流输出接口+和交流驱动电路11时,串并联关系可以相同也可以不同,在本实施例中是相同的。
更具体的,接口电路25-Ⅲ将每两对正负电极彼此并联后连接到一对正负电极引线,形成6对正负电极引线输出到控制电路20-Ⅲ的预设位置上。彼此并联的两对正负电极分别位于不同的电池包接入接口17-Ⅲ。也就是说,接口电路25-Ⅲ将一个电池包接入接口17-Ⅲ上的各对正负电极和另一个电池包接口上相对应的一对正负电极一一并联起来,形成6对正负电极引线。
上述的多对正负电极引线转接到其他部分后,最终通过预设的串并联电路进行串并联配置,从而达到预设额定电压。串并联电路可能位于适配器30-Ⅲ、交流驱动电路27-Ⅲ或其他部件中。
接口电路25-Ⅲ将信号电极连接到本体电路23-Ⅲ,本体电路23-Ⅲ从而接收电池包5-Ⅲ的相关信息。本体电路23-Ⅲ通过类型识别电极发送的信息确定各个电池包接入接口17-Ⅲ上是否连接电池包5-Ⅲ以及连接的电池包类型;通过温度电极T发送的信息确定接入的电池包的温度;通过电压电极BH发送的信息确定接入的电池包的电压信息,具体为是否有标准电池单元51-Ⅲ的电压异常,例如欠压或者过压。
本体电路23-Ⅲ包括微处理器及其外围电路。本体电路23-Ⅲ根据接收的信息控制控制电路中的外围设备运转,或者将相关信息发送给其他部分。外围设备包括散热装置,本实施例中为风扇;还包括交互界面,本实施例中包括电量显示灯及警报器。为了醒目的提醒使用者,在本实施例中,交互界面位于背带等使用者容易发现的位置。
本体电路23-Ⅲ根据温度信息控制风扇运转,例如根据温度高低相应的调节风扇转速;又如在温度高于预设值时令警报器报警。
本体电路23-Ⅲ根据电压信息判断电池电量,并相应控制电量显示灯指示电池电量。本体电路23-Ⅲ还在电池电压过低或者过高时您警报器报警。本体电路23-Ⅲ还包括通信模块,至少包括一个信号接收极和一个信号发送极,通信模块和其他电路部分通信,例如和交流驱动电路27-Ⅲ通信,和后文描述的适配器30-Ⅲ中的直流驱动电路通信。本体电路23-Ⅲ将电池包信息通过通信模块传递给其他电路部分,并接收传回的相关信息或指令。
本体电路23-Ⅲ还包括电源部分,电源部分将电能以合适形式提供给相应部件,包括输入正负电极,电压转换器和相关电路。在本实施例中,输入正负电极可选择的连接到直流输出接口9-Ⅲ和交流驱动电路27-Ⅲ的其中之一,从它们处接入直流电源;电压转换器包括DC/DC转换器,将接收到的12V直流电源转换为5V直流电源提供给微处理器,电源部分还将接收到的12V电源提供给风扇。
以下介绍直流输出接口9-Ⅲ和与直流输出接口9-Ⅲ配接的适配器30-Ⅲ。
如图6-Ⅲ所示,直流输出接口上包括多对输出正负电极19a-Ⅲ,若干信号电极21a-Ⅲ,还包括一对输入正负电极191a-Ⅲ。
输出正负电极19a-Ⅲ连接前述的接口电路25-Ⅲ,每对正负电极引线连接一对输出正负电极19a-Ⅲ。这样,电池包5-Ⅲ的标准电池单元51-Ⅲ上的正负电极19-Ⅲ通过接口电路25-Ⅲ直接引出到直流输出接口9-Ⅲ,本实施例中,直流输出接口9-Ⅲ上包括6对正负电极19a-Ⅲ,每对正负电极19a-Ⅲ的额定输出电压均为20V。信号电极21a-Ⅲ连接到前述本体电路23-Ⅲ的通信模块,具体包括一个信号输出电极,一个信号输入电极。输入正负电极191a-Ⅲ连接到前述本体电路23-Ⅲ的电源部分的输入正负电极,用于接收从适配器30-Ⅲ输入的电能,为本体电路23-Ⅲ和供电平台1-Ⅲ的外围设备供电。
如图7-Ⅲ所示,适配器30-Ⅲ包括输入端31-Ⅲ、输出端37-Ⅲ和位于输入端31-Ⅲ和输出端37-Ⅲ之间的传输线35-Ⅲ。输入端31-Ⅲ上设有输入接口33-Ⅲ,输出端37-Ⅲ上设有输出接口39-Ⅲ。适配器30-Ⅲ的直流驱动电路包括串并联电路和放电保护电路。
如图8-Ⅲ所示,输入接口33-Ⅲ的电极布置和直流输出接口9-Ⅲ相配,包括多对输入正负电极19-Ⅲb,和直流输出接口的输出正负电极19a-Ⅲ一一配对;若干信号电极21b-Ⅲ,和直流输出接口9-Ⅲ的信号电极21a-Ⅲ一一配对;和一对输出正负电极191b-Ⅲ,和直流输出接口9-Ⅲ的输入正负电极191a-Ⅲ一一配对。具体的,信号电极21b-Ⅲ包括一个信号输出电极,和直流输出接口9-Ⅲ的信号输入电极配对;一个信号输入电极,和直流输出接口9-Ⅲ的信号输出电极配对。
在本实施例中,适配器30-Ⅲ的输入端基本为圆柱形,相应的,输入端31-Ⅲ中的电路板也为圆形,其外周面和输入端的横截面形状相配,电路板上设有前述的串并联电路。
本实施例包括多个适配器30-Ⅲ,不同适配器30-Ⅲ中布置有不同的串并联电路。具体的,本实施例的适配器包括第一适配器301-Ⅲ,第二适配器302-Ⅲ,第三适配器303-Ⅲ和第四适配器304-Ⅲ。
如图9-Ⅲ-图12-Ⅲ所示,各个适配器30-Ⅲ的输入端内布置有串并联电路,串并联电路通过配置各对输入正负电极之间的串并联关系而在其输出端的输出 正负电极上得到预设电压输出。各个适配器的串并联电路配置不同,从而输出正负电极的预设电压输出不同。
如图9-Ⅲ,第一适配器301-Ⅲ的串并联电路43a-Ⅲ将各对输入正负电极全部并联,就相当于将所有的标准电池单元51-Ⅲ全部并联,从而得到了20V的电压输出;如图10-Ⅲ,第二适配器302-Ⅲ的串并联电路43b-Ⅲ将每两对输入正负电极串联,将串联得到的3组40V单元彼此并联,从而得到40V的电压输出;如图11-Ⅲ,第三适配器303-Ⅲ的串并联电路43c-Ⅲ将每3对输入正负电极串联,将串联得到的2组60V单元彼此并联,从而得到60V的电压输出;如图12-Ⅲ,第四适配器304-Ⅲ的串并联电路43d-Ⅲ将6对输入正负电极全部串联,就相当于将所有的标准电池单元51-Ⅲ以两个为一组并联后全部串联,从而得到了120V的电压输出。
在本实施例中,接口电路25-Ⅲ直至直流输出接口9-Ⅲ的电路串并联配置都是固定的,但适配器30-Ⅲ则有多种类型,彼此内置的串并联电路各自不同。也就是说,本实施例通过连接具有不同串并联电路的适配器30-Ⅲ来实现电压转换,而没有布置具有多个电子开关的串并联电路,通过电子开关的通断变化来改变电路的串并联方式。本实施例的优势在于:没有电子开关,成本更低;电路设计和逻辑控制的难度也更低,系统更稳定。同时,由于直流用电设备种类多样,原本就要为其各自提供适配器,在适配器30-Ⅲ中增加部分串并联线路对成本的影响微乎其微。
在本实施例中,没有采用DC-DC变压器将电压变换到直流用电设备200-Ⅲ所需要的工作电压,而是通过在电池包5-Ⅲ中内置多个标准电池单元51-Ⅲ,再通过标准电池单元51-Ⅲ之间的串并联配置来实现电压转换。本实施例的方式具有多种优势。第一,串联电路的成本远远低于变压器;第二,通过不同的串并联电路能够方便的获得多种电压,不需要设置复杂的多电压变压结构。第三,针对不同的工具,用户可以购置不同的适配器30-Ⅲ,用户不必为自己不需要的电压输出付费。
在本实施例中,选用20V作为标准电池单元51-Ⅲ的额定电压,并且以6组正负电极输出引线可选择的连接到直流输出接口9-Ⅲ和交流驱动电路27-Ⅲ。这样的参数设置具有输出电压适用面广的优势。对于交流场景,6组20V单元 相互串联即可得到120V的直流电压,该电压基本等于美国的交流标准电压,从而在交流驱动电路中省去了变压电路,大幅降低了成本。对于直流场景,6组20V单元可以通过合适的串并联配置得到20V,40V,60V,120V的电压输出,这几个电压输出基本涵盖了电动工具的常用输入电压,同样可以省去变压电路,简易、低成本地适配多种电动工具、多个厂家。同时,省去变压电路还可以减少电能在转换过程中的损耗,使得电池包的工作时间更长。
容易想到,若供电系统需要应用于交流标准电压为220V-240V的地区,只需在交流驱动电路中将20V单元的正负电极引线的数量提升到11对或12对即可。
适配器的输入端31-Ⅲ连接到传输线35-Ⅲ。传输线34中包括输入正负电极引线、输出正负电极引线和信号引线;分别连接前述的串并联电路的输出正负电极、输入端的输出正负电极和信号电极。上述各类引线输入至适配器30-Ⅲ的输出端。
输出端37-Ⅲ中包括放电保护电路41-Ⅲ。放电保护电路41-Ⅲ包括控制单元、电流检测单元、电压检测单元、电压转换单元、启动开关等。控制单元包括微处理器。
放电保护电路包括电池包过流保护电路、欠压保护电路和过温保护电路中的至少一种。将电池包保护电路设置在适配器30-Ⅲ中而非供电平台1-Ⅲ中具有一些特定优势,例如,每个适配器30-Ⅲ虽然连接了相同的储能部件3-Ⅲ,同样为两个电池包5-Ⅲ,但是,由于串并联关系和最终输出电压的不同,所需要的保护电流、欠压电压值等等是不一样的,但这些输出参数在每个适配器30-Ⅲ中是确定的,因此配置在适配器30-Ⅲ中能更有针对性的保护电池包。
电流检测单元和电压检测单元分别检测电池包的工作电压和电流,将检测结果发送给控制单元,主控单元接收检测结果并处理后,根据预设算法做出处理。例如,由信号电极向供电平台发送相应的信号,供电平台中的主控单元接收信号后,做出预设反应,如报警,显示电量等。或者,控制单元在电压过低,或者电流过大时关断供电系统。
电压转换单元将输入正负电极的电压转换到预设电压值,提供给适配器30-Ⅲ的控制电路作为电源,并经由输出正负电极传递到供电平台中,提供给适 配器的控制电路作为电源。
在本实施例中,电压转换单元包括两个电压转换元件,第一个电压转换元件将输入正负电极的电压转换到12V,提供给输出正负电极;第二个电压转换单元将前面转换得到的12V电压进一步降低到5V,提供给控制单元作为电源。
启动开关位于放电保护电路41-Ⅲ中,为适配器30-Ⅲ和整个供电系统100-Ⅲ的开关,在闭合时放电保护电路41-Ⅲ和供电系统100-Ⅲ启动,开始工作对外供电;打开时放电保护电路41-Ⅲ和供电系统100-Ⅲ关闭,不再对外供电。
输出端37-Ⅲ还包括输出接口39-Ⅲ,输出接口39-Ⅲ上具有正负输出电极。输出接口和直流用电设备200-Ⅲ配接以向其供电。
在本实施例中,适配器30-Ⅲ的输出端37-Ⅲ配接使用电池包的电动工具,替代原电池包。因而输出端37-Ⅲ的接口界面和其电动工具的接口界面相配,能够接入其中为电动工具供电。在本实施例中,适配器输出端的物理插接、锁定结构,正负电极布置位置均与原电池包相同,然而需要指出,相配于电动工具的接口界面并不必然使适配器输出端的接口界面和原电池包的接口界面完全一致,适配器输出端只需能够与电动工具的电池包接口配接即可。
在本实施例中,适配器30-Ⅲ的输出端37-Ⅲ上布置有触发机构,该触发机构和前述的启动开关相连,当电动工具连接到适配器30-Ⅲ的输出接口39-Ⅲ上时,就会触发触发机构,触发机构使启动开关打开,适配器30-Ⅲ的放电保护电路41-Ⅲ开启,使供电系统为电动工具供电。在电动工具脱离适配器30-Ⅲ的输出接口39-Ⅲ时,触发机构被再次触发,使启动开关关闭,适配器30-Ⅲ的放电保护电路41-Ⅲ关闭,进而使供电系统100-Ⅲ关闭。
具体的,触发开关为一个微动开关,布置在输出端37-Ⅲ的接口界面的预设位置,该预设位置会在输出端安装时被电动工具电池包接口的对应部件所抵接触发,使与之联动的启动开关打开;在电动工具脱离时,前述对应部件离开微动开关,微动开关释放,进而使与之联动的启动开关关闭。
供电系统100-Ⅲ使用电池包5-Ⅲ供电,能量有限,如果适配器30-Ⅲ、供电平台1-Ⅲ上的控制电路20-Ⅲ持续待机耗电,电池包5-Ⅲ的能量会慢慢耗尽,这样首先是浪费能源,第二会使用户需要使用时无电可用,影响用户的工作。但如果按照常规思路,给供电系统100-Ⅲ,如适配器30-Ⅲ或供电平台1-Ⅲ上 配置启动按钮等部件,则用户每次工作都需要启动供电系统100-Ⅲ的开关和电动工具的开关,每次用完又需要关断开关,操作麻烦,并且用户很可能会时不时的忘记关掉开关,仍然会耗尽电池包5-Ⅲ电量。而本实施例中,触发机构和启动开关的联动设置在为供电系统带来良好的节能效果的同时,也为使用者提供了操作上的便利性,保证了在不增加操作步骤的情况下,电动工具连接适配器时供电系统开启,电动工具脱离适配器时供电系统关闭。
在某些情况下,使用者在使用完电动工具后,不会将适配器30-Ⅲ从电动工具上拔下,例如使用者可能准备过上一段时间后接着使用工具,或者单纯的忘了拔下适配器。此时供电系统100-Ⅲ的电路还是开启的,会慢慢的耗尽电量。
为了避免这种情况,适配器30-Ⅲ的输出端37-Ⅲ的电路中还包括负载检测单元,用于检测供电系统100-Ⅲ的负载情况,如果负载情况符合预设条件,则放电保护电路41-Ⅲ关闭供电系统100-Ⅲ。预设条件可以为负载低于预设值,或者为负载低于预设值一段预设时间。负载检测单元可以是独立的部件,也可以借用电流检测单元和电压检测单元来实现负载检测。
如前所述,放电保护电路41-Ⅲ在某些情况下会自动关断,例如系统长期处于低功耗状态时,或者在电池包5-Ⅲ过流时。此时用户需要重新拔下和插入适配器30-Ⅲ的输出端37-Ⅲ方能重新启动供电系统100-Ⅲ,比较麻烦。为此,本实施例中,适配器30-Ⅲ上设置有供用户手动操作的重启开关,用户按下该重启开关时,触发适配器30-Ⅲ中的启动开关闭合而使供电系统100-Ⅲ重启。重启开关可以设置为和前述的微动开关联动,通过触发微动开关而重启供电系统100-Ⅲ,也可以设置为直接和前述的启动开关联动。在重启开关和微动开关联动时,重启开关设置在输出端上靠近输出接口的位置,以便于触发微动开关。
以下介绍连接直流用电设备200-Ⅲ时,供电系统100-Ⅲ的整体工作方式。
以供电平台1-Ⅲ上安装一个电池包,并连接第一适配器301-Ⅲ为例进行说明,第一适配器301-Ⅲ具有20V的额定输出电压。
在适配器30-Ⅲ没有连接到电动工具上时,供电平台1-Ⅲ的电路断开,不通电也不损耗能量。供电平台1-Ⅲ的一个电池包接口17上连接电池包5-Ⅲ,另一个接口空置。接口电路25-Ⅲ、适配器30-Ⅲ中的串并联电路将电池包5-Ⅲ的多个标准电池单元51-Ⅲ配置为彼此并联,在适配器30-Ⅲ的输出端形成 20V的额定输出电压。同时,电池包5-Ⅲ的各个信号电极连接到供电平台1-Ⅲ的本体电路23-Ⅲ中,供电平台1-Ⅲ的本体电路23-Ⅲ和适配器30-Ⅲ的直流驱动电路彼此通信。
当适配器30-Ⅲ的输出端37-Ⅲ连接到电动工具上时,前述的微动开关触发并使适配器30-Ⅲ内的启动开关闭合,供电系统100-Ⅲ启动。放电保护电路的电压转换单元将串并联电路所提供的电压转换为控制电路或其他电子部件的工作电压,并通过电压输出端子向供电平台1-Ⅲ的控制电路及其他电子部件供电。
电动工具启动后,供电系统100-Ⅲ向其供电,并由供电平台1-Ⅲ中的本体电路23-Ⅲ收集电池包5-Ⅲ的相关信息,如温度信息,电压信息等传递给适配器30-Ⅲ中的放电保护电路10-Ⅲ。本体电路23-Ⅲ根据接收的信号,在预设情况下控制外围设备动作,例如在电池温度高于某一预设值时启动风扇,温度高于另一预设值时报警;又如显示电量。在适配器30-Ⅲ的放电保护电路41-Ⅲ根据从本体电路23-Ⅲ接收的信息,根据预设条件发出控制指令对供电系统100-Ⅲ调控,例如在电池温度过高时断开启动开关停机,电量低时断开启动开关停机等。同时放电保护电路100-Ⅲ的电压检测单元、电流检测单元检测供电系统100-Ⅲ的工作参数,并相应的在预设情况下发送信号给本体电路23-Ⅲ,例如欠压或者过流等,本体电路23-Ⅲ相应的控制警报器报警;在另一些预设情况下放电保护电路41-Ⅲ对自身进行调控,例如欠压或者过流或者低负载时断电停机等。
电动工具关闭后,如将适配器30-Ⅲ移除,则触发微动开关使适配器30-Ⅲ的启动开关打开,供电系统100-Ⅲ关闭;如未将适配器30-Ⅲ移除,则适配器30-Ⅲ的放电保护电路41-Ⅲ根据负载检测单元检测的负载情况,在满足预设条件时断电,以避免待机耗电。若用户需要重启供电系统100-Ⅲ,则按下重启开关后,启动开关闭合,供电系统100-Ⅲ重启。
在两个电池包5-Ⅲ均安装于电池包输入接口17时,前述的接口电路25-Ⅲ将两个电池包5-Ⅲ的对应的正负电极一一并联后引出到供电平台1-Ⅲ的直流输出接口9-Ⅲ,而适配器30-Ⅲ的串并联电路以同样的方式对其进行串并联配置,供电系统100-Ⅲ的工作方式也与一个电池包5-Ⅲ安装时基本一致,但部分控制逻辑发生变化,例如,过流保护条件中的电流上限值变大。因为,双包 工作相当于并联到电路中的标准电池单元数量增加了一倍,每个标准电池单元的电流上限不变时,供电系统100-Ⅲ的工作电流上限可以提高一倍。因此,可以合适的提升电流保护的上限值。
以下参照图13-Ⅲ介绍本实施例的交流驱动电路。
本实施例的供电系统100-Ⅲ通过使用电池包5-Ⅲ作为直流电源而具有了较佳的便携性,能够供用户携带到各种没有电能提供的场合作为电源使用,例如野炊、户外作业等。
然而,许多的用电设备都是交流用电设备300-Ⅲ,例如各类充电器,微波炉,交流电动工具等等,通常的直流源电能提供装置都不能为这些交流用电设备300-Ⅲ供电,其原因主要是,如果供电系统100-Ⅲ要提供交流电输出,就需要配备逆变器进行DC-AC转换,DC-AC转换有两个主要的缺陷,1.转换过程中电能损耗大,通常在25%以上,考虑到电池包5-Ⅲ等直流源的存储能力有限,这个程度的损耗会导致工作时间大为缩短,影响产品的可用性。2.逆变器的成本高,体积大,重量重,而且其成本、体积和重量会随着逆变器额定输出功率的增大而增大,从而导致电能提供装置贵且笨重,降低客户的购买欲和使用欲。而如果直接向交流用电设备提供直流电,那么又会存在前面描述的潜在危险。为了解决上述问题,本实施例采用了如下方案。
交流驱动电路27-Ⅲ包括串并联电路43e-Ⅲ、DC-AC逆变单元、检测单元和主控单元。
串并联电路43e-Ⅲ连接到前述接口电路25-Ⅲ的多对正负电极引线,将它们彼此串联形成预设额定电压,传输到DC-AC逆变单元。DC-AC逆变单元仅将输入的直流电压转换为交流电压,不参与变压。DC-AC逆变单元将转换得到的交流电压提供给交流输出接口。
所述DC-AC逆变器的最大输出功率为2500W或3000W,该功率能够覆盖绝大多数的家用电器或电动工具,同时也能保证电池包工作足够的时长,不至于太快耗尽。
本实施例中,串并联电路将接入的6对正负电极引线彼此串联形成120V的额定输出电压,这样就不需要额外的变压器件,降低了成本和能量损耗。
本实施例中,DC-AC逆变单元不将直流电转化为正弦波交流电,而是转化 为方波或梯形波交流电。DC-AC逆变单元为H桥逆变器,包括H桥驱动器以及一个H桥电路,H桥驱动器通过控制H桥电路将直流电转化为电压不变的方波交流电。由于实际的电路情况,方波交流电的波形可能并不标准,而成为梯形波交流电。主控单元控制DC-AC逆变单元的工作。
本实施例中,H桥逆变器输出的交流电的正向电压和负向电压之间具有预定时长的零位点。
本实施例的DC-AC逆变单元结构简单,不包括整流、变压,仅仅通过使用H桥将直流电进行方向切换而形成输出方波交流电,没有将方波转换为正弦波,从而大幅降低了直流交流转化的成本。常规的逆变器的成本高达数千元人民币,而本实施例中DC-AC逆变单元仅需百余元。
同直流驱动电路情况类似,交流驱动电路的检测单元包括电流检测单元和电压检测单元,分别检测电池包5-Ⅲ的工作电压和电流,将检测结果发送给主控单元,主控单元接收检测结果并处理后,根据预设算法做出处理。主控单元的信号处理逻辑以及和主控电路的信息交互方式和直流驱动电路的放电保护电路类似,不再重复说明。
电压转换单元还包括为供电系统内部PCB板等供电的电压转换单元。电压转换单元将交流驱动电路接入的电压转换到预设电压值,提供给交流驱动电路等作为电源,同时,还将电压转换后经由输出正负电极传递到前述的主控电路中,主控电路中接收电源的电源结构如前所述,不再重复。
在本实施例中,内部电压转换单元包括两个电压转换元件,第一个电压转换元件将输入正负电极的电压转换到12V,提供给主控电路;第二个电压转换单元将前面转换得到的12V电压进一步降低到5V,提供给交流驱动电路作为电源。
交流驱动电路27-Ⅲ中设置有启动开关,启动开关为交流驱动电路的开关,在闭合时交流驱动电路启动,供电系统100-Ⅲ开开始工作、对外供电;打开时交流驱动电路关闭,供电系统随之关闭。
在本实施例中,交流输出接口11-Ⅲ上布置有触发机构,该触发机构和交流驱动电路27-Ⅲ的启动开关相连,当交流用电设备300-Ⅲ的AC插头插入到交流输出接口11-Ⅲ时,就会触发触发机构,触发机构使启动开关打开,交流驱 动电路27-Ⅲ开启,供电系统100-Ⅲ上电,为交流用电设备300-Ⅲ供电。在AC插头拔出时,触发机构被再次触发,使启动开关关闭,进而使供电系统100-Ⅲ关闭。
具体的,触发开关为一个微动开关,布置在交流输出接口11-Ⅲ的预设位置,该预设位置会在AC插头插入时被其抵接触发,使与之联动的启动开关打开;在AC插头脱离时也同时会离开微动开关,微动开关释放,进而使与之联动的启动开关关闭。
供电系统100-Ⅲ使用电池包5-Ⅲ供电,能量有限,如果供电系统100-Ⅲ的各个电路持续待机耗电,电池的能量会慢慢耗尽,这样首先是浪费能源,第二会使用户需要使用时无电可用,影响用户的工作。但如果按照常规思路,给供电系统,如适配器或供电平台上配置启动按钮等部件,则用户每次工作都需要启动供电系统的开关和电动工具的开关,每次用完又需要关断开关,操作麻烦,并且用户很可能会时不时的忘记关掉开关,仍然会耗尽电池包电量。而本实施例中,触发机构和启动开关的联动设置在为供电系统带来良好的节能效果的同时,也为使用者提供了操作上的便利性,保证了在不增加操作步骤的情况下,交流用电设备连接时供电系统开启,交流用电设备脱离时供电系统关闭。
在某些情况下,使用者在使用完交流用电设备300-Ⅲ后,不会将AC插头从交流用电设备接口11上拔下,例如使用者可能准备过上一段时间后接着使用交流用电设备300-Ⅲ,或者单纯的忘了拔下插头。此时供电系统100-Ⅲ的电路还是开启的,会慢慢的耗尽电量。
为了避免这种情况,交流驱动电路27-Ⅲ还包括负载检测单元,用于检测供电系统100-Ⅲ的负载情况,如果负载情况符合预设条件,则主控单元关闭供电系统100-Ⅲ。预设条件可以为负载低于预设值,或者为负载低于预设值一段预设时间。负载检测单元可以是独立的部件,也可以借用电流检测单元和电压检测单元来实现负载检测。
在本实施例中,交流驱动电路27-Ⅲ的最大额定输出功率大于2000瓦,例如为2500瓦。这个功率足以驱动大部分的消费类电器及交流电动工具,例如电冰箱、电视机、微波炉,以及往复锯、电钻、割草机等。
在本实施例中,交流输出接口11-Ⅲ包括美标AC插孔,标准情况下的输出 电压为120V,故能够在美国地区作为移动供电平台使用。
在本实施例中,交流输出接口11-Ⅲ和直流输出接口9-Ⅲ之间设置有互锁结构,以保证在同一时间内,交流输出接口11-Ⅲ和直流输出接口9-Ⅲ之中仅有一个输出电能。
互锁结构具体为直流输出接口9-Ⅲ和交流驱动电路27-Ⅲ的串并联电路43e-Ⅲ之间的联动机构,所述联动机构包括位于直流输出接口9-Ⅲ上的触发部,以及位于串并联电路和接口电路25-Ⅲ之间的联动部。当直流输出接口9-Ⅲ中接入了适配器30-Ⅲ时,触发部被触发而使联动部动作,断开串并联电路和接口电路25-Ⅲ之间的电连接;当直流输出接口9-Ⅲ中没有接入适配器30-Ⅲ时,联动部保持串并联电路和引入电路之间的电连接。
在本实施例中,交流输出接口11-Ⅲ的额定输出电压为直流输出部分(包括直流输出接口9-Ⅲ和适配器30-Ⅲ)的额定输出电压的N倍,其中N为小于10的正整数。具体的,交流输出接口11-Ⅲ的额定输出电压为120V,而直流输出部分的输出电压为20V,40V,60V,或者120V。
在本实施例中,供电系统还包括充电器70-Ⅲ。下面结合图14-Ⅲ介绍充电器70-Ⅲ的结构和工作方式。
如图14-Ⅲ,充电器包括输出端71-Ⅲ、主体73和AC插头75-Ⅲ。输出端上设置有电能输出接口,电能输出接口和直流输出接口9-Ⅲ相配接。也就是说,直流输出接口9-Ⅲ同时作为充电输入接口。和适配器30-Ⅲ的输入接口类似,充电器70-Ⅲ的电能输出接口上同样布置有多对正负电极,还布置有信号电极。具体的,电能输出接口上布置有6对正负电极,以及一对信号收发电极。
充电器的输出端内同样设有串并联电路,串并联电路43f-Ⅲ连接到充电器上的6对正负电极,将它们彼此串联起来连接到充电器70-Ⅲ的本体73-Ⅲ中。同时输出端71-Ⅲ还将信号电极也连接到充电器本体73-Ⅲ中。
充电器70-Ⅲ的本体73-Ⅲ中设有充电电路和充电保护电路,充电电路连接到串并联电路43f-Ⅲ,对电池包5-Ⅲ进行充电,也就是说,充电器30将多个标准电池单元51-Ⅲ通过串并联配置形成120V的电池组进行充电。同时充电保护电路通过信号电极接收供电平台的本体电路23-Ⅲ传递的电池包信息,以进行充电保护,例如,在电池电压低于预设值时判断电池包需要充电而进行充电; 在电池电压高于预设值时判断电池包已经充电,而停止充电;在电池包过温时停止充电等。其它反应逻辑和放电保护电路类似,不一一赘述。
需要指出,在本实施例中,由于直流输出接口9-Ⅲ同时是充电接口,供电平台1-Ⅲ避免了同时进行直流电能输出和充电;又由于直流输出接口9-Ⅲ和交流驱动电路27-Ⅲ之间设有互锁结构,在直流输出接口9-Ⅲ中接入了设备时交流驱动电路27-Ⅲ不工作,供电平台1-Ⅲ也避免了同时进行交流输出和充电。这样供电平台1-Ⅲ就实现了充电和放电的互锁。
为了提高散热能力,在本实施例中,如前所述,在交流输出时,以及充电时,电池包5-Ⅲ的标准电池单元51-Ⅲ都通过串并联电路配置为120V的储能部件进行工作。通过串联形成较高的电压,电池包5-Ⅲ的工作电流I较小,从而基于焦耳定律Q=I2Rt,散热较少。
以下介绍本发明在第三种发明构思指导下的第二实施例。
本实施例的结构和发明在第三种发明构思指导下的第一实施例基本相同,其差异在于:供电平台1-Ⅲ除了具有背负模式外,还具有基站模式。在背负模式下,通过穿戴部件,供电平台1-Ⅲ穿戴于使用者身上;在基站模式下,通过本体13-Ⅲ上设置的底座,供电平台1-Ⅲ放置于工作表面上。
在本实施例中,供电平台1-Ⅲ的穿戴部件可拆卸的安装于本体13-Ⅲ上,在穿戴部件安装于本体13-Ⅲ上时,本体13-Ⅲ适于被使用者背负;在穿戴部件从本体13-Ⅲ上移除时,本体13-Ⅲ的底座无遮蔽和干涉的露出,从而适于被安放在桌面,地面等位置。
在本实施例中,供电平台1-Ⅲ为背包,背包的背板和电池包5-Ⅲ的纵长方向基本平行;而底座定义的平面也和电池包5-Ⅲ的纵长方向基本平行。这样,在背负时,电池包5-Ⅲ重心靠近人体,比较节省体力;在平放时,电池包5-Ⅲ重心较低,比较稳定。
在本实施例中,供电平台1-Ⅲ通过穿戴部件穿戴于使用者身上时,所述电池包5-Ⅲ的自身长度方向轴线基本相对地面竖直延伸;所述供电平台1-Ⅲ通过本体13-Ⅲ的底座放置在支承表面上时,所述电池包5-Ⅲ的长度方向轴线基本相对于支承表面平行或垂直。
在本实施例中,底座和所述穿戴部件位于本体13-Ⅲ的同侧面上。但在其 他可选实施例中,底座和穿戴部件位于本体13-Ⅲ的不同侧面上。
在其他可选的实施例中,穿戴部件也可是固定于本体13-Ⅲ上的,只需穿戴部件具有不影响底座安放于工作表面的位置即可。
以下介绍本发明在第三种发明构思指导下的第三实施例。
本实施例的结构和发明在第三种发明构思指导下的第一实施例基本相同,其差异在于:适配器30-Ⅲ的输出端可拆卸的连接在输入端31-Ⅲ上,也就是说,适配器30-Ⅲ的输出端可以更换。
如前所述,适配器30-Ⅲ的输入端31-Ⅲ内置串并联电路而确定了适配器30-Ⅲ的输出电压,而适配器30-Ⅲ的输出端的接口和特定品牌/型号的电动工具相配,而业界情况是,许多不同品牌的电动工具输入电压相同,而接口不一致。通过提供输出端可更换的适配器,用户可以通过购置多个输出端37-Ⅲ来使供电平台1-Ⅲ为多种电动工具供电,而不用购置多个适配器30-Ⅲ,从而降低了用户的使用成本。
在输出端37-Ⅲ可拆卸的情况下,输入端31-Ⅲ和输出端37-Ⅲ之间的接口包含的端子包括:输出正负电极端子、输入正负电极端子、信号端子,端子的类型和数量与前述的传输线中的各组引线的类型和数量一致。
以下介绍本发明在第三种发明构思指导下的第四实施例。
本实施例的结构和发明在第三种发明构思指导下的第一实施例基本相同,其差异在于:适配器30-Ⅲ的输出端不是用于配接原本使用电池包5-Ⅲ的电动工具的类电池包结构,而是线缆式输出端结构。
在一些场景下,直流电动工具为高电压手持电动工具,例如大于50V、大于60V甚至大于100V的电动工具。本处具体为120V的手持式电动工具。在该场景下,由于电池包5-Ⅲ在高电压情况下过重,若安装在电动工具上,对于使用者来说会很吃力、会带来糟糕的使用体验和跌落的风险。因此,该场景下,手持式电动工具上不具有电池包支承装置,而仅具有一个电能输入接口。相应的,适配器包括输出端构成线缆式的电能输出部。
也就是说,电池包5-Ⅲ通过电池包支承装置15-Ⅲ支承于供电系统100-Ⅲ中,供电平台1-Ⅲ和直流电动工具分离设置,供电平台1-Ⅲ通过通过线缆式电能输出部将电能输出到直流工具,所述电池包支承装置15-Ⅲ仅布置在所述供 电平台1-Ⅲ上,所述直流工具上的电能输入接口仅包括配接所述线缆式电能输出部的端口。
在该类线缆式输出端时,输出端37-Ⅲ的输出接口39-Ⅲ上的端子包括:输出正负电极端子、输入正负电极端子、信号端子,端子的类型和数量与前述的传输线中的各组引线的类型和数量一致。放电保护电路内置在电动工具中,其控制逻辑和布置在适配器30-Ⅲ内时一致,不进行赘述。
以下介绍本发明在第三种发明构思指导下的第五实施例。
本实施例可被视为本发明在第三种发明构思指导下的第三实施例和第四实施例的结合。
供电系统100-Ⅲ具有和第四实施例相同的适配器30-Ⅲ,适配器30-Ⅲ具有线缆式的输出端。同时,供电系统100-Ⅲ具有可拆卸的配接在前述线缆式输出端上的延展输出端。该延展输出端适配于特定的电动工具,通过更换不同的延展输出端,供电系统可以为不同的电动工具供电。
本实施例的适配器30-Ⅲ即可以为高电压手持式电动工具供电,也可以为普通的使用电池包5-Ⅲ的电动工具供电。在为高电压手持式电动工具供电时,适配器30-Ⅲ的线缆式的输出端直接连接于电动工具上;在为特定的使用电池包的普通电动工具供电时,适配器的输出端上配接上合适的电池包式的输出端即可。
以下介绍本发明在第三种发明构思指导下的第六实施例。
本实施例的供电系统100-Ⅲ和本发明在第三种发明构思指导下的第四实施例基本相同,其差异在于,本实施例的工作系统包括高电压手推式电动工具。
在一些场景下,直流电动工具为高电压手推式电动工具,手推式电动工具的重量大部分支承于地面,具有推杆和主体,由用户手推推杆带动主体在地表移动工作,典型的如手推式割草机。
由于手推式电动工具的重量不需要由用户托举,即使高电压,较重的电池包也可以安装在电动工具上。这样,工作系统中的电动工具具有2组输入接口,一组输入接口用于接收电池包的重量和电能,另一组输入接口用于接收供电平台1-Ⅲ的电能。在本实施例中,电动工具的电池包输入接口中包括两个电池包接口,分别接纳一个60V的电池包,并承载其重量。电能传输装置电能接口为 线缆式电能输出部接口,用于配接前述的线缆式电能输出部。
线缆式电能输出部位于推杆上,更具体的,位于推杆的上部,这样的布置是由于本实施例中,供电平台1-Ⅲ为可穿戴式设备,例如背包。推杆是手推式电动工具上最接近用户身体的部件,布置在该位置能够便于用户插拔线缆式电能输出部,并且避免线缆过长、拖地、甚至绊倒用户。
在本场景下,手推式电动工具可以能够仅由电池包和线缆式电能输出部的其中之一供电,也可以能够由电池包和线缆式电能输出部同时供电。在本场景下,手推式电动工具的电池包接口和线缆式电能输出部接口并联。
以下介绍本发明在第三种发明构思指导下的第七实施例。
本实施例的结构和本发明在第三种发明构思指导下的第一实施例基本相同,其差异在于:储能部件3-Ⅲ的构成不同,相应的,供电平台的电池包输入接口、接口电路也不同。
具体的,储能部件包括4个电池包,每个电池包5-Ⅲ包括3个20V的标准电池单元51-Ⅲ,也就是说,储能部件3-Ⅲ包含的标准电池单元51-Ⅲ的配置和数量和第一实施例相同,但分为了4个电池包。相应的,供电平台包括4个电池包输入接口,每个电池包输出接口中包括3对正负电极,以及若干信号电极。接口电路同样将分属不同电池包的两个标准电池单元并联起来,构成6对正负电极引线向供电平台1-Ⅲ的其他部件输出。
本实施例中,为了保证能够正常输出120V的直流电或者交流电。供电平台1-Ⅲ仅可以安装2个电池包或者4个电池包,在其他情况下不工作。
为了避免误安装,电池包接口分为多组,每组包括多个电池包接口,每组电池包接口中的各个正负电极彼此电性隔离,而不同组之间相对应的各个正负电极彼此并联。具体的,电池包接口分为2组,每组包括2个电池包接口。电池包只能以安装到其中一组,或者安装全部电池包接口的形式接入供电平台。
供电平台上还包括电池包安装指示装置,所述电池包安装指示装置指示使用者以每组电池包接口中均满置或者空置电池包的方式将电池包安装于带来成本支承装置中。
本发明在第三种发明构思指导下的第七实施例介绍了另一种储能部件形式,但是其他更多的形式也是可行的。
例如,在一种实施例中,至少一个一级储能模块仅包括一个二级储能模块。储能部件3-Ⅲ包括6个额定电压为20V的二级储能模块,但每一个二级储能模块构成一个电池包,即储能部件包括6个额定电压为20V的电池包。
在另一种实施例中,至少两个一级储能模块中的二级储能模块数量不同,例如储能部件3-Ⅲ同样包括6个额定电压为20V的二级储能模块。但其中三个二级储能模块共同组成一个电池包,另外三个二级储能模块各自单独构成一个电池包,即储能部件3-Ⅲ包括一个额定电压为60V的电池包,还包括三个额定电压为20V的电池包。
在另一种实施例中,储能部件3-Ⅲ同样包括6个额定电压为20V的二级储能模块,区别在于每两个二级储能模块共同组成一个电池包,即储能部件3-Ⅲ包括三个额定电压为40V的电池包。
以上的配置方案仅为例举,本领域技术人员能够理解其并不构成对本发明的限制,其他的配置方案也是可行的,例如,前述方案中多个二级储能模块的额定电压之和为120V或240V,但其他可选方案中可为160V,200V等,不一一赘述。
以下介绍本发明在第三种发明构思指导下的第八实施例。
本实施例的结构和本发明在第三种发明构思指导下的第一实施例基本相同,其差异在于,原本位于适配器30-Ⅲ中的串并联电路改为布置于供电平台1-Ⅲ中。直流输出接口9-Ⅲ通过接入不同的适配器30-Ⅲ而接入不同的串并联电路,从而获得不同的电压输出。各个串并联电路的配置同前,能够输出20V、40V、60V和120V的输出电压,不再赘述。
在本实施例中,本体电路23-Ⅲ中包括电压选择模块,电压选择模块根据适配的类型,选择性的将前述各个串并联电路中的其中一个连接到直流输出接口,从而向外输出合适的电压。在可选的实施例中,适配器30-Ⅲ也可以直接通过结构配合,而非电子控制的形式选择串并联电路,例如,四个串并联电路彼此隔离的布置在供电平台1-Ⅲ中,当特定的适配器30-Ⅲ或者其他端子插入时,会将一个特定的串并联电路接入电路中。
以下介绍本发明在第三种发明构思指导下的第九实施例。
本实施例的结构和本发明在第三种发明构思指导下的第一实施例基本相同, 其差异在于交流输出接口11-Ⅲ和直流输出接口9-Ⅲ之间的互锁结构。
在本实施例中,互锁机构为机械互锁机构。机械互锁机构包括设置在交流输出接口和直流输出接口上的锁定件,以及各个锁定件之间的连动件,所述锁定件在锁定位置和解锁位置之间活动,在锁定位置时,锁定件禁止其所在的输出接口和其他设备配接,在解锁位置时,锁定件允许其所在的输出接口和其他设备配接;且任一输出接口和其他设备配接时,其锁定件被固定于解锁位置,同时该锁定件驱动连动件而使得其他锁定件固定在锁定位置。
具体的,机械互锁机构为一个锁定杆,所述锁定杆位于两个输出接口之间,其两端分别可活动地伸入两个插孔中,形成两个所述锁定件,两端之间的部分形成所述连动件。
以下介绍本发明在第三种发明构思指导下的第十实施例。
本实施例的结构和本发明在第三种发明构思指导下的第一实施例基本相同,其差异在于交流输出接口和直流输出接口的互锁结构。
本实施例中,供电系统包括一个交流启动接头,仅当该交流启动接头插入到直流输出接口时,交流驱动电路才能启动。这样交流驱动电路开启、交流输出接口对外供电时,直流输出接口被占据,不能对外输出能量,从而实现了交直流输出的互锁。
更进一步的,前述的交流驱动电路中的串并联电路可以转移布置到该交流启动接头中。也就是说,交流启动接头的输入接口上布置有多对正负电极,并且连接到交流启动接头内置的串并联电路中,该串并联电路将多对正负电极串联起来后,连接到本体中的交流驱动电路。这样的设置下,交流启动接头未接入直流输出接口时,交流驱动电路和电池包是隔离的,不能启动。
在可选的实施例中,工作系统还包括一个储存箱,储存箱中具有多个仓位,分别安放电能传输装置、多个适配器以及电池包。在某些实施例中还能够安放小型的用电设备如直流电动工具等。方便使用者整理和携带工作系统。
以下参照图15-Ⅲ-图20-Ⅲ介绍本发明在第三种发明构思指导下的第十一实施例。
本实施例中,供电系统的结构和本发明在第三种发明构思指导下的第一实施例的基本相同,以下主要介绍其不同之处。
如图15-Ⅲ,供电平台的本体13-Ⅲ同样包括两个电池包接入接口,本体电路23-Ⅲ以及交流驱动电路27-Ⅲ。直流输出接口9-Ⅲ连接到本体电路23-Ⅲ,通过和适配器30-Ⅲ的配合,供电系统100-Ⅲ对外输出多种电压的直流电能,包括20V,40V和60V。交流输出接口11-Ⅲ连接到交流驱动电路27-Ⅲ,以输出120V的交流电能。本实施例和第一实施例的差异包括:还包括一个单独的120V的直流输出接口9a-Ⅲ,该直流输出接口9a-Ⅲ和交流驱动电路27-Ⅲ共用串并联电路;供电系统100-Ⅲ进行直流输出时的放电保护电路位于本体13-Ⅲ中,更具体的,整合到本体电路23-Ⅲ中,适配器30-Ⅲ中不再包括放电保护电路,仅有串并联电路和电源线;充电接口12-Ⅲ和直流输出接口9-Ⅲ各自独立的设置。
一种替换的实施例中,120V直流输出接口9a-Ⅲ和交流输出接口11-Ⅲ整合为一个,该接口在连接适配器时输出120V直流电能,在连接交流插头时输出120V交流电能。
如图16-Ⅲ,直流输出接口9-Ⅲ连接第一适配器301a-Ⅲ。第一适配器301a-Ⅲ为20V适配器。适配器的输入端31-Ⅲ的输入接口上布置有多对输入正负电极,还包括一个输出正极和一个基准负极。相对应的,直流输出接口9-Ⅲ上布置有多对输出正负电极,一个输入正极和一个基准负极。
适配器输出端37-Ⅲ中的串并联电路44a-Ⅲ将多对输入正负电极全部并联起来,输出20V的额定电压。串并联电路44a-Ⅲ一方面将该20V额定电压输出到适配器的输出端;另一方面,该20V额定电压输出到适配器输入端的输出正极,通过输出正极和基准负极和直流输出接口9-Ⅲ上的输入正极和基准负极的连接,将该额定电压返回施加到本体电路23-Ⅲ中,为本体电路和其他设备供电。
适配器的输出端37-Ⅲ具有一对正负电极,以直流用电设备200-Ⅲ提供电能。适配器的输入端31-Ⅲ和输出端37-Ⅲ之间通过传输线35-Ⅲ连接,传输线35-Ⅲ中仅包括传输电能的正负极引线。
具体的,在本实施例中,输入端31-Ⅲ的各对输入正负电极的正极彼此并联后,通过传输线35-Ⅲ中的正极引线连接到输出端37-Ⅲ的正极;而输入端31-Ⅲ的各对输入正负电极的负极彼此并联后不直接连接到输出端37-Ⅲ的负 极,而是通过本体中的电源引线连接到直流输出接口9-Ⅲ的基准负极上,与适配器的输入端31-Ⅲ上的基准负极对接后,再通过电源引线连接到适配器输出端37-Ⅲ的负极上。
适配器的输出端37-Ⅲ为电池包形态,适合配接于特定类型的电动工具上。适配器的输出端还具有一个温度极片。但该温度极片不连接电池包,永远输出温度正常信号。实际的温度检测极片和信号都传输到本体电路23-Ⅲ中。
本体电路23-Ⅲ包括了放电保护功能,如前所述的,对于不同的直流输出电压,放电保护的具体参数,如欠压阈值、过流阈值等,是不同的。为此,当不同输出电压的适配器连接到直流输出接口时,本体电路对应选择不同的放电保护程序。具体的,本体电路23-Ⅲ包括电压检测单元,用于检测供电系统的输出电压;根据输出电压,本体电路选择相应的放电保护程序。例如,当检测到电压位于16V-25V之间时,本体电路23-Ⅲ判断直流输出接口9-Ⅲ所连接的为20V的第一适配器301a-Ⅲ,相应采用20V直流输出场景下的放电保护程序,选定特定的欠压阈值和过流阈值。当检测到电压位于32V-46V之间时,本体电路23-Ⅲ判断直流输出接口9-Ⅲ所连接的为40V第二适配器302a-Ⅲ,相应采用40V直流输出场景下的放电保护程序,选定特定的欠压阈值和过流阈值。当检测到电压位于50V-66V之间时,本体电路判断直流输出接口所连接的为60V第三适配器303a-Ⅲ,相应采用60V直流输出场景下的放电保护程序,选定特定的欠压阈值和过流阈值。
不同的输出电压下,供电系统100-Ⅲ对放电保护电路中的器件参数及可靠性的要求也不一样。在第一实施例中,放电保护电路位于适配器30-Ⅲ中,每个输出电压都具有独立的放电保护电路,其元器件选型也和该输出电压的要求一致,输出电压越高,对元器件的要求也就越高。在本实施例中,由于20V,40V,60V的放电保护电路共用,必须使用相同的元器件,所以在元器件选型时基于就高不就低的考虑,选用60V输出电压时的配置。
通过将20V、40V、60V输出时的放电保护电路集成在本体电路中,适配器的成本得以大幅降低,同时还简化了线路布置,传输线中不再需要布置信号线,只需要正负极电源线即可。
主体13的电池包接入接口,以及接口电路和电池包接入接口连接的部分同 第一实施例,不再赘述。
本体电路23-Ⅲ中,放电保护电路部分同样包括电压检测装置、放电电流检测装置,不再赘述。但差异在于,由于放电保护电路集成在了本体电路23-Ⅲ中,本体电路23-Ⅲ和适配器30-Ⅲ之间不再需要信号交互,相应的信号极片和信号、通信装置都被取消掉。本体电路23-Ⅲ的主控单元接收到电压信号,电流信号后,直接控制放电保护电路、以及外围设备工作。例如:在电压过低时报警或者断电:在电流过大时报警或者断电;根据温度高低相应调节风扇转速;在温度过高时报警或者断电;显示电池电量等。
本体电路23-Ⅲ中还具有一个总开关,可以进行大电流跳闸保护。
本体电路23-Ⅲ中包括降压装置,将从适配器中返回的直流电压转换到预设值以为本体电路23-Ⅲ和本体中的其他用电器件,如风扇、显示装置等供能。具体的,降压装置直流电压转换到12V和5V,分别供给不同器件,具体类似于第一实施例,不再赘述。此外,由于主体在连接不同的适配器时,接收到的电压不同,降压装置会根据输入电压而调整降压方式,保证将电压降到预设电压。
和第一实施例类似,本体电路23-Ⅲ的启动开关和直流输出接口9-Ⅲ中的触发装置连动,这样,当直流输出接口9-Ⅲ接入适配器30-Ⅲ时,触发装置被适配器的输入端31-Ⅲ触发而使启动开关开启。同时本体电路23-Ⅲ在负载过低时会自断电。本体13-Ⅲ上还具有复位开关,在自断电后,供用户手动重启供电系统100-Ⅲ,该复位开关和启动开关或直流输出接口中的触发装置连动。直流输出接口9-Ⅲ中的触发装置同样为微动开关。
在本实施例中,本体13-Ⅲ上具有一电量显示开关,按下时本体13-Ⅲ的显示面板上即显示剩余电量。剩余电量的检测方式不具体描述。
在本实施例中,直流输出接口9-Ⅲ和交流输出接口以及120V直流输出接口9a-Ⅲ互锁,即直流输出接口9-Ⅲ连接了适配器30-Ⅲ时,交流输出接口11-Ⅲ和120V直流输出接口9a-Ⅲ不能输出电能。
如图17-Ⅲ,供电平台的本体上配接有40V输出的第二适配器302a-Ⅲ。第二适配器302a-Ⅲ的输入端31-Ⅲ中的串并联电路44b-Ⅲ将直流输出接口9-Ⅲ的输出正负极片以两个为一组串联,然后将各组并联以输出40V的额定电压。40V适配器连接上后,本体电路被触发启动,并检测输出电压以判断连接的适 配器类型,检测确认为40V适配器后,本体电路选择相应的放电保护程序。
第二适配器302a-Ⅲ连接时,供电系统的其他配置和第一适配器301a-Ⅲ连接时相同,不再赘述。
如图18-Ⅲ,供电平台1-Ⅲ的本体13-Ⅲ上配接有60V输出的第三适配器303a-Ⅲ。6第三适配器303a-Ⅲ的输入端中的串并联电路44c-Ⅲ将直流输出接口9-Ⅲ的输出正负极片以三个为一组串联,然后将各组并联以输出60V的额定电压。60V适配器连接上后,本体电路23-Ⅲ被触发启动,并检测输出电压以判断连接的适配器类型,检测确认为第三适配器303a-Ⅲ后,本体电路23-Ⅲ选择相应的放电保护程序。
第三适配器303a-Ⅲ连接时,供电系统的其他配置和第一适配器301a-Ⅲ连接时相同,不再赘述。
如图19-Ⅲ,120V的直流输出接口和120V的交流输出接口共用部分电路。更具体的,因为输出电压相同,120V直流输出接口和120V交流输出接口共用交流驱动电路27-Ⅲ的串并联电路和放电保护电路。
当120V直流输出接口9a-Ⅲ或者交流输出接口11-Ⅲ中接入了设备时,交流驱动电路27-Ⅲ的串并联电路43d-Ⅲ连接到接口电路25-Ⅲ,并锁定直流输出接口9-Ⅲ和充电接口12-Ⅲ,使它们不能对外输出电能。串并联电路43d-Ⅲ将接口电路25-Ⅲ的6对正负电极彼此串联,并将得到的120V直流电压分别提供给120V直流输出接口9a-Ⅲ和直流交流转换装置,即H桥驱动器和H桥电路。同时,串并联电路还将电压提供给降压装置,将电压降到12V和5V,为外围设备和主控单元供电。此外,和第一实施例类似,交流驱动电路27-Ⅲ内置有负载检测装置,当低负载时自动断电,以避免供电平台1-Ⅲ在没有对外输出能量时自放电;还内置有启动开关,在120V直流输出接口9a-Ⅲ中接入第四适配器304a-Ⅲ启动交流驱动电路。
交流驱动电路27-Ⅲ的主控单元和本体电路23-Ⅲ的主控单元具有端子连接关系,两个主控单元各自具有一对正负端子和一对信号收发端子,并彼此配对连接。两个主控单元通过信号收发端子通信以传递各类信号和控制指令,例如放电电压值,放电电流值,温度值,以及断电指令、风扇运行指令等等。正负端子用于将交流驱动电路的5V电能提供给本体电路的主控单元。
需要指出,在120V直流输出或者120V交流输出的场景下,供电系统100-Ⅲ放电保护电路主要由交流驱动电路27-Ⅲ控制,但同时也由本体电路23-Ⅲ配合。具体的,交流驱动电路27-Ⅲ包括供电系统100-Ⅲ整机的电压检测装置和电流检测装置;本体电路23-Ⅲ通过接口电路25-Ⅲ从电池包5-Ⅲ中采集电池包温度信息和单节电池电压信息,传递给交流驱动电路27-Ⅲ,交流驱动电路27-Ⅲ整合自身检测的信息和接收到的信息,在预设条件下启动放电保护动作,例如报警或者断电。本体电路23-Ⅲ自身也承担部分控制功能,例如根据温度控制风扇运转等。
交流驱动电路27-Ⅲ还将12V电压也返回提供给本体电路23-Ⅲ,以驱动风扇等器件工作。
120V的第四适配器304a-Ⅲ的输入端31-Ⅲ不包括串并联电路,因而设置的比前面的20V、40V、60V适配器的输入端小。第四适配器304a-Ⅲ的输入端可以设置的和普通交流插头类似,能够插入交流插孔,从而使在一些实施例中,120V的直流输出接口和120V交流输出接口整合成一个。
第四适配器304a-Ⅲ的输出端和其他适配器架构基本相同,不包括放电保护电路;但结构上与第一实施例类似,为线缆式接头,适配于特定的120V工具。
以下介绍本实施例交流输出的部分。
当交流输出接口11-Ⅲ插入交流插头时,触发交流驱动电路27-Ⅲ启动,H桥驱动电路驱动H桥输出方波或梯形波交流电能,但电压不变。其运作方式类似第一实施例,不再赘述。
以下介绍本实施例的充电部分。
如图20-Ⅲ,类似于第一实施例,充电器70-Ⅲ具有本体73-Ⅲ、输出端71-Ⅲ和AC插头75-Ⅲ,输出端中设置有串并联电路43e-Ⅲ,以将各个标准电池单元以预设的组合接入到充电电路中。本实施例与第一实施例的差异在于,串并联电路43e-Ⅲ将直流输出接口9-Ⅲ的输出正负电极以两个为一组,组内串联,组间并联从而形成40V的额定电压的电池组,充电器70-Ⅲ对该电池组充电。在可选的替换方案中,充电器70-Ⅲ的串并联电路43e-Ⅲ也可将标准电池单元配置为60V的电池组进行充电。较高的充电电压可以减少散热,原因如前所述。
此外,充电器输出端71-Ⅲ和本体上的充电接口12-Ⅲ配接,输出端71-Ⅲ 的接口极片布置与第一实施例不同。充电接口包括6对输入正负电极,分别和接口电路的6对电源引线相连;还包括额外的一个输入正极和一个基准负极;输入正极和基准负极也连接到一对电源引线上。充电器的输出端配对的包括6对输出正负电极,以和6对输入正负电极相连;还包括额外的一个输出正极和一个基准负极,和充电接口12-Ⅲ的输入正极和基准负极相连。6对输入正负电极连接前述的串并联电路43e-Ⅲ,且串并联电路43e-Ⅲ的一端的正极连接到充电器70-Ⅲ的本体73-Ⅲ中,连接到市电电压的正极;额外的一个输出正极和一个基准负极连接到充电器本体73-Ⅲ中,其中的输出正极连接到本体73-Ⅲ中的一个电压调整电路中,该电压调整电路将市电电压调整到12V提供到本体电路23-Ⅲ,为本体电路23-Ⅲ和本体1中的其他用电器件供电。通过上面的描述,可以认识到,充电器70-Ⅲ的传输线72-Ⅲ包括3根电源线,一根市电电压正极引线,一根12V电压正极引线和一根负极引线。
本实施例中,充电接口12-Ⅲ的基准负极和直流输出接口9-Ⅲ的基准负极位置不同,以使在充电接口12-Ⅲ基准负极连接充电器70-Ⅲ的基准负极时,充电电流检测装置和充电回路控制装置接入电路中,而放电电流检测装置和放电回路控制装置不接入电路。而在直流输出接口9-Ⅲ的基准负极连接适配器30-Ⅲ的基准负极时,情况正好相反,其使得放电电流检测装置和放电回路控制装置接入电路中,而充电电流检测装置和充电回路控制装置不接入电路。
本实施例的其他部分基本类似本发明在第三种发明构思指导下的第一实施例,不再赘述。
本发明中,在不同的实施例中,对具有相同功能或效果的元件采用了不同的元件名称,如部分实施例中的电能提供装置和部分实施例中的供电系统,又如部分实施例中的电能传输装置和部分实施例中的供电平台等。本领域技术人员可以理解的是,在本申请文件的任何位置出现某一个特定的元件名称时,其含义至少涵盖本发明所有实施例中具有该相同功能或效果的元件。
本发明中提及的电压数如20V、40V、60V、80V、120V等数值,可以是标称电压或满电电压。针对电芯而言,标称电压指的是电芯规格书中的nominal voltage,如3.6V左右;满电电压指的是standard charge中的充电截止电压,如4.0V左右。本发明中提及一个具体的电压数值时,其指的是该数值本身以及 该数值±15%范围内的数值。示例地,17V-23V均属于电压数为20V的范围。
本发明中的变压电路可以是变压器、DC/DC电路、串并联电路等任何改变输出电压与输出电压的数值关系的电路。本发明的识别端子的含义至少涵盖实施例中的识别端子和感应件。
本发明不局限于所举的具体实施例结构,基于本发明构思的结构均属于本发明保护范围。

Claims (7)

  1. 一种电能提供装置,其特征在于,所述电能提供装置包括:
    主体;
    设置在主体中的多个电芯,所述电芯的电压与电芯的个数的乘积大于或等于80V;
    电能输出器,包含柔性连接装置,所述柔性连接装置的一端与电芯电性连接,柔性连接装置的另一端设置有电能输出接口,所述电能输出接口与外部电动工具连接,为所述外部电动工具提供电能;
    所述电能输出接口的输出的电压为80V以上。
  2. 根据权利要求1所述的电能提供装置,其特征在于,所述电能输出接口与外部电动工具的电池包安装接口相配。
  3. 根据权利要求2所述的电能提供装置,其特征在于,所述电能输出接口与所述柔性连接装置可拆卸地连接。
  4. 根据权利要求1所述的电能提供装置,其特征在于,所述电能提供装置还包括连接于所述主体的穿戴部件,所述穿戴部件包括肩带和/或腰带。
  5. 根据权利要求1所述的电能提供装置,其特征在于,所述电能提供装置还包括至少一个电池包壳体,所述多个电芯收容于所述至少一个电池包壳体中,所述电池包壳体具有电池包接口,所述电池包接口与外部电动工具的电池包安装接口相配;所述主体设置有至少一个电池包收容位,所述电池包收容位具有与电池包接口相配的收容接口,所述电池包壳体可拆卸地安装于所述电池包收容位。
  6. 根据权利要求5所述的电能提供装置,其特征在于,所述收容在电池包壳体中的电芯组成至少两个标准单元,所述标准单元包括一个正极端子和一个负极端子,正极端子与负极端子之间设置有多个相互电性连接的电芯。
  7. 根据权利要求1所述的电能提供装置,其特征在于,所述电芯的电压与电芯的个数的乘积为大约120V,所述电能输出接口的输出的电压为大约120V。
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US16/984,412 US20200412243A1 (en) 2015-03-13 2020-08-04 Electrical energy transmission apparatus, method for controlling same, and power supply system

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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108233441B (zh) * 2016-12-14 2020-01-10 常州格力博有限公司 电源适配器及交直流电源驱动的工具
CN107276156B (zh) * 2017-06-22 2020-06-05 正阳实业投资有限公司 自调整电压的供电系统
CN107331811A (zh) * 2017-07-04 2017-11-07 谢馥伊 一种可穿戴式特种电源
US10892449B2 (en) * 2017-09-06 2021-01-12 Nanjing Chervon Industry Co., Ltd. Backpack tool system and backpack power supply apparatus thereof
CN110970953A (zh) * 2018-09-29 2020-04-07 Oppo广东移动通信有限公司 充电控制方法、装置、存储介质及分体式电子设备
CN210111079U (zh) * 2019-08-22 2020-02-21 天佑电器(苏州)有限公司 一种直流电器
WO2021047651A1 (zh) * 2019-09-12 2021-03-18 苏州宝时得电动工具有限公司 电动工具供电系统
CN111711365A (zh) * 2020-06-28 2020-09-25 深圳市英威腾光伏科技有限公司 一种充电装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030090162A1 (en) * 1999-06-16 2003-05-15 Snap-On Technologies, Inc. Power tool and convertible remote battery pack therefor
CN103956441A (zh) * 2013-11-12 2014-07-30 常州格力博有限公司 一种电池包及使用该电池包的电动工具
CN204189920U (zh) * 2014-10-22 2015-03-04 常州格力博有限公司 80v割草机电池包风冷结构
CN204541108U (zh) * 2015-03-13 2015-08-12 苏州宝时得电动工具有限公司 穿戴式电池包收容装置及穿戴式电池包系统
CN204541109U (zh) * 2015-03-13 2015-08-12 苏州宝时得电动工具有限公司 穿戴式电池包收容装置及穿戴式电池包系统

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005058554A1 (en) * 2003-12-19 2005-06-30 Yvon Robert Gagnon Power tool comprising human body attachment means
US20050153596A1 (en) * 2004-01-13 2005-07-14 Vanwambeke Weston Power tool battery connector
CN201032639Y (zh) * 2005-10-31 2008-03-05 布莱克和戴克公司 用于无塞绳电动工具的电池组
CN2901665Y (zh) * 2006-02-17 2007-05-16 马蔚 便携式电源装置
JP5616104B2 (ja) * 2010-04-12 2014-10-29 株式会社マキタ バッテリパックを電源とする電動工具とそのアダプタ
CN201838666U (zh) * 2010-04-12 2011-05-18 常州格力博工具有限公司 电池包与电气装置的组合
CN202663132U (zh) * 2012-04-09 2013-01-09 林加志 移动电源
JP2014017954A (ja) * 2012-07-07 2014-01-30 Hitachi Koki Co Ltd 電源装置
WO2014077386A1 (ja) * 2012-11-19 2014-05-22 日立工機株式会社 背負式電源
CN103138345A (zh) * 2013-01-23 2013-06-05 蔡吕乾 移动电源及其转换装置
CN203243384U (zh) * 2013-03-26 2013-10-16 李新亚 可利用干电池充电的手机壳

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030090162A1 (en) * 1999-06-16 2003-05-15 Snap-On Technologies, Inc. Power tool and convertible remote battery pack therefor
CN103956441A (zh) * 2013-11-12 2014-07-30 常州格力博有限公司 一种电池包及使用该电池包的电动工具
CN204189920U (zh) * 2014-10-22 2015-03-04 常州格力博有限公司 80v割草机电池包风冷结构
CN204541108U (zh) * 2015-03-13 2015-08-12 苏州宝时得电动工具有限公司 穿戴式电池包收容装置及穿戴式电池包系统
CN204541109U (zh) * 2015-03-13 2015-08-12 苏州宝时得电动工具有限公司 穿戴式电池包收容装置及穿戴式电池包系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3270437A4 *

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CN105978056A (zh) 2016-09-28

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