电池供电器具的电池组及其连接系统的制作方法

电池供电器具的电池组及其连接系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年7月15日提交的题为“battery packs for battery-powered appliances and connection system for same”的美国临时申请序列号62/705,784的权益，该美国临时申请通过引用整体并入本文中。
技术领域
3.本公开内容的领域总体上涉及电池供电器具，并且更具体地，涉及用于电池供电器具的电池组和与这种电池组一起使用的连接系统。


背景技术：

4.电池供电器具，例如无绳电动工具、动力设备、无绳真空吸尘器和无绳草坪设备(例如，电动鼓风机、割草机等)通常包括向电池供电器具供应电力的电池或电池组。例如，某些电池组可以从器具上移除，以允许用充满电的电池组替换电量耗尽的电池组。
5.一些电池供电器具包括具有不同功率容量的电池组。然而，许多这些电池供电器具通常需要电池组具有共同的尺寸、形状和/或形状因子以连接至器具的电池插座。因此，具有较低功率容量的电池组通常比所需要的其他电池组制造得更大，以符合高功率容量电池的常见形状因子。
6.此外，许多器具需要电池组与电池插座和相关联的电触点精确对准以将电池组连接至器具。这种连接系统对于用户在使用期间佩戴的电池供电器具(例如，背包真空吸尘器)不是最佳的，因为用户通常需要移除器具以连接或更换电池组，从而导致额外的停机时间和用户消耗的能量。
7.本背景技术部分旨在向读者介绍可能与本公开内容的各个方面相关的本领域的各个方面，上述本公开内容的各个方面在下面被描述和/或要求保护。该讨论被认为有助于为读者提供背景信息以便于更好地理解本公开内容的各个方面。因此，应当理解，这些陈述应根据这一点来阅读，而不是作为对现有技术的承认。


技术实现要素：

8.一方面，一种电池供电器具的电池组连接系统，包括：第一电池组、第二电池组、以及电池插座。第一电池组和第二电池组中的每个电池组包括：第一引导槽、第二引导槽、以及包括电连接器的电连接器槽。第二电池组的功率容量和宽度大于第一电池组。电池插座限定了长形通道，该长形通道从插入端纵向延伸至终端。该长形通道被定尺寸和定形状成分别在长形通道中接纳第一电池组和第二电池组中的每个电池组。电池插座包括：电连接器轨道，该电连接器轨道纵向延伸并且包括电插座，该电插座电连接至第一电池组和第二电池组中的每个电池组的电连接器；第一导轨，该第一导轨在通道内纵向延伸，并且该第一导轨被定尺寸和定形状成与第一电池组和第二电池组中的每个电池组的第一引导槽协同地接合；以及第二导轨，该第二导轨在通道内纵向延伸，并且该第二导轨被定尺寸和定形状
成与第一电池组和第二电池组中的每个电池组的第二引导槽协同地接合。
9.另一方面，一种电池供电器具系统，包括：第一电池组，第二电池组，该第二电池组的功率容量和宽度大于该第一电池组；以及电池供电器具。该电池供电器具包括：电池插座，该电池插座包括电插座；以及马达，当第一电池组和第二电池组中的一个电池组与该马达连接时，该马达连接至该电插座以从第一电池组和第二电池组中的一个电池组接收电力。电池插座限定了长形通道，该长形通道从插入端纵向延伸至终端。该长形通道被定尺寸和定形状成分别在该长形通道中接纳第一电池组和第二电池组中的每个电池组。
10.又一方面，一种方法，包括：将电池供电器具放置在用户的背部；当电池供电器具在用户的背部时，从电池供电器具的电池插座中移除第一电池组；以及当电池供电器具在用户的背部时，将第二电池组插入到电池插座中，其中，第二电池组的功率容量和宽度与第一电池组不同。
11.又一方面，一种电池组，包括：壳体；至少一个电池单元，该至少一个电池单元封闭在该壳体内；印刷电路板(pcba)，该印刷电路板封闭在该壳体内；电量计(gauge)，该电量计电连接至该印刷电路板并且该电量计包括至少一个灯；以及致动器，致动该致动器时启用该电量计以点亮至少一个灯从而指示至少一个电池单元的充电水平。该壳体具有主体和从该主体延伸的手柄，并且该手柄限定孔，该孔被定尺寸和定形状成在该孔中接纳用户的一个或更多个手指。该电量计位于该手柄的外表面。
12.又一方面，一种电池组，包括：壳体；至少一个电池单元，该至少一个电池单元封闭在该壳体内；印刷电路板(pcba)，该印刷电路板封闭在该壳体内；电量计，该电量计电连接至印刷电路板并且该电量计包括多个灯；以及可按下的按钮。该壳体具有主体和从该主体延伸的手柄，该手柄限定孔，该孔被定尺寸和定形状成在该孔中接纳用户的一个或更多个手指。该手柄包括外表面，该外表面定位成与该孔相对并背对该孔。电量计和可按下的按钮位于手柄的外表面。按钮和多个灯沿着手柄线性布置。按钮的致动启用电量计以点亮多个灯中与至少一个电池单元的充电水平相对应的数目。
13.又一方面，一种电池组，包括：壳体；至少一个电池单元，该至少一个电池单元封闭在该壳体内；印刷电路板(pcba)，该印刷电路板封闭在该壳体内；电量计，该电量计电连接至印刷电路板并且该电量计包括多个灯；以及致动器，该致动器附接至该壳体。该壳体具有主体和从该主体沿第一方向延伸的手柄，该手柄限定孔，该孔被定尺寸和定形状成在该孔中接纳用户的一个或更多个手指。该电量计位于手柄的外表面。该致动器的致动启用该电量计以点亮多个灯中与至少一个电池单元的充电水平相对应的数目。多个灯中的每个灯在以下方向上可见：平行于该第一方向并与该第一方向相反的第一观察方向、与该第一观察方向正交的第二观察方向、以及平行于该第二观察方向并与该第二观察方向相反的第三观察方向。
14.与上述方面有关的特征存在各种细化。进一步的特征也可以同样并入上述方面中。这些细化和额外的特征可以单独存在或以任何组合存在。例如，以下讨论的与说明的任何实施方式有关的各种特征可以单独或以任何组合并入上述任何方面。
15.附图文字
16.图1是以无绳真空吸尘器的形式示出的示例电池供电器具的立体图。
17.图2是图1中所示的电池供电器具的侧面示意图。
18.图3是图1中所示的电池供电器具的框图。
19.图4是适合于与图1中所示的电池供电器具一起使用的第一电池组的立体图。
20.图5是图4中所示的第一电池组的另一立体图。
21.图6是图4中所示的第一电池组的侧视图。
22.图7是图4中所示的第一电池组的第一端的端视图。
23.图8是图5中所示的第一电池组的第二端的端视图。
24.图9是适合于与图1中所示的电池供电器具一起使用的第二电池组的立体图。
25.图10是图9中所示的第二电池组的另一立体图。
26.图11是图9中所示的第二电池组的侧视图。
27.图12是图9中所示的第二电池组的第一端的端视图。
28.图13是图9中所示的第二电池组的第二端的端视图。
29.图14是图1中所示的电池供电器具的电池插座的立体图。
30.图15是图14中所示的电池插座的另一立体图。
31.图16是从电池插座的插入端观察到的图14中所示的电池插座的端视图。
32.图17是从电池插座的终端端观察到的图14中所示的电池插座的端视图。
33.图18是图14中所示的电池插座的侧视图。
34.图19是图4中所示的第一电池组的截面图。
35.图20是适合于与本文中公开的电池组一起使用的电池表的端视图。
36.图21是图20中所示的电池表的顶视图。
37.图22是图20中所示的电池表的底视图。
38.贯穿附图的若干个视图，相对应的附图标记指示相对应的部分。
具体实施方式
39.图1是以无绳背包真空吸尘器的形式示出的示例便携式电池供电器具100的立体图。尽管在本文中参照背包安装的真空吸尘器示出和描述了器具100，但是与本公开内容一致的电池供电器具可以体现为其他类型和其他组合，包括例如但不限于湿/干真空吸尘器、筒式真空吸尘器、立式真空吸尘器、鼓风机、喷雾器以及电动工具和设备(例如，电动螺纹机、管锯、管道坡口机和排水沟清洁机)。
40.在示例实施方式中，器具100包括经由背带或背包组件104携带在用户的背部上的真空吸尘器组件102，以及连接至真空吸尘器组件102的真空导管106。真空导管106通常可以包括用于引导由器具100产生的抽吸和/或增压空气的任何合适的导管，包括例如但不限于真空软管、真空棒或管、表面清洁工具、以及其组合。在所示的实施方式中，真空导管106包括从真空吸尘器组件102的顶部延伸的软管108、连接至软管108的真空吸尘器棒110和连接至棒110的远端的真空吸尘器地板工具112。
41.背包组件104的尺寸和形状被设计成由器具100的用户佩戴(例如，在用户的背部或肩部上)，以便于在使用期间携带器具100。在所示的实施方式中，背包组件104包括两个肩带114和腰带116，以用于将背包组件104和器具100固定至用户的躯干。在其他实施方式中，背包组件104可以具有使得器具100能够如本文中所述那样起作用的任何合适的配置。
42.另外参照图2和图3，真空吸尘器组件102包括壳体202、封闭在壳体202内的抽吸单
元204、控制器206和电源208。图3中所示的部件和连接仅是功能性示例。其他实施方式可以包括不同的部件、更多或更少的部件、连接至不同部件的部件和/或不同极性的连接。
43.壳体202限定入口210、至少一个排出口或出口212以及在入口210与出口212之间流体连通地连接的碎屑室214。在示例实施方式中，入口210限定在壳体202的顶部处，并且壳体202包括邻近壳体202的底部限定的两个出口212。在其他实施方式中，入口210以及一个或多个出口212可以限定在使得器具100能够如本文中所述那样起作用的器具100的任何合适的部分处。此外，器具100可以包括多于或少于两个出口212。
44.在所示的实施方式中，例如，壳体202包括提供对碎屑室214的入口的入口门或盖218，以清空收集在碎屑室214内的碎屑。在示例实施方式中，入口210限定在盖218中。此外，示例壳体202适合于在碎屑室214内接收过滤器220以从通过壳体202的空气流中滤出细碎屑和小颗粒。在所示实施方式中，过滤器220是袋式过滤器，但是器具100可以与其他类型的过滤器，包括例如但不限于筒式过滤器一起操作。
45.抽吸单元204可操作以产生通过壳体202从入口210到出口212的空气流(由图2中的箭头指示)，以借助于真空导管106(图1中所示)，通过入口210将碎屑吸入至碎屑室214中。抽吸单元204包括风扇或叶轮222以及在操作时连接至叶轮222的马达224(在本文中统称为“马达组件”)以驱动叶轮222并产生通过壳体202的空气流。马达组件连接至壳体202并邻近碎屑室214定位，使得叶轮222通过由壳体202限定的叶轮入口226接收空气流。在某些实施方式中，马达组件也可以适合于以“反向”模式操作，在该“反向”模式中马达组件产生从出口212到入口210的空气流，以使得器具100能够作为鼓风机操作。
46.控制器206通常被配置成控制器具100的一个或更多个操作或过程。例如，在一些实施方式中，控制器206从器具100的用户接口302接收用户输入，并且响应于这样的用户输入控制器具100的一个或更多个部件。在一些实施方式中，例如，控制器206基于从用户接口302接收的用户输入来控制从电源208到真空抽吸单元204的电力供应。例如，控制器206响应于从用户接口302的电力开关314和速度选择开关316接收到的用户输入操作马达224。控制器206可以调节或控制，例如从电源208供应至器具100的电力。例如，器具100的控制器206可以包括一个或更多个功率转换器或调节器，其被配置成控制或调节供应至器具100的部件，例如真空抽吸单元204的马达224的电力。例如，在一些实施方式中，控制器206可以包括一个或更多个dc功率转换器或调节器，其被配置成控制或调节由电源供应的dc电力。这样的功率转换器和调节器可以并入或集成在器具100的部件，例如真空抽吸单元204内和/或在马达224内。控制器206还可以通过用户接口302的显示器318向用户显示关于器具100的信息。
47.控制器206通常可以包括任何合适的计算机和/或其他处理单元，包括可以独立操作或彼此连接操作的计算机、处理单元等的任何合适的组合。控制器206可以包括一个或更多个处理器304和相关联的存储器设备306，上述存储器设备306包含使处理器304(即，“配置处理器”或“对处理器进行编程”)执行各种计算机实现的功能(例如，执行本文中公开的计算、确定和功能)的指令。如本文中所用，术语“处理器”不仅指代集成电路，而且指代控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(plc)、专用集成电路和其他可编程电路。另外，控制器206的存储器设备306通常可以是或包括存储器元件，包括但不限于计算机可读介质(例如，随机存取存储器(ram))、计算机可读非易失性介质(例如，闪存)、软盘、光盘只
读存储器(cd-rom)、磁-光盘(mod)、数字多功能盘(dvd)和/或其他合适的存储器元件。这样的存储器设备306通常可以被配置成存储合适的计算机可读指令，这些计算机可读指令当由处理器实现时配置或使控制器206执行各种功能，包括但不限于控制器具100、控制真空抽吸单元204的操作、从用户接口302接收输入、经由用户接口302向操作员提供输出以及/或者各种其他合适的计算机实现的功能。
48.控制器206包括通信接口308。通信接口308作为有线或无线通信网络的一部分允许器具100(并且更具体地，控制器206)与远程设备和系统进行通信。无线网络接口可以包括射频(rf)收发器、适配器、wi-fi收发器、收发器、近场通信(nfc)收发器、红外(ir)收发器和/或任何其他用于无线通信的设备和通信协议。(bluetooth是华盛顿，柯克兰的bluetooth特别兴趣小组的注册商标；zigbee是加利福尼亚州，圣拉蒙的zigbee联盟的注册商标。)有线网络接口可以使用任何合适的用于直接通信的有线通信协议，包括但不限于，usb、rs232、i2c、spi、模拟和专有i/o协议。此外，在一些实施方式中，有线网络接口包括允许计算设备耦接至网络，例如，因特网、局域网(lan)、广域网(wan)、网状网络和/或任何其他网络的有线网络适配器，以经由网络与远程设备和系统进行通信。控制器206使用根据适当的网络通信协议格式化的消息在通信网络上发送和接收通信。在一些实施方式中，网络通信协议是以太网通信协议或基于电气和电子工程师协会(ieee)802.11的通信协议。在一些实施方式中，通信接口308包括有线和无线通信接口。在一些实施方式中，通信接口308包括用于通信连接至汽车中的通信接口的有线通信接口。
49.通信接口308可以用于例如传送诊断信息、提供器具100的序列号、提供维护执行信息、提供固件版本信息、接收固件更新和重新编程以及将马达224操作/故障状态信息提供至诊断/监控设备等。
50.控制器206和/或控制器206的部件可以集成或并入在器具100的其他部件内。在一些实施方式中，例如，控制器206可以并入在真空抽吸单元204或马达组件内。
51.电源208被配置成向器具100的部件，例如马达224和控制器206供应电力，并且通常可以包括使得器具100能够如本文中所述那样操作的任何合适的电源。合适类型的电源包括，例如但不限于，诸如电池组的dc电源和ac电源，例如来自家用或商用壁装插座的市电ac电力。
52.所示的器具100是包括便携式电源的“无绳”真空吸尘器，该便携式电源以电池组118的形式示出，该电池组118可移除地连接至由壳体202限定的电池插座120。示例实施方式的电池组118是直流(dc)源电池，其被配置成向器具100供应直流电。电池组118可以具有使得器具100能够如本文中所述那样起作用的任何合适的dc电池构造。例如，电池可以包括但不限于，一个或更多个锂离子电池、镍金属氢化物电池、铅酸电池、锂金属电池、超级电容器或其他基于电容器的电压源、锂镍锰钴氧化物电池、锂镍钴铝氧化物电池、以及使得器具100能够如本文中所述那样起作用的任何其他合适的dc电池构造。在该实施方式中，电池组118是包括多个锂离子电池的可充电锂离子电池。
53.器具100还可以包括用于供应ac电力、转换为dc，为电池充电、供应电力以操作马达224以及/或者为器具100的其他操作部件供电的电源线(未示出)。因此，器具100可以选择性地以其中电池组118电连接至器具100的无绳模式，以及其中电源线电连接至器具100并将ac电力供应至器具100(例如，从壁装插座)的有绳模式操作。其他实施方式可以仅由电
池或仅由ac电力操作。
54.图4至图13是适合于用作图1的电池组118的第一电池组400和第二电池组500的各种视图。图4是第一电池组400的立体图，图5是第一电池组400的另一立体图，图6是第一电池组400的侧视图，图7是第一电池组400的第一端的端视图，并且图8是第一电池组400的第二端的端视图。图9是第二电池组500的立体图，图10是第二电池组500的另一立体图，图11是第二电池组500的侧视图，图12是第二电池组500的第一端的端视图，并且图13是第二电池组500的第二端的端视图。
55.第一电池组400和第二电池组500是被配置成向器具100供应直流电的dc源电池。第一电池组400和第二电池组500可以具有使得器具100能够如本文中所述那样起作用的任何合适的dc电池构造，包括上述dc电池构造中的任何一个。另外，第一电池组400和第二电池组500可以具有使得器具100能够如本文中所述那样起作用的任何合适的输出或操作电压。在一些实施方式中，例如，电池104具有在12伏dc(vdc)与140vdc之间、在18vdc与140vdc之间、在30vdc与140vdc之间、在30vdc与110vdc之间、在30vdc与70vdc之间、在36vdc与140vdc之间、在36vdc与110vdc之间、在36vdc与70vdc之间、在36vdc与65vdc之间、在50vdc与140vdc之间、在80vdc与140vdc之间、在90vdc与130vdc之间、在90vdc与120vdc之间、在100vdc与120vdc之间或者在90vdc与110vdc之间的dc输出电压。在示例实施方式中，第一电池组400和第二电池组500具有相同的dc输出电压，但是在其他实施方式中，第一电池组400和第二电池组500可以具有不同的输出电压。
56.在示例实施方式中，第二电池组500具有比第一电池组400更大的功率容量(例如，安培小时(ah))，并且如图7和图12中所示，例如，具有比第一电池组400通常更大的轮廓(例如，更大的宽度)以容纳附加部件(例如，电池单元)以获得更大的功率容量。
57.在一些实施方式中，第二电池组500具有比第一电池组400大1.5倍到2.5倍之间的功率容量。第一电池组400和第二电池组500可以具有使得器具100能够如本文中所述那样起作用的任何合适的功率容量。在一个实施方式中，第一电池组具有6ah的功率容量，并且第二电池组具有12ah的功率容量。在另一实施方式中，第一电池组具有4ah的功率容量，并且第二电池组具有8ah的功率容量。在另一实施方式中，第一电池组具有在3ah到8ah的范围内的功率容量，并且第二电池组具有在6ah16ah的范围内的功率容量。
58.如本文中进一步描述的，器具100的电池插座120被配置成容纳并单独地接收第一电池组400和第二电池组500中的每一个，使得具有不同功率容量和尺寸的电池组可以与器具100一起使用。另外，电池插座120以及第一电池组400和第二电池组500的实施方式共同形成电池组连接系统，该电池组连接系统便于第一电池组400和第二电池组500中的每一个插入和连接至电池插座120中。本公开内容的实施方式便于将电池组“盲”插入至电池插座120中——即，将电池组插入至电池插座120中而无需看或不看电池组或电池插座120。这种配置特别适用于固定至用户的背部的电池供电器具，例如背包真空吸尘器、鼓风机、喷雾器等，其中当器具固定至用户时，用户无法看到电池插座。因此，本公开内容的实施方式便于切换或更换电池组而不必从用户的背部移除器具——也称为“热插拔”。
59.参照图4至图8，第一电池组400包括从第一端404纵向延伸到第二端406的壳体402。壳体402包括主体408和位于壳体402端的第一端404处并从主体408沿第一方向延伸的手柄410，第一方向由图6中的箭头412表示。手柄410限定了孔414，该孔定尺寸和形状成在
其中接收用户的一个或更多个手指，以便于抓握和操作第一电池组400。
60.第一电池组400还包括电连接器416，该电连接器定尺寸和形状成与电池插座120的电插座602(图14)互补，使得第一电池组400可机械和电连接至电池插座120的电插座602。电连接器416包括多个电触点(图4至图8中未标记)，其连接至电池插座120的电插座602的对应电触点。合适的电触点包括例如但不限于夹子、夹钳、衬垫、插脚、引线及其组合。电触点电连接至至少一个电池单元450(图19)，该电池单元封闭在由第一电池组壳体402限定的内部空腔446(图19)内，以通过电触点从其供应电力。
61.第一电池组400还包括多个引导部，以便于第一电池组400插入和连接到电池插座120中。具体地，在所示的实施方式中，第一电池组400包括第一引导槽418、第二引导槽420和在其端子端处包括电连接器416的电连接器槽422。
62.第一引导槽418、第二引导槽420和电连接器槽422中的每一个从第一电池组壳体402的第二端406朝向第一电池组壳体402的第一端404纵向延伸，并且在第一电池组壳体402的第一端404之前终止。第一引导槽418、第二引导槽420和电连接器槽422中的每一个在第一电池组壳体402的第二端处开口，以接收电池插座120的对应轨(本文进一步描述)。另外，第一引导槽418、第二引导槽420和电连接器槽422中的每一个定尺寸和形状成与电池插座120的对应轨互补以促进与其接合。
63.第一引导槽418具有在纵向方向424上延伸的长度l418、在垂直于长度l418定向的方向上延伸的宽度w418、以及在垂直于长度l418和宽度w418两者定向的方向上延伸的高度h418。第二引导槽420也具有长度、宽度和高度，它们与所示实施方式中的第一引导槽418的尺寸相同，因此未标出。在其他实施方式中，第二引导槽420的一个或更多个尺寸可以不同于第一引导槽418的尺寸。
64.电连接器槽422具有在纵向方向424上延伸的长度l422、在垂直于长度l422定向的方向上延伸的宽度w422、以及在垂直于长度l422和宽度w422两者定向的方向上延伸的高度h422。在所示的实施方式中，电连接器槽长度l422小于第一引导槽418和第二引导槽420中的每一个的长度。如本文进一步所述，每个槽的相应长度定尺寸成与电池插座120的对应轨互补，并且第一引导轨和第二引导轨的较长长度便于在电池插座120的电连接轨接合电连接器槽422之前在插入期间将电池插座120的引导轨与第一引导槽418和第二引导槽420接合。
65.所示实施方式的第一电池组壳体402还包括一对相对的侧轨426，其横向向内延伸到电连接器槽422中。侧轨426定尺寸和形状成与电池插座120的对应槽互补，以便于将第一电池组壳体402固定在电池插座120内。
66.如图8所示，所示实施方式的第一电池组400在垂直于纵向方向424的平面内具有大致矩形或准矩形的横截面。第一电池组壳体402包括第一侧428、相对的第二侧430、在第一侧428与第二侧430之间延伸的第三侧432(也称为壳体402的“顶部”)、以及与顶部432相对并在第一侧428与第二侧430之间延伸的第四侧434(也称为壳体402的“底部”)。顶部432和底部434大致彼此平行地定向，并且垂直于第一侧428和第二侧430中的每一个。
67.在所示的实施方式中，第一引导槽418沿壳体402的顶部432限定，第二引导槽420沿壳体402的底部434限定，并且电连接器槽422沿壳体402的第一侧428限定。在其他实施方式中，第一引导槽418、第二引导槽420和电连接器槽422可以位于第一电池组壳体402上的
使得第一电池组400能够如本文所述起作用的任何合适的位置处。
68.第二电池组500具有与第一电池组400的配置基本类似的配置，除了第二电池组500具有比第一电池组400更大的容量和通常更大的轮廓(例如，更大的宽度)，如上所述。
69.特别地，第二电池组500包括从第一端504纵向延伸到第二端506的壳体502。壳体502包括主体508和位于壳体502端的第一端504处并从主体508沿图11中的箭头512所示的第一方向延伸的手柄510。手柄510限定了孔514，该孔定尺寸和形状成在其中接收用户的一个或更多个手指，以便于抓握和操作第二电池组500。
70.第二电池组500还包括电连接器516，该电连接器定尺寸和形状成与电池插座120的电插座602(图14)互补，使得第二电池组500可机械和电连接至电池插座120的电插座602。电连接器516包括多个电触点(图9至图13中未标记)，其连接至电池插座120的电插座602的对应电触点。合适的电触点包括例如但不限于夹子、夹钳、衬垫、插脚、引线及其组合。电触点电连接至至少一个电池单元，该电池单元封闭在由第二电池组壳体502限定的内部空腔(图9至图13中未示出)内，以通过电触点从其供应电力。
71.第二电池组500还包括多个引导部，以便于将第二电池组500插入和连接到电池插座120中。具体地，在所示的实施方式中，第二电池组500包括第一引导槽518、第二引导槽520和在其端子端处包括电连接器516的电连接器槽522。
72.第一引导槽518、第二引导槽520和电连接器槽522中的每一个从第二电池组壳体502的第二端506朝向第二电池组壳体502的第一端504纵向延伸，并且在第二电池组壳体502的第一端504之前终止。第一引导槽518、第二引导槽520和电连接器槽522中的每一个在第二电池组壳体502的第二端506处开口，以接收电池插座120的对应轨(本文进一步描述)。另外，第一引导槽518、第二引导槽520和电连接器槽522中的每一个定尺寸和形状成与电池插座120的对应轨互补，以便于与其接合。
73.第一引导槽518具有在纵向方向524上延伸的长度l518、在垂直于长度l518定向的方向上延伸的宽度w518，以及在垂直于长度l518和宽度w518两者定向的方向上延伸的高度h518。第二引导槽520也具有长度、宽度和高度，它们与所示实施方式中的第一引导槽518的尺寸相同，因此未被标记。在其他实施方式中，第二引导槽520的一个或更多个尺寸可以不同于第一引导槽518的尺寸。
74.在一些实施方式中，例如图4至图13所示的实施方式，第二电池组500上的引导槽518、520的宽度w518可以大于第一电池组400上的引导槽418、420的宽度w418。例如，在第二电池组500基本上填充或占据电池插座120的情况下，第二电池组500的引导槽518、520可以更宽以提供更多的游隙或公差，从而使得第二电池组500的插入更容易，因为电池插座120的尺寸和形状将具有使得第二电池组500与电池插座120对准的自然趋势。较小的第一电池组400的较窄的引导槽418、420确保适当的对准，并且防止或抑制第一电池组400在垂直于插入方向的方向上的移动、移位和/或未对准。
75.第二电池组500的电连接器槽522具有在纵向方向524上延伸的长度l522、在垂直于长度l522的方向上延伸的宽度w522、以及在垂直于长度l522和宽度w522两者的方向上延伸的高度h522。在所示的实施方式中，电连接器槽长度l522小于第一引导槽518和第二引导槽520中的每一个的长度。如本文进一步所述，每个槽的相应长度定尺寸成与电池插座120的对应轨互补，并且第一引导槽518和第二引导槽520的较长长度便于在电池插座120的电
连接轨接合电连接器槽522之前在插入期间将电池插座120的引导轨与第一引导槽518和第二引导槽520接合。
76.所示实施方式的第二电池组壳体502还包括一对相对的侧轨526，其横向向内延伸到电连接器槽522中。侧轨526定尺寸和形状成与电池插座的对应的槽互补，以便于将第二电池组壳体502固定在电池插座120内。
77.如图13所示，所示实施方式的第二电池组500在垂直于纵向方向524定向的平面内具有大致矩形或准矩形的横截面。第二电池组壳体502包括第一侧528、相对的第二侧530、在第一侧528与第二侧530之间延伸的第三侧532(也称为壳体502的“顶部”)以及与顶部532相对并且在第一侧528与第二侧530之间延伸的第四侧534(也称为壳体502的“底部”)。顶部532和底部534被定向成彼此大致平行并且垂直于第一侧528和第二侧530中的每一个。
78.在所示的实施方式中，第一引导槽518沿壳体502的顶部532限定，第二引导槽520沿壳体502的底部534限定，并且电连接器槽522沿壳体502的第一侧528限定。在其他实施方式中，第一引导槽518、第二引导槽520和电连接器槽522可以位于第二电池组壳体502上的使得第二电池组500能够如本文所述起作用的任何合适的位置处。
79.参照图8和图13，第一电池组400具有从第一侧428到第二侧430测量的宽度w400，并且第二电池组500具有从第一侧528到第二侧530测量的宽度w500。在所示实施方式中，第二电池组宽度w500大于第一电池组宽度w400，因为第二电池组500具有比第一电池组400更大的功率容量(因此更大和/或更多数量的电池单元)。电池插座120定尺寸和形状成分别容纳第一电池组400和通常较大的第二电池组500中的每一个。
80.第一电池组400和第二电池组500在垂直于纵向方向定向的平面中具有共同的横截面轮廓，如图8和13所示。第一电池组400和第二电池组500的共同的横截面轮廓定形状成与电池插座120的一部分(例如，电池插座120的键控部分614，本文进一步描述)互补，以便于第一电池组400和第二电池组500中的每一个对准和插入到电池插座120中。
81.第一电池组400和第二电池组500可以包括其他特征以便于将第一电池组400和第二电池组500与电池插座120连接和断开。如图10所示，例如，所示实施方式的第二电池组500包括键控锁定特征540、闩锁接收槽542和推出销544(一个在图10中可见)。
82.该键控锁定特征540定尺寸和形状成与电池容器120的相应键控特征(未示出)互补，以便只允许某些电池组连接至电池容器120。在一些实施方式中，例如，器具100可能需要具有特定特性(例如，特定电池电压或安培容量)的电池以用于适当操作。在这样的实施方式中，具有所需特性的电池组可以包括键控锁定特征540，使得电池组可以插入并连接至容器120。不包括键控锁定特征540的电池组将被阻止完全插入并连接至容器120，因为容器120的键控特征将接合电池组的壳体并阻止电池组的完全插入。在所示的实施方式中，键控锁定特征540是在壳体502中在壳体502的第二端506处邻近电连接器槽522限定的矩形凹口或凹槽。在其他实施方式中，键控锁定特征可以具有使得电池组能够如本文所述起作用的任何其他合适的尺寸、形状、配置和位置。此外，虽然仅第二电池组500被示出具有键控锁定特征540，但是第一电池组400也可以包括键控锁定特征540。
83.闩锁接收槽542定尺寸、形状和位置成接收电池插座120的可压下的闩锁632(如图14和图15所示)，以将电池组500保持在电池插座120内。在所示的实施方式中，闩锁接收槽542与电连接器槽522位于电池组500的同一侧上，尽管在其他实施方式中，闩锁接收槽542
可以位于电池组500上的使得电池组500能够如本文所述的那样起作用的任何合适的位置处。闩锁接收槽542通常定尺寸和形状成与电池插座120的闩锁632协作地接合，以防止电池组500在闩锁632没有首先脱离的情况下从电池插座120中移出。示例实施方式的闩锁接收槽542是矩形的，但是闩锁接收槽542可以具有使得电池组500能够如本文所述起作用的任何其他合适的形状，包括例如但不限于正方形、三角形、多边形、圆形、椭圆形或圆形。
84.推出销544被构造成有利于从电池插座120移除电池组500。更具体地，当电池组500连接至电池插座120时，推出销544将电池组500偏置或推出电池插座120，使得当闩锁632从电池组500脱离时，推出销544将电池组迫使或推出电池插座120，因此需要来自用户的较少的力来将电池组500从电池插座120移除。
85.示例实施方式的每个推出销544是弹簧加载销，其通过在推出销544与电池组壳体502的一部分之间压缩的弹簧(未示出)朝向第一或未压下位置(图10中示出)偏置。当电池组500连接至电池容器120时，推出销544被定位成接合电池容器120的一部分，这使得推出销544被压下到第二或压下位置(未示出)。在该位置，推出销544接合并压靠电池插座120的一部分以将电池组500偏置或推出电池插座120。当闩锁632从电池组500脱离时，由推出销544施加在电池插座120上的力减少了从电池插座120移除电池组所需的用户施加的力的量。在一些实施方式中，当闩锁632从电池组500脱离时，来自推出销544的力可足以将电池组500至少部分地推出电池插座120。
86.在所示的实施方式中，电池组500包括位于电连接器槽522的相对侧上的两个推出销544。在其他实施方式中，电池组500可以包括多于或少于两个推出销544，并且推出销544可以位于电池组500上的使得电池组500能够如本文所述起作用的任何其他合适的位置处。
87.第一电池组400可以包括与例如图5和图8所示的第二电池组500相同或类似的闩锁接收槽542和推出销544。
88.再次参照图1，所示实施方式的电池插座120位于器具壳体202的底部或基部，但应当理解，电池插座120可位于器具壳体202的使器具100能够如本文所述发挥作用的任何合适的部分。此外，在示例实施方式中，电池插座120被定向成在定位在用户的背部时在从右到左的插入方向(如图由图122中的箭头122所示)上接收电池组(例如，第一电池组400和第二电池组500)。在其他实施方式中，电池插座120可以被配置为在使得器具100能够如本文所述那样发挥作用的任何合适的方向上接收电池组。
89.图14是图1的电池插座120的透视图，示出了插入到电池插座120中的第一电池组400。图15是电池插座120的另一透视图，图16是从电池插座120的插入端看到的电池插座120的端视图，图17是从电池插座120的终端看到的电池插座120的端视图，图18是电池插座120的侧视图。
90.电池插座120包括电插座602，其电连接到第一和第二电池组400、500中的每一个的电连接器416、516。电插座602包括多个电触头(图14-18中未示出)，所述多个电触头连接到第一和第二电池组400、500的电连接器416、516的对应电触头。合适的电触头包括例如但不限于夹子、线夹、垫、插脚、引线及其组合。电插座602的电触头直接或间接电连接到器具100的电负载(例如，马达224、控制器206)以从第一和第二电池组400、500中的一个供应电力。
91.如图14-18所示，电池插座120限定了从插入端606纵向延伸到终端608的长形通道
604。电池插座120在插入端606限定了插入开口610，并且在终端608限定了终端开口612。长形通道604的尺寸和形状被设计成在其中分别接收第一和第二电池组400、500中的每一个。例如，电池插座120包括具有与第一和第二电池组400、500的共同横截面轮廓(例如，拟矩形)形状互补的横截面轮廓的键接部614。另外，电池插座120包括保留部分616，其大小和形状设计成在其中接收或容纳第二电池组500的部分536(例如，横向延伸)，部分536在图16和17中由虚线指示。因此，当第一电池组400连接到电插座602时，电池插座120的保留部分616未被第一电池组400占据(如图16和17所示)，并且当第二电池组500连接到电插座602时，保留部分616被第二电池组500的一部分(例如，横向延伸部536)占据。
92.电池插座120还包括多个引导部，这些引导部协同地接合第一和第二电池组400、500的引导部，以促进第一和第二电池组400、500插入长形通道604中。
93.具体地，电池插座120包括第一导轨618、第二导轨620和电连接器轨道622。电连接器轨道622在长形通道604内纵向延伸并且包括电插座602。电连接器轨道622的尺寸和形状与第一和第二电池组400、500的电连接器槽422、522互补，使得电连接器轨道622可插入电连接器槽422、522中的每一个中。第一导轨618在通道604内纵向延伸，并且尺寸和形状被设计成协同接合第一和第二电池组400、500中的每一个的第一引导槽418、518。第二导轨620在通道604内纵向延伸，并且是尺寸和形状被设计成协同接合第一和第二电池组400、500中的每一个的第二引导槽420、520。在示例实施方式中，第二引导轨620在长形通道604内与第一导轨618大体相对地定位，但是第一和第二导轨618、620可以具有使器具100能够如本文所述那样发挥作用的任何合适的相对定位。
94.在所示的实施方式中，第一和第二导轨618、620中的每一个都定位成比电连接器轨道622更靠近插入开口610。因此，第一和第二导轨618、620在电连接器轨道622接合电连接器槽422、522之前，接合第一和第二电池组400、500(具体地，第一引导槽418、518和第二引导槽420、520)。另外，如图18所示，长形通道604在插入端606处向外张开。长形通道604的向外张开通过允许电池组(例如，第一电池组400)最初插入长形通道604时的一定程度的错位来促进第一和第二电池组400、500的插入。随着电池组插入，长形通道604的张开形状逐渐将电池组与长形通道604对准，使得电池插座120的第一和第二导轨618、620将与电池组的相应引导槽对准。
95.如图16和17所示，所示实施方式的电池插座120在垂直于插入方向122定向的平面内具有大致矩形或拟矩形的横截面。电池插座120包括第一壁624(也称为电池插座120的“顶部”)、与第一壁624相对定位的第二壁626(也称为电池插座120的“底部”)、在第一壁624和第二壁626之间延伸的第一侧壁628以及与第一侧壁628相对定位并在第一壁624和第二壁626之间延伸的第二侧壁630。顶部624和底部626被定向为大致彼此平行并且垂直于第一侧壁628和第二侧壁630中的每一个。电连接器轨道622从第一侧壁628突出，第一导轨618从第一壁624突出，第二导轨620从相对的第二壁626突出。在其他实施方式中，第一导轨618、第二导轨620和电连接器轨道622可以位于电池插座120内的使器具100能够如本文所述那样发挥作用的任何合适的位置。
96.参照图14-18，在操作中，通过将第一电池组400的第二端406定位在插入端606附近(例如，在插入开口610内)，将第一电池组400被插入到电池插座120的长形通道604中。用户可以通过抓握第一电池组把手410来抓住第一电池组400，以便于将第一电池组400插入
电池插座120中。然后沿插入方向122移动第一电池组400直到第一和第二导轨618、620接合第一电池组400的第一和第二引导槽418、420。第一和第二导轨618、620与第一和第二引导槽418、420之间的接合将在长形通道604内垂直和水平对准第一电池组400，使得第一电池组400的电连接器槽422与电池插座120的电连接器轨道622对准。第一电池组400在插入方向122上的持续插入将导致电连接器轨道622接合第一电池组400的电连接器槽422，以使第一电池组400的电连接器416与电池插座120的电插座602对准。第一电池组400进一步插入电池插座120中，直到第一电池组400的电连接器416接合并连接到电插座602。第二电池组500(例如，在从电池插座120移除第一电池组400之后)可以以类似的方式插入电池插座120中。
97.在一些实施方式中，当器具100位于用户的背部时，可以将电池组插入并连接到电池插座120。例如，在使用期间(即，当器具100位于用户的背部时)，用户可能需要将耗尽的电池组(例如，第一电池组400)更换为另一个已充电的电池组(例如，第二电池组500)。为此，用户可以首先在器具100在用户背上时从电池插座120移除第一电池组400，随后在电池供电的器具在用户的背部时将第二电池组500插入电池插座120中。为了将第二电池组500插入电池插座120中，用户可以最初将第二电池组500的第一和第二引导槽518、520中的一个或两个与电池插座120的第一和第二导轨618、620中的一个或两个接合，随后将第二电池组500的电连接器槽522与电池插座120的电连接器轨道622接合。然后用户可以继续沿插入方向122将第二电池组500插入电池插座120，直到第二电池组500的电连接器516接合并连接到电池插座120的电插座602。
98.如上所述，本公开的电池插座120提供多个轨道以促进不同尺寸的电池组在其中的插入和连接。特别地，电池插座120包括具有两种不同类型轨——电连接器轨道622和导轨618、620的双轨锁定系统。电连接器轨道622将电池组引导到电池插座120内的电连接器中以及辅助导轨618、620有利于盲目地引导电池组，以及有利于将不同尺寸的电池组安装在相同尺寸的电池插座120内。
99.双轨系统允许将不同物理尺寸的电池组安装在产品或工具(例如，器具100)上的公共通道或孔口(例如，长形通道604)中。导轨618、620为安装在电池插座120中的不占据电池插座通道的整个宽度或空间的较小电池组提供引导，并将较小的电池组引导或引向电连接轨道系统中以促进较小电池组连接到电池插座120的电插座602。另外，与包括单个导轨或没有导轨的导轨系统相比，两个导轨(例如，导轨618、620)的使用为电池插座120和电池组400、500之间的连接提供了额外的强度。
100.再次参照图7和12，所示实施方式的第一和第二电池组400、500各自包括分别位于把手410、510上的相应电量计438、538。电量计438、538通常被配置为指示相应电池组400、500的充电水平。虽然下面仅详细描述第一电池组电量计438，但是应当理解，第二电池组电量计538可以具有与第一电池组电量计438相同或相似的构造并且以与第一电池组电量计438相同或相似的方式工作。
101.第一电池组400的电量计438位于把手410的外表面440上(即，与孔414相对并背向定位的表面)，使得电量计438易于被第一电池组400的使用者查看。电量计438包括多个灯442，它们基于第一电池组400的充电水平而点亮。
102.所示实施方式的电量计438包括4个灯，但应当理解的是，电量计438可以包括使电
量计能够如本文所述那样发挥作用的任何合适数量的灯，包括多于或少于4个灯。另外，在所示的实施方式中，灯442是由合适的盖(例如，光漫射盖)覆盖的发光二极管，但是应当理解，灯442可以包括使电量计438能够如本文所述那样发挥功能的任何合适的发光装置。此外，虽然示例实施方式中的电量计438被描述为点亮多个灯442中与第一电池组400的充电水平相对应数量的光，但是应当理解，电量计438可以使用不同的照明模式以指示充电水平。在一些实施方式中，例如，电量计438可以包括单个灯442，其在致动器452启用时点亮以指示电池组400的充电水平。单个灯442可以点亮，例如，与电池组的充电水平对应的脉冲数或持续时间(例如，4个脉冲表示充电水平大于80％，3个脉冲表示充电水平在60％和80％之间，2个脉冲表示充电水平在40％和60％之间，1个脉冲表示充电水平在20％和40％之间)。附加地或替代性地，单个灯442可以被点亮不同的颜色以指示充电状态。例如，单个灯442可以点亮绿色以指示电池组充满电(例如，大于80％)，黄色以指示电池组的中等充电状态(例如，在30％和70％之间)，以及红色表示低电量状态(例如，低于30％)。
103.另外参照图19，电量计438电连接到印刷电路板组件(pcba)444，该印刷电路板组件444通过一个或更多个电导管448封闭在由第一电池组壳体402限定的内腔446内。第一电池组壳体402的一部分从图19中省略，以示出第一电池组400的内部特征。印刷电路板组件444可以被实现为和/或包括控制器206的部件。第一电池组400的电池单元450也被封闭在内腔446内。印刷电路板组件444电连接到电池单元450以从其接收电力和/或控制来自其的电力供应。
104.电量计438被配置为点亮多个灯442中的与第一电池组400的充电水平(具体地，电池单元450的充电水平)相对应数量的灯。例如，如果电池单元450的充电水平处于或接近100％(例如，大于80％)，则当电量计438被启用时，所有灯442(即，个灯)都被点亮。当电池单元450的充电水平处于或接近50％(例如，在40％和60％之间)时，只有一半的灯442(即，两个灯)被点亮。在一个特定实施方式中，电量计438被配置为根据下表设置多个灯442中的点亮的灯的数量：
105.充电水平(％)点亮的灯的数量80-100％所有(4)灯60-80％3个灯40-60％2个灯20-40％1个灯0-20％0个灯
106.在所示的实施方式中，电量计438通过致动器452的致动而被启用，致动器452附接到第一电池组壳体402，具体地在手柄410上。在所示的实施方式中，致动器452是可按下的按钮，但是应当理解，致动器452可以包括使电量计438能够如本文所述那样发挥作用的任何合适的致动器。在所示实施方式中，按钮和多个灯442沿手柄410特别是沿手柄410的外表面440线性布置。
107.致动器452的致动启用电量计438以点亮多个灯442中的对应于电池单元450的充电水平的数量的灯。
108.附加地或替代性地，可以基于检测到第一电池组400的运动或移动来启用电量计438。例如，第一电池组400可以包括检测运动的加速度计(例如，当电池组被向上拿起时)，
并根据检测到的运动自动启用电量计438。
109.图7和19所示的电量计438从与手柄410从主体408延伸的方向((即，第一方向412))平行且相反的观察方向基本可见。在其他实施方式中，电量计438可以从多个正交方向可见以促进电量计438的可见性。例如，图20-22示出了从第一观察方向702、第二观察方向708和第三观察方向710可见的电量计700，第一观察方向702平行于手柄704从主体706延伸的方向(即，第一方向)并与之相反，第二观察方向708与第一观察方向702正交，第三观察方向710与第二观察方向708平行且相反。特别地，在如图20-22所示的实施方式中，每个灯712围绕手柄704延伸或缠绕，使得每个灯712的第一部分从第二观看方向708可见，每个灯712的第二部分从第三观看方向710可见。结果，可以从多个(例如，三个)正交观察方向观察电量计700以促进电量计700的可见性。
110.当介绍本公开或其实施方式的要素时，冠词“一个”、“一”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个要素。术语“包括”、“包括”、“包含”和“具有”旨在是包括性的，并且意味着除了所列元素之外可能还有其他元素。使用指示特定方向的术语(例如，“顶部”、“底部”、“侧面”等)是为了便于描述，不需要所描述的项目的任何特定方向。
111.由于可以在不脱离本公开范围的情况下对上述结构和方法进行各种改变，因此上述描述中包含的所有内容和附图中所示的所有内容都应被解释为说明性的而不是限制性的。