CN210778872U - 电池包 - Google Patents

Abstract

一种电池包，所述电池包包括用于与电动工具或充电器电连接的四个端口，所述四个端口包括第一端口、第二端口、正极端和负极端；所述电池包通过第一端口向电动工具或充电器发送配置信息；所述电池包通过第一端口接收电动工具或充电器发送的电参数信息。本实用新型不但能够实现电池包单个端口的数据收发功能的复用，有利于端口功能的拓展，而且简化了控制，还能防止现有电池包因需要按压锁止机构来唤醒而导致的电池包脱落情况的发生。

Description

电池包

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，具体涉及一种电池包，适用于电动工具等电子设备。

背景技术

电动工具(如锂电工具)已经在市面上推行多年，市面上存在大量的电池包和工具。

随着互联网向物联网(Internet of Things，简称IOT)的转变，电动工具也可能实现连网，例如用户希望通过手机APP远程获得电池包的电量，通过手机APP设置电动工具的转速、扭矩等参数，通过手机APP显示电动工具的运行参数，电池包在充电时能通过手机APP获得电池的充电状态等等。

为了能使电动工具实现连网，需要电池包、电工工具或充电器具备通信功能，而现有技术中的电池包、电动工具或充电器没有配置适应IOT的通信功能，现有技术中的有线通信，需要收发两路信号，也就是说，为了使现有技术中的电池包具备通信功能，需要在现有技术中的电池包上增加两个端口。而如果在现有技术中的电池包上增加两个端口，势必会导致电池包体积增加、端口增多、不能适配现有技术中的电动工具或充电器。

为解决上述问题，现有技术中出现了通过采用端口复用的方式，在电池包原有端口上复用数据接收功能或数据发送功能。然而，现有端口复用仅仅在一个端口上单独复用数据接收功能或数据发送功能，不能同时复用数据接收功能和数据收发功能，这就限制了端口功能的拓展；此外，现有端口复用需要借助切换信号进行复用功能的切换，增加了控制的复杂度；以及，现有电池包的触发唤醒大多采用在其锁止机构的下方设置一触发按钮，通过按压锁止机构驱动触发按钮来给电池包内的唤醒电路提供触发信号，从而唤醒电池包供电，由于该方案是通过按压锁止机构实现的，因此在按压锁止机构的过程中存在电池包从电动工具或充电器上脱落的安全隐患。

发明内容

本实用新型的发明目的是提供一种电池包,不但能够实现电池包单个端口的数据收发功能的复用，有利于端口功能的拓展，而且简化了控制，还能防止现有电池包因需要按压锁止机构来唤醒而导致的电池包脱落情况的发生。

为达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是：一种电池包，所述电池包包括用于与电动工具或充电器电连接的四个端口，所述四个端口包括第一端口、第二端口、正极端和负极端；

所述第一端口兼具数据发送功能、数据接收功能和输出第一状态信号的功能，所述第二端口兼具状态激活功能和输出第二状态信号的功能，所述第一状态信号包括电池包ID，所述第二状态信号包括电池包温度或电池包中单节电池的状态信号；

所述电池包通过第一端口向电动工具或充电器发送配置信息；

所述电池包通过第一端口接收电动工具或充电器发送的电参数信息。

上述技术方案中，所述电池包包括第一控制模块、供电模块、单节电池检测模块、以及集成在第一端口上的第一数据发送电路、第一数据接收电路、第一状态信号采样电路和集成在第二端口上的唤醒模块、第二状态信号采样电路；

与所述电池包电连接的电动工具或充电器包括第二控制模块、以及集成在第一端口上的第二数据发送电路、第二数据接收电路、第一状态信号接收电路和集成在第二端口上的触发模块、第二状态信号接收电路。

上述技术方案中，所述第一数据发送电路包括第一电阻和第一晶体管，所述第一电阻的一端电连接到第一控制模块的数据发送端，所述第一电阻的另一端电连接到第一晶体管的基极，所述第一晶体管的集电极电连接到第一端口，所述第一晶体管的发射极接地；

所述第一数据接收电路包括第二电阻、第三电阻、第四电阻和第二晶体管，所述第二电阻的一端电连接到第一控制模块的数据接收端，所述第二电阻的另一端分别电连接到第三电阻的一端和第二晶体管的集电极，所述第三电阻的另一端电连接到第一供电电源，所述第二晶体管的发射极接地，所述第二晶体管的基极电连接到第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端电连接到第一端口；

所述第一状态信号采样电路包括第五电阻和一稳压管，所述第五电阻的一端和稳压管的负极均电连接到第一端口，所述第五电阻的另一端和稳压管的正极均接地；

所述唤醒模块包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一MOS管、第三晶体管和一电容，所述第六电阻的一端电连接到第一MOS管的漏极，所述第六电阻的另一端分别电连接到供电模块的控制信号输入端、第一控制模块的控制信号输入端和第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端接地，所述第一MOS管的源极分别电连接到供电模块的电源输出端和第八电阻的一端，所述第一MOS管的栅极分别电连接到第八电阻的另一端和第三晶体管的集电极，所述第三晶体管的发射极接地，所述第三晶体管的基极电连接到第九电阻的一端，所述第九电阻的另一端电连接到电容的一端，所述电容的另一端电连接到第二端口；

所述第二状态信号采样电路包括第十电阻、第二MOS管和一热敏电阻，所述第十电阻电连接到第一控制模块的单节电池的状态信号发送端，所述第十电阻的另一端电连接到第二MOS管的栅极，所述第二MOS管的源极接地，所述第二MOS管的漏极电连接到热敏电阻的一端，所述热敏电阻的另一端电连接到第二端口。

上述技术方案中，所述第五电阻为ID电阻。

上述技术方案中，所述第二数据发送电路包括第十一电阻和第四晶体管，所述第十一电阻的一端电连接到第二控制模块的数据发送端，所述第十一电阻的另一端电连接到第四晶体管的基极，所述第四晶体管的集电极电连接到第一端口，所述第四晶体管的发射极接地；

所述第二数据接收电路包括第十二电阻、第十三电阻和第五晶体管，所述第十二电阻的一端电连接到第二供电电源，所述第十二电阻的另一端分别电连接到第五晶体管的集电极和第二控制模块的数据接收端，所述第五晶体管的发射极接地，所述第五晶体管的基极电连接到第十三电阻的一端，所述第十三电阻的另一端电连接到第一端口；

所述第一状态信号接收电路包括第十四电阻，所述第十四电阻的一端电连接到第二供电电源，所述第十四电阻的另一端电连接到第一端口；

所述触发模块包括第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第三MOS管和第六晶体管，所述第十五电阻的一端分别电连接到第三供电电源和第三MOS管的源极，所述第十五电阻的另一端分别电连接到第三MOS管的栅极和第六晶体管的集电极，所述第三MOS管的漏极电连接到第十六电阻的一端，所述第十六电阻的另一端电连接到第二端口，所述第六晶体管的发射极接地，所述第六晶体管的基极电连接到第十七电阻的一端，所述第十七电阻的另一端电连接到第二控制模块的控制信号输出端；

所述第二状态信号接收电路包括第十八电阻，所述第十八电阻的一端电连接到第二控制块的单节电池的状态信号接收端，所述第十八电阻的另一端电连接到第二端口。

上述技术方案中，所述电池包还包括将电动工具或充电器的电参数信息发送给终端设备的无线通信模块。

上述技术方案中，所述无线通信模块选用蓝牙模块和/或WIFI模块。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1.本实用新型通过在电池包的BS端口复用数据发送功能和数据接收功能，当电池包和电动工具或充电器连接时，电动工具或充电器不仅可以根据BS端口或TV端口上的状态信号确定电池包的状态，同时还可以通过复用的BS端口和电池包进行数据通信，在保证电池包大小不变的情况下，实现了具有通信功能的电池包，解决了现有技术中电池包和市面上已有的电动工具或充电器不适配的问题，给用户带来了便利；

2.本实用新型由于在BS端口既复用了数据发送功能又复用了数据接收功能，因此只通过BS端口就能实现数据的发送和接收功能，从而便于对TV端口的功能进行拓展，在此基础上，在TV端口上复用唤醒功能，实现电池包的低功耗唤醒，相比于现有技术通过按压电池包的锁止机构以驱动触发按钮来实现电池包唤醒的方式，在保证了电池包唤醒和休眠功能，降低其功耗，延长其使用寿命的前提下，能够有效防止现有电池包因需要按压锁止机构来唤醒而导致的电池包脱落情况的发生；

3.本实用新型通过硬件实现了BS端口的数据发送和数据接收功能的复用，简化了控制；

4.本实用新型的第一至第三供电电源均可使用3.3V电源，从而能够进一步降低能耗。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的电池包与电动工具或充电器的端口连接示意图。

图2是本实用新型实施例一的电池包与电动工具或充电器的端口连接的内部电路结构示意图。

其中：1、电池包；11、第一控制模块；12、供电模块；13、单节电池检测模块；14、无线通信模块；2、电动工具或充电器；21、第二控制模块。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例一：

参见图1所示，本实用新型提供了一种电池包1，所述电池包包括用于与电动工具或充电器2电连接的四个端口，所述四个端口包括第一端口BS/RX/TX、第二端口TV、正极端B+和负极端B-；

所述第一端口BS/RX/TX兼具数据发送功能、数据接收功能和输出第一状态信号的功能，所述第二端口TV兼具状态激活功能和输出第二状态信号的功能，所述第一状态信号包括电池包ID，所述第二状态信号包括电池包温度或电池包中单节电池的状态信号；

所述电池包1通过第一端口BS/RX/TX向电动工具或充电器2发送配置信息；

所述电池包1通过第一端口BS/RX/TX接收电动工具或充电器2发送的电参数信息。

具体地，为实现上述功能，与电池包1连接的电动工具或充电器2上也需要配备四个端口，即，对应电池包1的第一端口、第二端口、正极端和负极端；其中，电池包1的第一端口BS/RX/TX连接到电动工具或充电器2的第一端口，电池包1的第二端口TV连接到电动工具或充电器2的第二端口，电池包1的正极端B+连接到电动工具或充电器2的正极端，电池包1的负极端B-连接到电动工具或充电器2的负极端。

参见图2所示，所述电池包1包括第一控制模块11、供电模块12、单节电池检测模块13、以及集成在第一端口BS/RX/TX上的第一数据发送电路、第一数据接收电路、第一状态信号采样电路和集成在第二端口TV上的唤醒模块、第二状态信号采样电路；

与所述电池包1电连接的电动工具或充电器2包括第二控制模块21、以及集成在第一端口上的第二数据发送电路、第二数据接收电路、第一状态信号接收电路和集成在第二端口上的触发模块、第二状态信号接收电路。

所述电池包中电路具体为，所述第一数据发送电路包括第一电阻R1和第一晶体管Q1，所述第一电阻R1的一端电连接到第一控制模块11的数据发送端TX1，所述第一电阻R1的另一端电连接到第一晶体管Q1的基极，所述第一晶体管Q1的集电极电连接到第一端口BS/RX/TX，所述第一晶体管Q1的发射极接地；

所述第一数据接收电路包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第二晶体管Q2，所述第二电阻R2的一端电连接到第一控制模块11的数据接收端RX1，所述第二电阻R2的另一端分别电连接到第三电阻R3的一端和第二晶体管Q2的集电极，所述第三电阻R3的另一端电连接到第一供电电源VCC1，所述第二晶体管Q2的发射极接地，所述第二晶体管Q2的基极电连接到第四电阻R4的一端，所述第四电阻R4的另一端电连接到第一端口BS/RX/TX；

所述第一状态信号采样电路包括第五电阻R5和一稳压管ZD，所述第五电阻R5的一端和稳压管ZD的负极均电连接到第一端口BS/RX/TX，所述第五电阻R5的另一端和稳压管ZD的正极均接地，其中，第五电阻R5为ID电阻；

所述唤醒模块包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第一MOS管Q3、第三晶体管Q4和一电容C，所述第六电阻R6的一端电连接到第一MOS管Q3的漏极，所述第六电阻R6的另一端分别电连接到供电模块12的控制信号输入端、第一控制模块11的控制信号输入端和第七电阻R7的一端，所述第七电阻R7的另一端接地，所述第一MOS管Q3的源极分别电连接到供电模块12的电源输出端和第八电阻R8的一端，所述第一MOS管Q3的栅极分别电连接到第八电阻R8的另一端和第三晶体管Q4的集电极，所述第三晶体管Q4的发射极接地，所述第三晶体管Q4的基极电连接到第九电阻R9的一端，所述第九电阻R9的另一端电连接到电容C的一端，所述电容C的另一端电连接到第二端口TV；

所述第二状态信号采样电路包括第十电阻R10、第二MOS管Q5和一热敏电阻NTC，所述第十电阻R10电连接到第一控制模块11的单节电池的状态信号发送端，所述第十电阻R10的另一端电连接到第二MOS管Q5的栅极，所述第二MOS管Q5的源极接地，所述第二MOS管Q5的漏极电连接到热敏电阻NTC的一端，所述热敏电阻NTC的另一端电连接到第二端口TV。

所述电动工具或充电器中电路具体为，所述第二数据发送电路包括第十一电阻R11和第四晶体管Q6，所述第十一电阻R11的一端电连接到第二控制模块21的数据发送端TX2，所述第十一电阻R11的另一端电连接到第四晶体管Q6的基极，所述第四晶体管Q6的集电极电连接到第一端口，所述第四晶体管Q6的发射极接地；

所述第二数据接收电路包括第十二电阻R12、第十三电阻R13和第五晶体管Q7，所述第十二电阻R12的一端电连接到第二供电电源VCC2，所述第十二电阻R12的另一端分别电连接到第五晶体管Q7的集电极和第二控制模块21的数据接收端RX2，所述第五晶体管Q7的发射极接地，所述第五晶体管Q7的基极电连接到第十三电阻R13的一端，所述第十三电阻R13的另一端电连接到第一端口；

所述第一状态信号接收电路包括第十四电阻R14，所述第十四电阻R14的一端电连接到第二供电电源VCC2，所述第十四电阻R14的另一端电连接到第一端口；

所述触发模块包括第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第三MOS管Q8和第六晶体管Q9，所述第十五电阻R15的一端分别电连接到第三供电电源VCC3和第三MOS管Q8的源极，所述第十五电阻R15的另一端分别电连接到第三MOS管Q8的栅极和第六晶体管Q9的集电极，所述第三MOS管Q8的漏极电连接到第十六电阻R16的一端，所述第十六电阻R16的另一端电连接到第二端口，所述第六晶体管Q9的发射极接地，所述第六晶体管Q9的基极电连接到第十七电阻R17的一端，所述第十七电阻R17的另一端电连接到第二控制模块21的控制信号输出端；其中，第十五电阻R15、第十七电阻R17和Q9构成片选电路，通过发送片选信号可实现从多个电池包中选择其中一个进行数据传输；

所述第二状态信号接收电路包括第十八电阻R18，所述第十八电阻R18的一端电连接到第二控制块21的单节电池的状态信号接收端，所述第十八电阻R18的另一端电连接到第二端口。

具体地，所述电池包1还包括将电动工具或充电器2的电参数信息发送给终端设备的无线通信模块14，所述无线通信模块14的电源输入端电连接到供电模块12的电源输出端，且所述无线通信模块14与第一控制模块11控制连接。更具体地，所述无线通信模块14选用蓝牙模块和/或WIFI模块。

参见图2所示，当电池包1连接到电动工具或充电器2上时，第二控制模块21作为主机通过数据发送端TX2经第一端口向电池包1发送请求信号，第一控制模块11作为从机通过数据接收端RX1接收第二控制模块21发送过来的请求信号并据此决定通过数据发送端TX1经第一端口BS/RX/TX向电动工具或充电器2发送数据、或通过第一状态信号采样电路经第一端口BS/RX/TX向电动工具或充电器2发送电池包ID、或通过第二状态信号采样电路经第二端口TV向电动工具或充电器2发送电池包温度或电池包中单节电池的状态信号；此外，电动工具或充电器2可通过第二控制模块21控制触发模块经第二端口向电池包1中的唤醒模块发送触发信号，唤醒模块接收到触发信号后给供电模块12发送唤醒信号控制供电模块12导通实现电池包1的放电，即实现电池包1的唤醒。

本实用新型中的单节电池检测模块13可通过专业芯片方式实现，如选用TI的BQ76920芯片；也可通过硬件电路方式实现，如选用运算放大器或三极管等方式采集单极电压；上述两种单节电池检测模块的实现方式为本领域技术人员所熟知的，属于现有技术。

本实用新型中的第一控制模块11和第二控制模块12可选用逻辑控制单元，具体可选用单片机，更具体可选用瑞萨RL78/G13单片机芯片。

本实用新型中的第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q4、第四晶体管Q6、第五晶体管Q7和第六晶体管Q9均选用NPN型晶体管；本实用新型中的第一MOS管Q3和第三MOS管Q8均选用PMOS管，第二MOS管Q5选用NMOS管。

本实用新型中的第一供电电源VCC1、第二供电电源VCC2和第三供电电源VCC3可选用3.3V/5V电源，其中，第二供电电源VCC2和第三供电电源VCC3可合并为一个供电电源使用。

本实用新型通过无线通信模块与终端设备进行无线通信，可在用户端进行个性化功能定制，如进行扭矩设定等；还可实现诸如耗材寿命提醒、剩余电量显示、充电提醒、根据工况智能调整参数等智能化功能，提高待机或零部件寿命。

作为扩展，本实用新型还可通过无线通信模块与制造端建立无线通信连接，有利于对设备使用的历史记录、工况信息进行大数据收集与分析；对设备的软件进行升级更新；还便于售后对设备进行远程故障诊断。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种电池包，其特征在于，所述电池包包括用于与电动工具或充电器电连接的四个端口，所述四个端口包括第一端口、第二端口、正极端和负极端；

所述第一端口兼具数据发送功能、数据接收功能和输出第一状态信号的功能，所述第二端口兼具状态激活功能和输出第二状态信号的功能，所述第一状态信号包括电池包ID，所述第二状态信号包括电池包温度或电池包中单节电池的状态信号；

所述电池包通过第一端口向电动工具或充电器发送配置信息；

所述电池包通过第一端口接收电动工具或充电器发送的电参数信息。

2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池包包括第一控制模块、供电模块、单节电池检测模块、以及集成在第一端口上的第一数据发送电路、第一数据接收电路、第一状态信号采样电路和集成在第二端口上的唤醒模块、第二状态信号采样电路；

与所述电池包电连接的电动工具或充电器包括第二控制模块、以及集成在第一端口上的第二数据发送电路、第二数据接收电路、第一状态信号接收电路和集成在第二端口上的触发模块、第二状态信号接收电路。

3.根据权利要求2所述的电池包，其特征在于，所述第一数据发送电路包括第一电阻和第一晶体管，所述第一电阻的一端电连接到第一控制模块的数据发送端，所述第一电阻的另一端电连接到第一晶体管的基极，所述第一晶体管的集电极电连接到第一端口，所述第一晶体管的发射极接地；

所述第一数据接收电路包括第二电阻、第三电阻、第四电阻和第二晶体管，所述第二电阻的一端电连接到第一控制模块的数据接收端，所述第二电阻的另一端分别电连接到第三电阻的一端和第二晶体管的集电极，所述第三电阻的另一端电连接到第一供电电源，所述第二晶体管的发射极接地，所述第二晶体管的基极电连接到第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端电连接到第一端口；

所述第一状态信号采样电路包括第五电阻和一稳压管，所述第五电阻的一端和稳压管的负极均电连接到第一端口，所述第五电阻的另一端和稳压管的正极均接地；

所述唤醒模块包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第一MOS管、第三晶体管和一电容，所述第六电阻的一端电连接到第一MOS管的漏极，所述第六电阻的另一端分别电连接到供电模块的控制信号输入端、第一控制模块的控制信号输入端和第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端接地，所述第一MOS管的源极分别电连接到供电模块的电源输出端和第八电阻的一端，所述第一MOS管的栅极分别电连接到第八电阻的另一端和第三晶体管的集电极，所述第三晶体管的发射极接地，所述第三晶体管的基极电连接到第九电阻的一端，所述第九电阻的另一端电连接到电容的一端，所述电容的另一端电连接到第二端口；

所述第二状态信号采样电路包括第十电阻、第二MOS管和一热敏电阻，所述第十电阻电连接到第一控制模块的单节电池的状态信号发送端，所述第十电阻的另一端电连接到第二MOS管的栅极，所述第二MOS管的源极接地，所述第二MOS管的漏极电连接到热敏电阻的一端，所述热敏电阻的另一端电连接到第二端口。

4.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，所述第五电阻为ID电阻。

5.根据权利要求2所述的电池包，其特征在于，所述第二数据发送电路包括第十一电阻和第四晶体管，所述第十一电阻的一端电连接到第二控制模块的数据发送端，所述第十一电阻的另一端电连接到第四晶体管的基极，所述第四晶体管的集电极电连接到第一端口，所述第四晶体管的发射极接地；

所述第二数据接收电路包括第十二电阻、第十三电阻和第五晶体管，所述第十二电阻的一端电连接到第二供电电源，所述第十二电阻的另一端分别电连接到第五晶体管的集电极和第二控制模块的数据接收端，所述第五晶体管的发射极接地，所述第五晶体管的基极电连接到第十三电阻的一端，所述第十三电阻的另一端电连接到第一端口；

所述第一状态信号接收电路包括第十四电阻，所述第十四电阻的一端电连接到第二供电电源，所述第十四电阻的另一端电连接到第一端口；

所述触发模块包括第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第三MOS管和第六晶体管，所述第十五电阻的一端分别电连接到第三供电电源和第三MOS管的源极，所述第十五电阻的另一端分别电连接到第三MOS管的栅极和第六晶体管的集电极，所述第三MOS管的漏极电连接到第十六电阻的一端，所述第十六电阻的另一端电连接到第二端口，所述第六晶体管的发射极接地，所述第六晶体管的基极电连接到第十七电阻的一端，所述第十七电阻的另一端电连接到第二控制模块的控制信号输出端；

所述第二状态信号接收电路包括第十八电阻，所述第十八电阻的一端电连接到第二控制块的单节电池的状态信号接收端，所述第十八电阻的另一端电连接到第二端口。

6.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池包还包括将电动工具或充电器的电参数信息发送给终端设备的无线通信模块。

7.根据权利要求6所述的电池包，其特征在于，所述无线通信模块选用蓝牙模块和/或WIFI模块。

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