專利名稱：外掛可充電電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池系統(tǒng)，特別是一種外掛可充電電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前應用于計算機或其他用電設備的非固定電源一般是機器內(nèi)部自帶的可充電電池或外掛可充電電源；在不方便使用固定電源或固定電源供電不穩(wěn)定的場所，由內(nèi)部可充電電池或外掛可充電電源作為機器的主電源或備用電源。
現(xiàn)有的內(nèi)部可充電電池電容量小，作為用電設備的主電源最多只能維持數(shù)小時的正常供電。現(xiàn)有外掛電源由多個電芯串聯(lián)而成，與內(nèi)部可充電電池相比電容量有所提高。但由于各個電芯之間質(zhì)量及性能存在差別，如果其中一個電芯性能下降或電量不足或損壞，將導致電源整體供電性能的下降。且現(xiàn)有外掛電源僅設有一個可充電電池，沒有其它可充電電池在系統(tǒng)中連接備用，在沒有接固定電源的情況下電源供電性能的下降將直接影響用電設備的正常工作。
而且，無論是用電設備的內(nèi)部可充電電池，還是外掛電源均沒有控制電路，不能根據(jù)用電設備的供電情況以及可充電電池的電量、性能參數(shù)調(diào)整可充電電池的充電、放電狀態(tài)，從而導致可充電電池過充、過放現(xiàn)象的經(jīng)常發(fā)生，影響可充電電池的使用壽命。
另外，如果外部用電設備負載增加而需要提高電源的輸出功率，由于沒有控制電路，現(xiàn)有外掛電源不能在系統(tǒng)內(nèi)部根據(jù)外部控制信號使多個可充電電池并聯(lián)放電以提高輸出功率，而只能由人工調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種外掛可充電電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)由并聯(lián)在充電/放電總線上的且受外部信號控制的至少兩個可充電電池構(gòu)成，以提供長時間穩(wěn)定供電，解決現(xiàn)有供電設備內(nèi)部可充電電池電容量小，外掛可充電電池系統(tǒng)沒有系統(tǒng)內(nèi)部備用可充電電池造成的供電時間短、供電不穩(wěn)定的問題。
本發(fā)明的另一目的是提供一種外掛可充電電池系統(tǒng)，其各可充電電池均帶有控制電路，可以根據(jù)可充電電池的電量水平或外部控制信號確定是否充電或充電是否結(jié)束，并且能夠通過通信接口與外部設備通信，接受外部指令，解決現(xiàn)有可充電電池的充放電不可控制而導致的可充電電池壽命短、易損壞等問題。
本發(fā)明的又一目的是提供一種外掛可充電電池系統(tǒng)，當外部用電設備負載增加而需要提高輸出功率時，該系統(tǒng)可根據(jù)外部控制信號控制內(nèi)部多個可充電電池并聯(lián)放電，提高該系統(tǒng)的輸出功率，以滿足外部用電設備對于電源輸出功率的要求。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種外掛可充電電池系統(tǒng)，至少由兩個相互并聯(lián)的、可由外部控制信號控制的可充電電池構(gòu)成，且所有可充電電池均連接到充/放電總線上。
可充電電池至少包括由一個以上的電芯串聯(lián)而成的電芯組，控制電路，開關(guān)電路，通信接口；控制電路連接連接電芯組的輸出端，用于檢測電芯組的輸出電量水平；其控制信號接開關(guān)電路，用于控制開關(guān)電路將電池與充/放電總線接通或斷開；其通信信號接通信接口與外部設備通信；開關(guān)電路串接在充/放電總線與所述電芯組之間。
該外掛可充電電池系統(tǒng)中各可充電電池中的電芯為鋰電芯或鎳氫電芯或鎳鎘電芯。
該外掛可充電電池系統(tǒng)的充/放總電線可由充電總線和放電總線構(gòu)成，充電總線通過單向?qū)ㄔc所述各充電電池開關(guān)連接，放電總線通過單向?qū)ㄔc所述各充電電池開關(guān)連接。
該外掛可充電電池系統(tǒng)接受的外部控制信號可由外部用電設備發(fā)出。
該外掛可充電電池系統(tǒng)還進一步設有通信轉(zhuǎn)接器，連接在各可充電電池與外部設備之間，用于各可充電電池與外部控制信號的通信轉(zhuǎn)接。
該外掛可充電電池系統(tǒng)中的可充電電池的通信接口為標準數(shù)據(jù)通信接口。若直接與外部用電設備的相應通信接口連接時需與之匹配。標準數(shù)據(jù)通信接口可為USB接口，串行接口或并行接口。若各可充電電池通過通信轉(zhuǎn)接器與外部用電設備通信，通信轉(zhuǎn)接器兩端均為標準數(shù)據(jù)通信接口，且分別與各可充電電池和外部用電設備的相應通信接口匹配。若各可充電電池和外部用電設備均采用USB接口，則通信轉(zhuǎn)接器為USB集線器。
通過上述技術(shù)方案可知，所述外掛可充電電池系統(tǒng)中各可充電電池并聯(lián)連接在充/放電總線上，當放電的可充電電池電量不足或性能下降時，另一個可充電電池可接替該電池放電，延長了供電時間并保證系統(tǒng)供電的穩(wěn)定；當外部用電設備負載增加時，該系統(tǒng)中的多個可充電電池可并聯(lián)放電，提高系統(tǒng)的輸出功率，滿足負載增加后對于電源輸出功率的要求。
另外，各可充電電池均設有控制電路，開關(guān)電路和通信接口。所述控制電路與開關(guān)電路和通信接口連接，該控制電路可根據(jù)外部控制信號或電池電量水平控制開關(guān)電路與充/放電總線接通或斷開，用以保證外掛可充電電池系統(tǒng)穩(wěn)定供電，避免可充電電池的過充、過放。
此外，充/放電總線通過單向?qū)ㄔc各可充電電池連接，避免了多個可充電電池并聯(lián)放電時可能出現(xiàn)的電流由充/放電總線逆向流入可充電電池的現(xiàn)象。


圖1為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖2為本發(fā)明可充電電池原理圖。
圖3為本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖4為本發(fā)明實施例三的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖5為本發(fā)明實施例四的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實施例方式
本發(fā)明為一種外掛可充電電池系統(tǒng)，可以通過增加備用可充電電池數(shù)量或采用高性能大容量的可充電電池提高該供電系統(tǒng)的整體電容量；各可充電電池通過接收到的外部控制信號改變工作狀態(tài)，保證該供電系統(tǒng)工作性能的穩(wěn)定可靠；該系統(tǒng)還可根據(jù)外部控制信號使多個可充電電池并聯(lián)放電，滿足外部用電設備對于輸出功率的要求。
實施例一如圖1所示，該外掛可充電電池系統(tǒng)包括可充電電池1A、1B，一條充/放電總線；可充電電池1A、1B并聯(lián)接在充/放電總線4上。外部用電設備為帶有兩個RS232接口的筆記本計算機，其電源輸入端連接在充/放電總線4上，其兩個RS232接口分別接到可充電電池1A、1B的RS232接口上。
如圖2所示，可充電電池1即為可充電電池1A、1B，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)均包括一個以上的鎳氫可充電電芯串聯(lián)成的電芯組14；控制電路13的檢測輸入端連接電芯組14的電壓輸出端用于檢測可充電電池的電量水平，控制電路13的信號輸入/輸出端連接一個RS232接口12用于與外部用電設備的通信，控制電路13的控制端連接一個MOS開關(guān)管15的控制端以控制可充電電池的工作狀態(tài)；MOS開關(guān)管15的輸出端串聯(lián)在電芯組14和外掛可充電電池系統(tǒng)的充電/放電總線4之間。
筆記本計算機3帶有電源控制軟件，可根據(jù)可充電電池發(fā)來的電量水平信息確定并發(fā)出相應的指令。
筆記本計算機3開始工作時，向可充電電池1A、1B發(fā)出檢測信號，獲得各可充電電池的電量水平信息。若可充電電池的電量處于可放電水平，則該可充電電池的控制電路13通過接口12向計算機3發(fā)出可放電的狀態(tài)信息，表明該可充電電池可用于向計算機3供電；若可充電電池的電量已不足以向計算機3供電或可充電電池內(nèi)部發(fā)生某種程度的損壞，則該可充電電池的控制電路13通過接口12向計算機3發(fā)出不可用的狀態(tài)信息，表明該可充電電池不能用于向計算機3供電。外掛可充電電池系統(tǒng)未開始供電或供電結(jié)束后，各可充電電池中的MOS開關(guān)管15均斷開。
若計算機3開始工作時一個可充電電池處于可放電的狀態(tài)，另一個可充電電池處于不可用的狀態(tài)，則計算機的電源控制軟件向處于可放電狀態(tài)的可充電電池發(fā)出供電指令，該可充電電池控制電路13控制MOS開關(guān)管15接通，該可充電電池處于放電狀態(tài)；若計算機3開始工作時各可充電電池均處于可放電狀態(tài)，則計算機3的電源控制軟件根據(jù)設定邏輯確定供電的可充電電池。該系統(tǒng)同一時刻僅有一個可充電電池對筆記本計算機3供電，沒有接到供電指令的可充電電池，其控制電路13控制MOS開關(guān)管15斷開。
設筆記本計算機3工作時由可充電電池1A供電，可充電電池1B處于“準備好”狀態(tài)。經(jīng)過一段時間后可充電電池1A電量不足，該可充電電池的控制電路13向筆記本計算機3發(fā)出電量不足信息，請求退出供電狀態(tài)。筆記本計算機3的控制軟件根據(jù)設定邏輯確定由可充電電池1B供電并發(fā)出指令，同時指令可充電電池1A退出供電狀態(tài)?？沙潆婋姵?B的控制電路13接到指令后控制MOS開關(guān)管15接通，進入放電狀態(tài)；可充電電池1A的控制電路13接到指令后控制MOS開關(guān)管15斷開，進入等待狀態(tài)。
若筆記本計算機3工作中的某一時刻可充電電池1A、1B均處于不可用狀態(tài)，則筆記本計算機3的電源控制軟件向用戶發(fā)出信息，通知用戶采取相應措施并在必要時強行關(guān)機。
實施例二如圖3所示，該系統(tǒng)在圖1所示實施例一的基礎(chǔ)上，充電電池1A、1B的MOS開關(guān)管15的一端均串聯(lián)一個二極管51A、51B連接到充/放電總線4上，二極管51A、51B的正極接充電電池1MOS開關(guān)管15，二極管51A、51B的負極接充/放電總線4；各電池的通信接口12均采用USB接口，連接到筆記本計算機3的相應接口上。
設一個可充電電池的輸出功率可以滿足筆記本計算機3的供電功率要求，則該系統(tǒng)工作情況與實施例一相同。
設可充電電池1A處于放電狀態(tài)，可充電電池1B開關(guān)斷開且處于可放電狀態(tài)。筆記本計算機3增加了供電功率要求或增加了其他外部用電設備而導致供電功率要求的增加，一個可充電電池的輸出功率不能滿足增加后的供電功率要求，則筆記本計算機3的電源控制軟件命令可充電電池1B開始放電?？沙潆婋姵?B的控制電路13接到指令后控制MOS開關(guān)管15接通，進入放電狀態(tài)，與可充電電池1A并聯(lián)放電，增加了該系統(tǒng)的輸出功率。由于各可充電電池的電壓可能不一致，則各可充電電池MOS開關(guān)管15串聯(lián)的二極管51A、51B可防止充/放電總線4上的電流逆向流入。
若各可充電電池并聯(lián)放電后輸出功率仍不能滿足外部用電設備的需要，則筆記本計算機3的電源控制軟件向用戶發(fā)出信息，通知用戶減小負載或采取其他相應措施并在必要時強行關(guān)機。
實施例三如圖4所示，該系統(tǒng)在圖3所示實施例二的基礎(chǔ)上，充/放電總線4由充電總線42和放電總線41組成，增加了一個電源適配器6。充電總線42通過二極管52A、52B與充電電池1A、1B的MOS開關(guān)管15的一端連接，二極管52A、52B的正極接充電總線42，二極管52A、52B的負極接電池1A、1B的MOS開關(guān)管15；放電總線41通過二極管51A、51B與充電電池1A、1B的MOS開關(guān)管15的一端連接，二極管51A、51B的負極接充電總線41，二極管51A、51B的正極接電池1A、1B MOS開關(guān)管15。電源適配器6連接充/放電總線42、41，并可接入固定電源，筆記本計算機3可由該電源適配器6連接的固定電源供電。
若電源適配器6沒有接入固定電源，則該系統(tǒng)工作情況與實施例二相同。
若電源適配器6接入固定電源，則筆記本計算機3的電源控制軟件確定由固定電源供電，若之前是由可充電電池供電，則筆記本計算機3向供電的可充電電池發(fā)出停止供電指令。在此情況下，各可充電電池控制電路13根據(jù)可充電電池的電量水平確定可充電電池處于充電狀態(tài)或等待狀態(tài)。如某一可充電電池需充電，則該可充電電池控制電路13控制MOS開關(guān)管15接通，可充電電池開始充電；充電結(jié)束后，控制電路13控制MOS開關(guān)管15斷開，可充電電池進入等待狀態(tài)。
實施例四如圖5所示，該系統(tǒng)在圖4所示實施例三的基礎(chǔ)上，增加了若干個與可充電電池1A、2B相同的可充電電池，一個USB集線器7。USB集線器7與各可充電電池的USB接口12連接，并通過一條USB總線8與外部用電器3的USB接口連接，該USB集線器7用于各可充電電池與外部用電器3之間的通信轉(zhuǎn)接。外部用電器3為DVD機。
若電源適配器6接入固定電源，則該系統(tǒng)工作情況與實施例三相同。
若電源適配器6沒有接入固定電源，則該系統(tǒng)工作情況與實施例二類似，系統(tǒng)能夠提供的最大輸出功率為可充電電池并聯(lián)放電所發(fā)出的輸出功率最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求
1.一種外掛可充電電池系統(tǒng)，其特征在于至少由兩個相互并聯(lián)的、可由外部控制信號控制的可充電電池構(gòu)成，且所有可充電電池均連接到充/放電總線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外掛可充電電池系統(tǒng)，其特征在于所述的可充電電池至少包括由一個以上的電芯串聯(lián)而成的電芯組，控制電路，開關(guān)電路，通信接口；所述控制電路連接電芯組的輸出端，用于檢測電芯組的輸出電量水平；其控制信號接開關(guān)電路，用于控制開關(guān)將電池與充/放電總線接通或斷開；其通信信號接通信接口與外部設備通信；所述開關(guān)電路串接在充/放電總線與所述電芯組之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的外掛可充電電池系統(tǒng)，其特征在于所述的可充電電池中的電芯為鋰電芯或鎳氫電芯或鎳鎘電芯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的外掛可充電電池系統(tǒng)，其特征在于所述的充/放總電線由充電總線和放電總線構(gòu)成，充電總線通過單向?qū)ㄔc所述各充電電池開關(guān)連接，放電總線通過單向?qū)ㄔc所述各充電電池開關(guān)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外掛可充電電池系統(tǒng)，其特征在于所述外部控制信號由外部用電設備發(fā)出。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的外掛可充電電池系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)還進一步設有通信轉(zhuǎn)接器，連接在各可充電電池與外部設備之間，用于各可充電電池與外部控制信號的通信轉(zhuǎn)接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外掛可充電電池系統(tǒng)，其特征在于所述可充電電池的通信接口為標準數(shù)據(jù)通信接口，與外部用電設備的相應通信接口匹配。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的外掛可充電電池系統(tǒng)，其特征在于所述標準數(shù)據(jù)通信接口為USB接口。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的外掛可充電電池系統(tǒng)，其特征在于所述通信轉(zhuǎn)接器兩端的通信接口均為標準數(shù)據(jù)通信接口，分別與各可充電電池和外部用電設備的相應通信接口匹配。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的外掛可充電電池系統(tǒng)，其特征在于所述標準數(shù)據(jù)通信接口為USB接口，所述通信轉(zhuǎn)接器為USB集線器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種外掛可充電電池系統(tǒng)，至少包括一組可充電電池用于供電；充/放電總線連接用電設備與各可充電電池；各可充電電池均設有控制電路檢測可充電電池的電量水平，控制電路還連接通信接口用于與外部進行通信，控制電路根據(jù)接收到的控制信號控制可充電電池工作狀態(tài)；充/放電總線可分為充電總線和放電總線，分別通過單向?qū)ㄔc各可充電電池連接；本發(fā)明可以通過增加備用可充電電池數(shù)量或選用大容量高性能可充電電池增加可供電容量，并可通過信號控制改變可充電電池工作狀態(tài)以達到供電狀態(tài)的穩(wěn)定，還可通過多個可充電電池并聯(lián)放電提高系統(tǒng)的輸出功率；從而解決現(xiàn)有非固定電源電量小，供電狀態(tài)不易穩(wěn)定、輸出功率不能增大等問題。
文檔編號H02J7/00GK1536729SQ03109188
公開日2004年10月13日 申請日期2003年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月4日
發(fā)明者李宏彥 申請人:京東方科技集團股份有限公司