專利名稱：電池供電的電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有可分離電池組的電池供電的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
用于電池供電的電子設(shè)備的常規(guī)電池組并入多個(gè)電池模塊，這些電池模塊總是串聯(lián)連接。該電池組具有輸出端子以向電池組的外部輸出串聯(lián)連接的電池模塊的總電壓。當(dāng)電池組附著于設(shè)備主體上時(shí)，該電池組通過輸出端子為設(shè)備主體提供電力，并且驅(qū)動(dòng)設(shè)備主體。
當(dāng)從輸出端子輸出的電壓大約為10V時(shí)，幾乎沒有什么問題，但是當(dāng)電壓大約為100V時(shí)，如果身體接觸輸出端子，會(huì)出現(xiàn)電擊，如果金屬片接觸輸出端子，會(huì)出現(xiàn)冒煙或者燃燒。
本發(fā)明的公開鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種電池供電的電子設(shè)備，它具有安全的電池組，即使身體或者金屬片接觸輸出端子，也永遠(yuǎn)不會(huì)引起電擊或者短路。
用于本發(fā)明的電池供電的電子設(shè)備的電池組包括用于容納至少兩個(gè)電池模塊的外殼、設(shè)置在外殼一側(cè)的開關(guān)裝置和形成在外殼上的輸出端子。該開關(guān)裝置選擇性地閉合和打開該至少兩個(gè)電池模塊的串聯(lián)電連接。開關(guān)裝置與致動(dòng)器配合，以便當(dāng)外殼附著于設(shè)備主體時(shí)建立串聯(lián)電連接，并且當(dāng)外殼從設(shè)備主體分離即當(dāng)致動(dòng)器從外殼分離時(shí)中斷該串聯(lián)電連接，所述致動(dòng)器設(shè)置在可分離地控制電池組的設(shè)備主體的一側(cè)。輸出端子與設(shè)備主體的輸入端子連接，并且當(dāng)閉合開關(guān)裝置時(shí)施加該至少兩個(gè)電池模塊的串聯(lián)連接的電壓用于設(shè)備主體。
因此，當(dāng)該電池組沒有附著于設(shè)備主體時(shí)，由于通過打開開關(guān)裝置中斷了該至少兩個(gè)電池模塊的串聯(lián)電連接，因此即使身體或者金屬片接觸輸出端子，該電池組也永遠(yuǎn)不會(huì)引起電擊或短路。另一方面，當(dāng)該電池組附著于設(shè)備主體時(shí)，迫使開關(guān)裝置閉合，該至少兩個(gè)電池模塊串聯(lián)連接，從而使輸出端子為設(shè)備主體提供電力。
優(yōu)選地，該開關(guān)裝置具有至少一對(duì)固定接點(diǎn)和一個(gè)可移動(dòng)接點(diǎn)。該至少兩個(gè)電池組件分別具有正電極和負(fù)電極，該對(duì)固定接點(diǎn)分別與所述至少兩個(gè)電池模塊之一的正電極和其余的所述至少兩個(gè)電池模塊的負(fù)電極連接。該可移動(dòng)接點(diǎn)可以在通過該可移動(dòng)接點(diǎn)連接固定接點(diǎn)的閉合位置和斷開固定接點(diǎn)的打開位置之間移動(dòng)，并且該可移動(dòng)接點(diǎn)通常偏向打開位置。在外殼中提供的開口內(nèi)、與致動(dòng)器可接合地設(shè)置該可移動(dòng)接點(diǎn)，使得當(dāng)致動(dòng)器插入到開口中時(shí)，該可移動(dòng)接點(diǎn)通過該致動(dòng)器被迫移動(dòng)到閉合位置。
在這種情況下，由于僅當(dāng)致動(dòng)器插入到開口中時(shí)才建立該至少兩個(gè)電池模塊的串聯(lián)電連接，當(dāng)外殼沒有附著于設(shè)備主體時(shí)，該至少兩個(gè)電池模塊的串聯(lián)電連接被中斷；因此即使身體或者金屬片接觸輸出端子，也不可能出現(xiàn)電擊或者短路。
可選的，還優(yōu)選為該開關(guān)裝置具有至少一對(duì)固定電極。外殼具有用于連接設(shè)備主體的接合部分，該固定電極分別與該至少兩個(gè)電池模塊之一的正電極和其余所述至少兩個(gè)電池組件的負(fù)電極連接，并且該固定電極彼此間隔設(shè)置在該接合部分上。致動(dòng)器為可移動(dòng)板的形式，當(dāng)接合部分與設(shè)備主體連接時(shí)，該致動(dòng)器適于電連接在固定電極之間。
在這種情況下，由于僅當(dāng)可移動(dòng)板與固定電極互連時(shí)才建立該至少兩個(gè)電池模塊的串聯(lián)電連接，因此當(dāng)外殼沒有附著于設(shè)備主體時(shí)，該至少兩個(gè)電池模塊的串聯(lián)電連接被中斷；因此即使身體或者金屬片接觸輸出端子，也不可能出現(xiàn)電擊或者短路。
如果開關(guān)裝置具有至少兩對(duì)固定電極，優(yōu)選為每一對(duì)固定電極都設(shè)置在多角形接合部分的不同面的每個(gè)面上。每對(duì)固定電極連接在相鄰電池模塊的正電極和負(fù)電極之間。相同面上的固定電極彼此間隔設(shè)置。致動(dòng)器分別為可移動(dòng)板的形式，當(dāng)外殼與設(shè)備主體物理連接時(shí)，致動(dòng)器適于互連在固定電極之間。因此，即使身體或者金屬片接觸多角形接合部分的一個(gè)面，該電池組也將永遠(yuǎn)不會(huì)引起電擊或者短路。
附圖的簡(jiǎn)要說明

圖1是說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電池供電的電子設(shè)備圖。
圖2是說明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電池供電的電子設(shè)備圖。
圖3是顯示本發(fā)明第二實(shí)施例的優(yōu)選結(jié)構(gòu)圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳模式下面將參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電池供電的電子設(shè)備。該電池供電的電子設(shè)備包括設(shè)備主體20和電池組(battery pack)1，在設(shè)備主體20內(nèi)部具有驅(qū)動(dòng)電源例如大容量電機(jī)，電池組1由設(shè)備主體可分離地控制，并且為設(shè)備主體提供大容量電源。
電池組1具有位于外殼2內(nèi)的八個(gè)電池模塊A-H。每個(gè)電池模塊A-H都包括串聯(lián)連接的十個(gè)1.2伏電池單元3，輸出12伏。每個(gè)電池模塊A-H都具有在兩個(gè)端部的正電極p和負(fù)電極n，以輸出12伏的串聯(lián)連接的電壓。電池模塊A的正電極p與從外殼2的一個(gè)表面2a突出的輸出端子8的正輸出端子P電連接，電池模塊H的負(fù)電極n與輸出端子8的負(fù)輸出端子N電連接。除了電池模塊A的正電極p和電池模塊H的負(fù)電極n之外，相鄰電池模塊之一的負(fù)電極n和相鄰電池模塊中另一個(gè)的正電極p通過開關(guān)7連接。每個(gè)開關(guān)7選擇性地閉合和打開相鄰電池模塊的串聯(lián)電連接。每個(gè)開關(guān)7都具有一對(duì)固定的接點(diǎn)5、5和一個(gè)可移動(dòng)的接點(diǎn)6。固定的接點(diǎn)5、5分別與相鄰電池模塊之一的負(fù)電極n連接和相鄰電池模塊中另一個(gè)的正電極連接。每個(gè)可移動(dòng)接點(diǎn)6可以在固定接點(diǎn)5、5通過可移動(dòng)接點(diǎn)6連接的閉合位置和固定接點(diǎn)5、5斷開連接的打開位置之間移動(dòng)，并且通常通過彈簧偏向打開位置。當(dāng)每個(gè)開關(guān)7的可移動(dòng)接點(diǎn)6都處于閉合位置時(shí)，電池模塊A-H串聯(lián)電連接，從而使電池組通過輸出端子8的正輸出端子P和負(fù)輸出端子N輸出96伏的電壓。分別在外殼2的表面2a中提供的七個(gè)開口9內(nèi)設(shè)置可移動(dòng)接點(diǎn)6。
在電池組1可以附著于其上的設(shè)備主體20的表面20a上，提供柱狀致動(dòng)器(actuator)10和插入孔21。致動(dòng)器10分別形成在與電池組1的開口9對(duì)應(yīng)的七個(gè)位置處。在插入孔21的內(nèi)壁上形成有由正輸入端子17P和負(fù)輸入端子17N構(gòu)成的輸入端子17。當(dāng)電池組附著于設(shè)備主體20上時(shí)，每個(gè)致動(dòng)器10都將被插入到相應(yīng)的開口9中。當(dāng)致動(dòng)器10插入到開口9中時(shí)，將通過致動(dòng)器10推動(dòng)可移動(dòng)接點(diǎn)6并迫使其移動(dòng)到閉合位置，從而串聯(lián)連接相鄰的電池模塊。當(dāng)插入輸出端子8時(shí)，正輸入端子17P和負(fù)輸入端子17N將分別接觸輸出端子8的正輸出端子P和負(fù)輸出端子N。通過從電池組1的輸出端子8經(jīng)由輸入端子17提供的電力驅(qū)動(dòng)設(shè)備主體20。
由于可移動(dòng)接點(diǎn)6偏向打開位置，因此當(dāng)電池組1沒有附著于設(shè)備主體20上時(shí)，電池組件A-H的串聯(lián)電連接被中斷；因此即使身體或者金屬片接觸輸出端子8的正輸出端子P和負(fù)輸出端子N，也不會(huì)出現(xiàn)電擊或者短路。另一方面，當(dāng)電池組1附著于設(shè)備主體20上時(shí)，每個(gè)致動(dòng)器10都插入到開口9中，迫使每個(gè)可移動(dòng)接點(diǎn)6都移動(dòng)到閉合位置，串聯(lián)連接電池模塊A-H，從而使電池組從正輸出端子P和負(fù)輸出端子N向正輸入端子17P和負(fù)輸入端子17N施加96伏的電壓。當(dāng)電池組1附著于設(shè)備主體時(shí)，由于正輸出端子P和負(fù)輸出端子N都插入到插入孔21中，因此用戶不會(huì)接觸正輸出端子P和負(fù)輸出端子N；因此不會(huì)出現(xiàn)電擊或者短路。
應(yīng)注意，電池組1通過公知的可分離機(jī)構(gòu)可分離地保持(hold)在設(shè)備主體上。盡管省略了可分離機(jī)構(gòu)的說明，但本發(fā)明可以應(yīng)用于具有公知的可分離機(jī)構(gòu)的設(shè)備。
每個(gè)電池模塊A-H都是能夠從外部充電的電池模塊，并且每個(gè)電池模塊都可以單獨(dú)置換。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電池組。如第一實(shí)施例的情況一樣，電池組1具有在外殼2內(nèi)部的八個(gè)電池模塊A-H。在外殼2的表面2a上形成八角形棱柱形式的接合部分11。在電池組1可以附著于其上的設(shè)備主體20的表面20a上設(shè)置可以插入接合部分11的八角形插入孔22。電池組1利用插入到插入孔22中的接合部分11附著于設(shè)備主體上。
在接合部分11的八個(gè)外部側(cè)面的一個(gè)外部側(cè)表面上形成輸出端子16，在七個(gè)其余的外部側(cè)面上分別形成開關(guān)12。輸出端子16由彼此間隔設(shè)置的正極板P和負(fù)極板N構(gòu)成。正極板P與電池模塊A的正電極p電連接。負(fù)極板N與電池模塊H的負(fù)電極n電連接。每個(gè)外部側(cè)表面上的每個(gè)開關(guān)12都由一對(duì)固定電極12n、12p構(gòu)成。固定電極12n、12p在相同的外部側(cè)表面上彼此間隔設(shè)置。每對(duì)固定電極12n、12p的固定電極12n都與特定的相鄰電池模塊之一的負(fù)電極n電連接，固定電極12p與相鄰電池模塊中另一個(gè)的正電極p電連接。例如，某對(duì)固定電極12p、12n的一個(gè)固定電極12n與相鄰電池模塊A、B的電池模塊A的正電極p連接，另一個(gè)固定電極12p與另一個(gè)電池模塊B的負(fù)電極n連接。另一對(duì)固定電極12p、12n的一個(gè)固定電極12n與相鄰電池模塊B、C的電池模塊B的負(fù)電極n連接，另一個(gè)固定電極12p與另一個(gè)電池模塊C的正電極p連接。
在設(shè)備主體20的插入孔22的八個(gè)內(nèi)表面中的一個(gè)內(nèi)表面上形成輸入端子17，在七個(gè)其余內(nèi)表面上分別設(shè)置作為致動(dòng)器的可移動(dòng)板13。輸入端子17由正輸入端子17P和負(fù)輸入端子17N構(gòu)成。當(dāng)接合部分11插入到插入孔22中時(shí)，正輸入端子17P和負(fù)輸入端子17N將分別接觸輸出端子16的正輸出端子P和負(fù)輸出端子N。當(dāng)接合部分11插入到插入孔22中時(shí)，每個(gè)可移動(dòng)板13都將接觸開關(guān)12的兩個(gè)固定電極12n和12p，并且連接在固定電極12n、12p之間，所述開關(guān)12設(shè)置在接合部分11的一個(gè)表面上。當(dāng)所有的固定電極對(duì)12n、12p都通過可移動(dòng)板13連接時(shí)，就串聯(lián)連接了所有的電池模塊A-H，從而使輸出端子16的正輸出端子P和負(fù)輸出端子N輸出96伏的電壓。
當(dāng)電池組沒有附著于設(shè)備主體20時(shí)，由于固定接點(diǎn)(contact)12n、12p彼此間隔，因此中斷了電池模塊A-H的串聯(lián)電連接；因此即使身體或者金屬片接觸輸出端子16的正輸出端子P和負(fù)輸出端子N，如上述構(gòu)成的電池組1也不會(huì)引起電擊或者短路。另一方面，當(dāng)電池組1附著于設(shè)備主體20時(shí)，每個(gè)可移動(dòng)板13電連接在固定電極12n、12p之間，所有的電池模塊A-H串聯(lián)連接，從而使輸出端子16向設(shè)備主體20的輸入端子17施加96伏的電壓。當(dāng)電池組1附著于設(shè)備主體時(shí)，由于輸出端子16插入到插入孔22中，因此使用者不會(huì)接觸輸出端子16；因此不會(huì)出現(xiàn)電擊或者短路。此外，由于每對(duì)固定電極12n、12p都設(shè)置在接合部分11的每個(gè)表面上，因此分別與相同電池模塊的負(fù)電極n和正電極p連接的固定電極12n和固定電極12p設(shè)置在接合部分11的不同表面上。因此，即使身體或者金屬片接觸接合部分11的一個(gè)表面，也不會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電池模塊引起短路的情況。
如圖3所示，八個(gè)發(fā)光二極管(LED)15設(shè)置在外殼2的一個(gè)表面上。LED15分別與保持在外殼2內(nèi)部的八個(gè)診斷電路14電連接。為每個(gè)電池模塊A-H提供診斷電路，以便測(cè)量每個(gè)電池模塊的電壓。當(dāng)測(cè)量的電壓低于一預(yù)定值時(shí)，診斷電路14打開相應(yīng)的LED15并且自動(dòng)中斷串聯(lián)的電連接，以停止設(shè)備。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常的電池模塊時(shí)，通過停止設(shè)備，可以確保安全。不僅當(dāng)診斷電路14從測(cè)量的電壓發(fā)現(xiàn)異常的電池模塊時(shí)而且當(dāng)診斷電路14從測(cè)量的電壓判斷電池模塊處于最后的階段(in the last stage)時(shí)，診斷電路14都可以自動(dòng)中斷串聯(lián)的電連接以停止設(shè)備。在這種情況下，可以防止反向電流(例如，當(dāng)電池模塊A在早期階段完成其放電時(shí)，電流將流到已經(jīng)變?yōu)榈碗妷旱碾姵啬KA中)，從而不僅確保了安全而且延長(zhǎng)了壽命。為此，在電池組的內(nèi)部設(shè)置安全(fail-safe)電路。當(dāng)診斷電路14檢測(cè)到電池模塊的電壓低于一預(yù)定值或者電壓處于最后的階段時(shí)，診斷電路14將產(chǎn)生一錯(cuò)誤信號(hào)，響應(yīng)于該錯(cuò)誤信號(hào)，安全電路將打開相應(yīng)的LED并且通過開關(guān)裝置中斷電池組的串聯(lián)電連接。
權(quán)利要求
1.一種電池供電的電子設(shè)備，由電池組和設(shè)備主體構(gòu)成，該設(shè)備主體可分離地保持所述電池組從而被供電，所述設(shè)備包括一外殼，設(shè)置在所述電池組中、用于容納至少兩個(gè)電池模塊；一開關(guān)裝置，設(shè)置在所述外殼的一側(cè)，所述開關(guān)裝置選擇性地閉合和打開所述至少兩個(gè)電池模塊的串聯(lián)電連接；一輸出端子，形成在所述外殼上，當(dāng)閉合所述開關(guān)裝置時(shí)，所述輸出端子向所述設(shè)備主體施加所述至少兩個(gè)電池模塊的串聯(lián)連接的電壓；一致動(dòng)器，設(shè)置在所述設(shè)備主體的一側(cè)，其中所述開關(guān)裝置與所述致動(dòng)器配合，以便當(dāng)所述外殼附著于所述設(shè)備主體時(shí)建立所述的串聯(lián)電連接，并且當(dāng)所述致動(dòng)器從所述外殼分離時(shí)中斷所述的串聯(lián)電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的電池供電的電子設(shè)備，其中所述至少兩個(gè)電池模塊的每一個(gè)都具有正電極和負(fù)電極，所述開關(guān)裝置具有至少一對(duì)固定接點(diǎn)和一個(gè)可移動(dòng)接點(diǎn)，所述固定接點(diǎn)分別與所述至少兩個(gè)電池模塊之一的該正電極和其余所述至少兩個(gè)電池模塊的該負(fù)電極連接，所述可移動(dòng)接點(diǎn)可以在通過該可移動(dòng)接點(diǎn)連接所述固定接點(diǎn)的閉合位置和所述固定接點(diǎn)斷開連接的打開位置之間移動(dòng)，所述可移動(dòng)接點(diǎn)通常偏向該打開位置，所述可移動(dòng)接點(diǎn)在所述外殼中的一開口內(nèi)、與所述致動(dòng)器可接合地設(shè)置，使得當(dāng)致動(dòng)器插入到所述開口中時(shí)，所述可移動(dòng)接點(diǎn)通過所述致動(dòng)器被迫移動(dòng)到閉合位置。
3.如權(quán)利要求1所述的電池供電的電子設(shè)備，其中所述外殼具有用于連接所述設(shè)備主體的接合部分，所述至少兩個(gè)電池模塊的每一個(gè)都具有正電極和負(fù)電極，所述開關(guān)裝置具有至少一對(duì)固定電極，所述固定電極分別與所述至少兩個(gè)電池模塊之一的該正電極和其余所述至少兩個(gè)電池模塊的該負(fù)電極連接，所述固定電極彼此間隔設(shè)置在所述接合部分上，所述致動(dòng)器為可移動(dòng)板的形式，當(dāng)所述接合部分與所述設(shè)備主體連接時(shí)，所述致動(dòng)器電與所述固定電極互連。
4.一種電池供電的電子設(shè)備，由電池組和設(shè)備主體構(gòu)成，該設(shè)備主體可分離地保持所述電池組從而被供電，所述設(shè)備包括一外殼，設(shè)置在所述電池組中、用于容納至少三個(gè)電池模塊；一開關(guān)裝置，設(shè)置在所述外殼的一側(cè)，所述開關(guān)裝置選擇性地閉合和打開所述至少三個(gè)電池模塊的串聯(lián)電連接；一輸出端子，形成在所述外殼上，當(dāng)閉合所述開關(guān)裝置時(shí)，所述輸出端子向所述設(shè)備主體施加所述至少三個(gè)電池模塊的串聯(lián)連接的電壓；致動(dòng)器，設(shè)置在所述設(shè)備主體的一側(cè)，其中所述外殼具有用于連接到所述設(shè)備主體的多角形接合部分，所述至少三個(gè)電池模塊的每一個(gè)都具有正電極和負(fù)電極，所述開關(guān)裝置具有至少兩對(duì)固定電極，所述固定電極設(shè)置用于電連接在相鄰電池模塊的所述正電極和所述負(fù)電極之間，所述每一對(duì)固定電極都設(shè)置在所述多角形接合部分的每一個(gè)不同面上，在相同面上的所述每對(duì)固定電極中的所述固定電極彼此間隔設(shè)置，每個(gè)所述致動(dòng)器都呈可移動(dòng)板的形式，當(dāng)所述外殼與所述設(shè)備主體物理連接時(shí)，每個(gè)所述致動(dòng)器互連在所述一對(duì)固定電極之間。
全文摘要
在電池供電的電子設(shè)備中的電池組包括用于容納至少兩個(gè)電池模塊的外殼、設(shè)置在外殼上的開關(guān)和設(shè)置在外殼上的輸出端子。該開關(guān)選擇性地為實(shí)現(xiàn)該至少兩個(gè)電池模塊的串聯(lián)電連接而閉合和為中斷該串聯(lián)電連接而打開。該開關(guān)與設(shè)置在電子裝置主體上的致動(dòng)器互鎖，當(dāng)外殼安裝到電子裝置主體上時(shí)，該開關(guān)建立串聯(lián)的電連接，當(dāng)從電子裝置主體除去該外殼以分離致動(dòng)器時(shí)，該開關(guān)切斷串聯(lián)的電連接。
文檔編號(hào)H01M10/42GK1568554SQ0380127
公開日2005年1月19日 申請(qǐng)日期2003年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月23日
發(fā)明者久保田篤優(yōu), 大橋敏治 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社