WO2020125211A1 - 电能储存装置及电动工具系统 - Google Patents

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Abstract

一种能量存储装置，包括四个额定电压相同的能量单元，四个能量单元均分成为两个能量模块，电能储存装置设有插座，插座包括分别与电能储存装置的正极及负极连接的两个电压输出端子。插座还对应每一个能量模块设置有模块内控制部，用于切换能量模块内的两个能量单元控制连接状态；插座还设有模块间控制部，用于切换两个能量模块之间的连接状态。一种使用该能量存储装置的电动工具系统，电动工具具有与插座对接的插头，插头设有模块内控制部或模块间控制部配合的切换部。该能量存储装置能够提供三种输出电压，可与多种额定电压不同的电动工具配合，增加了电能储存装置的适应性，降低了使用成本。

Description

电能储存装置及电动工具系统 技术领域
本发明涉及电动工具技术领域，尤其涉及一种电能储存装置及使用该电能储存装置的电动工具。
背景技术
在园林机械、动力工具行业，电动工具通常具有一个额定的工作电压，即，不同电压平台的整机需要不同电压平台的电池包来提供动力，如此，需要准备不同的电池包以适配不同额定工作电压的电动工具，增加了使用成本，造成了资源浪费。
有鉴于此，有必要设计一种改进的电能储存装置及使用该电能储存装置的电动工具，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提供三种输出电压的电能储存装置及使用该电能储存装置的电动工具系统。
为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案，一种电能储存装置，包括四个额定电压相同的能量单元，四个所述能量单元均分成为两个能量模块，所述电能储存装置具有正极及负极，所述电能储存装置设有插座，所述插座包括分别与所述正极及所述负极连接的两个电压输出端子；所述插座还对应每一个所述能量模块设置有模块内控制部，所述模块内控制部将所述能量模块内的两个所述能量单元控制在并联或串联连接状态，并且能够在并联和串联连接状态之间切换；所述插座还设有模块间控制部，所述模块间控制部将两个所述能量模块之间控制在并联或串联连接状态，并且能够在并联和串联连接状态之间切换。
作为一个实施方式，所述插座设有两个所述模块内控制部，每一模块内控制部设置有两个并联开关及1个串联开关，两个所述并联开关并联所述能量模块内的两个所述能量单元，所述串联开关串联所述能量模块内的两个所述能量单元，初始状态时，所述模块内控制部的所述并联开关及所述串联开关中的一种处于导通状态，另一种为处于断开状态。
作为一个实施方式，所述模块间控制部设置有两个并联两个所述能量模块的并联开关及1个串联两个所述能量模块的串联开关，初始状态时，所述模块间控制部的所述并联开关及所述串联开关中的一种处于导通状态，另一种为处于断开状态。
作为一个实施方式，所述模块内控制部中的所述串联开关或所述并联开关各自单独设置为一列；所述模块内控制部中的所述串联开关设置为一列，两个所述并联开关设置为另一列；或者所述模块内控制部的两个所述并联开关及所述串联开关设置于一列。
作为一个实施方式，两个所述模块内控制部的四个所述并联开关设置于一列；或者两个所述模块内控制部的四个所述并联开关及两个所述串联开关均设置于同一列。
作为一个实施方式，所述模块间控制部中的所述串联开关或所述并联开关各自单独设置为一列；所述模块间控制部中的所述串联开关设置为一列，两个所述并联开关设置为另一列；或者所述模块间控制部的两个所述并联开关及所述串联开关设置于一列。
作为一个实施方式，所述模块内控制部及所述模块间控制部的六个所述并联开关及三个所述串联开关横向排成两到三排。
作为一个实施方式，每一所述并联开关及所述串联开关设有左右分隔的两个部分，每一部分设有一个接触臂，其中处于导通状态的所述并联开关或所述串联开关的两所述接触臂相互接触，其中处于断开状态的所述并联开关或所述串联开关的两所述接触臂相互分离。
为实现上述发明目的，本发明还提供如下技术方案，一种电动工具系统， 包括电动工具及前述电能储存装置，所述电动工具设有与所述插座对接的插头，所述插头设有与两个所述电压端子分别电性连接的两个连接片。
作为一个实施方式，所述插头上设置有与所述模块内控制部配合的内切换部，所述模块内控制部的所述并联开关与所述串联开关中的其中一种为常闭开关，另一种为常开开关，所述内切换部包括断开常闭开关的绝缘部及与导通常开开关的导电部，以将所述能量模块内的两个能量单元由并联改为串联或者由串联改为并联。
作为一个实施方式，所述插头上设置有与所述模块间控制部配合的外切换部，所述模块间控制部的所述并联开关与所述串联开关中其中一种为常闭开关，另一种为常开开关，所述外切换部包括断开常闭开关的绝缘部及导通常开开关的导电部，以将两个所述能量模块之间由并联改为串联或者由串联改为并联。
作为一个实施方式，多个所述导电部设置为一体结构，与位于同一列的多个常开开关分别接触，相邻所述导电部之间设有绝缘的分隔部；或所述导电部及所述绝缘部设置为一体结构，与位于同一列的常开开关及常闭开关分别接触。
为实现上述发明目的，本发明还进一步提供如下技术方案，一种电动工具系统，包括低压电动工具、中压电动工具、高压电动工具及前述电能储存装置，所述低压电动工具设有低压插头，所述低压插头与所述插座对接并使四个所述能量单元处于全并联状态；所述高压电动工具设有高压插头，所述高压插头与所述插座对接并使四个所述能量单元处于全串联状态；所述中压电动工具设有中压插头，所述中压插头与所述中压插座对接并使四个所述能量单元处于两两并联后串联或两两并联后串联的中压状态。
作为一个实施方式，所述电动工具系统还包括与所述低压电动工具配接的低压电池包、与所述中压电动工具配接的中压电池包或与所述高压电动工具配接的高压电池包。
本发明的有益效果是：本发明电能储存装置具有多种输出电压中，增加了电能储存装置的适用范围，降低了使用成本。
附图说明
图1为实施例一中电能储存装置的四个能量单元的连接示意图。
图2为实施例一中电能储存装置的四个能量单元的初始电路连接示意图。
图3为实施例一中电能储存装置的端子排布图。
图4为实施例一中电能储存装置与低压插头配合时的连接示意图。
图5为与实施例一中电能储存装置配合的低压插头的结构示意图。
图6为实施例一中电能储存装置与低压插头配合时的示意图。
图7为实施例一中电能储存装置与低压插头配合时的电路示意图。
图8为低压插头的绝缘部与导电部全部一体设置的结构示意图。
图9为低压插头的绝缘部一体设置与且导电部另外一体设置的结构示意图。
图10为实施例一中电能储存装置与中压插头配合时的连接示意图。
图11为实施例一中电能储存装置配合的中压插头的结构示意图。
图12为实施例一中电能储存装置与中压插头配合时的示意图。
图13为实施例一中电能储存装置与中压插头配合时的电路示意图。
图14为中压插头的模块内控制部的绝缘部与导电部一体设置的结构示意图。
图15为中压插头的模块内控制部的导电部一体设置的结构示意图。
图16为实施例一中电能储存装置与高压插头配合时的结构示意图。
图17为实施例二中电能储存装置的四个能量单元的连接示意图。
图18为实施例二中电能储存装置的四个能量单元的初始电路连接示意图。
图19为实施例二中电能储存装置的端子排布图。
图20为实施例二中电能储存装置与低压插头配合时的结构示意图。
图21为实施例二中电能储存装置与中压插头配合时的连接示意图。
图22为与实施例二中电能储存装置配合的中压插头的结构示意图。
图23为实施例二中电能储存装置与中压插头配合时的示意图。
图24为实施例二中电能储存装置与中压插头配合时的电路示意图。
图25为实施例二中电能储存装置与高压插头配合时的连接示意图。
图26为与实施例二中电能储存装置配合的高压插头的结构示意图。
图27为实施例二中电能储存装置与高压插头配合时的示意图。
图28为实施例二中电能储存装置与高压插头配合时的电路示意图。
图29为绝缘部与导电部一体设置的结构示意图。
图30为实施例三中电能储存装置的四个能量单元的连接示意图。
图31为实施例三中电能储存装置的四个能量单元的初始电路连接示意图。
图32为实施例三中电能储存装置的端子排布图。
图33为实施例三中电能储存装置与低压插头配合时的连接示意图。
图34为与实施例三中电能储存装置配合的低压插头的结构示意图。
图35为实施例三中电能储存装置与低压插头配合时的剖面示意图。
图36为实施例三中电能储存装置与低压插头配合时的电路示意图。
图37为低压插头的绝缘部与导电部一体设置的结构示意图。
图38为低压插头的导电部一体设置的结构示意图。
图39为实施例三中电能储存装置与中压插头配合时的结构示意图。
图40为实施例三中电能储存装置与高压插头配合时的连接示意图。
图41为与实施例三中电能储存装置配合的高压插头的结构示意图。
图42为实施例三中电能储存装置与高压插头配合时的示意图。
图43为实施例三中电能储存装置与高压插头配合时的电路示意图。
图44为实施例三中高压插头的绝缘部与导电部一体设置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本发明提供了一种电能储存装置，包括四个电压相等的能量单元，四个能量单元通过串并联组合可提供三种输出电压。能量单元是指能够提供电能的物体，例如电芯、锂电池或者其他能量载体，当然，也可以将多个电池电性组合以形成为一个能量单元；所述的电池包括但不限于为锂电池、镍氢电池、镉镍电池等可充电电池。四个能量单元的额定电压均为nV。需要说明的是，每个能量单元的实测电压为n±5％V均可视为相等。
在本发明中，四个能量单元均等分为两个能量模块，每个能量模块内的两个能量单元之间的电路连接存在并联与串联两种可选状态，两个能量模块之间的电路连接也存在并联与串联两种可选状态。于是，电能储存装置的四个能量单元存在以下四种连接状态：1.能量模块内的两个能量单元并联连接，两个能量模块之间并联连接，使四个能量单元全部并联连接，此状态可简称为全并联状态，输出电压为nV；2.能量模块内的两个能量单元串联连接，两个能量模块串联连接，使四个能量单元全部串联连接，此状态可简称为全串联状态，输出电压为4*nV；3.能量模块内的两个能量单元串联连接，两个能量模块之间并联连接，此状态可简称为内串外并状态，输出电压为2*nV；4.能量模块内的两个能量单元并联连接，两个能量模块之间串联连接，此状态可简称为内并外串状态，输出电压也为2*nV。第3种及第4种输出电压相同，故该电能储存装置能够输出3种额定电压。除了初始的连接状态外，其他的连接状态可由对接的相应插头进行切换。另外，请留意，在前述任何一种连接状态下，全部能量单元均参与工作。
下面将结合附图对本发明的具体实施例进行说明。
实施例一
请参阅图1至图2所示，在本发明实施例一中的电能储存装置的四个能量单元分为能量模块10a和能量模块20a，每个能量模块10a、20a包括两个能量单元。电能存储装置设有插座，插座具有与两个能量模块10a、20a并联或串联连接后的总正、总负电极对应连接的两个电压输出端子，分别为正极端子101a与负极端子102a。
电能储存装置的插座(未图示)还包括两个模块内控制部及1个模块间控制部，两个模块内控制部用于分别控制每一能量模块10a、20a内的两个能量单元的连接状态，模块间控制部用于控制能量模块10a、20a之间的连接状态。
对应能量模块10a的模块内控制部包括第一串联开关41a、第一并联开关31a及第二并联开关32a。对应能量模块20a的模块内控制部包括第二串联开关42a、第三并联开关33a及第四并联开关34a。每个模块内控制部与能量模块10a、20a内的两能量单元的连接方式是相同的，下面以对应能量模块10a的模块内控制部为例进行说明。
第一串联开关41a、第一并联开关31a及第二并联开关32a均包括两个与能量单元的电极连接的接触部(未标号)，第一并联开关31a及第二并联开关32a的两个接触部均分别与能量模块10a内的两个能量单元的极性相同的电极连接，例如如图1所示，第一并联开关31a的两个接触部分别与两个能量单元的负极相连，第二并联开关32a的两个接触部分别与两个能量单元的正极相连，即，第一并联开关31a及第二并联开关32a并联连接能量模块10a内的两个能量单元。第一串联开关41a的两个接触部分别与两个能量单元的极性相反的电极连接，两个能量单元中另两个极性相反的电极与前述电压输出端子101a、102a分别连接，即，第一串联开关41a串联连接能量模块10a内的两个能量单元。
对应能量模块20a的模块内控制部具有第二串联开关42a、第三并联开 关33a及第四并联开关34a，其中第二串联开关42a串联能量模块20a内的两个能量单元，第三并联开关33a及第四并联开关34a并联能量模块20a内的两个能量单元。
模块间控制部的连接方式与模块内控制部相似，可以理解为将能量模块视为能量单元去理解，下面将对模块间控制部进行具体描述：每个能量模块10a、20a作为整体设有正、负两个电极。在本实施例中，模块间控制部包括第三串联开关43a、第五并联开关35a及第六并联开关36a，第五并联开关35a及第六并联开关36a的两个接触部均分别与两个能量模块10a、20a的极性相同的电极连接，例如如图1所示，第五并联开关35a的两个接触部分别与两个能量模块10a、20a的两正极相连，第六并联开关36a的两个接触部分别与两个能量模块10a、20a的两负极相连，即，并联开关35a、36a并联两能量模块10a、20a；第三串联开关43a的两个接触部分别与两个能量模块10a、20a的极性相反的两电极连接，即，第三串联开关43a串联两能量模块10a、20a。两个能量模块10a、20a中另两个极性相反的电极与前述电压输出端子101a、102a分别连接，作为输出结构。
其中，每一模块内控制部的串联开关和并联开关中的一种处于导通状态，另一种处于断开状态。在本实施中，模块内控制部的四个并联开关31a、32a、33a、34a为常开开关处于断开状态，模块内控制部的两个串联开关41a、42a为常闭开关处于导通状态，使能量模块10a、20a内的两个能量单元初始时处于串联连接状态。
其中，每一模块内控制部的串联开关和并联开关中的一种处于导通状态，另一种处于断开状态。在本实施中，模块间控制部的并联开关35a、36a为常开开关处于断开状态，模块间控制部的串联开关33a为常闭开关处于导通状态，能量模块10a、20a之间初始时处于串联连接状态。于是初始时的电能储存装置的能量单元处于串联状态，输出电压为4nV，图2为对应的电路图。
下面结合图3所示，介绍并联开关与串联开关的端子结构，两种开关的结构基本相同，每一开关包括左右分隔的两个部分，每一部分包括主体及自 主体向前延伸的接触臂，两接触臂共同形成接触部。在本实施例中，串联开关为常闭开关，即，串联开关的两接触臂处于接触导通状态；并联开关为常开开关，即，并联开关的两接触臂处于不接触断开状态。
请参阅图3所示，在本实施例中，两个模块内控制部与模块间控制部的三个串联开关41a、42a、43a与六个并联开关31a、32a、33a、34a、35a、36a呈前后排设置，三个串联开关41a、42a、43a位于前排，六个并联开关31a、32a、33a、34a、35a、36a位于后排，并且依次横向排布，沿左右方向上，每个串联开关41a、42a、43a及每个串联开关31a、32a、33a、34a、35a、36a均独立设为一列，其中各串联开关41a、42a、43a分别位于对应的两并联开关31a、32a、33a、34a、35a、36a之间。电能储存装置的两个电压输出端子上下排成一列，分别为设置于上侧的正极端子101a与设置于下侧的负极端子102a。作为简单的变化，两个电压输出端子101a、102a也可以前后排布或者左右排布。
请参阅图4至图9并结合图1所示，一种低压电动工具(未图示)，其工作电压为nV并具有与电能储存装置的插头互配的低压插头(未图示)。低压插头设有两个单片结构的连接片71a、72a，两个连接片71a、72a分别连接两个电压输出端子101a、102a配合。
低压插头上还设置有分别对应每个模块内控制部的两个内切换部，用于切换模块内控制部对能量模块10a、20a内的两个能量单元的连接状态的控制。低压插头上还设置有对应模块间控制部的外切换部，用于切换模块间控制部对能量模块10a、20a之间的连接状态的控制。每一切换部对应常闭开关设置的用于断开两接触臂的绝缘部，和对应常开开关设置的用于导通两接触臂的导通部，以实现切换状态的功能。
在本实施例中，模块内控制部的两个并联开关为常开开关，串联开关为常闭开关，相应的，对应能量模块10a的模块内控制部的内切换部设有第一绝缘部51a、第一导电部61a及第二导电部62a；对应能量模块20a的模块内控制部的内切换部包括第二绝缘部52a、第三导电部63a及第四导电部64a。 另，在本实施例中，模块间控制部的两个并联开关为常开开关，串联开关为常闭开关，故，外切换部对应设有第三绝缘部53a、第四导电部65a及第五导电部66a。各个绝缘部及导电部对应于相应的并联开关与串联开关的排布设置。
当低压插头与该电能储存装置配合时，两内切换部与两模块内控制部分别配合，第一绝缘部51a插入第一串联开关41a的两个接触部之间，第二绝缘部52a插入第二串联开关42a的两个接触部之间，以使第一串联开关41及第二串联开关42断开；第一导电部61a插入与第一并联开关31a的两个接触部之间，第二导电部62a插入与第二并联开关32a的两个接触部之间，第三导电部63a插入与第三并联开关33a的两个接触部之间，第四导电部64a插入与第四并联开关34a的两个接触部之间，以分别将第一并联开关31a、第二并联开关32a、第三并联开关33a及第四并联开关34a导通，即，两内切换部分别将两能量模块10a、20a内的两个能量单元由串联改为并联。
外切换部与模块间控制部配合，第三绝缘部53a插入第三串联开关43a的两个接触部之间，以使第三串联开关43a断开，第五导电部65a插入与第五并联开关35a的两个接触部之间。第六导电部66a插入第六并联开关36a的两个接触部之间，以使第五并联开关35a及第六并联开关36a导通，即，外切换部将两能量模块10a、20a之间由串联改为并联，于是四个能量单元全部并联，输出低压nV至低压电动工具，电路图如图7所示。
需要说明的是，本实施例中的并联开关与串联开关的排布可以根据需要设置排布，不应以此为限。例如，可以将两个模块内控制部的四个并联开关31a、32a、33a、34a设置于一列，两个模块内控制部的两个串联开关41a、42a设置于一列，将模块间控制部的两个并联开关35a、36a设置于一列，模块间控制部的串联开关43a设置于一列；或者将两个模块内控制部的并联开关31a、32a、33a、34a设置于一列，两个模块内控制部的两个串联开关41a、42a设置于一列，将模块间控制部的两个并联开关35a、36a与串联开关43a设置于一列；或者将两个模块内控制部的四个并联开关31a、32a、33a、34a 与其两个串联开关41a、42a设置于一列，模块间控制部的两个并联开关35a、36a与其串联开关43a设置于一列；或者将两个模块内控制部的四个并联开关31a、32a、33a、34a与串联开关41a、42a设置于一列，模块间控制部的两个并联开关35a、36a设置于一列，模块间控制部的串联开关43a设置于一列。总之，电能储存装置上的并联开关与串联开关的排布方式变化多样，在此不一一列举，本领域技术人员应该理解，排布方式的变化均在此专利的保护范围内。
应当理解，这里的第一、第二、第三、第四、第五、第六并不是对于数量的限制，仅是对对应关系的说明，实际上，导电部与绝缘部的设置可以根据电能储存装置的端子排布相应设置，例如图6中，第一至第六导电部61a、62a、63a、64a、65a、66a各个独立设置；也可以将各个导电部及各个绝缘部全部一体设置为插片50a，如图8所示；或者所有的导电部61a、62a、63a、64a、65a、66a可以一体设置为另一插片50a，相邻设置的导电部之间设有绝缘材料制成的分隔部50，三个绝缘部可以一体设置，如图9所示；或者将三个绝缘部一体设置；或者也可以将部分导电部一体设置，剩余的一体或分开设置，相邻设置的导电部之间设有绝缘材料制成的分隔部。总之，绝缘部与导电部的设置可以根据电能储存装置上常开开关、常闭开关的排布相应设置，排布方式变化多样，在此不一一列举了，本领域技术人员应该理解，排布方式的变化均在此专利的保护范围内。
请参阅图10至图15所示，一种中压电动工具(未图示)，其工作电压为2nV并具有与电能储存装置的插头互配的中压插头(未图示)。中压插头上设置有与模块内控制部配合的两个内切换部及与两个电压输出端子101、102配合的两个连接片71b、72b。
中压插头的内切换部与前述低压插头的内切换部结构基本相同，对应模块内控制部设置，用于切换每一个模块内控制部的状态。其中对应能量模块10a的模块内控制部的内切换部包括第一绝缘部51b、第一导电部61b及第二导电部62b；对应能量模块20a的模块内控制部的内切换部包括第二绝缘部 52b、第三导电部63b及第四导电部64b。
当中压插头与该电能储存装置配合时，两内切换部分别与两模块内控制部配合，使两能量模块10a、20a内的两个能量单元由串联改为并联。具体的配合方式可参考本实施例中低压插头中的内切换部与两模块内控制部配合，此处不再赘述。另外，两个能量模块10a、20a之间保持串联连接，四个能量单元连接的电路图如图13所示，电能储存装置内输出中压2nV至该中压电动工具。
需要说明的是，前述实施例中对应于一个常闭开关设置有一个绝缘部，对应于一个常开开关设置有一个导电部。应当理解，这里的第一、第二、第三、第四并不是对于数量的限制，仅是对对应关系的说明。中压插头的两内切换部的四个导电部61b、62b、63b、64b与两个绝缘部51b、52b的设置可以根据电能储存装置的端子排布相应设置为多种形式，例如，四个导电部61b、62b、63b、64b与两个绝缘部51b、52b可以全部一体设置为插接件50b，如图14所示；或者四个导电部61b、62b、63b、64b一体设置为另一插接件50b，相邻设置的导电部61b、62b、63b、64b之间设有绝缘材料制成的分隔部50，如图15所示；或者四个导电部61b、62b、63b、64b均分开设置，如图12所示；或者两个绝缘部51b、52b可以分开设置，如图12所示；当然，两个绝缘部51b、52b也可以一体设置。总之，内切换部的绝缘部与导电部的设置可以根据电能储存装置上常开开关、常闭开关的排布相应设置，排布方式变化多样，在此不一一列举了，本领域技术人员应该理解，排布方式的变化均在此专利的保护范围内。
请参阅图16并结合图2所示，一种高压电动工具(未图示)，其工作电压为4nV并具有与电能储存装置的插头互配的高压插头(未图示)。高压插头上设置有与两个电压输出端子101、102分别配合的两个连接片71c、72c。
由于在初始状态下，电能储存装置的能量模块10a、20a内的两个能量单元通过模块内控制部处于串联连接，两个能量模块10、20之间通过模块间控制部串联连接，四个能量单元的电路连接如图2所示，其电压为4nV。因此， 只需将高压插头上的两个连接片71c、72c分别与两个电压输出端子101、102分别连接即可实现输出高压4nV至高压电动工具。
实施二
请参阅图17至图18所示，本发明电能储存装置还提供了实施例二，在实施例二中的电能储存装置同样包括4个电压相等的能量单元，每个能量单元的电压均为nV；4个能量单元均等分为两个能量模块10d、20d，每个能量模块10d、20d包括两个能量单元，该电能储存装置也能够提供3种输出电压。电能存储装置设有插座，插座具有与两个能量模块10d、20d并联或串联连接后的总正、总负电极对应连接的两个电压输出端子，分别为正极端子101d与负极端子102d。
插座还包括两个模块内控制部及1个模块间控制部，模块内控制部用于控制每个能量模块10d、20d内的两个能量单元连接状态，模块间控制部用于控制能量模块10d、20d之间的连接状态。其中对应能量模块10d的模块内控制部包括两个并联开关41d、42d及串联开关31d；对应能量模块20d模块内控制部包括两个并联开关43d、44d及串联开关32d；模块间控制部包括两个并联开关45d、46d及串联开关33d。各个开关的具体的连接方式与实施一中各个开关的连接方式相同，可参考实施例一，此处不再赘述。
不同与实施例一，在本实施例中，并联开关41d、42d、43d、44d、45d、46d为常闭开关，串联开关31d、32d、33d为常开开关，故，初始时，能量模块10d、20d内的两个能量单元并联，两能量模块10d、20d之间并联，四个能量单元全部并联，通过电压端子101d、102d输出电压nV，如图18所示。
每一串联开关或每一并联开关的结构与实施例一中的基本相同，可参考实施例一中的描述，每一开关包括两个单独设置的接触臂，对应本实施例，并联开关的两接触臂接触导通，串联开关的两接触臂断开不接触。本实施例中，各个开关的排布也不同与实施例一。
参考图19，模块内控制部与模块间控制部的三个串联开关31d、32d、33d与六个并联开关41d、42d、43d、44d、45d、46d呈前后向的多列设置。 自左向右看，两并联开关41d、42d位于一列，两并联开关43d、44d位于一列，两并联开关45d、46d位于一列；三个串联开关31d、32d、33d各自成一列，并设置在并联开关41d、42d、43d、44d、45d、46d的后方，且沿左右横向上与并联开关41d、42d、43d、44d、45d、46d所形成的三列交错设置，其中串联开关31d位于最左侧一列。电压输出端子101d、102d位于最右侧一列。
请参阅图20并结合图17所示，一种低压电动工具(未图示)，其工作电压为nV并具有与电能储存装置的插头互配的低压插头(未图示)。低压插头上设置有与两个连接片71d、72d。连接片71d、72d分别与两个电压输出端子101d、102d配合，能量模块10d、20d内的两个能量单元保持并联，两个能量模块10d、20d之间保持并联，可输出nV至低压电动工具。
请参阅图21至图23所示，一种中压电动工具(未图示)，其工作电压为2nV并具有与电能储存装置的插头互配的中压插头(未图示)。
中压插头上设置有与两个输出端子101d、102d配合的两个连接片71e、72e。中压插头还设有与模块内控制部配合的内切换部，用于切换模块内控制部对能量模块10d、20d内的两个能量单元的连接状态的控制。在本实施例中，内切换部包括两个绝缘部及1个导电部，具体的，对应能量模块10d的模块内控制部的内切换部包括导电部61e和两个绝缘部51e、52e；对应能量模块10d的模块内控制部的内切换部包括导电部62e和两个绝缘部53e、54e。
各个绝缘部及导电部对应于相应的并联开关与串联开关的排布设置，基于两并联开关41d、42d位于一列，两个绝缘部51e、52e一体设置于一列，基于两并联开关43d、44d位于一列，两个绝缘部53e、54e一体设置于一列。
当中压插头与插座插接配合时，绝缘部51e、52e、53e、54e分别断开并联开关41d、42d、43d、44d；导电部61e、62e分别导通串联开关31d、32d，以使能量模块10d、20d内的两个能量单元由并联改为串联，两个能量模块10d、20d之间保持并联，四个能量单元两两串联后并联，以输出中压2nV至该中压电动工具，相应的连接电路图如图24所示。
需要说明的是，前述实施例中对应于每一个常闭开关设置有一个绝缘部， 对应于每一个常开开关设置有一个导电部。应当理解，这里的两个或四个并不是对于数量的限制，仅是对对应关系的说明，实际上，导电部与绝缘部的设置可以根据电能储存装置的端子排布相应设置，导电部61e、62e可以分开设置，如图23所示；当然，导电部61e、62e也可以一体设置，相邻设置的导电部之间设置绝缘材料制成的绝缘分隔部以避免短路。绝缘部51e、52e、53e、54e可以一体设置，也可以全部分开设置，也可以部分绝缘部一体设置，部分绝缘部分开设置，例如，绝缘部51e、52e为一体设置的，绝缘部53e、54e为一体设置的，两两设置为一体，如图23所示。导电部与绝缘部也可以一体设置，例如，一段为绝缘材料制成的绝缘部，一段为导电材料制成的导电部。总之，绝缘部与导电部的设置可以根据电能储存装置上常开开关、常闭开关的排布相应设置，排布方式变化多样，在此不一一列举了，本领域技术人员应该理解，排布方式的变化均在此专利的保护范围内。
请参阅图25至图27所示，一种高压电动工具(未图示)，其工作电压为4nV并具有与电能储存装置的插头互配的高压插头(未图示)。
高压插头上设置有分别与两个输出端子101d、102d配合的两个连接片71b、72b。高压插头还设有与模块内控制部配合的内切换部，用于切换模块内控制部对能量模块10d、20d内的两个能量单元的连接状态的控制。在本实施例中，内切换部包括两个绝缘部及1个导电部，具体的，对应能量模块10d的模块内控制部的内切换部包括导电部61f和两个绝缘部51f、52f，对应能量模块20d的模块内控制部的内切换部包括导电部62f和两个绝缘部53f、54f。内切换部的结构与中压插头一致，不再赘述。
在本实施例中，高压插头还设有与模块间控制部配合的外切换部，用于切换模块间控制部对能量模块10d、20d之间的连接状态的控制。在本实施例中，外切换部包括导电部63f和两个绝缘部55f、56f。当高压插头与插座插接配合时，内切换部与模块内控制部配合，与使能量模块10d、20d内的两个能量单元由并联改为串联，具体的配合方式可参考本实施例中压插头与插座的配合。外切换部与模块间控制部配合，绝缘部55f、56f断开并联开关45d、 46d，导电部63f导通与串联开关33d，使两个能量模块10d、20d之间由并联改为串联，以输出高压4nV至该高压电动工具，四个能量单元的连接电路图如图28所示。
需要说明的是，导电部与绝缘部的设置可以根据电能储存装置的端子排布相应设置。导电部61f、62f、63f及绝缘部51f、52f、53f、54f、55f、56f可以一体设置，如图29所示；导电部及绝缘部可以个个分开设置，也可以将绝缘部部分或全部一体设置。导电部可以分开设置，如图27所示，也可以一体设置。总之，绝缘部与导电部的设置可以根据电能储存装置上常开开关、常闭开关的排布相应设置，排布方式变化多样，在此不一一列举了，本领域技术人员应该理解，排布方式的变化均在此专利的保护范围内。
实施例三
请参阅图30至图31所示，本发明电能储存装置还提供了实施例三，在实施例三中的电能储存装置同样包括4个电压相等的能量单元，每个能量单元的电压均为nV；4个能量单元均等分为两个能量模块10h、20h，每个能量模块10h、20h包括两个能量单元，该电能储存装置也能够提供3种输出电压。
电能存储装置设有插座，插座具有与两个能量模块10d、20d并联或串联连接后的总正、总负电极对应连接的两个电压输出端子，分别为正极端子101h与负极端子102h。
插座还包括两个模块内控制部及1个模块间控制部，模块内控制部用于控制每个能量模块10h、20h内的两个能量单元连接状态，模块间控制部用于控制能量模块10h、20h之间的连接状态。对应能量模块10h的模块内控制部包括两个并联开关31h、32h及串联开关41h，对应能量模块20h的模块内控制部包括两个并联开关33h、34h及串联开关42h；模块间控制部包括两个并联开关43h、44h及串联开关35h。各个开关的具体的连接方式与实施一中各个开关的连接方式相同，可参考实施例一，此处不再赘述。
本实施例中，模块内控制部的并联开关31h、32h、33h、34h为常开开关，串联开关41h、42h为常闭开关，初始时，能量模块10h、20h内的两个 能量单元串联，类似实施一中的模块内控制部。模块间控制部的并联开关43h、44h为常闭开关，串联开关35h为常开开关，初始时，能量模块10h、20h之间并联，类似实施二中的模块间控制部。本实施例中，四个能量单元两两串联后并联，相应的连接电路图如图31所示。
参考图32，在本实施例中，两模块内控制部及模块间控制部沿左右方向排布。其中两模块内控制部的两个串联开关41h、42h位于前排，四个并联开关31h、32h、33h、34h排在后排；沿左右方向，串联开关41h位于两并联开关31h、32h之间，串联开关42h位于两并联开关33h、34h之间。模块间控制部的串联开关35h位于后排，并联开关43h位于前排，另一并联开关44h与并联开关43h位于一列，位于前后排之间。简单的说，两模块内控制部的开关排布与实施例一中的相同，可参考实施例一。模块间控制部的开关排布与实施例二中的相同，可参考实施例二。
请参阅图33并结合图35所示，一种低压电动工具(未图示)，其工作电压为nV并具有与电能储存装置的插头互配的低压插头(未图示)。低压插头上设置有两个连接片71h、72h。连接片71h、72h与两个电压输出端子101h、102h配合。低压插头还设置有与模块内控制部配合的两个内切换部，对应能量模块10h的内切换部包括绝缘部51h及导电部61h、62h，对应能量模块20h的内切换部包括绝缘部52h及导电部63h、64h，绝缘部51h、52h分别断开串联开关51h、52h，导电部61h、62h、63h、64h分别导通并联开关31h、32h、33h、34h，使能量模块10h、20h内的两个能量单元由串联改为并联，内切换部与模块内控制部的具体配合方式可参考实施一，此处不再赘述。两个能量模块10h、20h之间保持并联，该能量存储装置输出nV至低压电动工具，相应电路图如图36所示。
需要说明的是，导电部与绝缘部的设置可以根据电能储存装置的端子排布相应设置。导电部及绝缘部可以一体设置，如图37所示；导电部及绝缘部可以个个分开设置，如图34所示；也可以将绝缘部部分或全部一体设置；导电部可以分开设置，也可以一体设置，如图38所示。总之，绝缘部与导电部 的设置可以根据电能储存装置上常开开关、常闭开关的排布相应设置，排布方式变化多样，在此不一一列举了，本领域技术人员应该理解，排布方式的变化均在此专利的保护范围内。
请参阅图39并结合图17所示，一种中压电动工具(未图示)，其工作电压为nV并具有与电能储存装置的插头互配的低压插头(未图示)。中压插头上设置有与两个连接片71i、72i。两个连接片71i、72i分别与两个电压输出端子101h、102h配合，能量模块10h、20h内的两个能量单元保持并联，两个能量模块10h、20h之间保持并联，可直接输出nV至低压电动工具。
请参阅图40至图42所示，一种高压电动工具(未图示)，其工作电压为4nV并具有与电能储存装置的插头互配的高压插头(未图示)。
高压插头上设置有与两个输出端子101h、102h配合的两个连接片71j、72j。高压插头还设有与模块间控制部配合的外切换部，用于切换模块间控制部内的两个能量单元10h、20h的连接状态。外切换部包括导电部65j和两个绝缘部53j、54j。当高压插头与插座插接配合时，外切换部与模块间控制部配合，绝缘部53j、54j断开并联开关43h、44h，导电部65j导通串联开关35j，使两个能量模块10h、20h之间由并联改为串联，外切换部与模块间控制部的配合与实施二例中的一致，可参考实施例二。能量模块10h、20h内的两个能量单元保持串联，故，该能量存储装置输出高压4nV至该高压电动工具，相应的连接电路图如图43所示。
需要说明的是，本实施例中的模块间控制部的导电部65j与两个绝缘部53j、54j可以一体设置，如图44所示；导电部65j与两个绝缘部53j、54j也可以分开设置，如图41所示。两个绝缘部53j、54j可以一体设置，如图41所示；两个绝缘部53j、54j也可以分开设置。总之，绝缘部与导电部的设置可以根据电能储存装置上常开开关、常闭开关的排布相应设置，排布方式变化多样，在此不一一列举了，本领域技术人员应该理解，排布方式的变化均在此专利的保护范围内。
实施例四
可以理解的是，上述任一实施例中的低压电动工具、中压电动工具及高压电动工具及电能存储装置可形成一种更广泛的电动工具系统，低压电动工具的低压插头与电能存储装置的插座对接并使四个能量单元处于全并联状态；高压电动工具的高压插头与插座对接并使四个所述能量单元处于全串联状态；中压电动工具的中压插头与插座对接并使四个所述能量单元两两并联后串联或两两串联后并联的中压状态。
另外，该电动工具系统还包括与低压电动工具配接的常规低压电池包、与中压电动工具配接的常规中压电池包或与高压电动工具配接的常规高压电池包。每一常规低压电池包设有正极及负极，可分别与低压电动工具、中压电动工具及高压电动工具的两连接片配合。常规低压电池包、常规中压电池包及常规高压电池包分别具有固定的输出电压值。
需要说明的是，本发明中实施一至实施三中的常闭开关是指在初始状态下，其两个接触部是处于接触状态以实现与两个接触部电性连接的电极处于连接状态，且可通过外物作用改变两个接触部的电性连接状态，使两个接触部从接触状态切换为断开状态，例如，常闭端子。常开开关是指在初始状态下，其两个接触部是处于断开状态以实现与两个接触部电性连接的电极处于断开状态，且可通过外物作用改变两个接触部的电性连接状态，使两个接触部从断开状态切换为连接状态，例如，常开端子。当然，常开开关并不限于为常开端子，常闭开关也不限于为常闭端子，能够实现相同功能的实施方式均在此发明的保护范围内。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (14)

  1. 一种电能储存装置，包括四个额定电压相同的能量单元，四个所述能量单元均分成为两个能量模块，所述电能储存装置具有正极及负极，其特征在于：所述电能储存装置设有插座，所述插座包括分别与所述正极及所述负极连接的两个电压输出端子；所述插座还对应每一个所述能量模块设置有模块内控制部，所述模块内控制部将所述能量模块内的两个所述能量单元控制在并联或串联连接状态，并且能够在并联和串联连接状态之间切换；所述插座还设有模块间控制部，所述模块间控制部将两个所述能量模块之间控制在并联或串联连接状态，并且能够在并联和串联连接状态之间切换。
  2. 根据权利要求1所述的电能储存装置，其特征在于：所述插座设有两个所述模块内控制部，每一模块内控制部设置有两个并联开关及1个串联开关，两个所述并联开关并联所述能量模块内的两个所述能量单元，所述串联开关串联所述能量模块内的两个所述能量单元，初始状态时，所述模块内控制部的所述并联开关及所述串联开关中的一种处于导通状态，另一种为处于断开状态。
  3. 根据权利要求2所述的电能储存装置，其特征在于：所述模块间控制部设置有两个并联两个所述能量模块的并联开关及1个串联两个所述能量模块的串联开关，初始状态时，所述模块间控制部的所述并联开关及所述串联开关中的一种处于导通状态，另一种为处于断开状态。
  4. 根据权利要求3所述的电能储存装置，其特征在于：所述模块内控制部中的所述串联开关或所述并联开关各自单独设置为一列；所述模块内控制部中的所述串联开关设置为一列，两个所述并联开关设置为另一列；或者所述模块内控制部的两个所述并联开关及所述串联开关设置于一列。
  5. 根据权利要求3所述的电能储存装置，其特征在于：两个所述模块内控制部的四个所述并联开关设置于一列；或者两个所述模块内控制部的四个所述并联开关及两个所述串联开关均设置于同一列。
  6. 根据权利要求3所述的电能储存装置，其特征在于：所述模块间控制部中的所述串联开关或所述并联开关各自单独设置为一列；所述模块间控制部中 的所述串联开关设置为一列，两个所述并联开关设置为另一列；或者所述模块间控制部的两个所述并联开关及所述串联开关设置于一列。
  7. 根据权利要求3所述的电能储存装置，其特征在于：所述模块内控制部及所述模块间控制部的六个所述并联开关及三个所述串联开关横向排成两到三排。
  8. 根据权利要求3所述的电动工具系统，其特征在于：每一所述并联开关及所述串联开关设有左右分隔的两个部分，每一部分设有一个接触臂，其中处于导通状态的所述并联开关或所述串联开关的两所述接触臂相互接触，其中处于断开状态的所述并联开关或所述串联开关的两所述接触臂相互分离。
  9. 一种电动工具系统，其特征在于：所述电动工具系统包括电动工具及如权利要求3至8中任意一项的所述电能储存装置，所述电动工具设有与所述插座对接的插头，所述插头设有与两个所述电压端子分别电性连接的两个连接片。
  10. 根据权利要求9所述的电动工具系统，其特征在于：所述插头上设置有与所述模块内控制部配合的内切换部，所述模块内控制部的所述并联开关与所述串联开关中的其中一种为常闭开关，另一种为常开开关，所述内切换部包括断开常闭开关的绝缘部及与导通常开开关的导电部，以将所述能量模块内的两个能量单元由并联改为串联或者由串联改为并联。
  11. 根据权利要求10所述的电动工具系统，其特征在于：所述插头上设置有与所述模块间控制部配合的外切换部，所述模块间控制部的所述并联开关与所述串联开关中其中一种为常闭开关，另一种为常开开关，所述外切换部包括断开常闭开关的绝缘部及导通常开开关的导电部，以将两个所述能量模块之间由并联改为串联或者由串联改为并联。
  12. 根据权利要求11所述的电动工具系统，其特征在于：多个所述导电部设置为一体结构，与位于同一列的多个常开开关分别接触，相邻所述导电部之间设有绝缘的分隔部；或所述导电部及所述绝缘部设置为一体结构，与位于同一列的常开开关及常闭开关分别接触。
  13. 一种电动工具系统，其特征在于：所述电动工具系统包括低压电动工具、 中压电动工具、高压电动工具及如权利要求1至8所述的电能储存装置，所述低压电动工具设有低压插头，所述低压插头与所述插座对接并使四个所述能量单元处于全并联状态；所述高压电动工具设有高压插头，所述高压插头与所述插座对接并使四个所述能量单元处于全串联状态；所述中压电动工具设有中压插头，所述中压插头与所述中压插座对接并使四个所述能量单元处于两两并联后串联或两两并联后串联的中压状态。
  14. 根据权利要求13所述的电动工具系统，其特征在于：所述电动工具系统还包括与所述低压电动工具配接的低压电池包、与所述中压电动工具配接的中压电池包或与所述高压电动工具配接的高压电池包。
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