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CN108365664A - 一种电池包电压转换电路及适配器 - Google Patents

一种电池包电压转换电路及适配器 Download PDF

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CN108365664A
CN108365664A CN201810303231.8A CN201810303231A CN108365664A CN 108365664 A CN108365664 A CN 108365664A CN 201810303231 A CN201810303231 A CN 201810303231A CN 108365664 A CN108365664 A CN 108365664A
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effect transistor
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voltage
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CN201810303231.8A
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侯维平
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Jiangsu Dong Cheng Electromechanical Tool Co Ltd
Original Assignee
Jiangsu Dong Cheng Electromechanical Tool Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/36—Arrangements using end-cell switching

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及一种电池包电压转换电路及适配器，包括：至少两个电池包、场效应晶体管和控制单元，第一电池包与第一场效应晶体管串联连接组成第一电池包模块；第二电池包与第二场效应晶体管串联连接组成第二电池包模块；第一电池包模块与第二电池包模块串联连接，第三场效应晶体管与第一电池包模块并联连接，第四场效应晶体管与第二电池包模块并联连接，通过控制单元控制场效应晶体管的通断实现至少二种输出电压，通过该电压转换电路，实现了多种电压的输出，拓展了电池包的使用范围，提升了电池包的电压兼容性。

Description

一种电池包电压转换电路及适配器
[技术领域]
本发明涉及一种电压转换电路，特别涉及一种电池包电压转换电路及适配器。
[背景技术]
目前，电池包特别是锂电池包已经是电动工具常用的电源类型，使用广泛。通常作为电动工具电源的电池包额定电压有4V、12V、18V、36V等等，不同工具采用的电池包额定电压并不相同。因此，许多使用者会有多个标准的电池包，以匹配不同类型的电动工具，比如用18V的电池包去驱动18V电动工具；36V电池包驱动36V电动工具，18V电池包并不能驱动36V的电动工具。
为解决不同电压电池包和工具之间适配的问题。如中国实用新型专利公告第CN201838666U公开了一种可以提供多种电压的电池包。该电池包的通用性好，但是不能拓宽用户已有的电池包的使用范围，提升已有的电池包的兼容性。
[发明内容]
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电池包电压转换电路，可以利用现有的电池包组合生成新的电压去驱动相应的电动工具，扩大电池包的使用范围，增加电池包电压兼容性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种电池包电压转换电路，包括：至少两个电池包、场效应晶体管和控制单元，第一电池包与第一场效应晶体管串联连接组成第一电池包模块；第二电池包与第二场效应晶体管串联连接组成第二电池包模块；第一电池包模块与第二电池包模块串联连接，第三场效应晶体管与第一电池包模块并联连接，第四场效应晶体管与第二电池包模块并联连接，当控制单元控制第一、第二场效应晶体管导通且第三、第四场效应晶体管断开时，输出第一电压；当控制单元控制第一、第四场效应晶体管导通且第二、第三场效应晶体管断开时，输出第二电压；当控制单元控制第二、第三场效应晶体管导通且第一、第四场效应晶体管断开时，输出第三电压；
进一步地，控制单元包括通信端，与用电设备通信，通过识别用电设备的额定电压控制场效应晶体管输出相应的第一、第二或第三电压。
进一步地，第一电池包模块、第二电池包模块及第三场效应晶体管、第四场效应晶体管之间设有保险丝。
进一步地，第一电池包模块和第二电池包模块正极分别通过第一电阻网络、第二电阻网络与控制单元连接。
进一步地，第一电池包、第二电池包具备相同的额定电压。
进一步地，用电设备为电动工具。
本发明还提供了一种适配器，包括：壳体、电池包插槽、用电设备接口、置于壳体内的电池包电压转换电路。
进一步地，适配器包括至少两个电池包插槽，且呈相对设置。
进一步地，用电设备为电剪刀，用电设备接口为快拆式电缆接口。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：通过该电压转化电路，可以有效利用已有电池包输出不同的供电电压，拓展了已有电池包的使用范围；另一方面，采用该方案还能实现多个电池包单独顺序供电，即一个电池包电能耗尽后自动切换到下一个电池包继续供电，有效延长了工具的操作时间，解决了长时间户外作业直流电源供电时间短的问题。
[附图说明]
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明:
图1是本发明的第一实施方式电池包电压转换电路原理图；
图2是本发明的第一实施方式的适配器示意图；
图3是本发明的第一实施方式的工具、适配器示意图；
图4是本发明的第二实施方式的电压转换电路原理图。
[具体实施方式]
参照附图1-3所示的本发明的第一实施方式图，本实施方式中仅包括两个电池单元BT1、BT2，场效应晶体管Q1、Q2、Q3、Q4、保险丝F2、电阻网络V1、V2的连接方式与实施方式1相同。当控制单元MCU控制Q1、Q2场效应晶体管导通且Q3、Q4场效应晶体管断开时，电池单元BT1、BT2串联输出电压；当控制单元MCU控制Q1、Q4场效应晶体管导通且Q2、Q3场效应晶体管断开时，电池单元BT1输出电压，电池单元BT2断路；当控制单元MCU控制Q2、Q3场效应晶体管导通且Q1、Q4场效应晶体管断开时，电池单元BT2输出电压，电池单元BT1断路。在本实施方式中，以电剪刀4为例，其额定工作电压为18V，电池单元BT1、BT2的电压均为18V。电池单元BT1、BT2对称地插在适配器3的插槽上，电池包电压转换电路位于适配器3内。其工作方式如下：当电剪刀4与适配器3通过电缆连接通信时，适配器3内电池包电压转换电路的控制单元MCU通过COM端获得电剪刀4的额定工作电压为18V，控制单元MCU控制场效应晶体管Q1、Q4导通，Q2、Q3断开，让电池单元BT1输出18V电压供电，并检测电池单元BT1和BT2的实时电压变化，当电池单元BT1欠压后，控制单元MCU则控制场效应晶体管Q2、Q3导通，Q1、Q4断开，让电池单元BT2输出18V电压供电，直到电池单元BT2欠压或电剪刀4操作开关断开，中断供电电流。在电池单元BT1与BT2切换供电时，场效应晶体管开关速度很快，且电剪刀4内还包括一电解电容可以维持切换过程中的电压，因此并不会引发因切换造成供电电压不稳的现象。同时，由于采用了多个电池包顺序供电的方式，有效延长了电剪刀4的户外作业时间。另外，由于电阻网络V1、V2均是通过场效应晶体管Q1、Q2连接在电池单元BT1、BT2正极的，因此在场效应晶体管Q1、Q2断开时，若电阻网络V1、V2的电压值不为零，则表示场效应晶体管Q1、Q2存在短路，控制单元MCU发出报警信号，当场效应晶体管Q3、Q4短路时，在电池单元BT1、BT2供电时，保险丝F2会被熔断，起到保护作用。本实施方式中，如果电剪刀4的额定电压为36V，则电池单元BT1、BT2可以串联输出供电电压。
本领域的普通技术人员也可以想到，在三个电池包及以上时的连接方式也可实现本发明目的，参照附图4所示的电池包电压转换电路原理图，包括多个电池包BT1、BT2...BTn，每个电池包正极均串联一个场效应晶体管Q1、Q2...Qn，组成多个电池包单元1、2...n，多个电池包单元1、2...n串联连接。场效应晶体管Q3、Q4...Qm分别与多个电池包单元1、2...n并联连接。在多个电池包单元2...n与场效应晶体管Q4...Qm并联的正极端分别串联保险丝F2...Fn。控制单元MCU分别与场效应晶体管Q1、Q2、Q3、Q4...Qn、Qm的控制端连接控制场效应晶体管的通断。当控制单元控制Q1、Q2...Qn场效应晶体管导通且Q3、Q4...Qm场效应晶体管断开时，多个电池包单元1、2...n串联连接输出电压；当控制单元MCU控制Q1、Q2...Qm场效应晶体管导通且Q3、Q4...Qn场效应晶体管断开时，BTn电池包被断开，其他电池包1、2...串联输出电压；当控制单元MCU控制Q1、Q4...Qm场效应晶体管导通且Q2、Q3...Qn场效应晶体管断开时，BT2...BTn电池包被断开，BT1电池包单独输出电压。可以理解的是，控制单元MCU还可以对多个场效应晶体管Q1、Q2...Qn、Qm采用其他的控制通断组合，从而实现任一的电池包单元或单独输出电压或与其他电池包单元串联组合输出电压。由此实现了电池包电压的转换调节，用于匹配驱动具备不同额定电压的电动工具。控制单元MCU通过电阻网络V1、V2...Vn检测多个电池包单元的电压，当电池包欠压时，切断当前电池包供电路径；控制单元MCU的COM端与电动工具COM端进行通信，获取电动工具额定电压等信息，控制电池包输出相应的电压。
本发明不局限于上述具体实施方式。本领域普通技术人员可以很容易地理解到，在不脱离本发明原理和范畴的前提下，本发明还有很多替代方案，本发明的保护范围以权利要求书的内容为准。

Claims (9)

1.一种电池包电压转换电路，可输出多种不同需求的电压，该电池包电压转换电路包括：至少两个电池包、场效应晶体管和控制单元，第一电池包与第一场效应晶体管串联连接组成第一电池包模块；第二电池包与第二场效应晶体管串联连接组成第二电池包模块；第一电池包模块与第二电池包模块串联连接，其特征在于：第三场效应晶体管与第一电池包模块并联连接，第四场效应晶体管与第二电池包模块并联连接，当控制单元控制第一、第二场效应晶体管导通且第三、第四场效应晶体管断开时，输出第一电压；当控制单元控制第一、第四场效应晶体管导通且第二、第三场效应晶体管断开时，输出第二电压；当控制单元控制第二、第三场效应晶体管导通且第一、第四场效应晶体管断开时，输出第三电压。
2.根据权利要求1所述的电池包电压转换电路，其特征在于：所述控制单元包括通信端，与用电设备通信，通过识别用电设备的额定电压控制所述场效应晶体管输出相应的第一、第二或第三电压。
3.根据权利要求2所述的电池包电压转换电路，其特征在于：所述第一电池包模块、第二电池包模块及第三场效应晶体管、第四场效应晶体管之间设有保险丝。
4.根据权利要求3所述的电池包电压转换电路，其特征在于：所述第一电池包模块和第二电池包模块正极分别通过第一电阻网络、第二电阻网络与所述控制单元连接。
5.根据权利要求1所述的电池包电压转换电路，其特征在于：所述第一电池包、第二电池包具备相同的额定电压。
6.根据权利要求2所述的电池包电压转换电路，其特征在于：所述用电设备为电动工具。
7.一种适配器，包括：壳体、电池包插槽、用电设备接口、置于壳体内的权利要求1-6任一项所述的电池包电压转换电路。
8.根据权利要求7所述的适配器，其特征在于：所述适配器包括至少两个电池包插槽，且呈相对设置。
9.根据权利要求8所述的适配器，其特征在于：所述用电设备为电剪刀，所述用电设备接口为快拆式电缆接口。
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