專利名稱：具有軟充電功能的可充電電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種充電電池，尤其是一種在充電接通電源時(shí)，可有效防止大電流沖擊、具有軟充電功能的可充電電池，屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，人們常用的可充電組合電池是將若干可充電的單體電池進(jìn)行組合連接而制成的。組成電池組的可充電單體電池被稱為可充電電芯。
常見(jiàn)的筆記本電腦電池就是一種可充電的組合電池，雖然各種不同的筆記本電腦電池之間具有不同的輸出電壓及外部形狀，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)仍然是通過(guò)將若干可充電電芯進(jìn)行串聯(lián)、并聯(lián)或混合連接而構(gòu)成。
可充電組合電池雖然在使用方面具有方便、靈活、可移動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，但是，也存在著不足，每個(gè)可充電電芯的質(zhì)量及性能存在著差別。
對(duì)充電電池充電時(shí)，接通電源的瞬時(shí)，充電電流很大，高出正常充電電流很多，形成大沖擊電流，這對(duì)可充電電芯非常有害，會(huì)極大的影響到電池的使用壽命，甚至損壞。在組合電池中，每個(gè)可充電電芯都是被封裝在組合電池的殼體中。當(dāng)某個(gè)可充電電芯或者電池組發(fā)生故障時(shí)，如短路、斷路、充電沖擊電流造成的電流沖擊、可充電電芯出現(xiàn)過(guò)充電或者過(guò)放電現(xiàn)象時(shí)，不僅會(huì)影響到所在回路的使用性能，還有可能影響到整個(gè)組合電池的使用性能，并表現(xiàn)為整個(gè)組合電池的使用性能下降或故障。
由于現(xiàn)有可充電組合電池?zé)o法判斷出現(xiàn)故障的可充電電芯，所以當(dāng)組合電池因可充電電芯故障而出現(xiàn)性能下降時(shí)，只能更換整個(gè)組合電池，從而造成浪費(fèi)，特別是由于可充電組合電池的價(jià)格相對(duì)較高(如筆記本電腦電池)，而整體組合電池的報(bào)廢，將造成較為嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有軟充電功能的可充電電池，當(dāng)對(duì)該可充電電池充電時(shí)，在接通充電電源時(shí)，有效防止充電時(shí)對(duì)可充電電池單元造成的大電流沖擊，延長(zhǎng)電池的使用壽命。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種具有軟充電功能的可充電電池，至少包括由一個(gè)以上可充電電池單元相互串聯(lián)組成的可充電電池單元組，該電池還進(jìn)一步包括充電調(diào)節(jié)電路，該充電調(diào)節(jié)電路與可充電電池單元組串聯(lián)。所述的充電調(diào)節(jié)電路至少由三極管或MOSFET管構(gòu)成，該三極管或MOSFET管與可充電電池單元組串聯(lián)，其控制端與外部的控制信號(hào)連接。
該充電電池還設(shè)有軟充電控制單元，該軟充電控制單元的輸出與該充電調(diào)節(jié)電路的控制端連接，所述的軟充電控制單元為單片機(jī)。
可充電電池單元至少包括可充電電芯、用于控制該可充電電池單元與可充電電池單元組中其他可充電電池單元或電路的切換連接的切換開關(guān)組；該切換開關(guān)組至少包括第一切換開關(guān)和第二切換開關(guān)，第一切換開關(guān)與該可充電電芯串聯(lián)后與第二切換開關(guān)并聯(lián)；且第一切換開關(guān)和第二切換開關(guān)同時(shí)只有一個(gè)接通，第一切換開關(guān)的控制端與外部控制信號(hào)或軟充電控制單元連接。
該可充電電池單元還連接有充電測(cè)控電路；該充電測(cè)控電路的輸入接可充電電池單元的正極或相互串聯(lián)的一個(gè)以上的可充電電池單元的正輸出端，充電測(cè)控電路的輸出接切換開關(guān)組的控制輸入端。
充電測(cè)控電路至少由比較器和基準(zhǔn)電源組成，比較器一輸入端與可充電電池單元的正極或相互串聯(lián)的可充電電池單元的正輸出端連接，比較器另一輸入端連接基準(zhǔn)電源，比較器的輸出為該充電檢測(cè)電路的輸出端。
所述的第一切換開關(guān)和第二切換開關(guān)為三極管或MOSFET管。
所述的可充電電芯為鋰電池電芯或鎳氫電池電芯或鎳鉻電池電芯。
綜上所述，可充電電池在接通電源、充電的瞬時(shí)，通過(guò)控制充電調(diào)節(jié)電路控制充電回路的充電電流，避免了可充電電池在充電時(shí)的大電流沖擊，有效的延長(zhǎng)了電池的使用壽命。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理框圖。
圖2為本實(shí)用新型的又一結(jié)構(gòu)原理框圖。
圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2中的一可充電電池單元的電路圖。
圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例3中的一可充電電池單元的電路圖。
圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例4中的一可充電電池單元的電路圖。
圖6為充電測(cè)控電路的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下通過(guò)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
實(shí)施例1如圖1所示一種具有軟充電功能的可充電電池，多個(gè)具有相同結(jié)構(gòu)的可充電電池單元1相互串聯(lián)，組成一可充電電池單元組，該可充電電池單元組與一MOSFET管QA串聯(lián)，MOSFET管QA的控制端S1與一外部控制信號(hào)連接。
在本實(shí)施例中，可充電電池單元1由一可充電電芯T1組成。此可充電電芯T1為鋰離子可充電電芯。
MOSFET管QA的控制端S1的電壓小于某一值時(shí)(如1V)，MOSFET管QA關(guān)斷，MOSFET管QA的控制端S1的電壓大于某一值時(shí)(如2.5V)，MOSFET管QA完全導(dǎo)通，當(dāng)MOSFET管QA的控制端S1的電壓在某一區(qū)段(如1-2.5V)時(shí)，MOSFET管QA的導(dǎo)通程度隨著控制端電壓的加大而增大。
在接通電源充電起始時(shí)，外部控制信號(hào)的電壓很小，則加在MOSFET管QA控制端S1的電壓很小，使MOSFET管QA處于微導(dǎo)通狀態(tài)，流過(guò)充電回路的充電電流在安全電流范圍內(nèi)；隨著外部控制信號(hào)電壓的加大，加在MOSFET管QA控制端的電壓加大，MOSFET管QA的導(dǎo)通程度加深，充電回路的充電電流加大，直至MOSFET管QA完全導(dǎo)通，從而防止在接通電源起始時(shí)所產(chǎn)生的大沖擊電流，完成了可充電電池的軟充電。
實(shí)施例2如圖2、圖3所示一種具有軟充電功能的可充電電池，多個(gè)可充電電池單元1相互串聯(lián)連接組成一可充電電池單元組，該可充電電池單元組與一MOSFET管QA串聯(lián)連接，MOSFET管QA的控制端S1與一單片機(jī)2的輸出端連接。
在本實(shí)施例中，每一可充電電池單元1包括一可充電電芯T1和一切換開關(guān)組，該切換開關(guān)組包括第一切換開關(guān)Q1、第二切換開關(guān)Q2，可充電電芯T1的正極A為正輸出端，與上一可充電電池單元1的負(fù)輸出端連接，或作為該充電電池的正輸出端Vdd，可充電電芯T1的負(fù)極與第一切換開關(guān)Q1串聯(lián)后與第二切換開關(guān)Q2并聯(lián)，其并聯(lián)的輸出端B為該可充電電池單元1的負(fù)輸出端，與下一可充電電池單元1的正輸出端A連接或者作為該可充電電池的負(fù)輸出端。第一切換開關(guān)Q1的控制端D、第二切換開關(guān)Q2的控制端C分別與單片機(jī)2的輸出端連接，且第一切換開關(guān)Q1、第二切換開關(guān)Q2不同時(shí)導(dǎo)通；切換開關(guān)可為MOSFET管或開關(guān)三極管。
在可充電電芯T1的正極A輸出一電壓信號(hào)與單片機(jī)2的輸入端連接。
在接通電源充電的瞬時(shí)，單片機(jī)2控制第一切換開關(guān)Q1導(dǎo)通，同時(shí)，控制第二切換開關(guān)Q2關(guān)斷，且單片機(jī)2與MOSFET管QA控制端連接的輸出端的電壓很小，則加在MOSFET管QA控制端的電壓很小，使MOSFET管QA處于微導(dǎo)通狀態(tài)，流過(guò)充電回路的充電電流在安全電流范圍內(nèi)；隨著單片機(jī)2輸出端電壓的加大，加在MOSFET管QA控制端的電壓加大，MOSFET管QA的導(dǎo)通程度加深，充電回路的充電電流加大，直到MOSFET管QA完全導(dǎo)通。從而防止在接通電源的瞬間所產(chǎn)生的大沖擊電流，完成了可充電電池的軟充電。
每一可充電電芯T1電壓信號(hào)與單片機(jī)2的輸入端連接，單片機(jī)2檢測(cè)此電壓信號(hào)，判斷該可充電電芯T1的充電情況。當(dāng)一可充電電芯T1充滿時(shí)，單片機(jī)2控制第一切換開關(guān)Q1關(guān)斷，同時(shí)，控制第二切換開關(guān)Q2導(dǎo)通，將此可充電電芯T1從充電回路切除，對(duì)其他的可充電電芯T1充電；當(dāng)每一可充電電芯T1均充滿時(shí)，使MOSFET管QA關(guān)斷，停止充電。
單片機(jī)2也可通過(guò)控制第一切換開關(guān)Q1來(lái)達(dá)到軟充電功能。
在接通充電電源進(jìn)行充電時(shí)，單片機(jī)2控制每一可充電電池單元1中的相應(yīng)的第二切換開關(guān)Q2關(guān)斷，同時(shí)加在可充電電池單元1中的相應(yīng)的第一切換開關(guān)Q1控制端D的電壓很小，使第一切換開關(guān)Q1處于微導(dǎo)通狀態(tài)，控制MOSFET管QA導(dǎo)通，或者使MOSFET管QA的工作狀態(tài)與可充電電池單元1中的第一切換開關(guān)Q1的工作狀態(tài)相同，使流過(guò)充電回路的充電電流在安全電流范圍內(nèi)；隨著單片機(jī)2輸出端電壓的加大，加在第一切換開關(guān)Q1控制端D的電壓加大，第一切換開關(guān)Q1的導(dǎo)通程度加深，充電回路的充電電流加大，直到第一切換開關(guān)Q1完全導(dǎo)通。從而防止在接通電源的瞬間所產(chǎn)生的大沖擊電流，完成了可充電電池的軟充電。
實(shí)施例3如圖2、圖4所示一種具有軟充電功能的可充電電池，多個(gè)可充電電池單元1相互串聯(lián)連接組成一可充電電池單元組，該可充電電池單元組與一MOSFET管QA串聯(lián)連接，MOSFET管QA的控制端S1與一單片機(jī)2的輸出端連接。
在本實(shí)施例中，每一可充電電池單元1包括兩個(gè)串聯(lián)連接的可充電電芯T1、T1和一切換開關(guān)組，該切換開關(guān)組包括第一切換開關(guān)Q1、第二切換開關(guān)Q2，第一切換開關(guān)Q1、第二切換開關(guān)Q2可采用MOSFET管或開關(guān)三極管，可充電電芯T1和T2串聯(lián)，該串聯(lián)電路的正輸出端與上一可充電電池單元1的負(fù)輸出端B連接，可充電電芯T1的串聯(lián)電路的負(fù)輸出端與第一切換開關(guān)Q1串聯(lián)后與第二切換開關(guān)Q2并聯(lián)，其并聯(lián)的輸出端B為該可充電電池單元1的負(fù)輸出端，其與下一可充電電池單元的正輸出端連接，或者作為該可充電電池的負(fù)輸出端。第一切換開關(guān)Q1的控制端D、第二切換開關(guān)Q2的控制端C分別與單片機(jī)2的輸出端連接，且由單片機(jī)控制該第一切換開關(guān)Q1、第二切換開關(guān)Q2不同時(shí)導(dǎo)通。
可充電電池單元1中串聯(lián)的可充電電芯T1的正輸出端A輸出一電壓信號(hào)與單片機(jī)2的輸入端連接。
在充電時(shí)，單片機(jī)2控制第一切換開關(guān)Q1導(dǎo)通，同時(shí)，使第二切換開關(guān)Q2關(guān)斷，且單片機(jī)2與MOSFET管QA控制端連接的輸出端的電壓很小，則加在MOSFET管QA控制端S1的電壓很小，使MOSFET管QA處于微導(dǎo)通狀態(tài)，流過(guò)充電回路的充電電流在安全電流范圍內(nèi)；隨著單片機(jī)2輸出端電壓的加大，加在MOSFET管QA控制端的電壓增大，MOSFET管QA的導(dǎo)通程度加深，充電回路的充電電流加大，直至MOSFET管QA完全導(dǎo)通，從而防止在接通電源的瞬間所產(chǎn)生的大沖擊電流，完成了可充電電池的軟充電。
可充電電芯T1的串聯(lián)電路的正輸出端A輸出一電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)與單片機(jī)2的輸入端連接，單片機(jī)2檢測(cè)此電壓信號(hào)，判斷該可充電電芯的串聯(lián)電路的充電情況。當(dāng)該串聯(lián)電路中的可充電電芯T1或T2充滿時(shí)，單片機(jī)2控制第一切換開關(guān)Q1關(guān)斷，同時(shí)，控制第二切換開關(guān)Q2導(dǎo)通，將此可充電電芯的串聯(lián)電路從充電回路旁路，對(duì)其他的可充電電芯T1的串聯(lián)電路充電；當(dāng)全部可充電電芯均充滿時(shí)，單片機(jī)2的輸出端電壓降低，使MOSFET管QA關(guān)斷，停止充電；或者，在可充電電芯全部充滿時(shí)，單片機(jī)2控制各可充電電芯的切換開關(guān)組，使第一切換開關(guān)Q1導(dǎo)通，同時(shí)，使第二切換開關(guān)Q2關(guān)斷，使該可充電電池處于放電工作狀態(tài)。
單片機(jī)也可通過(guò)控制第一切換開關(guān)Q1來(lái)達(dá)到軟充電功能。其控制原理如實(shí)施例2，在此不再贅述。
實(shí)施例4如圖2、圖5所示一種具有軟充電功能的可充電電池，可充電電池單元1相互串聯(lián)連接組成一可充電電池單元組，該可充電電池單元組與一MOSFET管QA串聯(lián)連接，MOSFET管QA的控制端S1與單片機(jī)2的一輸出端連接。
在本實(shí)施例中，每一可充電電池單元1包括一可充電電芯T1、一充電測(cè)控電路3及一切換開關(guān)組，該切換開關(guān)組包括第一切換開關(guān)Q1、第二切換開關(guān)Q2，可充電電芯T1的正極為該可充電電池單元1的正輸出端A或該可充電電池的正輸出端Vdd，同時(shí)與充電測(cè)控電路3的輸入端連接，可充電電芯T1與第一切換開關(guān)Q1串聯(lián)后與第二切換開關(guān)Q2并聯(lián)，其并聯(lián)的輸出端為該可充電電池單元1的負(fù)輸出端，與下一可充電電池單元的正輸出端連接，或者作為該可充電電池的負(fù)輸出端；充電測(cè)控電路3的輸入端與可充電電芯T1的負(fù)極E，第一切換開關(guān)Q1的控制端D、第二切換開關(guān)Q2的控制端C與充電測(cè)控電路3的輸出端連接，且第一切換開關(guān)Q1、第二切換開關(guān)Q2不同時(shí)導(dǎo)通；切換開關(guān)可為MOSFET管或開關(guān)三極管。
如圖6所示充電檢測(cè)電路3至少由比較器VD1和基準(zhǔn)電源U1組成，可充電電芯T1正極A與一電阻R1連接，電阻R1的另一端與比較器VD1的反相輸入端連接，比較器VD1的同相輸入端連接基準(zhǔn)電源U1正極，基準(zhǔn)電源U1的負(fù)極與可充電電芯T1的負(fù)極E連接，比較器VD1的輸出與第一切換開關(guān)Q1的控制端D連接，同時(shí)，比較器VD1的輸出經(jīng)過(guò)一反相器F1與第二切換開關(guān)Q2的控制端C連接。
可充電電芯1的正極A輸出一電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)與單片機(jī)2的輸入端連接。
在接通充電電源時(shí)，充電檢測(cè)電路3與第一切換開關(guān)Q1控制端D連接，輸出一高電平，使第一切換開關(guān)Q1導(dǎo)通，同時(shí)，與第二切換開關(guān)Q2控制端C連接的輸出端輸出一低電平，使第二切換開關(guān)Q2關(guān)斷，單片機(jī)2與MOSFET管QA控制端S1連接的輸出端的電壓很小，則加在MOSFET管QA控制端S1的電壓很小，使MOSFET管QA處于微導(dǎo)通狀態(tài)，流過(guò)充電回路的充電電流在安全電流范圍內(nèi)；隨著單片機(jī)2輸出端電壓的加大，加在MOSFET管QA控制端S1的電壓加大，MOSFET管QA的導(dǎo)通程度加深，充電回路的充電電流加大，直至MOSFET管QA完全導(dǎo)通，從而防止在接通電源的瞬間所產(chǎn)生的大沖擊電流，完成了可充電電池的軟充電。
單片機(jī)也可通過(guò)控制第一切換開關(guān)Q1來(lái)達(dá)到軟充電功能。其控制原理如實(shí)施例2，在此不再贅述。
在以上各實(shí)施例中，充電電池單元為鋰離子電池單元，也可以為鎳氫電池單元，也可以為鎳鉻電池單元。
最后所應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種具有軟充電功能的可充電電池，至少包括由一個(gè)以上可充電電池單元相互串聯(lián)組成的可充電電池單元組，其特征在于該電池還進(jìn)一步包括充電調(diào)節(jié)電路，該充電調(diào)節(jié)電路與可充電電池單元組串聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有軟充電功能的可充電電池，其特征在于所述的充電調(diào)節(jié)電路至少由三極管或MOSFET管構(gòu)成，該三極管或MOSFET管與可充電電池單元組串聯(lián)，其控制端與外部的控制信號(hào)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有軟充電功能的可充電電池，其特征在于該充電電池還設(shè)有軟充電控制單元，該軟充電控制單元的輸出與該充電調(diào)節(jié)電路的控制端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有軟充電功能的可充電電池，其特征在于所述的軟充電控制單元為單片機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有軟充電功能的可充電電池，其特征在于所述的可充電電池單元至少包括可充電電芯、用于控制該可充電電池單元與可充電電池單元組中其他可充電電池單元或電路的切換連接的切換開關(guān)組；該切換開關(guān)組至少包括第一切換開關(guān)和第二切換開關(guān)，第一切換開關(guān)與該可充電電芯串聯(lián)后與第二切換開關(guān)并聯(lián)；且第一切換開關(guān)和第二切換開關(guān)同時(shí)只有一個(gè)接通。
6.根據(jù)權(quán)利要求或5所述的具有軟充電功能的可充電電池，其特征在于所述的第一切換開關(guān)的控制端與外部控制信號(hào)或軟充電控制單元連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的具有軟充電功能的可充電電池，其特征在于該可充電電池單元還連接有充電測(cè)控電路；該充電測(cè)控電路的輸入接可充電電池單元的正極或相互串聯(lián)的一個(gè)以上的可充電電池單元的正輸出端，充電測(cè)控電路的輸出接切換開關(guān)組的控制輸入端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有軟充電功能的可充電電池，其特征在于充電測(cè)控電路至少由比較器和基準(zhǔn)電源組成，比較器一輸入端與可充電電池單元的正極或相互串聯(lián)的可充電電池單元的正輸出端連接，比較器另一輸入端連接基準(zhǔn)電源，比較器的輸出為該充電檢測(cè)電路的輸出端。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的具有軟充電功能的可充電電池，其特征在于所述的第一切換開關(guān)和第二切換開關(guān)為三極管或MOSFET管。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有軟充電功能的可充電電池，其特征在于所述的可充電電芯為鋰電池電芯或鎳氫電池電芯或鎳鉻電池電芯。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種具有軟充電功能的可充電電池，其中，由一個(gè)以上可充電電池單元相互串聯(lián)組成的可充電電池單元組與一充電調(diào)節(jié)電路串聯(lián)，充電調(diào)節(jié)電路至少由三極管或MOSFET管構(gòu)成，該三極管或MOSFET管的輸出端與可充電電池單元組串聯(lián)，其控制端與外部的控制信號(hào)或其內(nèi)部的控制單元連接；外部的控制信號(hào)或其內(nèi)部的控制單元通過(guò)控制充電調(diào)節(jié)電路，控制該電池充電回路的充電電流的大小，避免了普通電池在充電時(shí)的大電流沖擊，使電池的使用壽命大大增加。
文檔編號(hào)H02J7/00GK2612084SQ0324315
公開日2004年4月14日 申請(qǐng)日期2003年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月4日
發(fā)明者吳桔生 申請(qǐng)人:京東方科技集團(tuán)股份有限公司