CN114362273A - 充电***及电池包 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充电***及电池包，包括：第一可充电电池包，包括若干第一电芯，所述第一电芯为圆柱型；第二可充电电池包，包括若干与所述第一可充电电芯形状不同的第二可充电电芯；充电器，用于为所述第一可充电电池包或所述第二可充电电池包充电；所述第二可充电电池包具有与所述第一可充电电池包不同的充电性能。采用以上技术方案，可提高充电***和电池包的充电兼容性。

Description

充电***及电池包

技术领域

本发明涉及一种充电***及电池包。

背景技术

基于便携性的使用需求，当前越来越多的电动工具采用电池包作为动力来源。

现有的用于为电动工具供电的电池包多采用圆柱型锂电芯，采用多个圆柱型锂电芯串并联的连接以保证足够的电能输出以提高电动工具的续航能力。例如一个圆柱型锂电芯的输出电压是大约3.6V，则输出电压为18V的电池包串联的锂电芯的最大数量是5。

随着电池技术的发展，更高输出电压，较低阻抗化学组成和构造形式的电池包以及其他各种不同的电池包的产生对于用户而言是相当不便捷的，因为不得不使用针对每个电池包专门设计的特定的电池充电器来对电池包进行充电。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种充电***及电池包，能够提高充电***和电池包的充电兼容性。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种充电***，包括：第一可充电电池包，包括若干第一电芯，所述第一电芯为圆柱型；第二可充电电池包，包括若干与所述第一可充电电芯形状不同的第二可充电电芯；充电器，用于为所述第一可充电电池包或所述第二可充电电池包充电；所述第二可充电电池包具有与所述第一可充电电池包不同的充电性能。

优选地，所述充电器包括：充电接口；所述第一可充电电池包具有能与所述充电接口适配的第一接口，所述第二电池包具有能与所述充电接口适配的第二接口，所述第一接口与所述第二接口具有基本相同的接口形状。

优选地，所述充电性能至少包括以下电性参数中的至少一种：充电电流和充电电压中的至少一个。

优选地，所述第一可充电电池包具有第一内阻，所述第二可充电电池包具有第二内阻，所述第二内阻小于所述第一内阻。

优选地，所述充电器包括：充电识别模块，用于识别所述充电接口接入的第一可充电电池包或第二可充电电池包中的一种；充电控制模块，被配置为：接收所述充电识别模块的识别信号；在所述充电器接入所述第一可充电电池包时，控制所述充电器以第一充电电流充电；在所述充电器接入所述第二可充电电池包时，控制所述充电器以第二充电电流充电；其中，第二充电电流大于第一充电电流。

优选地，所述充电器还包括：电流控制模块，连接在所述充电接口和电源模块之间；在所述充电接口接入所述第一可充电电池包时所述电流控制模块工作以限制所述充电器的输出电流。

优选地，所述第二可充电电池包的充电电流大于等于80A。

一种充电***，包括：第一可充电电池包，包括若干第一电芯，所述第一电芯为圆柱型；第二可充电电池包，包括若干与所述第一可充电电芯形状不同的第二可充电电芯；充电器，用于为所述第一可充电电池包和/或所述第二可充电电池包充电；所述第一可充电电池包接入所述充电器以第一电流充电；所述第二可充电电池包接入所述充电器以第二电流充电。

一种可充电电池包，包括：电池包接口，用于接入充电器；电芯组，包括多个串联连接的可充电电芯，所述可充电电芯为非圆柱型；电流控制模块，与所述至少一个可充电电芯串联，用于根据所述电池包接口接入的不同充电器来限制所述电芯组的充电电流。

优选地，所述不同充电器包括第一充电器和第二充电器，所述第一充电器具有第一充电性能，所述第二充电器具有与所述第一充电性能不同的第二充电性能。

本发明的有益之处在于采用以上技术方案，可提高充电***和电池包的充电兼容性。

附图说明

图1是充电***的结构示意图；

图2是图1所示充电***中第二可充电电池包的结构示意图；

图3是图1所示充电***中第一可充电电池包的结构示意图(无壳体)；

图4是图1所示的充电***的一种电路框图；

图5是图1所示的充电***的一种电路框图；

图6是图1所示的充电***的一种电路框图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

图1至图3示出了一种充电***100，包括第一可充电电池包20、第二可充电电池包30及可适配第一可充电电池包20和第二可充电电池包30以为电池包充电的充电器10。

如图2所示，第二可充电电池包30包括壳体31，电芯组32和电池包接口33。壳体31还包括上壳体311和下壳体312，上壳311和下壳体312组装形成容纳空间以固定和容纳电芯组32。在壳体31的一个上表面上形成有电池包接口33，电池包接口33包括电源正接口、电源负接口和电源通信接口。电池包通过电源正接口和电源负接口为电芯组32充电；通过电源通信接口与充电器10进行通信。

电芯组32设置在壳体31所形成的容纳空间中。电芯组32包括多个电芯321，多个电芯321串联、并联或者串联与并联结合组成电芯组32。如图3所示，第一可充电电池包20的电芯组由圆柱型电芯组成，例如18650型电池。而第二可充电电池包30的电芯321形状不同于第一可充电电池包20的电芯221。在本实施方式中，第二可充电电池包的电芯321为平板状，各个电芯321沿上下方向顺序堆叠排布。在另一些实施例中，片状电芯可以弯曲成弧形。电芯321还包括封装件，封装件用于封装电芯以防止电芯内的化合物泄露。具体地，封装件可以为铝塑膜，但是并不限于铝塑膜。

在一些实施例中，如图2所示的第二可充电电池包30，其电芯组32的能量密度(电池包能量/质量)的取值范围为大于150Wh/kg。可选的，电芯组32的能量密度(电池包能量/质量)的取值范围为大于200Wh/kg。可选的，电芯组32的能量密度(电池包能量/质量)的取值范围为150Wh/kg～200Wh/kg。可选的，电芯组32的能量密度(电池包能量/质量)的取值范围为200Wh/kg～250Wh/kg。可选的，电芯组32的能量密度(电池包能量/质量)的取值范围为250wh/kg～300wh/kg。可选的，电芯组32的能量密度(电池包能量/质量)的取值范围为300wh/kg～450wh/kg。

在一些实施例中，第二可充电电池包30的电芯内阻小于等于10mΩ。可选的，第二可充电电池包30的电芯内阻小于等于6mΩ。可选的，第二可充电电池包30的电芯内阻小于等于3mΩ。

在一些实施例中，第二可充电电池包30的充电电流大于等于80A。可选的，第二可充电电池包30的充电电流大于等于100A。

其中，第一可充电电池包20具有能与充电器10接口适配的第一接口23，第二可充电电池包30具有能与充电器适配的第二接口33。第一接口23与第二接口33具有基本相同的接口形状。具体地接口形状可以被配置为如图1和图2所示的电池包接口。具体而言，电池包接口形成在壳体的一个上表面，其包括电源正接口、电源负接口和电源通信接口。

与第一可充电电池包20相比较，第二可充电电池包30具有不同的充电性能。第一可充电电池包20具有第一充电性能，则第二可充电电池包30具有第二充电性能。其中，充电性能至少包括以下电性参数中的至少一种：充电电流和充电电压中的至少一个。另外，与第一可充电电池包20相比较，第二可充电电池包30具有更低的内阻。具体而言，与第一可充电电池包20相比较，第二可充电电池包30能够输出相似的或更高的输出电压，但是具有较低的内阻。这样，第二可充电电池包30无论在充电时还是充电时，都具有较低电压降和热量聚集而能够承受较高的充电和充电电流。在一些实施例中，第二可充电电池包30的充电电流大于等于2.5C，C表示第二可充电电池的充电倍率。

这样，现有的与第一可充电电池包20适配的充电器为第一充电器101，而能够给和第二可充电电池包30适配的充电器为第二充电器102。因此，第一充电器101被设计为使用输出低电流和低功率为第一可充电电池包20供电，相反地，与采用第一充电器101充电的第一可充电电池包20相比，当第二可充电电池包30使用第二充电器102供电时，第二充电器102能提供更大的电流和功率。

然而，当第二可充电电池包30使用第一充电器101供电时，第一充电器101将以超过额定电流的电流向第二可充电电池包30供电，这样会导致第二可充电电池包30充电时间增长，同时第一充电器101可能会发热甚至损坏。

图4示出了一种实施例的充电***100的电路框图。此充电***100包括可充电电池包(第一可充电电池包20或第二可充电电池包30)和充电器(第一充电器101或第二充电器102)。因为，第一可充电电池包和第二可充电电池包的电路框图一致，且第一充电器101和第二充电器102的电路框图一致，在此以第一可充电电池包20和第一充电器101的电路框图为例进行说明。

可充电电池包，即第一可充电电池包20或第二可充电电池包30，至少包括串联的多个电芯，图4中示出了4个串联的电芯，可充电电池包可以具有大于4个的电芯，在此对电芯数量没有限制。可充电电池包还包括：电源正端子21，电源负端子22，电源通信端子23，电源识别模块24和温度传感器25。

电源正端子21和电源负端子22用于输出放电电流或输入充电电流。电源通信端子23用于与充电器进行通信。其中，电源正端子21位于电源正接口中，电源负端子22位于电源负接口中，电源通信端子23位于电源通信接口中。

温度传感器25用于检测电芯组的温度。在一些实施例中，温度传感器25与电源通信端子23连接。具体的，温度传感器25设置在电芯221表面，用于检测电芯221表面的温度。温度传感器25可以是热敏电阻器，例如NTC或PTC。

电源识别模块24存储有可充电电池包ID，用于当***到充电器使其识别第一可充电电池包20或第二可充电电池包30。可充电电池包ID包括例如型号、版本、电芯配置和电池类型，诸如圆柱型电芯电池或平板状电芯电池。可充电电池包ID可以为一个或多个通信代码，还可以为一个ID电阻器、用于显示可充电电池包的识别数据的LED显示器、在被电动工具或充电器衔接和感测时发送的串行数据、在通过电源通信接口而发送到充电器的数据的帧中的字段等。

第一充电器101包括电流检测模块1011、电量检测模块1012、温度检测模块1013、充电识别模块1014、充电控制模块1015、电流控制模块1016，此外，充电器101还包括用于允许和阻止充电电流的开关模块1017以及将外部电源调整为可以为电池包和充电器中的其他电子部件或电路使用的电能的电源模块1018。当然，上述电量检测模块1012和温度检测模块1013也可以设置在电池包中，在此并非限制。

电流检测模块1011用于检测充电器101的充电电流。在一些实施例中，电流检测模块1011是电阻器，并且检测施加在电阻器上的电压，以获得流入电池包的充电电流。

电源模块1018包括整流电路和滤波电路，用于整流来自交流电源的交流电并进行滤波以输出直流电流。

充电器101还包括输出正端子11，输出负端子12，充电通信端子13。输出正端子11和输出负端子12用于输出充电电流。充电通信端子13用于与第一可充电电池包20进行通信。

当第一可充电电池包20***充电器101中时，温度传感器25耦合到充电器的温度检测模块1013，电量检测模块1012电连接到电池包两端的正负极端子21和22，用于检测电池包20的电量。

充电识别模块1014用于识别充电器接入的第一可充电电池包20或第二可充电电池包30中的一种。充电识别模块1014和充电通信端子13连接。充电识别模块1014能够通过充电通信端子23和附接的电池包通信和感测电池包信息以识别充电器接入的第一可充电电池包20或第二可充电电池包30中的一种并发送识别信号至充电控制模块1015。其中，电池包的信息包括型号、版本、电芯配置和电池类型，诸如圆柱型电芯电池或平板状电芯电池等。在一些实施例中，充电识别模块1014为判断电阻器，其与电源识别模块一起分压参考电压。该分压被作为电池包的信息输出。

充电控制模块1015能够根据电池包信息判断充电接口接入的是第一可充电电池包20还是第二可充电电池包30以控制充电器的充电电流。充电控制模块1015根据识别信号发送电流控制信号至电流控制模块1016。在本实施方式中，在充电器接入所述第一可充电电池包20时，充电控制模块1015控制充电器以第一充电电流给第一可充电电池包20充电；而在充电器接入第二可充电电池包30时，充电控制模块1015控制所述充电器以第二充电电流充电。

电流控制模块1016用于调整流向电池包的充电电流，电流控制模块1016和充电控制模块1015可通信连接，因此，电流控制模块1016被配置为接收来自充电控制模块1015的电流控制信号，以限制来自电源模块的最大输出电流，或者保持电源模块的最大输出电流。具体地，电流控制模块1016包括功率限制器件，功率限制器件可以为无源电阻，功率限制器件还可以为有源电阻器，则有源电阻器的阻值可以随着电流控制信号的改变而改变，例如场效应晶体管等具有限流功能的半导体器件或电路等。

开关模块1017连接到充电回路上，并与充电控制模块1015耦合，接收充电控制模块1015的控制信号，切换开关状态，以控制充电回路的通或断。

具体工作过程如下：充电识别模块1014通过充电通信端子13和附接的电池包通信和感测电池包信息以识别充电器接入的第一可充电电池包20或第二可充电电池包30中的一种并发送识别信号给充电控制模块1015，同时电量检测模块1012和温度检测模块1013也将接收到的电量信息和温度传感器25的温度信息发送给充电控制模块1015，充电控制模块1015将电池包信息，电量信息和温度信息在内部处理后，发送电流控制信号给电流控制模块1016以调整充电电流，或发送给开关模块1017，控制充电回路的通断，以允许或禁止充电电流流向电池包。在本实施方式中，通过改变电流控制模块1016的电阻来改变充电电流的模式。如果电流控制模块1016的电阻变化，至少有两种可选的充电电流模式：适应第一可充电电池包20的电流相对较低的第一充电电流模式，以及其中充电电流比第一充电电流模式的电流高的第二充电电流模式，其中，第一充电模式下的充电电流为第一充电电流；第二充电模式下的充电电流为第二充电电流。

图5示出了作为另一种实施例的充电组合200的电路框图，与图4所示充电组合100不同的是电流控制模块设置在可充电电池包内，即第一可充电电池包20还包括电流控制模块26，且电流控制模块26和电源通信端子23连接。

充电识别模块1014用于识别充电器接入的第一可充电电池包20或第二可充电电池包30中的一种。充电识别模块1014和充电通信端子13连接。充电识别模块1014能够通过充电通信端子13和附接的电池包通信和感测电池包信息以识别充电器接入的第一可充电电池包20或第二可充电电池包30中的一种并发送识别信号至充电控制模块1015。其中，电池包的信息包括型号、版本、电芯配置和电池类型，诸如圆柱型电芯电池或平板状电芯电池等。在一些实施例中，充电识别模块为判断电阻器，其与电源识别模块一起分压参考电压。该分压被作为电池包的信息信息输出。

充电控制模块1015能够根据电池包信息判断工具接口接入的是第一可充电电池包20还是第二可充电电池包30以控制充电器的充电电流。充电控制模块1015根据识别信号发送电流控制信号至电流控制模块26。在本实施方式中，在充电器接入所述第一可充电电池包20时，充电控制模块1015控制充电器以第一充电电流给第一可充电电池包20充电；而在充电器接入第二可充电电池包30时，充电控制模块控制所述充电器以第二充电电流或第一充电电流给第二可充电电池包30充电。

电流控制模块26用于调整流向电芯组的充电电流。电流控制模块26通过电源通信端子23接收来自充电控制模块1015的电流控制信号来调整流向电芯组的充电电流。具体地，电流控制模块包括功率限制器件，功率限制器件可以为无源电阻，功率限制器件还可以为有源电阻器，则有源电阻器的阻值可以随着电流控制信号的改变而改变，例如场效应晶体管等具有限流功能的半导体器件或电路等。在本实施方式中，在充电器接入所述第一可充电电池包20时，电流控制模块26控制以第一充电电流给电芯组充电；而在充电器接入第二可充电电池包30时，充电控制模块26控制以第二充电电流给电芯组充电。因此，电流控制模块被配置为接收来自充电控制模块1015的电流控制信号，以便限制来自充电器的最大充电电流，或者保持来自充电器的最大充电电流。

具体工作过程如下：充电识别模块1014通过充电通信端子13和附接的电池包通信和感测电池包信息以识别充电器接入的第一可充电电池包20或第二可充电电池包30中的一种并发送识别信号给充电控制模块，同时电量检测模块1012和温度检测模块1013也将接收到的电量信息和温度传感器的温度信息发送给充电控制模块1015，充电控制模块1015将电池包信息，电量信息和温度信息在内部处理后，发送电流控制信号给电流控制模块26以调整充电电流，或发送给开关模块1017，控制充电回路的通断，以允许或禁止充电电流流向电池包。在本实施方式中，通过改变电流控制模块的电阻来改变充电电流的模式。如果电流控制模块的电阻变化，至少有两种可选的充电电流模式：适应第一可充电电池包20的电流相对较低的第一充电电流模式，以及其中充电电流比第一充电电流模式的电流高的第二充电电流模式，其中，第一充电模式下的充电电流为第一充电电流；第二充电模式下的充电电流为第二充电电流。

图6示出了作为另一种实施例的充电组合300的电路框图，与图4所示充电组合100不同的是充电控制模块27设置在可充电电池包内，即可充电电池包包括充电控制模块27，且充电控制模块27通过通信端子23能够控制开关模块1017导通和关断。

电源识别模块24用于识别可充电电池包接入的第一充电器101或第二充电器102中的一种。电源识别模块24和电源通信端子23连接。电源识别模块24能够通过电源通信端子23和附接的充电器通信和感测充电器信息以识别可充电电池包接入的第一充电器101或第二充电器102中的一种并发送识别信号至充电控制模块27。其中，充电器信息包括充电电压和充电电流等。

充电控制模块27能够根据电池包信息判断电源接口接入的是第一充电器101还是第二充电器102以控制电芯组的充电电流。充电控制模块27根据识别信号发送电流控制信号至电流控制模块。

电流控制模块26用于调整流向电芯组的充电电流。电流控制模块26通过电源通信端子23接收来自充电控制模块27的电流控制信号来调整流向电芯组的充电电流。具体地，电流控制模块26包括功率限制器件，功率限制器件可以为无源电阻，功率限制器件还可以为有源电阻器，则有源电阻器的阻值可以随着电流控制信号的改变而改变，例如场效应晶体管等具有限流功能的半导体器件或电路等。

这样，当第一可充电电池包20与第一充电器101连接时，第一充电器101以第一充电电流充电。具体而言，当第一可充电电池包20采用第一充电器101供电时，其电源识别模块24发送识别信号至充电控制模块27以指示第一可充电电池包20附接了第一充电器101，则充电控制模块27发送第一电流控制信号至电流控制模块26以使电流控制模块26输出至电芯组的电流维持来自第一充电器101的第一充电电流；而当第一可充电电池包20与第二充电器102连接时，电源识别模块24识别出接入的为第二充电器102，发送识别信号至充电控制模块27以指示第一可充电电池包20附接了第二充电器102，则充电控制模块27发送第二电流控制信号至电流控制模块26以使电流控制模块26限制来自第二充电器102的充电电流，使得电流控制模块26输出至电芯组的电流不大于第一充电电流，防止第一可充电电池包20过充而损坏。

另外，当第二可充电电池包30与第一充电器101连接时，其电源识别模块24发送识别信号至充电控制模块27以指示第二可充电电池包30附接了第一充电器101，则充电控制模块27发送第一电流控制信号至电流控制模块26以使电流控制模块26输出至电芯组的电流维持来自第一充电器101的第一充电电流，防止第一充电器101以超过额定电流的电流向第二可充电电池包30供电而造成第一充电器101的发热损坏；而当第二可充电电池包30与第二充电器102连接时，其电源识别模块24发送识别信号至充电控制模块27以指示第二可充电电池包30附接了第二充电器102，则充电控制模块27发送第三控制信号至电流控制模块26以使电流控制模块26控制输出至电芯组的电流维持来自第二充电器102的第二充电电流。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种充电***，包括：

第一可充电电池包，包括若干第一电芯，所述第一电芯为圆柱型；

第二可充电电池包，包括若干与所述第一可充电电芯形状不同的第二可充电电芯；

充电器，用于为所述第一可充电电池包或所述第二可充电电池包充电；

所述第二可充电电池包具有与所述第一可充电电池包不同的充电性能。

2.根据权利要求1所述的充电***，其特征在于，

所述充电器包括：充电接口；

所述第一可充电电池包具有能与所述充电接口适配的第一接口，所述第二可充电电池包具有能与所述充电接口适配的第二接口，所述第一接口与所述第二接口具有基本相同的接口形状。

3.根据权利要求1所述的充电***，其特征在于，

所述充电性能至少包括以下电性参数：充电电流或充电电压。

4.根据权利要求1所述的充电***，其特征在于，

所述第一可充电电池包具有第一内阻，所述第二可充电电池包具有第二内阻，所述第二内阻小于所述第一内阻。

5.根据权利要求1所述的充电***，其特征在于，

所述充电器包括：

充电识别模块，用于识别所述充电接口接入的第一可充电电池包或第二可充电电池包中的一种；

充电控制模块，被配置为：

接收所述充电识别模块的识别信号；

在所述充电器接入所述第一可充电电池包时，控制所述充电器以第一充电电流充电；

在所述充电器接入所述第二可充电电池包时，控制所述充电器以第二充电电流充电；

其中，第二充电电流大于第一充电电流。

6.根据权利要求1所述的充电***，其特征在于，

所述充电器还包括：

电流控制模块，连接在所述充电接口和电源模块之间；

在所述充电接口接入所述第一可充电电池包时所述电流控制模块工作以限制所述充电器的输出电流。

7.根据权利要求1所述的充电***，其特征在于，

所述第二可充电电池包的充电电流大于等于80A。

8.一种充电***，包括：

第一可充电电池包，包括若干第一电芯，所述第一电芯为圆柱型；

第二可充电电池包，包括若干与所述第一可充电电芯形状不同的第二可充电电芯；

充电器，用于为所述第一可充电电池包和/或所述第二可充电电池包充电；

所述第一可充电电池包接入所述充电器以第一电流充电；

所述第二可充电电池包接入所述充电器以第二电流充电。

9.一种可充电电池包，包括：

电池包接口，用于接入充电器；

电芯组，包括多个串联连接的可充电电芯，所述可充电电芯为非圆柱型；

电流控制模块，与所述至少一个可充电电芯串联，用于根据所述电池包接口接入的不同充电器来限制所述电芯组的充电电流。

10.根据权利要求9所述的可充电电池包，其特征在于，

所述充电器包括第一充电器和第二充电器，所述第一充电器具有第一充电性能，所述第二充电器具有与所述第一充电性能不同的第二充电性能。

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