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：
本實用新型涉及一種充電電池，尤其是一種在充電接通電源時，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)仍然是通過將若干可充電電芯進行串聯(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、可移動等優(yōu)點，但是，也存在著不足，每個可充電電芯的質(zhì)量及性能存在著差別。
對充電電池充電時，接通電源的瞬時，充電電流很大，高出正常充電電流很多，形成大沖擊電流，這對可充電電芯非常有害，會極大的影響到電池的使用壽命，甚至損壞。在組合電池中，每個可充電電芯都是被封裝在組合電池的殼體中。當某個可充電電芯或者電池組發(fā)生故障時，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)過充電或者過放電現(xiàn)象時，不僅會影響到所在回路的使用性能，還有可能影響到整個組合電池的使用性能，并表現(xiàn)為整個組合電池的使用性能下降或故障。
由于現(xiàn)有可充電組合電池無法判斷出現(xiàn)故障的可充電電芯，所以當組合電池因可充電電芯故障而出現(xiàn)性能下降時，只能更換整個組合電池，從而造成浪費，特別是由于可充電組合電池的價格相對較高(如筆記本電腦電池)，而整體組合電池的報廢，將造成較為嚴重經(jīng)濟損失。
實用新型內(nèi)容本實用新型的主要目的在于針對現(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，當對該可充電電池充電時，在接通充電電源時，有效防止充電時對可充電電池單元造成的大電流沖擊，延長電池的使用壽命。
本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(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。
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)同時只有一個接通，第一切換開關(guān)的控制端與外部控制信號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控電路；該充電測控電路的輸入接可充電電池單元的正極或相互串聯(lián)的一個以上的可充電電池單元的正輸出端，充電測控電路的輸出接切換開關(guān)組的控制輸入端。
充電測控電路至少由比較器和基準電源組成，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電源，比較器的輸出為該充電檢測電路的輸出端。
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，通過控制充電調(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的大電流沖擊，有效的延長了電池的使用壽命。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)原理框圖。
圖2為本實用新型的又一結(jié)構(gòu)原理框圖。
圖3為本實用新型實施例2中的一可充電電池單元的電路圖。
圖4為本實用新型實施例3中的一可充電電池單元的電路圖。
圖5為本實用新型實施例4中的一可充電電池單元的電路圖。
圖6為充電測控電路的電路原理圖。
具體實施方式
以下通過附圖和具體實施例對本實用新型的技術(shù)方案進行詳細的說明。
實施例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與一外部控制信號連接。
在本實施例中，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(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(如2.5V)，MOSFET管QA完全導(dǎo)通，當MOSFET管QA的控制端S1的電壓在某一區(qū)段(如1-2.5V)時，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，外部控制信號的電壓很小，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所產(chǎn)生的大沖擊電流，完成了可充電電池的軟充電。
實施例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2的輸出端連接。
在本實施例中，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輸出一電壓信號與單片機2的輸入端連接。
在接通電源充電的瞬時，單片機2控制第一切換開關(guān)Q1導(dǎo)通，同時，控制第二切換開關(guān)Q2關(guān)斷，且單片機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)，流過充電回路的充電電流在安全電流范圍內(nèi)；隨著單片機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電壓信號與單片機2的輸入端連接，單片機2檢測此電壓信號，判斷該可充電電芯T1的充電情況。當一可充電電芯T1充滿時，單片機2控制第一切換開關(guān)Q1關(guān)斷，同時，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，對其他的可充電電芯T1充電；當每一可充電電芯T1均充滿時，使MOSFET管QA關(guān)斷，停止充電。
單片機2也可通過控制第一切換開關(guān)Q1來達到軟充電功能。
在接通充電電源進行充電時，單片機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，使流過充電回路的充電電流在安全電流范圍內(nèi)；隨著單片機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2的輸出端連接。
在本實施例中，每一可充電電池單元1包括兩個串聯(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的負輸出端B連接，可充電電芯T1的串聯(lián)電路的負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2的輸出端連接，且由單片機控制該第一切換開關(guān)Q1、第二切換開關(guān)Q2不同時導(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輸出一電壓信號與單片機2的輸入端連接。
在充電時，單片機2控制第一切換開關(guān)Q1導(dǎo)通，同時，使第二切換開關(guān)Q2關(guān)斷，且單片機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)，流過充電回路的充電電流在安全電流范圍內(nèi)；隨著單片機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，該電壓信號與單片機2的輸入端連接，單片機2檢測此電壓信號，判斷該可充電電芯的串聯(lián)電路的充電情況。當該串聯(lián)電路中的可充電電芯T1或T2充滿時，單片機2控制第一切換開關(guān)Q1關(guān)斷，同時，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，對其他的可充電電芯T1的串聯(lián)電路充電；當全部可充電電芯均充滿時，單片機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，單片機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，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)。
單片機也可通過控制第一切換開關(guān)Q1來達到軟充電功能。其控制原理如實施例2，在此不再贅述。
實施例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2的一輸出端連接。
在本實施例中，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，同時與充電測控電路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輸出端；充電測控電路3的輸入端與可充電電芯T1的負極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所示充電檢測電路3至少由比較器VD1和基準電源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電源U1正極，基準電源U1的負極與可充電電芯T1的負極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，比較器VD1的輸出經(jīng)過一反相器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，該電壓信號與單片機2的輸入端連接。
在接通充電電源時，充電檢測電路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，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)，流過充電回路的充電電流在安全電流范圍內(nèi)；隨著單片機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。
單片機也可通過控制第一切換開關(guān)Q1來達到軟充電功能。其控制原理如實施例2，在此不再贅述。
在以上各實施例中，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)說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。
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。
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)同時只有一個接通。
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控電路；該充電測控電路的輸入接可充電電池單元的正極或相互串聯(lián)的一個以上的可充電電池單元的正輸出端，充電測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，其特征在于充電測控電路至少由比較器和基準電源組成，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電源，比較器的輸出為該充電檢測電路的輸出端。
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或其內(nèi)部的控制單元連接；外部的控制信號或其內(nèi)部的控制單元通過控制充電調(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的大電流沖擊，使電池的使用壽命大大增加。
文檔編號H02J7/00GK2612084SQ0324315
公開日2004年4月14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)明者吳桔生 申請人:京東方科技集團股份有限公司