CN100337381C - 外挂可充电电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外挂可充电电池系统，至少包括一组可充电电池用于供电；充放电总线连接用电设备与各可充电电池；各可充电电池均设有控制电路，各可充电电池与外部用电设备之间还设有通信转接器用于与外部进行通信，控制电路根据接收到的控制信号控制可充电电池工作状态；充放电总线可分为充电总线和放电总线，分别通过单向导通元件与各可充电电池连接；本发明可以通过增加备用可充电电池数量或选用大容量高性能可充电电池增加可供电容量，并可通过信号控制改变可充电电池工作状态以达到供电状态的稳定，还可通过多个可充电电池并联放电提高系统的输出功率；从而解决现有非固定电源电量小，供电状态不易稳定、输出功率不能增大等问题。

Description

外挂可充电电池系统

技术领域

本发明涉及一种电池系统，特别是一种外挂可充电电池系统。

背景技术

目前应用于计算机或其他用电设备的非固定电源一般是机器内部自带的可充电电池或外挂可充电电源；在不方便使用固定电源或固定电源供电不稳定的场所，由内部可充电电池或外挂可充电电源作为机器的主电源或备用电源。

现有的内部可充电电池电容量小，作为用电设备的主电源最多只能维持数小时的正常供电。现有外挂电源由多个电芯串联而成，与内部可充电电池相比电容量有所提高。但由于各个电芯之间质量及性能存在差别，如果其中一个电芯性能下降或电量不足或损坏，将导致电源整体供电性能的下降。且现有外挂电源仅设有一个可充电电池，没有其它可充电电池在系统中连接备用，在没有接固定电源的情况下电源供电性能的下降将直接影响用电设备的正常工作。

而且，无论是用电设备的内部可充电电池，还是外挂电源均没有控制电路，不能根据用电设备的供电情况以及可充电电池的电量、性能参数调整可充电电池的充电、放电状态，从而导致可充电电池过充、过放现象的经常发生，影响可充电电池的使用寿命。

另外，如果外部用电设备负载增加而需要提高电源的输出功率，由于没有控制电路，现有外挂电源不能在系统内部根据外部控制信号使多个可充电电池并联放电以提高输出功率，而只能由人工调整。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种外挂可充电电池系统，该系统由并联在充放电总线上的且受外部信号控制的至少两个可充电电池构成，以提供长时间稳定供电，解决现有供电设备内部可充电电池电容量小，外挂可充电电池系统没有系统内部备用可充电电池造成的供电时间短、供电不稳定的问题。

本发明的另一目的是提供一种外挂可充电电池系统，其各可充电电池均带有控制电路，可以根据可充电电池的电量水平或外部控制信号确定是否充电或充电是否结束，并且能够通过通信接口与外部用电设备通信，接受外部指令，解决现有可充电电池的充放电不可控制而导致的可充电电池寿命短、易损坏等问题。

本发明的又一目的是提供一种外挂可充电电池系统，当外部用电设备负载增加而需要提高输出功率时，该系统可根据外部控制信号控制内部多个可充电电池并联放电，提高该系统的输出功率，以满足外部用电设备对于电源输出功率的要求。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种外挂可充电电池系统，至少由两个相互并联的、可由外部控制信号控制的可充电电池构成，且所有可充电电池均连接到充放电总线上。

可充电电池至少包括：由一个以上的电芯串联而成的电芯组，控制电路，开关电路，通信接口；控制电路连接电芯组的输出端，用于检测电芯组的输出电量水平；其控制信号接开关电路，用于控制开关将电池与充放电总线接通或断开；其通信信号接通信接口与外部用电设备通信；开关电路串接在充放电总线与所述电芯组之间。各可充电电池与外部用电设备之间还设有通信转接器，用于各可充电电池与外部控制信号的通信转接该外挂可充电电池系统中各可充电电池中的电芯为锂电芯或镍氢电芯或镍镉电芯。

该外挂可充电电池系统的充放电总电线由充电总线和放电总线构成，充电总线通过单向导通元件与所述各充电电池开关连接，放电总线通过单向导通元件与所述各充电电池开关连接。

该外挂可充电电池系统接受的外部控制信号由外部用电设备发出。

该外挂可充电电池系统中的可充电电池的通信接口为标准数据通信接口。若直接与外部用电设备的相应通信接口连接时需与之匹配。标准数据通信接口为USB接口，串行接口或并行接口。若各可充电电池通过通信转接器与外部用电设备通信，通信转接器两端均为标准数据通信接口，且分别与各可充电电池和外部用电设备的相应通信接口匹配。若各可充电电池和外部用电设备均采用USB接口，则通信转接器为USB集线器。

通过上述技术方案可知，所述外挂可充电电池系统中各可充电电池并联连接在充放总线上，当放电的可充电电池电量不足或性能下降时，另一个可充电电池可接替该电池放电，延长了供电时间并保证系统供电的稳定；当外部用电设备负载增加时，该系统中的多个可充电电池可并联放电，提高系统的输出功率，满足负载增加后对于电源输出功率的要求。

另外，各可充电电池均设有控制电路，开关电路和通信接口。所述控制电路与开关电路和通信接口连接，该控制电路可根据外部控制信号或电池电量水平控制开关电路与充放电总线接通或断开，用以保证外挂可充电电池系统稳定供电，避免可充电电池的过充、过放。

此外，充放电总线通过单向导通元件与各可充电电池连接，避免了多个可充电电池并联放电时可能出现的电流由充放电总线逆向流入可充电电池的现象。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构原理图。

图2为本发明可充电电池原理图。

图3为本发明实施例二的结构原理图。

图4为本发明实施例三的结构原理图。

图5为本发明实施例四的结构原理图。

具体实施方式

本发明为一种外挂可充电电池系统，可以通过增加备用可充电电池数量或采用高性能大容量的可充电电池提高该供电系统的整体电容量；各可充电电池通过接收到的外部控制信号改变工作状态，保证该供电系统工作性能的稳定可靠；该系统还可根据外部控制信号使多个可充电电池并联放电，满足外部用电设备对于输出功率的要求。

实施例一：

如图1所示，该外挂可充电电池系统包括可充电电池1A、1B，一条充放电总线；可充电电池1A、1B并联接在充放电总线4上。外部用电设备为带有两个RS232接口的笔记本计算机，其电源输入端连接在充放电总线4上，其两个RS232接口分别接到可充电电池1A、1B的RS232接口上。

如图2所示，可充电电池1即为可充电电池1A、1B，其内部结构均包括：一个以上的镍氢可充电电芯串联成的电芯组14；控制电路13的检测输入端连接电芯组14的电压输出端用于检测可充电电池的电量水平，控制电路13的信号输入/输出端连接一个RS232接口12用于与外部用电设备的通信，控制电路13的控制端连接一个MOS开关管15的控制端以控制可充电电池的工作状态；MOS开关管15的输出端串联在电芯组14和外挂可充电电池系统的充放电总线4之间。

笔记本计算机3带有电源控制软件，可根据可充电电池发来的电量水平信息确定并发出相应的指令。

笔记本计算机3开始工作时，向可充电电池1A、1B发出检测信号，获得各可充电电池的电量水平信息。若可充电电池的电量处于可放电水平，则该可充电电池的控制电路13通过接口12向计算机3发出可放电的状态信息，表明该可充电电池可用于向计算机3供电；若可充电电池的电量已不足以向计算机3供电或可充电电池内部发生某种程度的损坏，则该可充电电池的控制电路13通过接口12向计算机3发出不可用的状态信息，表明该可充电电池不能用于向计算机3供电。外挂可充电电池系统未开始供电或供电结束后，各可充电电池中的MOS开关管15均断开。

若计算机3开始工作时一个可充电电池处于可放电的状态，另一个可充电电池处于不可用的状态，则计算机的电源控制软件向处于可放电状态的可充电电池发出供电指令，该可充电电池控制电路13控制MOS开关管15接通，该可充电电池处于放电状态；若计算机3开始工作时各可充电电池均处于可放电状态，则计算机3的电源控制软件根据设定逻辑确定供电的可充电电池。该系统同一时刻仅有一个可充电电池对笔记本计算机3供电，没有接到供电指令的可充电电池，其控制电路13控制MOS开关管15断开。

设笔记本计算机3工作时由可充电电池1A供电，可充电电池1B处于“准备好”状态。经过一段时间后可充电电池1A电量不足，该可充电电池的控制电路13向笔记本计算机3发出电量不足信息，请求退出供电状态。笔记本计算机3的控制软件根据设定逻辑确定由可充电电池1B供电并发出指令，同时指令可充电电池1A退出供电状态。可充电电池1B的控制电路13接到指令后控制MOS开关管15接通，进入放电状态；可充电电池1A的控制电路13接到指令后控制MOS开关管15断开，进入等待状态。

若笔记本计算机3工作中的某一时刻可充电电池1A、1B均处于不可用状态，则笔记本计算机3的电源控制软件向用户发出信息，通知用户采取相20应措施并在必要时强行关机。

实施例二：

如图3所示，该系统在图1所示实施例一的基础上，充电电池1A、1B的MOS开关管15的一端均串联一个二极管51A、51B连接到充放电总线4上，二极管51A、51B的正极接充电电池1MOS开关管15，二极管51A、51B的负极接充放电总线4；各电池的通信接口12均采用USB接口，连接到笔记本计算机3的相应接口上。

设一个可充电电池的输出功率可以满足笔记本计算机3的供电功率要求，则该系统工作情况与实施例一相同。

设可充电电池1A处于放电状态，可充电电池1B开关断开且处于可放电状态。笔记本计算机3增加了供电功率要求或增加了其他外部用电设备而导致供电功率要求的增加，一个可充电电池的输出功率不能满足增加后的供电功率要求，则笔记本计算机3的电源控制软件命令可充电电池1B开始放电。可充电电池1B的控制电路13接到指令后控制MOS开关管15接通，进入放电状态，与可充电电池1A并联放电，增加了该系统的输出功率。由于各可充电电池的电压可能不一致，则各可充电电池MOS开关管15串联的二极管51A、51B可防止充放电总线4上的电流逆向流入。

若各可充电电池并联放电后输出功率仍不能满足外部用电设备的需要，则笔记本计算机3的电源控制软件向用户发出信息，通知用户减小负载或采取其他相应措施并在必要时强行关机。

实施例三：

如图4所示，该系统在图3所示实施例二的基础上，充放电总线4由充电总线42和放电总线41组成，增加了一个电源适配器6。充电总线42通过二极管52A、52B与充电电池1A、1B的MOS开关管15的一端连接，二极管52A、52B的正极接充电总线42，二极管52A、52B的负极接电池1A、1B的MOS开关管15；放电总线41通过二极管51A、51B与充电电池1A、1B的MOS开关管15的一端连接，二极管51A、51B的负极接充电总线41，二极管51A、51B的正极接电池1A、1B MOS开关管15。电源适配器6连接充放电总线42、41，并可接入固定电源，笔记本计算机3可由该电源适配器6连接的固定电源供电。

若电源适配器6没有接入固定电源，则该系统工作情况与实施例二相同。

若电源适配器6接入固定电源，则笔记本计算机3的电源控制软件确定由固定电源供电，若之前是由可充电电池供电，则笔记本计算机3向供电的可充电电池发出停止供电指令。在此情况下，各可充电电池控制电路13根据可充电电池的电量水平确定可充电电池处于充电状态或等待状态。如某一可充电电池需充电，则该可充电电池控制电路13控制MOS开关管15接通，可充电电池开始充电；充电结束后，控制电路13控制MOS开关管15断开，可充电电池进入等待状态。

实施例四：

如图5所示，该系统在图4所示实施例三的基础上，增加了若干个与可充电电池1A、2B相同的可充电电池，一个USB集线器7。USB集线器7与各可充电电池的USB接口12连接，并通过一条USB总线8与外部用电器3的USB接口连接，该USB集线器7用于各可充电电池与外部用电器3之间的通信转接。外部用电器3为DVD机。

若电源适配器6接入固定电源，则该系统工作情况与实施例三相同。

若电源适配器6没有接入固定电源，则该系统工作情况与实施例二类似，系统能够提供的最大输出功率为可充电电池并联放电所发出的输出功率

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1、一种外挂可充电电池系统，其特征在于：至少由两个相互并联的、可由外部控制信号控制的可充电电池构成，且所有可充电电池均连接到充放电总线上；所述的可充电电池至少包括：由一个以上的电芯串联而成的电芯组，控制电路，开关电路，通信接口；

所述控制电路连接电芯组的输出端，用于检测电芯组的输出电量水平；其控制信号接开关电路，用于控制开关将电池与充放电总线接通或断开；其通信信号接通信接口与外部用电设备通信；

所述开关电路串接在充放电总线与所述电芯组之间；

所述各可充电电池与外部用电设备之间还设有通信转接器，用于各可充电电池与外部控制信号的通信转接。

2、根据权利要求1所述的外挂可充电电池系统，其特征在于：所述的可充电电池中的电芯为锂电芯或镍氢电芯或镍镉电芯。

3、根据权利要求1或2所述的外挂可充电电池系统，其特征在于：所述的充放电总电线由充电总线和放电总线构成，充电总线通过单向导通元件与所述各充电电池开关连接，放电总线通过单向导通元件与所述各充电电池开关连接。

4、根据权利要求1所述的外挂可充电电池系统，其特征在于：所述外部控制信号由外部用电设备发出。

5、根据权利要求1所述的外挂可充电电池系统，其特征在于：所述通信转接器两端的通信接口均为标准数据通信接口，分别与各可充电电池和外部用电设备的相应通信接口匹配。

6、根据权利要求5所述的外挂可充电电池系统，其特征在于：所述标准数据通信接口为USB接口，所述通信转接器为USB集线器。

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