背包式電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種容納用于電動工具的可充電電池的背包式電源。
【背景技術(shù)】
[0002]提供給電動工具和其他設(shè)備的便攜式電源的一種提議是，于可穿戴的在使用者腰上的腰帶(電池套)中容納可充電電池(例，見日本實用新型申請H07-3983號公報)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]技術(shù)問題
[0004]穿戴于使用者背部的背包式電源是另一種可能的用于供電給電動工具和其他設(shè)備的便攜式電源。背包式電源能擁有比腰帶式電源更大的容量，因為背包式電源設(shè)置有能容納大量陣列排列的二次單元電池(例如，可充電鋰離子電池)的殼體。
[0005]通常地，二次電池在其充電和放電時趨向于升溫，并且當(dāng)其溫度升高時其性能會退化。在上述單元電池的排列中，可充電單元電池溫度升高的量根據(jù)單元電池在陣列中的位置有所不同。溫度升高的不一致性能引發(fā)個別單元電池的不規(guī)則退化。如果即使背包式電源的多個可充電電池中的一個經(jīng)歷顯著地退化，電源的整體放電容量也可能被削弱，阻礙電源釋放其期望的放電量。
[0006]問題的解決方案
[0007]鑒于上述，本發(fā)明的目的是提供一種能夠緩解二次電池間的不一致退化的背包式電源。
[0008]為了達到上述及其他目的，本發(fā)明提供一種背包式電源，其包括:多個二次單元電池；殼體，其構(gòu)成為容納所述多個二次單元電池，且適于穿戴在使用者的背部；以及冷卻風(fēng)扇，其構(gòu)成為冷卻所述多個二次單元電池。
[0009]使用該結(jié)構(gòu)，由于二次電池的溫度升高被抑制，二次電池的退化能被緩解。
[0010]進一步，優(yōu)選的是，所述多個二次單元電池沿第一方向排列以形成多個電池單元，所述多個電池單元沿垂直于第一方向的第二方向排列。
[0011]優(yōu)選的是，所述多個電池單元可獨立地從所述殼體拆卸或可獨立地附接到所述殼體。
[0012]還優(yōu)選的是，在各所述多個電池單元中的所述多個二次單元電池相互串聯(lián)連接，并且所述多個電池單元相互并聯(lián)連接。
[0013]使用該結(jié)構(gòu)，即使當(dāng)一個或多個二次單元電池經(jīng)歷顯著的退化時，僅擁有退化的單元電池的電池單元能被替換，因此方便電池組的維修并且減少需要用于替換的費用。
[0014]優(yōu)選的是，所述冷卻風(fēng)扇包括設(shè)置為與所述多個電池單元一一對應(yīng)的多個風(fēng)扇，所述背包式電源進一步包括:多個溫度傳感器，每個溫度傳感器都構(gòu)成為檢測所述多個電池單元中對應(yīng)的一個的溫度；以及控制單元，其構(gòu)成為基于由多個溫度傳感器檢測到的溫度彼此獨立地控制所述多個風(fēng)扇中的每一個。
[0015]進一步，優(yōu)選的是，控制單元被構(gòu)造為獨立地控制所述多個風(fēng)扇中的每一個，以便所述多個電池單元間的溫度差保持在指定范圍內(nèi)。
[0016]該結(jié)構(gòu)能緩解多個電池組在退化進展中的不一致，從而防止整體放電容量過早地減少。
[0017]還優(yōu)選的是，所述控制單元構(gòu)成為停止與所述多個電池單元中的特定電池單元對應(yīng)的所述多個風(fēng)扇中的特定風(fēng)扇，在所述多個電池單元中，所述特定電池單元具有最低的溫度。
[0018]還優(yōu)選的是，所述控制單元構(gòu)成為驅(qū)動與所述多個電池單元中的特定電池單元對應(yīng)的所述多個風(fēng)扇中的特定風(fēng)扇，在所述多個電池單元中，所述特定電池單元具有最高的溫度。
[0019]該結(jié)構(gòu)能在節(jié)約電能的同時，緩解多個電池單元在退化進展中的不一致。
[0020]還優(yōu)選的是，每個電池單元均具有第一端和在第一方向上與第一端相對的第二端，所述多個風(fēng)扇沿第二方向交替地設(shè)置在第一端和第二端。
[0021]該結(jié)構(gòu)能在第一方向上更好平衡地冷卻多個二次單元電池。
[0022]進一步優(yōu)選的是:所述殼體具有外壁、與外壁相對的且構(gòu)為抵靠使用者背部的內(nèi)壁以及一對均連接外壁和內(nèi)壁的側(cè)壁，從外壁到內(nèi)壁的方向為垂直于第一方向和第二方向的第三方向，且其中多個電池單元的組合體在第一方向、第二方向和第三方向定義了中心；且其中外壁、內(nèi)壁和側(cè)壁的其中之一在對應(yīng)于中心的位置形成開口，所述開口為空氣入口和空氣出口中的至少一個,用于通過冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生流過中心的氣流。
[0023]該結(jié)構(gòu)不僅能冷卻二次單元電池的本體，而且還能集中冷卻比在外圍的二次單元電池更可能升高溫度的二次單元電池。因此，該結(jié)構(gòu)也能緩解多個二次單元電池間的退化進展不一致。
[0024]優(yōu)選的是,所述殼體具有一對側(cè)壁，每個側(cè)壁均在第一方向上與所述多個電池單元中的每一個的兩端相對，并且具有面對沿第二方向的最底端電池單元的底壁，側(cè)壁和底壁的其中之一形成有入口和出口中的至少一個，以通過冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生氣流。
[0025]當(dāng)電源運作在雨中或其他的降水情況下，該結(jié)構(gòu)限制了進入殼體的水分的量。
[0026]進一步優(yōu)選的是，所述殼體具有抵靠使用者背部的壁，所述壁形成有入口和出口中的至少一個，以通過所述冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生氣流。
[0027]該結(jié)構(gòu)進一步限制了雨水或者其他雜質(zhì)會通過開口進入殼體的可能性。
[0028]還優(yōu)選的是，所述殼體具有抵靠使用者背部的壁，所述壁和所述多個單元電池在它們之間限定了空間，所述空間為延伸自或延伸到所述冷卻風(fēng)扇的空氣通道。
[0029]該結(jié)構(gòu)能減少產(chǎn)生于二次單元電池、通過殼體傳遞給使用者的背部的熱量。穿過空氣通道的冷卻氣流在防止使用者的背部變得悶熱方面是有效的。
[0030]進一步，如果排出氣體的方向能通過反轉(zhuǎn)風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)方向或類似的方法改變，當(dāng)電源運作在寒冷天氣中或寒冷季節(jié)期間，二次單元電池產(chǎn)生的熱量能用于加熱使用者的背部。
[0031]優(yōu)選的是:所述多個電池單元限定了沿第一方向和沿第二方向的中心；且其中，每個電池單元中的多個單元電池沿第一方向在相鄰的單元電池之間設(shè)置第一間隙，并且所述多個電池單元沿第二方向在相鄰的電池單元之間設(shè)置第二間隙，第一間隙和第二間隙中的至少一個朝向中心增大，以便位于最靠近中心的第一間隙和第二間隙中的特定的一個為最大，并且位于最遠離中心的第一間隙和第二間隙中的特定的另一個為最小。
[0032]進一步優(yōu)選的是，進一步包括多個熱分布控制構(gòu)件，每個熱分布控制構(gòu)件均設(shè)置在相鄰的電池單元之間且構(gòu)成為控制所述多個電池單元間的熱分布。
[0033]進一步優(yōu)選的是，所述熱分布控制構(gòu)件包括構(gòu)成為部分隔離相鄰的電池單元之間的空間的隔板。還優(yōu)選的是，所述熱分布控制構(gòu)件由絕熱材料制成。
[0034]該結(jié)構(gòu)能引導(dǎo)冷卻氣體在第一方向上均勻的包圍單元電池，獲得更有效的二次單元電池的冷卻。而且，相鄰電池單元間的熱傳遞能被限制，從而實現(xiàn)二次單元電池間更好的熱分布。
[0035]優(yōu)選的是，二次單元電池為鋰離子二次單元電池。
[0036]上述本發(fā)明的該結(jié)構(gòu)對本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)現(xiàn)有的任何種類的二次電池均有效，但使用在充電和放電期間對其二次單元電池間的溫度差一貫敏感的鋰離子電池，展現(xiàn)出更顯著的效果，
[0037]發(fā)明的有益效果
[0038]根據(jù)本發(fā)明的背包式電源能緩解二次電池間的不一致(不規(guī)則)的退化。
【附圖說明】
[0039]圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的背包式電源的主視圖
[0040]圖2A是的圖1的背包式電源的殼體的剖視圖，并且示出了殼體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
[0041]圖2B是圖1的背包式電源的殼體的側(cè)剖視圖。
[0042]圖3A是根據(jù)本發(fā)明的變形例的背包式電源的殼體的剖視圖。
[0043]圖3B是圖3A的背包式電源的殼體的側(cè)剖視圖。
[0044]圖4A是根據(jù)本發(fā)明的另一變形例的背包式電源的殼體剖視圖。
[0045]圖4B是圖4A的背包式電源的殼體的側(cè)剖視圖。
【具體實施方式】
[0046]下面，將參考圖1至2B描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的背包式電源I。應(yīng)該注意的是，圖1中的電源I的外觀和形狀略微地不同于其他附圖中的，但是在優(yōu)選實施方式中被認為能實現(xiàn)相同的功能。
[0047]根據(jù)優(yōu)選實施方式的電源I用于容納給電動工具供電的電池組2 (見圖2)。在使用者操作電動工具的同時容納于電源I中的電池組2可被穿戴在使用者的背上。如圖1至2B所示，電源I還包括盒狀的殼體3。
[0048]殼體3包括靠在使用者背部的接觸面31、在接觸面31對面的外表面32(見圖2B)、頂面33、底面34和一對側(cè)面35。
[0049]四個入口 35a和四個出口 35b在面對將在下面描述的四個各自的電池單元22的位置處分別形成于相對的側(cè)面35。在優(yōu)選實施方式中，入口 35a形成在右側(cè)面35，出口 35b形成在左側(cè)面35，如圖2A所示。
[0050]殼體3容納電池組2，以及四個溫度傳感器4，四個冷卻風(fēng)扇5，和控制單元6。
[0051]電池組2包括總共八十個鋰離子二次單元電池(下文“單元電池”)21。更具體地，在本例中，電池組2具有四個電池單元22，每個電池單元22都由排列成兩行的二十個單元電池21構(gòu)成，每十個單元電池串聯(lián)成一行。即，十個單元電池21在每行串聯(lián)，并且兩行單元電池21在每個電池單元22中相互并連。電池單元22沿左右方向延伸。
[0052]溫度傳感器4中的一個被設(shè)置在各電池單元22的中央?yún)^(qū)域，該中央?yún)^(qū)域為在每個電池單元22中對溫度上升最敏感的位置。溫度傳感器4用于檢測相應(yīng)電池單元22的溫度并且用于將溫度數(shù)據(jù)輸出給控制單元6。
[0053]冷卻風(fēng)扇5安裝于殼體3中，每個冷卻風(fēng)扇均位于面對相應(yīng)的電池單元22的在左右方向上的一端(在優(yōu)選實施方式中左端)的位置。
[0054]控制單元6基于相應(yīng)的溫度傳感器4檢測到的相應(yīng)的電池單元22的溫度獨立地控制每個冷卻風(fēng)扇5。具體地，控制單元6控制每個冷卻風(fēng)扇5以致風(fēng)扇的溫度不超出指定的溫度。進一步，控制單元6還控制冷卻風(fēng)扇5以使四個電池單元22間的溫度差保持在指定范圍內(nèi)。控制冷卻風(fēng)扇5的可行方式包括調(diào)節(jié)每個冷卻風(fēng)扇5的旋轉(zhuǎn)速度和反轉(zhuǎn)每個冷卻風(fēng)扇5的旋轉(zhuǎn)方向。(即是,反轉(zhuǎn)進氣/排氣方向)
[0055]通過控制每個冷卻風(fēng)扇5以使四個電池單元22間的溫度差保持在指定范圍內(nèi)，根據(jù)本實施方式的電源I能夠緩解電池單元22間的不規(guī)則退化。因此，該結(jié)構(gòu)抑制了歸因于僅僅一部分單元電池21的性能退化的單元電池21的整體功能的下降。
[0056]使用傳統(tǒng)的技術(shù)，如果即使電池組中的一個單元電池極度地退化，整個電池組必須被替換掉。然而，根據(jù)優(yōu)選實施方式的電池組2將單元電池21排列成多個電池單元22。從而，當(dāng)其中一個單元電池21經(jīng)歷極度地退化時，僅擁有該退化的單元電池21的電池單元22需要被替換，因此方便電池組2的維修并且減少需要用于替換的費用。
[0057]在上述例子中，單元電池21為鋰離子二次單元電池。由于在充電和放電期間這類單元電池比其