CN115224455A - 电池包及电动工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池包及电动工具,包括：壳体；电芯组件，所述电芯组件包括电芯组件正极端子和电芯组件负极端子；电池包接口，设置于所述壳体表面；电路板；电池包端子，所述电池包端子包括电池包充电端子和电池包放电端子；保护元件，所述保护元件同时设置于所述充电路径和所述放电路径中。采用以上方案可以提供一种适用于电动工具的电池包，电池包充电端子通过连接片以及导线与保护元件后端连接，防止保护元件熔断后，充电器仍可以对电池包进行充电操作，导致安全风险问题。

Description

电池包及电动工具

技术领域

本发明涉及一种电池包，具体涉及一种适用于电动工具的电池包。

背景技术

近年来，随着手持电动工具的普及，适用于电动工具的电池包也逐渐被广泛应用，从而保证电池包的安全性显得尤为重要。对于异口电池包而言，充电回路和放电回路都独立设置了保护装置，例如保险丝，用于在电池包电流、温度等参数异常情况下，断开充电回路或者放电回路。但仍然存在一些安全隐患，放电回路保险丝断开后，仍然可以对电池包进行充电操作，从而导致安全风险。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供一种适用于电动工具的电池包，能够在电池包放电回路中的保护元件断开后，同时无法对电池包实现充电操作，降低安全风险。

为实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种电池包，设置为给电动工具供电，所述电池包包括：

壳体；

电芯组件，位于所述壳体内，所述电芯组件包括电芯组件正极端子和电芯组件负极端子；

电池包接口，设置于所述壳体表面；

电路板，位于所述壳体内；

电池包端子，位于所述电池包接口中，所述电池包端子包括电池包充电端子和电池包放电端子；所述电池包充电端子经过所述电池包的充电路径与所述电芯组件正极端子或所述电芯组件负极端子电性相连；所述电池包放电端子经过所述电池包的放电路径与所述电芯组件正极端子或所述电芯组件负极端子电性相连；

保护元件，所述保护元件同时设置于所述充电路径和所述放电路径中。

优选地，还包括：充电连接片，设置于所述充电路径中；放电连接片，设置于所述放电路径中。

优选地，所述充电连接片通过所述主电路板与所述电池包充电端子电性连接。

优选地，所述放电连接片与所述电池包放电端子电性连接。

优选地，所述保护元件的前端设置为与所述电芯组件正极或所述电芯组件负极端子电性连接。

优选地，所述保护元件的后端与所述充电连接片电性连接。

优选地，所述保护元件的后端与所述充电连接片之间通过导线电性连接。

优选地地，所述保护元件设置为插片式保险丝，裹敷式保险丝，贴片式保险丝等保险丝中的一种。

进一步地，所述充电连接片和所述放电连接片为导电材质。

进一步地，所述电芯组件包括多个电芯单元。

进一步地，所述充电路径与所述放电路径不同。

附图说明

图1是电池包与电动工具立体图；

图2是电池包立体图；

图3是电池包结构***图；

图4是电芯单元结构示图；

图5是透气元件结构示图；

图6是透气元件与电芯组件结构示图；

图7是透气元件与密封件结构示图；

图8是图7的剖面图；

图9是图8中A处的局部放大图；

图10是另一实施例中与A处相对应的局部放大图；

图11是另一实施例中与A处相对应的局部放大图；

图12是另一实施例中分离筋位结构示图；

图13是另一实施例中弹性垫结构示图；

图14是电池包局部结构***图；

图15是电池包端子结构示图；

图16是端子保护装置结构示图；

图17是实施例中保护元件结构示图；

图18是实施例中保护元件另一视角结构示图；

图19是实施例中电池包充电路径和放电路径原理图；

图20是又一实施例中电池包充电路径和放电路径原理图。

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示出了一种电动工具20及可适配电动工具20并为电动工具20供电的电池包10，在此实施例中，电动工具20为电钻，但是应该理解本申请不限于所公开的实施例，而是可应用于其他类型的电动工具100, 包括但不限于电锤，砂光机，角磨机，电扳手，电锯。

参照图2至图5所示，电池包10包括壳体11、电芯组件12、密封件13以及多个弹性垫14。电芯组件12、密封件13以及多个弹性垫14均设置在壳体11内。

壳体11包括在分界面处组装以形成内腔115的上壳体111和下壳体112，上壳体111和下壳体112组装形成的内腔115用于固定和容纳电芯组件12。

电芯组件12设置在壳体11所形成的内腔115中。电芯组件12包括多个电芯单元121，电芯单元121包括电芯单元正极121a和电芯单元负极121b，用于输出电芯单元121的电能或输入电能为电芯单元121充电。电芯组件12还包括电芯组件正极端子122和电芯组件负极端子123，用于输出电芯组件12的电能或输入电能为电芯组件12充电。通常多个电芯单元121通过串联、并联或者串联与并联结合的形式组成电芯组件12。具体地，单个电芯单元121的电压为4.2V。电芯单元121还包括电芯单元外壳（图中未示出），用于封装电芯以防止电芯内的化合物泄漏。在一些具体的实施例中，封装件可以为铝塑膜，但是并不限于铝塑膜。作为具体实施例的一种，多个电芯单元121沿上下方向按顺序堆叠排布。

密封件13，部分位于电芯组件12的上表面，密封件13与下壳体112形成一密封腔（图中未示出），用于将电芯组件12密封在电池包10的下壳体112中。优选地，密封件13采用灌胶的方式形成，将电芯组件12放入下壳体112后，从电芯组件12的上表面向下壳体112中注入密封胶，从而将电芯组件12密封在下壳体112中。

多个弹性垫14，分别设置在相邻的电芯单元121之间，弹性垫14在上下方向上与电芯单元121相对设置。参照图4所示，弹性垫14的***尺寸与电芯单元121的***尺寸基本一致，由于电芯单元121在高温或充电过程中，会出现体积膨胀的现象，为了提供足够预留膨胀空间的同时具有较好的散热效果，弹性垫14的中间部分可设置通孔，弹性垫14的上表面与相邻上层电芯单元121的下表面接触，弹性垫14的下表面与相邻下层电芯单元121的上表面接触，从而弹性垫14与相邻上层电芯单元121和相邻下层电芯单元121形成有空气腔152。作为具体实施例的一种，弹性垫14可以设置成“回”字型，选用形变可逆的材料制成，同时具有较好的导热效果，优选地，弹性垫14可选用海绵材质或其他具备良好散热效果的材质制成。

参照图5至图9所示，电池包还包括透气元件15，用于实现电池包的内外气压平衡的同时具备防水防尘的功能。透气元件15整体设置于电池包壳体11内，透气元件15与多个空气腔152连通，同时透气元件15还与密封件13与下壳体112形成的密封腔以外的空气连通。作为具体实施例的一种，透气元件15部分设置在电芯组件12侧面，透气元件15的上表面高于密封件13的上表面，同时，透气元件15还被设置在多个弹性垫14与电芯组件12构成的多个空气腔152内，优选地，透气元件15设有多个透气引脚端153，每个透气引脚端153与相对应的弹性垫14的上表面或下表面接触，并沿电池包10的第一方向延伸到相对应的空气腔152内，用于实现密封件13与下壳体112形成的密封腔内外气压平衡。透气元件15还包括设置在电芯组件12侧面的透气主体151，透气主体151与多个透气引脚端153相连。此处需要说明的是，不限制透气元件上表面高出密封件13的上表面的高度，可根据实际设计情况自行选择。

在一个实施例中，参照图10所示，透气元件15的上表面也可设置为与密封件13上表面齐平，按此设计，透气元件15的上表面可以接触到密封件13与下壳体112形成的密封腔以外的空气，同样能实现上述密封腔内外气压的平衡。

在一个实施例中，参照图11所示，密封件13的上表面不在一个平面上，透气元件15的上表面与密封件13的凹槽处的上表面齐平，按此设计，透气元件15的上表面可以接触到密封件13与下壳体112形成的密封腔以外的空气，同样能实现上述密封腔内外气压的平衡。

在一些实施例中，透气元件15在装配过程中，透气元件15的透气引脚端153通过胶体固定于相对应的多个弹性垫14的表面，透气元件15的透气主体151通过胶体固定于电芯组件12的侧面，透气元件15和电芯组件12放置入下壳体112后，通过在电芯组件12上表面灌胶的方式，与下壳体112形成一密封腔，将电芯组件12密封在密封腔内。此处需要说明的是，透气元件15不局限于设置在图5所示的电芯组件12的左侧面，可以设置于电芯组件12的前、后、左、右的任何一面或多面。优选地，透气元件15选用防水透气纸，具有IPX7的防水等级的同时具备良好的透气功能，为了提高密封腔内外气压平衡的效果，优选地，采用厚度范围在0.3mm至4mm之间的防水透气纸。当电池包10在高温存储，或充放电过程中，密封腔中气压因温度的上升而增大，通过透气元件15进行内外气压平衡，从而实现壳体11内密封腔的内外气压平衡，避免出现因密封腔内气压过高而导致壳体11变形的现象，提高了电池包10使用寿命，增强了电池包10的安全性和性能稳定性。

在一些实施实施例中，参照图12至图13所示，下壳体112内部的下表面上沿电池包10的左右方向设置底部分离筋位，下壳体112内部左右两侧面上沿电池包上下方向设置侧部分离筋位。具体地，下壳体112内部的下表面的三分之一处设置分离筋位113a1和分离筋位113a2，优选地，离筋位113a1和离筋位113a2之间的距离约两个分离筋位的宽度，下壳体112内部的下表面的三分之二处设置分离筋位113a3和分离筋位113a4，优选地，分离筋位113a3和分离筋位113a4之间的距离约约两个分离筋位的宽度，下壳体112内部的左右侧面设置与分离筋位113a1相对应的分离筋位114a1和分离筋位114b1、与分离筋位113a2相对应的分离筋位114a2和分离筋位114b2、与分离筋位113a3相对应的分离筋位114a3和分离筋位114b3、与分离筋位113a4相对应的分离筋位114a4和分离筋位114b4,具体地，分离筋位114a1、分离筋位114a2、分离筋位114a3和分离筋位114a4设置在下壳体内部左侧表面，分离筋位114b1、分离筋位114b2、分离筋位114b3和分离筋位114b4设置在下壳体内部右侧表面。作为具体实施例的一种，如分离筋位113a1、分离筋位114a1和分离筋位114b1可位于与电池包10前后方向垂直的同一平面，形成一“凹”字型，其他分离筋位的设计方法与上述方法，则不再详细描述。作为具体实施例的另一种，分离筋位113a1、分离筋位114a1和分离筋位114b1也可不设置在同一平面，相互错开，其他分离筋位同样按照该方法进行设置，则不再详细描述。

多个弹性垫14，分别设置在相邻的电芯单元121之间，弹性垫14在上下方向上与电芯单元121相对设置。由于电芯单元121在高温或充电过程中，会出现体积膨胀的现象，为了提供足够预留膨胀空间的同时具有较好的散热效果，参照图13所示，优选地，弹性垫14在左侧或/和右侧设置开口，即不构成完整的“回”字型，选用形变可逆的材料制成，同时具有较好的导热效果，优选地，弹性垫14可选用海绵材质或其他具备良好散热效果的材质制成。

在一些实施例中，在分离筋位113a1和分离筋位113a2之间的间隙中设置密封条，分离筋位113a3和分离筋位113a4之间，分离筋位114a1和分离筋位114a2之间，分离筋位114a3和分离筋位114a4之间，分离筋位114b1和分离筋位114b2之间,分离筋位114b3和分离筋位114b4之间的间隙中，可设置密封条，具体地，可选用海绵条。

电芯组件12在装配过程中，将电芯组件12放置于壳体11所形成的内腔115中，下壳体112上设置的分离筋位分离筋位与电芯组件12的下表面以及侧面充分接触，将装入电芯组件12的内腔115分割成第一部分115a、第二部分115b以及中间部分115c。作为具体实施例的一种，在上下方向上相对于第一部分115a和第二部分115b的电芯组件12的上表面注入密封胶，对第一部分115a和第二部分115b进行灌胶密封，中间部分115c构成独立透气腔（图中未示出）。当电池包10在高温存储，或充放电过程中，通过弹性垫14实现气压平衡，从而实现密封件13与下壳体112形成的密封腔的内外气压平衡，避免出现因上述密封腔内气压过高而导致壳体11变形的现象，降低成本的同时，简化结构、减少灌胶量、减轻电池包10重量。

参照图3、图14至图16所示的电池包10还包括电池包接口16，形成于上壳体111表面，至少与电芯组件12电性连接。具体地，电池包接口16形成于上壳体111的上表面。电池包10还包括支撑板17、主电路板18和端子组件19。

支撑板17，设置于下壳体112的上方，支撑板17与下壳体112可拆卸连接以形成容纳空间以容纳电芯组件12。同样地，支撑板17与上壳体111也形成一个容纳空间可以容纳主电路板18、端子组件19等部件。具体地，支撑板17呈平板状结构，支撑板17与下壳体112可拆卸式连连接。

端子组件19，包括电池包充电端子191、电池包负极端子192、电池包通信端子193、电池包放电端子194以及端子支撑座195。端子支撑座195固定电池包端子于支撑板17。电池包充电端子191包括充电端子夹持部191a和充电端子极片191b，电池包通信端子193包括通信端子夹持部193a和通信端子极片（图中未示出）。电池包充电端子191和电芯组件正极端子122电性连接，电池包充电端子191位于电池包的接口16中。电池包负极端子192和电芯组件负极端子123电性连接，电池包负极端子192位于电池包接口16中。电池包充电端子191和电池包负极端子193被配置为与充电器的正极端子（未示出）和充电器的负极端子（未示出）相配合以向电池包10输入电能。

在一些实施例中，充电器还包括充电器通信端子（未示出），充电器通过充电器通信端子和电池包通信端子193连接以和电池包10通信。充电器将交流电转换成直流电输出，电能通过充电器的正极端子、电池包充电端子191，经过电芯组件正极端子122，再经过电芯组件负极端子123、电池包负极端子192，回到充电器的负极端子32，从而构成一个电池包10的充电回路，充电器通过充电回路对电芯组件12输入电能。另外，电池包通信端子193位于电池包接口16中，用于和被接入的电动工具20或充电器进行通信。作为具体实施方式的一种，电池包10 的端子通过从左右方向两侧用弹力分别夹住充电器的端子，因此，充电器的端子在电池包10安装至充电器的过程中被电池包接口16引导而***到电池包10的端子，使得充电器的端子被电池包10的端子夹持，从而使得充电器与电池包10实现电连接。

电路板18，固定于支撑板17上侧，串联在电芯组件12与电池包接口16之间，用于采集与电池包10有关的电信号。在一些实施例中，电路板18串联在电芯组件12和电池包通信端子193之间，用于将电池包10的信息通过电池包通信端子193传输至附接在电池包10的电动工具20或充电器上。具体地，电池包10的信息包括：电池包10的充电电流，电芯组件12和/或电芯单元121的温度，电芯单元121的电压，电芯单元121的内阻值等。通常电池包10信息由传感器检测，因此电池包10还包括检测传感器。检测传感器的数量可以为一个或多个。在一些实施方式中，检测传感器可以为温度传感器，温度传感器设置在电芯组件12的表面或电芯单元121的表面，温度传感器具体可以为热敏电阻。检测传感器还可以为电压传感器，用于检测电芯单元121的电压。

电池包10还包括端子保护装置196，端子保护装置196固定于端子支撑座195上方，端子支撑座195固定于于支撑板17上方。端子保护装置196设有容纳空间1961a和容纳空间1961b，容纳空间1961a和容纳空间1961b之间相互独立。具体地，电池包充电端子191和电池包通信端子夹持部193分别设置于容纳空间1961a和1961b中，用于保护电池包充电端子191和电池包通信端子193。作为具体实施例的一种，参照图16所示，由于端子保护装置196为对称结构，此处以电池包充电端子191与端子保护装置196为例，详细说明。具体地，端子保护装置196的上部和下部分别设有与充电端子夹持部191a在上下方向上相对设置的开槽1962a和1962b，用于为充电器的正极端子***电池包充电端子191时，在上下方向上提供预留空间。优选地，充电端子夹持部191a与容纳空间1961a的内侧面之间均设有一定的预留空隙，用于适配充电端子夹持部191a可逆弹性形变的同时，也为工作中的电池包充电端子191提供散热空间。充电端子极片191b位于容纳空间1961a底部，放置在端子保护装置196的表面，充电端子极片191b通过导线197与电路板18实现电性连接。优选地，导线197与充电端子极片191b之间通过锡丝焊接实现电性连接。在装配过程中，电池包充电端子191沿前后方向装入端子保护装置196，使得电池包充电端子191完全位于容纳空间1961a中，充电端子极片191b与导线197通过焊接实现电性连接，从而实现减振和抗磨损作用。端子保护装置196采用绝缘材质制成，优选地，可选用塑料、陶瓷、橡胶等绝缘材质。

此处需要说明的是，电池包通信端子193与端子保护装置196的安装方式与上述步骤一致，此处不再重复说明。此外，本发明不局限于将电池包充电端子191和电池包通讯端子193设置于同一个端子保护装置196的中，也可对其他电池包端子进行封装保护，另外也可将电池包充电端子191和电池包通讯端子193封装在独立的端子保护装置的容纳空间中。

在一些实施例中，电池包10还包括保护元件110，参照图17至图20所示，保护元件110设置于放电路径上，用于实现在电池包10放电路径故障时，断开放电路径，从而保护电池包10和电动工具20。

在一些实施例中，电池包放电端子194与放电连接片140、保护元件110和电芯组件正极端子122依次连接，构成电池包10的放电路径。

在另一些实施例中，电池包放电端子194与放电连接片140、保护元件110和电芯组件负极端子123依次连接，构成电池包10的放电路径。

保护元件110包括保护元件后端110b和保护元件前端110a，保护元件后端110b与放电连接片140相连。在一些实施例中，电池包放电端子194与电芯组件正极端子122电性连接时，保护元件前端110a与电芯组件正极端子122相连。在一些实施例中，电池包放电端子194与电芯组件负极端子123电性连接时，保护元件前端110a与电芯组件负极端子123电性连接。

在一些实施例中，当电池包10的放电电流大于等于电流预设值时断开。具体地，保护元件110被配置为在流经放电路径的放电电流大于等于电流预设值时断开以切断放电路径，从而使电池包10停止输出电能以提高电池包10的安全性。在一些实施例中，保护元件110在放电电流异常升高到电流预设值时，自身熔断切断放电路径。

在一些实施例中，电池包10为异口电池包，保护元件110设置在放电路径中的同时，也设置在充电路径中，保证电池包10的放电路径中保护元件110断开后，不能对电池包10进行充电操作，上述充电路径与放电路径不是同一路径。

在一些实施例中，电池包充电端子191与电路板18、充电保险丝（图中未示出）、充电连接片120、充电连接片导线130、保护元件110和电芯组件正极端子122依次连接，构成电池包10的充电路径。其中，充电连接片导线130与保护元件后端110b相连。

在另一些实施例中，电池包充电端子191与电路板18、充电保险丝（图中未示出）、充电连接片120、充电连接片导线130、保护元件110和电芯组件负极端子123依次连接，构成电池包10的充电路径。其中，充电连接片导线130与保护元件后端110b相连。

在电池包10的放电路径出现故障导致保护元件110断开时，充电路径中由于保护元件110的断开，不能完成充电操作。优选地，保护元件110具体可以为插片式保险丝，裹敷式保险丝，贴片式保险丝等保险丝中的一种，在此并没有限制。另外充电连接片120以及放电连接片140选用导电性能良好的材质，此处也不做限制。优选地，充电保险丝位于电路板18的表面，可选用三端保险丝，在流经充电路径中电流值异常时，三端保险丝因高温熔断，从而保护电池包10，使其不再进行充电操作。

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 (12)

1.一种电池包，设置为给电动工具供电，所述电池包包括：

壳体；

电芯组件，位于所述壳体内，所述电芯组件包括电芯组件正极端子和电芯组件负极端子；

电池包接口，设置于所述壳体表面；

电路板，位于所述壳体内；

电池包端子，位于所述电池包接口中，所述电池包端子包括电池包充电端子和电池包放电端子；

所述电池包充电端子经过所述电池包的充电路径与所述电芯组件正极端子或所述电芯组件负极端子电性相连；

所述电池包放电端子经过所述电池包的放电路径与所述电芯组件正极端子或所述电芯组件负极端子电性相连；其特征在于，还包括：

保护元件，所述保护元件同时设置于所述充电路径和所述放电路径中。

2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，

还包括：

充电连接片，设置于所述充电路径中；

放电连接片，设置于所述放电路径中。

3.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，

所述充电连接片通过所述主电路板与所述电池包充电端子电性连接。

4.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，

所述放电连接片与所述电池包放电端子电性连接。

5.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，

所述保护元件的前端设置为与所述电芯组件正极端子或所述电芯组件的负极端子电性连接。

6.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，

所述保护元件的后端与所述充电连接片电性连接。

7.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，

所述保护元件的后端与所述充电连接片之间通过导线电性连接。

8.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，

所述保护元件设置为插片式保险丝，裹敷式保险丝，贴片式保险丝等保险丝中的一种。

9.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，

所述充电连接片和所述放电连接片为导电材质。

10.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，

所述电芯组件包括多个电芯单元。

11.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，

所述充电路径与所述放电路径不同。

12.一种电动工具，包括如权利要求书1-11任意一项所述的电池包。

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