[发明专利]高功率电池供电系统

说明书

一种电气组合，电动设备系统、电动机组件、电池组以及运行方法。该组合可以包括电气设备，该电气设备包括设备壳体，由该设备壳体支撑的负载，该负载可运行以输出至少约1800瓦(W)，以及电连接至该负载的设备端子；电池组，包括电池组壳体，由该电池组壳体支撑的电池单元，该电池单元被电连接并且具有高达约20伏的标称电压，以及电池组端子，该电池组端子电连接至该设备端子以在电池组和电气设备之间传输电流；以及控制器，其可运行以控制电流的传输。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2017年7月25日提交的序列号为62/536,807的美国临时专利申请以及于2017年10月11日提交的序列号为62/570,828的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本申请。

技术领域

本发明涉及电池供电设备，更具体地说，涉及高功率电池及此类设备。

发明内容

图1A中示意性地示出了高功率电气组合。该组合通常包括电池电源，包括负载的电气设备(例如，电动机，如图所示)，电源与负载之间的电互连，以及可运行以控制例如电源的放电，负载的运行等的电子器件。

该组合被合并到具有由负载驱动的相关联的输出机构的电动设备(例如，电动工具，户外工具，其他电动设备等)或非电动设备(例如，锯片，钻头，砂轮，电源，照明设备等)中。合并该组合的设备中的至少一些是手持设备(例如，运行期间由用户可支持的设备)，因此，该组合必须适合手持设备的限制范围(例如，重量，体积/包装尺寸等)。

在所示的结构中，电池电源具有高达约20伏(V)(例如，约18V至约20V)的标称电压。而且，该组合可运行以输出高功率(例如，峰值功率为1800瓦(W)至2400W或更高(2.4马力(hp)至3.0hp或更高))。为了达到该峰值功率，高电流(例如100安培(A)或更高)从电源通过互连，通过电子器件的部件向负载放电。同样，在手持设备的限制内实现了这种高功率输出。

相反，具有18V至20V标称电压的手持设备的现有组合在大约50A至70A的电流下仅可输出大约1000W至1400W。从现有技术的性能进化到本发明的性能具有很多挑战。

挑战之一是增加电池电源的可输出功率。这种增加可以通过增加串联和/或并联电池中的单元数量来获得。单元形成因数的增加以及相关的阻抗降低，也将增加可用功率。但是，与手持设备的局限性相反，这些解决方案中的每一种都导致电池电源的尺寸和重量的增加。

另一个挑战是在负载(例如电动机)上有效地利用电池电源提供的功率。电动机尺寸(例如直径)的增加将导致功率输出的增加。这种增加又与手持设备的局限性冲突。为了最大程度地增加从电池电源到负载的可输出功率，必须降低系统中的阻抗和损耗。

来自电池电源的可输出功率的增加和/或来自负载的功率输出的增加，需要额外的电子器件来控制放电，运行等。此外，从18V到20V电池电源的功率增加需要产生热量的电流增加。必须控制运行和/或提供冷却结构以管理增加的电流和热量。

如上所述，现有设备在50A至70A的峰值电流下运行。同样，为了在本组合中以18V至20V电池电源实现高输出功率，峰值电流至少约为100A。现有的互连(例如，端子，开关，导体等)不能处理增加的电流/热量。必须控制运行和/或提供冷却结构以管理增加的电流和热量。

但是，克服这些挑战会引发其他挑战。例如，通过添加更多和/或更大的部件(更多和更大的电池单元，更大的电动机，更厚的端子，更大的开关等)，可以实现来自电源的功率以及负载输出的增加。如上所述，这些附加功能中的每一个都通过使组合变得更重，更大等而与手持设备所施加的限制相冲突。