本發(fā)明涉及電動(dòng)工具電池包，特別是涉及一種雙向充放電的電池組件、電池模塊及充放電方法。

背景技術(shù)：

1、在電動(dòng)工具中，為了提高工具的便攜性能，通常會(huì)給電動(dòng)工具配制可拆卸的電池包，其中在電池包上設(shè)置有用于連接電動(dòng)工具的電極槽，實(shí)現(xiàn)和電動(dòng)工具的電連接。另一方面，為了提高電池包的通用性能，還會(huì)在電池包上設(shè)置有用于放電或者充電的usb接口，比如授權(quán)公告號(hào)為cn114447457b以及授權(quán)公告號(hào)為cn221574087u的專利中所示的內(nèi)容。但是現(xiàn)有的電池包中，usb接口都是集成于電池包上的，在電池包生產(chǎn)過程中就需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于不同容量的電池包需要單獨(dú)設(shè)計(jì)，增加了電池包的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)成本，不具有通用性；而且，現(xiàn)有的電池包中，usb接口通常用于單一的充電或者放電功能，其功能較為單一。因此需要一種具有通用性的雙向充放電的電池組件，以及包含電池組件的電池模塊，以及電池模塊的充放電方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙向充放電的電池組件、電池模塊及充放電方法。

2、為了解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種雙向充放電的電池組件，包括外殼，外殼上設(shè)置有用于連接外部電池包的電源接口；還包括控制電路；所述控制電路設(shè)置于外殼內(nèi)部；外殼上還設(shè)置有usb-c接口以及usb-a接口，usb-c接口以及usb-a接口分別與控制電路連接；控制電路包括控制芯片、雙向升降壓電路以及降壓控制電路；控制芯片與電源接口連接，控制芯片還與雙向升降壓電路連接；雙向升降壓電路還分別于電源接口以及usb-c接口連接；usb-a接口通過降壓控制電路與電源接口連接。

4、進(jìn)一步的，所述usb-a接口為4腳接口；降壓控制電路包括降壓芯片u2、電容c1、電容c2、電容c3、電容c4、電容c5、電容c6、電阻r1以及電感l(wèi)1；其中降壓芯片u2采用八引腳的集成芯片ip6520；降壓芯片u2的2號(hào)引腳與電源接口連接，2號(hào)引腳還與相互并聯(lián)的電容c1和電容c2的一端連接，電容c1和電容c2的另外一端接信號(hào)地；降壓芯片u2的4號(hào)引腳與電容c3的一端連接，電容c3的另一端與電阻r1以及電容c4串聯(lián)后接信號(hào)地，電容c3連接電阻r1的一端還與降壓芯片u2的3號(hào)引腳連接；降壓芯片u2的3號(hào)引腳還與電感l(wèi)1的一端連接，電感l(wèi)1的另一端分別與電容c5的一端、電容c6的一端以及usb-a接口的1號(hào)引腳連接，電容c5和電容c6的另一端接信號(hào)地；降壓芯片u2的6號(hào)引腳與usb-a接口中的3號(hào)引腳連接，作為d+輸出，降壓芯片u2的5號(hào)引腳與usb-a接口中的2號(hào)引腳連接，作為d-輸出。

5、進(jìn)一步的，所述電源接口還與濾波電路連接，電源接口與濾波電路串聯(lián)后與控制芯片、雙向升降壓電路以及降壓控制電路分別連接。

6、進(jìn)一步的，所述控制芯片表示為u6，控制芯片u6采用cm32m53xx系列的mcu；雙向升降壓電路包括電阻r53、電阻r54、電阻r55、電阻r56、電容c33、電容c34、電容c35、電容c36、電感l(wèi)3、二極管dtvs1、二極管dtvs2、mos管q12、mos管q13、mos管q14以及mos管q15；其中電阻r53的一端與控制芯片u6的26號(hào)引腳連接，電阻r53的另一端串聯(lián)電阻r54后與控制芯片u6的25號(hào)引腳連接；控制芯片u6的25號(hào)引腳和26號(hào)引腳之間還設(shè)置有電容c33；mos管q12的漏極與控制芯片u6的24號(hào)引腳連接，控制芯片u6的24號(hào)引腳還連接于電阻r53和電阻r54之間；mos管q12的柵極與控制芯片u6的23號(hào)引腳連接；mos管q12的源極與mos管q13的漏極連接；mos管q13的柵極與控制芯片u6的20號(hào)引腳連接；mos管q13的源極接信號(hào)地；mos管q13的源極還與二極管dtvs1的正極連接，二極管dtvs1的負(fù)極與控制芯片u6的22號(hào)引腳連接；控制芯片u6的21號(hào)引腳還與mos管q12的漏極以及電感l(wèi)3的一端連接，電感l(wèi)3的另一端與控制芯片u6的18號(hào)引腳連接；控制芯片u6的22號(hào)引腳與21號(hào)引腳之間設(shè)置有電容c34；控制芯片u6的17號(hào)引腳與18號(hào)引腳之間設(shè)置有電容c35；控制芯片u6的17號(hào)引腳還與二極管dtvs2的負(fù)極連接，二極管dtvs2的正極與mos管q14的源極連接，mos管q14的源極還接信號(hào)地；mos管q14的柵極與控制芯片u6的19號(hào)引腳連接；mos管q14的漏極與mos管q15的源極連接，mos管q14的漏極還與控制芯片u6的18號(hào)引腳連接；mos管q15的柵極與控制芯片u6的16號(hào)引腳連接；mos管q15的漏極與控制芯片u6的15號(hào)引腳連接；控制芯片u6的13號(hào)引腳和14號(hào)引腳之間設(shè)置有電容c36；控制芯片u6的13號(hào)引腳還與電阻r56的一端連接，電阻r56的另一端串聯(lián)電阻r55后與控制芯片u6的14號(hào)引腳連接；電阻r56與電阻r55之間還連接有mos管q15的漏極；控制芯片u6的13號(hào)引腳還與其10號(hào)引腳連接；控制芯片的12號(hào)引腳還與其8號(hào)引腳連接；控制芯片的8號(hào)引腳、40號(hào)引腳、41號(hào)引腳、39號(hào)引腳以及38號(hào)引腳作為輸出或者輸入與usb-c接口分別連接。

7、進(jìn)一步的，所述usb-c接口為16腳接口，以八個(gè)腳為一組，兩組引腳分別設(shè)置于ucb-c接口的兩側(cè)，兩組引腳關(guān)于csb-c接口的中心旋轉(zhuǎn)對(duì)稱；usb-c接口的其中一組引腳中的2號(hào)引腳與控制芯片u6的8號(hào)引腳連接；usb-c接口中的6號(hào)引腳與控制芯片u6的39號(hào)引腳連接；usb-c接口中的5號(hào)引腳與控制芯片u6的40號(hào)引腳連接；usb-c接口中的3號(hào)引腳與控制芯片u6的38號(hào)引腳連接；usb-c接口中的4號(hào)引腳與控制芯片u6的41號(hào)引腳連接；usb-c接口中的1號(hào)引腳接信號(hào)地。

8、進(jìn)一步的，所述控制芯片的12號(hào)引腳與其8號(hào)引腳之間還設(shè)置有用于開關(guān)控制的mos管q16；mos管q16的柵極與控制芯片u6的9號(hào)引腳連接。

9、進(jìn)一步的，所述控制芯片的12號(hào)引腳還與濾波電路連接。

10、進(jìn)一步的，所述控制電路還包括用于顯示電量和充電狀態(tài)的發(fā)光電路，發(fā)光電路分別與控制芯片u6的43號(hào)引腳、42號(hào)引腳、4號(hào)引腳以及5號(hào)引腳連接。

11、一種雙向充放電的電池模塊，包括上述的電池組件，還包括電池包，電池組件的電源接口與電池包上設(shè)置的電極區(qū)域可拆式連接。

12、一種電池模塊的充放電方法，基于上述的電池模塊，所述充放電方法包括如下步驟：

13、步驟1：控制芯片控制mos管q12、mos管q13、mos管q14以及mos管q15均關(guān)斷，檢測(cè)usb-a接口或者usb-c接口接入的電壓值，并判斷電池模塊處于充電模式還是放電模式；其中接入的電壓值超過設(shè)定值，則認(rèn)為是充電模式，進(jìn)入步驟2；否則，認(rèn)為是放電模式，進(jìn)入步驟3；

14、步驟2：電池模塊進(jìn)入充電模式，控制芯片采集電池包的當(dāng)前電池電壓v1；

15、步驟21：控制芯片將當(dāng)前電池電壓v1與設(shè)定的充電基準(zhǔn)電壓v2進(jìn)行比較；若當(dāng)前電池電壓v1大于等于充電基準(zhǔn)電壓v2，則進(jìn)入降壓充電狀態(tài)，進(jìn)入步驟22；否則，則進(jìn)入升壓充電狀態(tài)，進(jìn)入步驟23；

16、步驟22：電池模塊進(jìn)入降壓充電狀態(tài)，控制芯片控制mos管q12保持導(dǎo)通，mos管q13保持關(guān)斷；控制芯片還控制mos管q15和mos管q14交替導(dǎo)通和關(guān)斷；直至電池模塊的當(dāng)前電池電壓v1達(dá)到設(shè)定的滿電電壓，則控制mos管q12、mos管q13、mos管q14以及mos管q15保持關(guān)斷，結(jié)束步驟；

17、步驟23：電池模塊進(jìn)入升壓充電狀態(tài)，控制芯片控制mos管q15保持導(dǎo)通，mos管q14保持關(guān)斷；控制芯片還控制mos管q12和mos管q13交替導(dǎo)通和關(guān)斷；直至電池模塊的當(dāng)前電池電壓v1大于等于充電基準(zhǔn)電壓v2，返回步驟21；

18、步驟3：電池進(jìn)入放電模式，控制芯片采集usb-c接口和usb-a接口的輸出電壓v3；

19、步驟31：控制芯片將輸出電壓v3與設(shè)定的輸出基準(zhǔn)電壓v4進(jìn)行比較；若輸出電壓v3大于等于輸出基準(zhǔn)電壓v4，則進(jìn)入降壓放電狀態(tài)，進(jìn)入步驟32；否則，則進(jìn)入升壓放電狀態(tài)，進(jìn)入步驟33；

20、步驟32：電池模塊進(jìn)入降壓放電狀態(tài)，控制芯片控制mos管q15保持導(dǎo)通，mos管q14保持關(guān)斷；控制芯片還控制mos管q12和mos管q13交替導(dǎo)通和關(guān)斷；直至輸出電壓v3低于輸出基準(zhǔn)電壓v4，返回步驟31；

21、步驟33：電池模塊進(jìn)入升壓放電狀態(tài)，控制芯片控制mos管q12保持導(dǎo)通，mos管q13保持關(guān)斷；控制芯片還控制mos管q14和mos管q15交替導(dǎo)通和關(guān)斷，結(jié)束步驟。

22、本發(fā)明的有益效果為：

23、通過設(shè)置能夠與電池包連接的電池組件，配合電池組件上設(shè)置的接口以及其殼體內(nèi)部設(shè)置的控制電路，實(shí)現(xiàn)通過電池組件對(duì)連接的電池包的充放電行為，使電池組件能夠與電池包結(jié)合使用，并且在不使用時(shí)能夠分離，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同電池包的適配的可能，提高其泛用性；

24、通過設(shè)置控制電路包括四個(gè)mos管以及其他元器件，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池包的升降壓充電和放電，保證用電安全；

25、通過設(shè)置二極管dtvs1、二極管dtvs2，抑制mos管在導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的尖峰電壓；

26、通過設(shè)置電池模塊中電池組件和電池包的連接方式，方便將電池組件和電池包進(jìn)行連接和分離；

27、通過設(shè)置電池模塊的充放電方法，實(shí)現(xiàn)電池模塊的升降壓雙向充放電控制。