专利名称：模块化且便携式的电池组电力系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于向多种电力负载供电的电池组电力系统。更特别地，本发明涉及一种模块化且便携式的电池组电力系统，其具有多种容量的多个独立的电池模块，这些电池模块是模块化的、便携的、可堆叠的、可电链接的、可再配置的和可再充电的。更特别地，本发明涉及一种模块化且便携式的电池组电力系统，其具有多个独立的电池模块，这些电池模块能够彼此套接和/或连接，从而允许各个模块以堆积木的方式彼此进行自定义连接，以及以即插即用的方式彼此电链接。
背景技术：
本部分旨在为权利要求书中所记载的本发明提供背景或上下文环境。这里的描述可以包括能够执行的概念，但不必是先前已经构思或执行的概念。因此，除非在此另有说明，本部分描述的内容不是相对于本申请的说明书和权利要求书的现有技术，并且不因为包含在本部分中而被承认为现有技术。用于为电力设备和配件供电的可再充电电池组通常是已知的。然而，很多类型的可再充电电池组的大小是固定的，它们不能很容易地被配置用于多种应用。通常，当需要相对高的容量时，相应的电池组将是`非常大而重的，并且不便于携带以满足用户所需的移动性。某些类型的电池组由多个电池单体构成，但是这些电池单体通常由相对永久且刚性的连接关系(例如母线、电缆钳连接器和类似装置)彼此连接，这些连接关系并不提供所希望程度的模块性和便携性。另外，这种已知的电池组系统通常包括至少部分暴露的电连接，这可能引发电击和/或短路的风险。因此，理想的是提供一种改进的电池组电力系统，其克服了已知的电池组电力系统的缺点。理想的是提供一种改进的电池组电力系统，其(特别地)是模块化的、便携的、可堆叠的、可电链接的、可再配置的和可再充电的。同样理想的是提供一种具有多个独立的模块的改进的电池组系统，这些模块能够分开运输至(例如，由一个组的不同成员携带)远离输电网的位置或边远地方，以向电力设备供电并且由可再生源(例如，紧凑的便携式太阳能PV板，或者便携式风力发电机，或者便携式水力发电机)再次充电。同样理想的是提供一种改进的电池组电力系统，其具有多种容量的多个独立的电池模块，这些电池模块能够彼此混合并匹配(或者以其他方式再次配置)，以满足多种应用或向多种负载(即电力设备、器具、工具、便携式医疗设备等)提供所需的电力。同样理想的是提供一种具有多个独立的模块的改进的电池组电力系统，这些模块能够彼此堆叠，或者能够以其他方式彼此套接或连接(例如，以堆积木或其他的方式)，以产生组合件。同样理想的是提供一种改进的电池组电力系统，使该系统以在模块彼此连接时不会阻碍气流的方式进行空气流通。同样理想的是提供一种改进的电池组电力系统，其具有柔性的电连接器，用于以快速连接的方式(例如，“即插即用”或其他的方式)将各个电池模块彼此“链接”或用其他办法电连接，这仅允许模块彼此之间单向的、正确定向的连接，并且这展示了没有暴露的导电表面的特征，从而将对用户的电击危险降至最低，并且将模块与外部物体发生短路接触的潜在损害降至最低。同样理想的是提供一种改进的电池组电力系统，其具有带充电指示器或仪表的多个独立的电池模块，充电指示器或仪表用于识别电池模块实时的剩余充电状态。同样理想的是提供一种改进的电池组电力系统，其能够从包括电网连接(在可用时)的多种源进行再充电，还能够在电网连接不可用时从便携式太阳能光伏板、便携式风力发电机或便携式水力发电机进行再充电。同样理想的是提供一种改进的电池组电力系统，其易于与在交流电和直流电下工作的负载一起使用。同样理想的是提供一种具有逆变器模块的改进的电池组电力系统，所述逆变器模块具有“多规格”插槽，所述插槽构造为容纳多种电插头结构(例如与不同国家的交流电系统相关的多种交流电源线)，或者其他的插头结构(例如USB插头、12V直流点烟器插头、12V直流筒式插头及其他插头)。同样理想的是提供一种改进的电池组电力系统，其具有易进入的保险丝箱，以便于电池模块的检修并允许迅速且方便地检查和更换保险丝。同样理想的是提供一种改进的电池组电力系统，其包括可连接至任意一个电池模块的逆变器模块，其中逆变器能够通过开关的启动而在IlOV或220V交流电下工作，该系统还包括识别输出电压的指示器(例如灯、仪表等)，并且包括方便的通/断开关，以将电池模块意外耗尽的情况减至最少。理想的是提供一种改进的电池组电力系统,其包括这些有利的特征中的任意一个或多个。
发明内容
根据一个实施例，本发明提供了一种电池组电力系统，其(特别地)是模块化的、便携的、可堆叠的、可电链接的、可再配置的和可再充电的。该系统包括具有多种容量的多个独立的电池模块，这些电池模块能够彼此混合并匹配，以满足多种应用或向多种负载(即电力设备、器具、工具、便携式医疗设备、通信设备等)提供所需的电力。各个电池模块能够彼此堆叠或者以其他方式套接或连接，以允许一个或多个用户每人分别将模块携带或运输(例如，在口袋、背包或钱包等等之中)至所需的位置(例如边远地方、露营地点等)，并且随后将这些模块组合以组装成电池电源组(例如，以“堆积木”或其他的方式)。电池模块和/或逆变器模块具有空气流通路径，其在模块彼此连接时允许空气的自由流动。电池组电力系统还包括柔性的电连接器，用于将各个电池模块彼此“链接”或用其他办法电连接(例如，“即插即用”或其他的方式)，这仅允许模块彼此之间单向的、正确定向的连接，并且没有暴露的导电表面。模块进一步包括内建的存储端口或容槽，存储端口或容槽用于对柔性的连接器在不使用时进行保持。各电池模块包括用于识别模块实时的充电状态的充电指示器。电池组电力系统能够从多种源(包括电网连接、车载12V直流连接，以及便携式太阳能光伏板、便携式风力发电机或便携式水力发电机)进行再充电，并且能够易于与在交流电和直流电下工作的负载一起使用。电池组电力系统还包括具有“多规格”插槽的逆变器模块，所述插槽被构造为容纳多种电插头结构，并且电池组电力系统包括构造为容纳其他插头结构(包括USB插头)的插槽。电源模块包括带有弹簧加载门(例如盖子、垂片等)的易进入的保险丝箱，以便于电池模块的检修并允许迅速且方便地检查和更换保险丝。逆变器模块能够连接至任意一个电池模块，并且通过电压选择开关的启动而在IlOV直流电或220V直流电下工作，逆变器模块包括识别输出电压电平的指示灯，还包括通/断开关，以将电池模块意外耗尽的情况减至最少。
通过下文的具体描述并且参照附图，将会更加彻底地理解本发明，附图中相同的附图标记表示相同的元件，其中:根据例示性实施例，图1是用于电池组电力系统的电池模块的前视立体图，该系统带有多个独立且可堆叠的电池组模块。根据例示性实施例，图2是用于电池组电力系统的逆变器模块的前视立体图，该系统带有多个独立且可堆叠的电池组模块。根据例示性实施例，图3是图1的电池模块的后视立体图，电池模块包括柔性的电连接器及其存储容槽，以及保险丝箱门。根据例示性实施例，图4是电池组电力系统的后视立体图，该系统带有套接在一起并通过柔性的电连接器以链接的即插即用方式互连的不同尺寸的电池模块及一逆变器。根据例示性实施例，图5是电池组电力系统的后视立体图，该系统带有套接在一起且彼此紧固，并通过柔性的电连接器以链接的即插即用方式电力互连的若干相同尺寸的电池模块。图6是带有若干相同尺寸的电池模块的电池组电力系统的立体图，电池模块带有套接容槽，以便于电池模块套接在一起。根据例示性实施例，套接的模块彼此紧固并通过柔性的电连接器以链接的即插即用方式电力互连，并且向配件(以示例的方式示出为3瓦的LED灯模块)供电。图7是图6的带有若干相同尺寸的电池模块的电池组电力系统的另一立体图，电池模块带有构造为与相邻的电池模块上的套接容槽配合(并容纳在其中)的套接元件，以便于将电池模块套接在一起。根据例示性实施例，套接的电池模块彼此紧固并通过柔性的电连接器以链接的即插即用方式电力互连，并且向配件(示出为灯模块)供电。根据例示性实施例，图8是用于电池组电力系统的脱离输电网的太阳能光伏再充电系统的立体图。根据例示性实施例，图9是用于电池组电力系统的可接入输电网的再充电系统的立体图。根据例示性实施例，图10是电池组电力系统的俯视图以及若干立体图，该系统包括彼此套接的不同尺寸的电池组模块及一逆变器模块的堆叠。根据例示性实施例，图11是电池组电力系统的若干正视图，该系统包括彼此套接的不同尺寸的电池组模块及一逆变器模块的堆叠。根据例示性实施例，图12是电池组电力系统的若干正视图以及仰视图，该系统包括彼此套接的不同尺寸的电池组模块及一逆变器模块的堆叠。根据例示性实施例，图13是第一尺寸的电池组模块的俯视图以及若干立体图。根据例示性实施例，图14是第一尺寸的电池组模块的侧视图和端视图。根据例示性实施例，图15是第一尺寸的电池组模块的俯视图和仰视图。根据例示性实施例，图16是另一尺寸的电池组模块的俯视图和仰视图，示出了套接容槽和套接元件。根据例示性实施例，图17是另一尺寸的电池组模块的若干立体图。根据例示性实施例，图18是另一尺寸的电池组模块的侧视图和端视图。根据例示性实施例，图19是逆变器模块的俯视图、仰视图以及若干立体图。根据例示性实施例，图20是逆变器模块的侧视图和端视图。根据另一例示性实施例，图21是电池组电力系统的立体图，该系统带有多个独立且可堆叠的电池组模块。根据例示性实施例，图22是图21的电池组电力系统的立体图，该系统带有将各个电池模块互连的柔性的连接器。根据例示性实施例，图23是图21的电池组电力系统的立体图，该系统带有结合至多个独立的电池模块中的一个的逆变器。根据例示性实施例，图24是图21的电池组电力系统的立体图，该系统带有结合至多个独立的电池模块中的一个的逆变器和将各个电池模块互连的柔性的连接器。根据例示性实施例，图25是图21的电池组电力系统的另一立体图，该系统带有结合至多个独立的电池模块中的一个的逆变器和将各个电池模块互连的柔性的连接器。根据例示性实施例，图26是图21的电池组电力系统的另一立体图，该系统带有结合至多个独立的电池模块中的一个的逆变器和将各个电池模块互连的柔性的连接器。根据例示性实施例，图27是用于图21的电池组电力系统的一个单独的电池模块的立体图。根据例示性实施例，图28是用于图21的电池组电力系统的一个单独的电池模块的前视图。根据另一例示性实施例，图29是用于图21的电池组电力系统的一个单独的电池模块的后视图。根据例示性实施例，图30是用于图21的电池组电力系统的一个单独的电池模块的右侧视图。根据例示性实施例，图31是用于图21的电池组电力系统的一个单独的电池模块的左侧视图。根据例示性实施例，图32是用于图21的电池组电力系统的一个单独的电池模块的俯视图。根据例示性实施例，图33是用于图21的电池组电力系统的一个单独的电池模块的仰视图。
具体实施例方式在参照附图(其中详细示出了例示性实施例)之前，应当理解的是，本发明不限于说明书中列举或附图中示出的细节或方法。还应当理解的是，专门的术语只是用于说明性的目的而不应当视为限制。参照图1至20，根据第一例示性实施例示出了电池组电力系统10。电池组电力系统10示出为包括多个独立的电池模块20 (例如，在图4至12中示出为两个)。多个独立的电池模块20可以具有多种容量，使得能够选择并组合适当数量的电池模块20来提供所需的电源组，以满足所需的应用和负载设备。根据一个实施例，第一尺寸的电池模块具有120瓦特-小时的容量，而另一尺寸的电池模块具有50瓦特-小时的容量，并且每个电池模块包含锂离子磷酸盐电池材料。然而，根据可选择的实施例，可以使用其他电池材料，并且可以提供多种容量。电池模块20还设有多个电子元件，多个电子元件包括输入保护电路、输出保护电路、充电控制器、IXD显示器控制器和温度控制器等。输入保护电路包括输入端口，该输入端口将在温度超过预定水平(例如大约50摄氏度等)时关闭，以使电池免受过度充电、过热或其他方式的破坏。输出保护电路包括输出连接端口(例如，逆变器连接端口、12V直流连接器等)以及用于将电力从电池输送到插座端口的其他适宜的电子元件。输入和输出端口由具有适宜额定值(例如20安培等)的保险丝保护。充电控制器电路调节对电池模块的充电，并且包括易进入的保险丝的保护以及高温保护。IXD显示器电路探测电池的电压并且控制IXD显示器，IXD显示器显示电池模块的实时电量(例如，20%、40%、60%、80%、满额等)。温度控制器包括对接地和直流输入进行监控的温度探测器，使得在探测器检测的温度超过预定点(例如大约50摄氏度)时切断电力。根据其他实施例，可以提供其他控制电路、设备和元件，以满足对于电池模块的特定应用和功能。还可以提供交流壁式插座适配器，其可操作为接收在100至240V的交流电范围内、50/60HZ的电力输入，并且提供大约15.3V,3000mA的直流电输出。还可以提供直流适配器，其从例如机动车内的点烟器的源提供电力。根据图1至20所示的实施例，独立的电池模块20的模块化本质允许这些模块自定义组装为任何想要的结构以对所需的负载供电，并且随后容易拆开并再次组装为不同结构以对另一负载应用供电。独立的电池模块20的模块化本质允许电池组电力系统10被分成独立的元件或模块，每个独立的元件或模块更加容易运输(例如，通过个人)。例如，当需要在不能运输组装好的电池组电力系统的位置使用时(例如徒步旅行、露营、勘探、探险、乘竹筏、划独木舟、搜索和营救任务)，当在无法获得电力的区域(例如，暂时性缺失——例如暴风雨或其他自然灾害之后；或者不存在——例如在世界上某些不发达地区等等)向电力设备供电时，每个拆开的模块20可以由一组中的各个成员携带或以其他方式运输到该位置，系统10的模块20接着可以在该位置迅速且方便地组装为适合于预期电力加载条件或待供电设备的特定的电池组电力系统。根据图6至7的实施例，所述设备可以是灯30，例如高亮度的3瓦特LED灯32或者其他理想尺寸或类型的灯，其中示出的灯32包括可弯曲的电线34，电线34可以设置在长塞绳的端部或者可以直接插进电池20 (如图所示)。根据其他的实施例，设备可以是旨在用于与基于输电网的电源没有现成接入的任何适宜的设备。例如，待供电的设备可以是便携式医疗设备，例如连续气道正压呼吸机(C-PAP)，其将允许处于医疗状况(例如睡眠呼吸暂停等)下的用户能够享受户外活动或其他活动，这些活动涉及离开家并且无法接入基于输电网的电源的情况下的睡眠。根据其他的实施例，医疗设备可以是旨在帮助任何医疗状况的任何便携式设备，其通过具有能够易于运输并可远程再次充电的电池组电力系统，可以使用户获得移动性。进一步参照图1至20的实施例，电池模块20示出为包括具有独特设计形状的壳体40，该形状旨在有助于运输、彼此套接或连接、空气流通以及彼此电链接。壳体40包括具有一侧上的细长的凹部42 (例如套接容槽一例如示出为两个容槽)以及相对侧上的对应的套接元件44 (例如底座、突出部等)的大体为长方形的形状，套接元件44构造为与相邻电池模块20的容槽42配合或以其他方式容纳并保持在相邻电池模块20的容槽42中。根据一个实施例，套接元件44由弹性材料(例如橡胶等)制造，并且可以包括“发黏(tacky)”或其他的防滑特点或特性，以垫在多个电池模块20彼此之间，并且在多个模块20套接并紧固在一起作为组合件时帮助使多个模块20相对于彼此的运动最小化。参照图5至9，模块20还可以包括沿相对侧的壁的适宜的凹部46以及保持连接48 (例如环、条、线等)，凹部46以及保持连接48被配置为容纳保持带50，所述保持带50可以被配置为大体围绕电池组系统中的所有模块20延伸、进而被绷紧且紧固，以将模块20保持为所需的套接结构。根据可选择的实施例，模块可以包括附加的互锁(或互连)结构，例如燕尾式滑锁或类似装置。根据其他可选择的实施例，模块可以包括适宜的设备(例如闩、钩、扣等)，以将一个模块锁至另一模块，直到由用户释放为止。尽管通过竖直堆叠和套接布置的示例示出了模块的组装结构，然而电池组电力系统的模块还能够被配置为水平套接的结构。壳体可以由任何适宜的材料或材料的组合制造，例如塑料、铝等。进一步参照图3至5，独立的电池模块20还包括带弹簧加载门(例如盖子、垂片等)的易进入的保险丝箱54，以便于电池模块的检修并允许迅速且方便地检查和更换保险丝。图1和图6至9示出了独立的电池模块20包括充电指示器56，所述充电指示器56识别模块20实时的充电状态。电池组电力系统10的电池模块20能够经由输入连接器79从多种源充电，所述多种源包括使用适宜的交流变直流转换器58的电网连接(在可用的地方)，转换器58插进标准的110/220V壁式电源插座(见图9 )，所述多种源或者包括脱离输电网的源(例如车载12V直流连接(在可用的地方))，所述多种源还包括可再生源，可再生源例如是便携式太阳能光伏板60 (在图8中通过示例示出为折叠的便携式PV模块)、便携式风力发电机和/或便携式水力发电机(未示出，例如在其他源不可用时)。进一步参照图3至5，电池组电力系统示出为包括柔性连接设备64(例如电缆等)，柔性连接设备64有助于电池模块20彼此之间或与另一独立的模块20迅速且方便的电互连(即“链接”)。根据示出的实施例，模块上相应的插槽66、68具有槽式电接触，其容纳柔性连接设备64上匹配的筒式连接插头70、72，使得所有带电的电接触表面都置于槽内，以降低非故意或无意识的接触的可能性，所述接触可能引起电击或受伤或者引起导致元件损坏的短路。柔性连接设备64上的插头70、72的结构仅允许多个模块20彼此之间单向的、正确定向的连接。例如，示出的柔性连接设备64具有带内嵌(例如共轴)型连接器72的第一端以及带按钮型连接器70的第二端，所述按钮型连接器70大体垂直于柔性连接设备64的轴线延伸。当一个(或多个)模块20上的柔性连接设备64没有被使用时，所述第二端上的按钮型连接器70能够安全地装进存储容槽74以防止丢失或损坏。通过简单地将按钮型连接器70从存储容槽74中取出并将其与相邻模块20上相应的链接插槽66配合，模块20被迅速且方便地电“链接”在一起。堆叠中的下一个电池模块20可以随后以相似的方式链接至其下一个相邻的电池模块20 (依此类推)。通过策略性地布置链接凹部76，柔性电连接器64的轮廓一直维持在电池模块20的底部边缘，所述链接凹部76包含链接插槽66和用于柔性连接设备的第一端的插槽68。系统10的电池模块20可以直接用于经由输出连接器78向多种负载提供直流电，并且包括适宜的输出连接器，输出连接器例如(但不限于)是USB连接器、12V筒式连接器、12V点烟器连接器等。系统的电池模块20还可以与逆变器模块80 —起使用(见图2和4)以向多种电力负载设备提供交流电(例如IlOV交流、220V交流等)。逆变器模块80示出为直接套接任意尺寸的电池模块20，并且通过套接元件22和凹部42保持到位并通过保持带50紧固(以如上所述的用于电池模块的相似方式)。逆变器模块80包括用于在IlOV交流或220V交流下操作的选择开关，并且包括识别输出电压电平的指示灯，还包括通/断开关82以将电池模块20意外耗尽的情况减至最少。逆变器80包括多个输出连接器，还包括被构造为容纳其他直流插头结构(包括USB插头、12V筒式连接器、12V点烟器连接器等)的插槽，其中，所述输出连接器包括被构造为容纳多种交流电插头结构的“多规格”插槽84。参照图21至33,根据例示性实施例,通过示例将另一电池组电力系统100示出为相对大的(但仍然是模块化和便携式的)电池组电力系统。图21至33的电池组电力系统100示出为包括多个独立的电池模块120 (例如在图21至26中示出为两个)。多个独立的电池模块120可以具有多种容量，使得能够选择并组合适当数量的电池模块120来提供所需的电源组，以满足所需的应用和负载设备。根据一个实施例，电池模块120具有大约400瓦特-小时的容量并且包含铅酸电池材料。然而，根据可选择的实施例，可以使用其他的电池材料,并且可以提供多种容量。电池模块120还设有电子元件，所述电子元件(至少)包括输入保护电路、输出保护电路、充电控制器、IXD显示器控制器和温度控制器。输入保护电路包括输入端口，该输入端口将在温度超过预定水平(例如大约50摄氏度等)时关闭，以使电池免受过度充电、过热或其他方式的破坏。输出保护电路包括输出连接端口(例如，逆变器连接端口、12V直流连接器等)以及用于将电力从电池输送到插座端口的其他适宜的电子元件。输入和输出端口由具有适宜额定值(例如20安培等)的保险丝保护。充电控制器电路调节对电池模块的充电，并且包括易进入的保险丝保护以及高温保护。LCD显示器电路探测电池的电压并且控制IXD显示器，IXD显示器显示电池模块的实时电量(例如，20%、40%、60%、80%、满额等)。温度控制器包括对接地和直流输入进行监控的温度探测器，使得在探测器检测的温度超过预定点(例如大约50摄氏度)时切断电力。根据其他实施例，可以提供其他控制电路、设备和元件，以满足对于电池模块120的特定应用和功能。根据示出的实施例，独立的电池模块120的模块化本质允许这些模块自定义组装为任何想要的结构以对所需的负载供电，并且随后容易拆开并再次组装为不同结构以对另一负载应用供电。独立的电池模块120的模块化本质允许电池组电力系统被分成独立的元件或模块，每个独立的元件或模块更加容易运输(例如，通过个人)。例如，当需要在不能运输组装好的电池组电力系统的位置使用时(例如徒步旅行、露营、勘探、探险、搜索和营救任务)，当在无法获得电力的区域(例如，暂时性缺失——例如暴风雨或其他自然灾害之后；或者不存在——例如在世界上某些不发达地区等等)向电力设备供电时，每个拆开的模块120可以由一组中的各个成员运输到该位置，系统的模块120随后可以在该位置迅速且方便地组装为适合于预期电力加载条件的特定的电池组电力系统。进一步参照图21至33，电池模块120示出为包括具有独特设计形状的壳体140，该形状旨在有助于运输、彼此套接或连接、空气流通以及彼此电链接。壳体140包括具有细长的手柄144的大体为长方形的形状，手柄144纵向延伸并且在模块120的顶部表面上方突出。壳体140还在模块的底部表面包括凹部142 (例如口袋、井、容槽、插槽等，见图33)，凹部142被构造(例如，成形和设计尺寸等)为紧固地容纳来自另一模块120的手柄144。凹部142可以以任何适宜的方式(例如干涉配合)容纳来自相邻模块120的手柄144，这旨在使模块120在正常使用期间一旦组装即保持彼此连接。根据可选择的实施例，模块可以包括附加的互锁(或互连)结构，例如燕尾式滑锁或类似装置。根据其他可选择的实施例，模块可以包括适宜的设备(例如H、钩、扣等)，以将一个模块锁至另一模块，直到由用户释放为止。根据另外可选择的实施例，模块还可以包括沿前壁和后壁或相对的侧壁的适宜的凹部，所述凹部被构造为容纳保持带，保持带可以被构造为大体围绕电池组系统中的所有模块延伸、进而被绷紧且紧固，以将模块保持为所需的结构。尽管通过竖直堆叠和套接布置的示例示出了多个模块的组装结构，然而电池组电力系统的多个模块还能够构造为水平套接的结构。壳体可以由任何适宜的材料或材料的组合制造，例如塑料、铝等。进一步参照图33，壳体140包括多个孔146 (例如通气孔、狭缝、端口等)，多个孔146为电池模块限定了空气流通路径。所述孔被示出布置为模块底面的槽式部分148上的图案(见图33)，从而一旦与相邻的模块120套接或连接即形成了空间，该空间允许一个模块120的顶部和另一模块120的底部之间的气流经过该模块120的底部而被吸入并且经过沿该模块的壁布置的孔149而排出。空气流通设计旨在使得模块顶部的开口最小化，以增强对天气因素的抵抗力，并且当多个模块中一个在另一个顶上时不使气流受到阻碍。进一步参照图27和32，独立的电池模块还包括带弹簧加载门(例如盖子、垂片等)的易进入的保险丝箱154，以便于电池模块的检修并允许迅速且方便地检查和更换保险丝。图27和32还示出了独立的电池模块120包括充电指示器156，充电指示器156识别模块实时的充电状态。电池组电力系统的电池模块120能够从多种源充电，所述多种源包括电网连接(在可用的地方)，或者脱离输电网的源(例如车载12V直流连接(在可用的地方))，以及可再生源，可再生源例如是便携式太阳能光伏板、便携式风力发电机和/或便携式水力发电机(例如在其他源不可用时)。进一步参照图22、24、25，电池组电力系统100示出为包括柔性的连接设备164(例如电缆等)，柔性的连接设备164有助于电池模块120彼此之间迅速且方便的电连接(B卩“链接”)。根据示出的实施例，模块120上的相应插槽具有槽式电接触，其容纳柔性连接设备上的相配合的筒式连接插头，使得所有带电的电接触表面都置于槽内，以降低非故意或无意识的接触的可能性，所述接触可能引起电击或受伤或者引起导致元件损坏的短路。柔性连接设备上的插头的结构仅允许多个模块彼此之间单向的、正确定向的连接。系统的电池模块120可以用于直接向多种负载提供直流电，并且包括适宜的输出连接器，输出连接器例如(但不限于)是USB连接器、12V筒式连接器、12V点烟器连接器等。系统的电池模块120还可以与逆变器模块180—起使用以向多种电力负载设备提供交流电(例如IlOV交流、220V交流等)。逆变器模块180直接附接至电池模块120的侧壁，并且通过滑动配合(snug-fit)电连接162与电池模块120和连接部(例如突出部、突出片等)保持到位，其中，所述连接部啮合模块的壁上适宜的凹部或狭缝。逆变器模块180包括用于在IlOV交流或220V交流下操作的选择开关，并且包括用于识别输出电压电平的指示灯，还包括通/断开关82以将电池模块意外耗尽的情况减至最少。逆变器80包括多个输出连接器，还包括被构造为容纳其他直流插头结构(包括USB插头、12V筒式连接器、12V点烟器连接器等)的插槽，其中，所述输出连接器包括被构造为容纳多种交流电插头结构的“多规格”插槽184。同样重要的是要注意，如实施例中示意性所示的电池组电力系统的元件的结构和布置仅是说明性的。尽管本发明仅详细描述了少数实施例，然而阅读本发明的本领域技术人员将很容易领会到，在本质上没有背离所叙述的主题的新颖教义和优点的情况下可以作出很多修改。据此，所有这些修改旨在包含在本发明的范围内。在不背离本发明的实质的情况下，可以在优选的及其他的示例性实施例的设计、操作条件和布置方面作出其他的替换、修改、改变和省略。除非以其他方式指明，否则说明书和权利要求书中使用的所有数字应理解为在一切情况下均由术语“大约”修饰。据此，除非指明相反的情况，否则下面的说明书和所附权利要求书中列出的数值范围是近似值，这些值至少可以根据具体的分析技术、适当的实施例，或者电池组电力系统的特定结构的其他变体而有所不同。任何过程或方法步骤的顺序或次序可以根据可选择的实施例发生变化或重新排序。在权利要求书中，任何的装置+功能项旨在覆盖在此描述为执行所叙述的功能的所有结构，其不仅是结构上等同，而且是等同的结构。在不背离如权利要求书所表述的本发明的实质的情况下，可以在优选的及其他的示例性实施例的设计、操作条件和布置方面作出其他的替换、修改、改变和省略。
权利要求
1.一种电池组电力系统，包括: 模块化的、便携的具有多种容量的多个电池模块，所述电池模块能够彼此混合并匹配成为第一电池电源组结构以向第一负载应用供电，并且能够拆开并再次组装为第二电池电源组以向第二负载应用供电； 一个或多个柔性的连接器，用于将所述电池模块彼此电链接，并且仅允许所述电池模块彼此之间单向的、正确定向的连接，所述柔性的连接器没有暴露的导电表面； 其中各个电池模块能够彼此套接，以允许一个或多个用户分别将模块运输至所需的地点，并且随后将模块组合以组装成电池电源组结构。
2.根据权利要求1所述的电池组电力系统，其中所述电池模块在一侧上具有至少一个套接凹部，而在相对侧上具有至少一个套接元件，一个电池模块上的套接凹部被构造为容纳相邻模块上的套接元件。
3.根据权利要求2所述的电池组电力系统，其中所述套接元件和套接凹部具有细长的形状，并且所述套接元件包括有弹性的且发黏的材料。
4.根据权利要求1所述的电池组电力系统，其中所述电池模块的相对两侧进一步包括保持凹部和保持连接，所述保持凹部和保持连接被构造为各纳保持设备以将套接的电池丰旲块紧固为组合件，并且其中所述保持设备包括能够调节的带。
5.根据权利要求1所述的电池组电力系统，其中所述电池模块包括充电指示器，所述充电指示器识别所述电池模块的实时充电状态。
6.根据权利要求1所述的电池组电力系统，其中所述电池模块能够从电网连接、车载12V直流连接和便携式太阳能光伏板进行再充电。
7.根据权利要求1所述的电池组电力系统，进一步包括逆变器模块，所述逆变器模块能够连接至任意一个电池模块，并且以第一模式在Iiov交流电下工作，而以第二模式在220V交流电下工作。
8.根据权利要求7所述的电池组电力系统，其中所述逆变器模块进一步包括电压选择开关以及用于识别输出电压电平的指示器。
9.根据权利要求7所述的电池组电力系统，其中所述逆变器模块被配置用于与交流负载和直流负载一起使用。
10.根据权利要求7所述的电池组电力系统，其中所述逆变器模块包括多规格插槽，所述插槽被构造为容纳多种电插头结构。
11.根据权利要求7所述的电池组电力系统，其中所述逆变器模块进一步包括输出连接器，所述输出连接器被构造为容纳USB插头、12V筒式连接器和12V点烟器连接器。
12.根据权利要求1所述的电池组电力系统，其中所述电池模块包括带弹簧加载门的易进入的保险丝箱，所述保险丝箱被构造为便于电池模块的检修并允许检查和更换保险丝。
13.根据权利要求1所述的电池组电力系统，其中所述电池模块包括锂离子磷酸盐电池模块。
14.根据权利要求1所述的电池组电力系统，其中第一尺寸的电池模块具有大约50瓦特-小时的容量，而另一尺寸的电池模块具有大约120瓦特-小时的容量，并且所述逆变器模块具有大约100瓦特的额定值。
15.根据权利要求1所述的电池组电力系统，进一步包括便携式太阳能光伏发电机，所述便携式太阳能光伏发电机能够连接至所述电池模块中的一个，以对所有电池模块进行再充电。
16.根据权利要求1所述的电池组电力系统，进一步包括便携式风力发电机，所述便携式风力发电机能够连接至所述电池模块中的一个，以对所有电池模块进行再充电。
17.根据权利要求1所述的电池组电力系统，进一步包括便携式水力发电机，所述便携式水力发电机能够连接至所述电池模块中的一个，以对所有电池模块进行再充电。
18.根据权利要求1所述的电池组电力系统，其中所述电池模块具有空气流通路径，所述空气流通路径允许空气在模块彼此连接时自由流动。
19.根据权利要求1所述的电池组电力系统，其中所述电池模块包括在顶部表面突出的手柄和在底部表面的凹部，所述凹部被构造为在套接和连接关系中容纳相邻的电池模块的手柄。
20.根据权利要求1所述的电池组电力系统，其中所述电池模块包括凹部，所述凹部被构造为容纳针对多个电池模块布置的保持设备。
21.根据权利要求1所述的电池组电力系统，其中所述电池模块包括铅酸电池模块。
22.根据权利要求1所述的电池组电力系统，其中所述电池模块具有大约400瓦特-小时的容量，而所述逆变器模块具有大约400瓦特的额定值。
全文摘要
本发明公开了一种电池组电力系统，其包括模块化的、便携的具有多种容量的多个电池模块，所述电池模块能够彼此混合并匹配以满足多种应用或在脱离输电网的地点向多种负载提供所需的电力。各个电池模块彼此之间能够堆叠或者能够以其他方式套接或连接，以允许多个用户每人分别将一个模块运输至所需地点，并且随后将多个模块组合以组装成电池电源组。提供一个或多个柔性的连接器，用于将组装好的电池模块彼此电链接，并且仅允许电池模块彼此之间单向的、正确定向的连接，所述柔性的连接器没有暴露的导电表面。逆变器模块能够连接至任意一个电池模块，并且以第一模式在110V交流电下工作，而以第二模式在220V交流电下工作，以向多种电力负载供电。电池电源组系统能够从便携式太阳能光伏发电机、风力发电机和/或水力发电机进行再充电，其中这些发电机能够连接至电池模块中的一个以对所有电池模块进行再充电。
文档编号H01M2/20GK103081163SQ201180025252
公开日2013年5月1日 申请日期2011年2月23日 优先权日2010年2月26日
发明者R·E·沃克曼, N·克兰茨 申请人:目标零点有限公司