CN101064363B - 电池包及带有此电池包的电动工具 - Google Patents

Abstract

一种电池包(1)，用于给负载(6)供电，包括壳体，位于壳体内的并联设置的至少一个第一电池(3)和第二电池(4)，所述的第一电池(3)给所述的第二电池(4)和所述的负载(6)供电，所述的第二电池(4)只给所述的负载(6)供电，电池包(1)有储能单元，并提供一种带有此类电池包(1)的电动工具(8)。

Description

电池包及带有此电池包的电动工具

技术领域

本发明涉及一种电池包，具体地，本发明涉及一种带有两种电池的电池包以及带有此电池包的电动工具。 

背景技术

现有混合式电池包，如EP0641089揭示了锂电池和镍基电池位于同一电池包，镍基电池内阻低，提供高输出电压并提供相对大的电流；锂电池内阻高，提供低输出电压并提供相对小的电流，两种电池对应不同的负载，以防止从高电压电池提供低电压而浪费容量。 

GB2384615揭示了一种通过一个电池包提供不同电压等级的电源，一种电池类型为锂电池，另一种电池类型为镍基电池。 

US5223351揭示了一种用于提供不同电流大小的双电源***，主要应用于汽车领域。该专利通过提供两种并联的铅酸电池，从而提供不同大小的电流值给标的，并且两种电池的尺寸相同，以利于电池包的标准化。 

上述电池包中，均未有特定的储能单元，使得电池包一次充电的工作时间较短，需频繁充电，且未对各种不同特性的电池加以充分组合和利用。 

发明内容

本发明的目的在于，提供一种电池包，该电池包内有一个主要作为储能单元的电池和一个主要作为工作单元的电池。 

本发明的另一目的在于，在保持电池包一定体积和重量的前提下，提供一种容量大的电池包。 

本发明的又一目的在于，提供一种不需频繁借助电池包以外的电源充电的电池包，且电池包一次充电的工作时间能得到延长。 

本发明的再一目的是能充分保护不同特性的电池，防止电池被损坏并延长电池的使用寿命。 

本发明的进一步目的是提供一种电池包容量比较大、又能提供比较大的电流范围的电动工具。 

一种电池包，用于给负载供电，包括壳体，位于壳体内至少一个第一电池和第二电池，所述的第一电池给所述的第二电池和所述的负载供电，所述的第二电池只给所述的负载供电，与所述第一电池连接有微处理单元，所述微处理单元将所述第一电池输出的电流控制在一个限定值内，所述第一电池还连接有由微处理单元控制的电子电路，所述电池包为所述负载供电，当所述负载所需的电流小于所述第一电池的限定值时，所述电子电路控制所述第一电池输出电压略高于所述第二电池端电压，所述第一电池给所述的负载供电，使所述第二电池不给所述负载供电 。 

所述第一电池和第二电池均分别由多个电池单元组成。 

所述第一电池和第二电池并联设置，所述第二电池比所述第一电池更适合给所述的负载提供大电流。 

所述的第一电池的额定容量高于所述第二电池的额定容量。 

所述的第一电池是锂基电池，如锂离子电池或锂聚合物电池等。 

所述的第二电池是镍基电池，如镍氢电池等。 

一种电动工具，包括工作部件，驱动所述工作部件的驱动部件，所述的电动工具还包括用于给所述的驱动部件供电的电池包，所述的电池包为如上所述的电池包。 

由于将适合于大电流工作的电池作为主要工作电源，将高容量的电池主要作为储能单元，充分利用了不同电池的特性，使得电池包在保持一定体积和重量的前提下，电池包一次充电的时间延长并能提供比较大的电流范围。相应地，带有此电池包的电动工具亦具备上述益处。 

附图说明

图1是本发明电池包的充电原理图。 

图2是本发明电池包当负载所需电流大于限定值时的工作原理图。 

图3是本发明电池包当负载所需电流小于等于限定值时的工作原理图。 

图4是本发明电池包的工作流程图。 

图5是本发明电池包的充电流程图。 

图6是本发明带有电池包的电动工具示意图。 

其中： 

1电池包               3第一电池          4第二电池 

5开关元件             6负载              7集成模块 

8电动工具             9工作部件          10驱动部件 

11正极输出端          12负极输出端       13第一电流检测元件 

14第二电流检测元件    15电压检测元件     100充电器 

具体实施方式

下面结合附图与优选实施例对本发明作进一步说明。 

如图1所示，电池包1用于为负载6供电，其包括壳体，位于壳体内并联设置的第一电池3和第二电池4，电池包1的正极输出端为11，负极输出  端为12，第一电池3和第二电池4的正极接到正极输出端11，第一电池3和第二电池4的负极接到负极输出端12。负载6按正负极与电池包1连接，通过开关元件5来控制通断电，开关元件5可以设置在电池包1内或者外。 

第一电池3和第二电池4均分别由多个电池单元组成，且第一电池3的额定容量高于第二电池4的额定容量。 

此处的第一电池3采用相对适合给负载6提供小电流的电池种类，第一电池3为锂基电池，例如锂离子电池或锂聚合物电池等；而第二电池4采用相对第一电池3更适合于给负载6提供大电流的电池种类，第二电池4为镍基电池，例如镍氢电池。 

优选实施例中，第一电池3采用锂离子电池，第二电池4采用镍氢电池。 

优选实施例中，第一电池3用6个额定容量为3Ah，额定电压为3.6V的锂离子电池单元串联组成，第二电池4用10个额定容量为2.2Ah，额定电压为1.2V的镍氢电池单元串联组成。当然，电池单元并不限定在只是串联的连接方式，可以采用并联、先串联后并联或先并联后串联等多种组合方式，以满足第一电池3和第二电池4所需要的电压和容量。而第一电池3和第二电池4的容量和电压也都是视不同负载6的需求而变化的，并不限定于上述电压、容量和电池单元数量。电池单元的体积和形状也会因不同电池种类和特性而不同。 

如图1所示，电池包1中还设有与第一电池3连接的集成模块7，该集成模块7包括微处理单元和电子电路，其中微处理单元是主要的控制元件，电子电路是执行元件，微处理器可以用来控制电子电路。电池包1中还设有第一和第二电流检测元件13，14和电压检测元件15，微处理单元可以根据电流检测元件13，14和电压检测元件15来读取电路中的电流和电压。 

为了防止第一电池3由于提供大电流而损坏或缩短其使用寿命，所以，微处理单元将第一电池3的输出电流限定在一个限定值内，该限定值可以视第一电池3的特性而定。本优选例中，该限定值为3C(C为单节电池的额定电流值，在这里是锂电池的单节电池的额定电流值)，而锂电池的额定电流值一般为3A，当然也可以是其它的数值，这样限定值为9A。 

如图2和图4所示，当电池包1给负载6供电时，例如，负载6的额定电压为12V，额定需要电流为30A，也就是说负载6所需的电流超过限定值9A时，负载6通过开关元件5连接到电池包1的正负极输出端11和12，电  池包1通过开关元件5给负载6供电，第一电池3最多只提供不超过限定值3C(9A)的电流给负载6，而负载6所需的其他电流(21A)则由适合于大电流供电的第二电池4提供。 

如图3和图4所示，当电池包1给负载6供电时，例如，负载6的额定电压为12V，额定需要电流为8A，也就是说负载6所需的电流小于限定值9A时，负载6通过开关元件5连接到电池包1的正负极输出端11和12，电池包1通过开关元件5给负载6供电，这时只需第一电池3提供8A的电流就可以了。在这种情况下，微处理单元控制电子电路使得第一电池3的输出电压略高于第二电池4端电压，这样第二电池4将不会给负载供电，且当电压检测元件15检测出第一电池3的电压大于第二电池4的电压，且第二电池4的电压小于额定电压，这时第一电池3将会给第二电池4充电，通过微处理单元来控制第一电池3提供适合的电流给第二电池4，根据镍氢电池的特性，一般1C的电流比较合适，直到微处理单元检测第二电池4的容量达到额定值就停止充电。镍氢电池充满的判别方法较复杂，且为现有技术，在这里就不赘述。 

如图1和图4所示，当电池包1不给负载6供电时，也就是开关元件5断开时，当微处理器通过电压检测元件15检测出第一电池3的电压大于第二电池4的电压，且第二电池4的电压小于额定电压，这时第一电池3将会给第二电池4充电，通过微处理单元来控制第一电池3提供适合的电流给第二电池4，根据镍氢电池的特性，一般1C(在这里是镍氢电池的单节电池的额定电流值)的电流比较合适，直到微处理单元检测第二电池4的容量达到额定值就停止充电。在第一电池3给第二电池4充电过程中，第一电池3的电压会逐渐降低，当下降到与第二电池4的电压相同或比第二电池4的电压更低时，这时也不会停止充电过程中，因为这时微处理器控制电子电路使得第一电池3的输出电压高于第二电池4的电压，继续给第二电池4充电，直到第二电池4充满。当然如果第一电池3的电压下降到其保护电压，这时会停止对第二电池4充电。这样就可以充分利用第一电池3的存储功能，让第二电池4充分发挥其作为工作单元的功能。这样也就延长了电池包1一次充电的工作时间。 

只有当第一电池3和第二电池4的电压都下降到不足以给负载6供电时，此电池包1才借助外界电源充电，充电方法接下来详细描述。 

如图1和图5所示，在借助充电器100给第一电池3充电时，根据锂电池的特性，先以恒流的方式(也就是电流不变，电压升高的方式)给第一电池3充电，使第一电池3的电压上升到额定值时，又以恒压的方式(也就是电压不变，电流降低的方式)给其充电，这样直到充电器100判断第一电池3已经充满电后才停止对第一电池3充电，而根据锂电池的特性，其充电电流达到其锂电池额定值的3％才算充满；同时微处理单元通过电压检测元件15来测检第一电池3给第二电池4的电压，当第一电池3的电压大于第二电池4的电压，且第二电池4的电压小于额定电压，这时第一电池3给第二电池4充电，通过微处理单元来控制第一电池3提供适合的电流给第二电池4，根据镍氢电池的特性，一般1C(C为单节电池的额定电流值)的电流比较合适，直到微处理单元检测第二电池4的容量达到额定值就停止充电。在第一电池3给第二电池4充电过程中，第一电池3的电压会逐渐降低，当下降到与第二电池4的电压相同或比第二电池4的电压更低时，这时也不会停止充电，因为这时微处理器控制电子电路使得第一电池3的输出电压高于第二电池4的电压，继续给第二电池4充电，直到第二电池4充满。  当然如果第一电池3的电压下降到其保护电压，这时会停止对第二电池4充电。 

由于锂离子电池单元体积小、重量轻、能量密度比较高，比较适合于小电流供电，可以作为储能单元；而镍氢电池单元体积大、重、能量密度低，比较适合于相对大一点的电流供电，可以作为主要工作电源。上述两种类型电池的组合，使得电池包1在给负载6供电的电流值范围、电池包1中电池的容量、电池包1体积和重量等方面都非常有益。但是，本发明的创作构思并不仅限于上述电池类型，可以由其它电池来替代。 

如图6所示，电动工具8包括工作部件9，驱动工作部件9的驱动部件10，电池包1用来给驱动部件10供电，此处的驱动部件10可以是电磁阀或者电机等。此图中示意的电动工具8为直流电钻，当然也可以是直流电动螺丝批、电锤、电圆锯、往复锯等等。 

当电动工具8工作时，电池包1给驱动部件10供电，驱动部件10从而驱动工作部件9开始工作。当电池包1内的第一电池3和第二电池4容量降到不足以给驱动部件9供电时，再借助外界电源对电池包1进行充电。 

由于锂离子电池单元体积小、重量轻、能量密度比较高，比较适合于小电流供电，如电动螺丝批或电钻等；而如果运用到需要大电流的电动工具，  如电圆锯或电锤上，就会因为电流太大，而使得电池包很快发热，这样锂电池中的控制电路就会启动保护机构，使其停止工作，不能继续向外供电，这样电动工具就无法正常使用；而镍氢电池单元体积大、重、额定容量低，比较适合于相对大一点的电流供电，但是由于其能量密度较低，很快就会放完电，不能满足长时间工作的需要。特别是在一些组合的工具中，既有需要小电流的电钻、照明灯，又有需要大电流的电圆锯、往复锯等等，这些组合工具一般就配一到二个电池包，如果单用锂电池或镍氢电池就会出现上面这种情况，如果用一种锂电池和一种镍氢电池二种电池包，就没有很好的兼容性。所以就需要上述两种类型电池的组合，使得电池包1既有小电流和大电流两种放电的功能，又有很大的容量，适应长时间工作。本发明创作构思的电池包1在给负载6供电的电流值范围、电池包1中电池的容量、电池包1体积和重量等方面都非常有益，而且也延长了电池包1一次充电的工作时间。 

Claims (8)

1.一种电池包，用于给负载供电，包括壳体，位于壳体内的至少一个第一电池和第二电池，所述的第一电池给所述的第二电池和所述的负载供电，所述的第二电池只给所述的负载供电，与所述第一电池连接有微处理单元，其特征在于：所述微处理单元将所述第一电池输出的电流控制在一个限定值内，所述第一电池还连接有由微处理单元控制的电子电路，所述电池包为所述负载供电，当所述负载所需的电流小于所述第一电池的限定值时，所述电子电路控制所述第一电池输出电压略高于所述第二电池端电压，所述第一电池给所述的负载供电，使所述第二电池不给所述负载供电。

2.如权利要求1所述的电池包，其特征在于：所述电池包为所述负载供电，当所述负载所需的电流超过所述第一电池的限定值时，所述的第一电池提供所述限定值的电流给所述的负载，所述负载所需的其它电流都由所述第二电池提供。

3.如权利要求1所述的电池包，其特征在于：当所述电池包不给所述的负载供电时，所述第一电池的容量高于所述第二电池的容量，且所述第二电池容量小于其额定容量，所述的第一电池给所述的第二电池充电。

4.如权利要求1所述的电池包，其特征在于：所述第一电池的容量高于所述第二电池的容量，且所述第二电池容量小于其额定容量，所述的第一电池给所述的第二电池充电。

5.如权利要求3或4所述的电池包，其特征在于：所述微处理单元控制所述第二电池充电。

6.如权利要求1所述的电池包，其特征在于：所述第一电池为锂基电池。

7.如权利要求1所述的电池包，其特征在于：所述第二电池为镍基电池。

8.一种电动工具，包括工作部件，驱动所述工作部件的驱动部件，其特征在于：所述的电动工具还包括用于给所述的驱动部件供电的如权利要求1～7之一所述的电池包。

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