CN102593543A - 可再充电电池组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可再充电电池组件，其包括充电电池本体，充电电池本体设有正极端子和负极端子；电源连接器插头，电源连接器插头包括插头端和与插头端一体成型的连接套，连接套与充电电池本体固定连接，插头端可与计算装置或终端装置的USB端口配合连接，该插头端设有且仅设有一个金手指，插头端的外围并设有一金属套壳；用于控制所述充电电池本体充放电的PCB基板，所述PCB基板安装于电源连接器插头中，PCB基板上并设有一充放电电路；电池帽组件，所述插头端设置于电池帽组件中。本发明节约成本、提高部件的利用率并增加了应用范围。

Description

可再充电电池组件

 

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种可再充电电池组件。

背景技术

电池作为一种最常见的供电装置，被广泛应用于多种便携式电子产品如剃须刀、遥控器、无线鼠标或键盘、便携式摄像机以及MP3、MP4等设备中。电池包括一次性电池和可再充电电池，与不能被重复充电的一次性电池相比，可再充电电池可以被重复充电和放电，由于可再充电电池总的利用成本低且对环境污染小，其得到了较一次性电池更为广泛地应用。

常见的可再充电电池包括有通过外部与可再充电电池相匹配的充电器为其充电，和与可再充电电池一体结构的充电电路（称之为可再充电电池组件）直接接至电源为其充电。较于外置充电设备，内置充电电路可直接与电源连接的可再充电电池携带更方便，成本也更低。

申请号为2005800040272.3的中国发明专利公开了一种可再充电电池组件，该发明专利可再充电电池组件可以折叠，使用时通过帽上的突部放电为负载供电，而其充电时通过可再充电电池组件的USB端口与计算装置或外围装置的USB端口连接，由计算装置或外围装置为可再充电电池单元充电而不是采用AC电源充电，提高了可再充电电池的寿命。但是该专利有以下缺点：

1、该专利公开了突部在第一终端连接和可再充电电池单元之间形成电连接，从而形成数据和电源连接器插头再充电电路的旁路，电池组件向连接在第一终端和第二终端之间的负载传递电流，即实现为负载的供电。该专利将再充电电路作为为负载供电时的旁路，即是只有在为可再充电电池单元充电时，该可再充电电路才被使用，降低了可再充电电池组件中的部件的利用率，增加了可再充电电池组件结构的复杂程度，且第二终端穿过数据和电源连接器插头可能会触及再充电电路或者与第一终端连接定位不准确而使可再充电电池组件工作不稳定。

2、数据和电源连接器插头采用传统的USB端口与计算装置或外围装置的USB端口连接，该数据和电源连接器插头至少包括二个金手指（正极金手指和负极金手指），而未采用一个金手指的结构，增加了可再充电电池组件的生产成本。

3、该专利的数据和电源连接器插头只能与计算装置或外围装置连接，由计算装置或外围装置为可再充电电池单元充电，而不能通过该数据和电源连接器插头为终端设备供电，即是该专利只有通过突部（常规圆柱形电池如AAA、AA等的放电方式）一种放电方式，而对不能为采用USB端口进行充电的终端设备供电，使该可再充电电池组件的应用范围受到极大的限制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、部件利用率高、成本低且放电应用范围更广的可再充电电池组件。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

可再充电电池组件，其包括：

一充电电池本体，所述充电电池本体设有正极端子和负极端子；

一电源连接器插头，所述电源连接器插头包括插头端和与插头端一体成型的连接套，所述连接套与充电电池本体固定连接，所述插头端可与计算装置或终端装置的USB端口配合连接，该插头端设有且仅设有一个金手指，所述插头端的外围设有一金属套壳；

一用于控制所述充电电池本体充放电的PCB基板，所述PCB基板安装于电源连接器插头中，PCB基板上并设有一充放电电路；

一电池帽组件，所述插头端设置于电池帽组件中；

所述充放电电路包括一第一正终端、一第一负终端、一第二正终端以及一第二负终端，其中所述第二正终端与金手指电性连接，所述电池帽组件包括一第三终端和突起；

其中，在所述可再充电电池组件通过电池帽组件放电的第一放电结构中，所述第一正终端与正极端子电性连接，所述第一负终端与负极端子电性连接，所述第二正终端与第三终端电性连接为突起提供电流；在通过电源连接器插头为所述充电电池本体充电的再充电结构中，所述电池帽组件被移除，电源连接器插头与计算装置的USB端口连接，所述金手指与计算装置的USB端口的正极插针电性连接，金属套壳与计算装置的USB端口的外壳相连，所述计算装置通过所述电源连接器插头经充放电电路为所述充电电池本体充电；在通过电源连接器插头为终端设备供电的第二放电结构中，所述电池帽组件被移除，电源连接器插头与终端装置的USB端口连接，所述金手指与终端装置的USB端口的正极插针电性连接，金属套壳与终端装置的USB端口的外壳相连，所述充电电池本体通过所述电源连接器插头经充放电电路为所述终端装置充电。

作为改进，所述金属套壳为U形，其第一侧面和插头端通过相匹配的第一卡扣结构固定连接，其第二侧面和插头端通过相匹配的第二卡扣结构固定连接，其中，所述第一侧面的高度等于插头端的高度，第二侧面的高度大于第一侧面的高度且小于计算装置的USB端口或终端装置的USB端口的外壳的高度。

作为改进，计算装置的USB端口的舌片的宽度或终端装置的USB端口的舌片的宽度为插头端的宽度的二倍。

优选地，所述可再充电电池组件进一步包括一连接于所述正极端子和第一正终端之间的正极触片、以及一连接于所述负极端子和第一负终端之间的负极触片。

作为改进，所述可再充电电池组件进一步包括一用于防止正极触片和负极触片相接触而造成短路的隔板，所述隔板与充电电池本体的横向截面相匹配，隔板固定于充电电池本体与连接套之间，正极触片穿过所述隔板内设有的卡槽连接于正极端子和第一正终端之间，负极触片沿隔板的外壁边缘连接于负极端子和第一负终端之间。

优选地，正极触片的一端焊接于正极端子上，另一端与第一正终端焊接；负极触片的一端焊接于用于作为所述负极端子的充电电池本体的外壳上，另一端与第一负终端焊接。

优选地，电池帽组件包括帽以及正极连接件，正极连接件设有突起的一端沿所述帽轴向设有的安装孔延伸至帽外，正极连接件设有第三终端的一端与第二正终端电性连接。

作为进一步改进，所述可再充电电池组件进一步包括一用于固定正极连接件并对第三终端和第二正终端连接进行定位的绝缘片，所述绝缘片卡接于所述帽内设有的绝缘片卡槽中。

优选地，所述可再充电电池组件进一步包括一用于显示充放电状态的指示灯，所述指示灯安装于所述连接套的外壁上并与所述充放电电路电性连接。

本发明所阐述的可再充电电池组件，与现有技术相比，其有益效果在于：本发明的充放电电路电性连接于充电电池本体与电池帽组件之间，提高了充放电电路的利用率，并使整体结构更加简单；电源连接器插头的插头端仅采用一个金手指，金手指作为正极、金属外壳作为负极分别与计算装置或终端装置的USB端口的正极插针、USB端口的外壳相连接，即是将金属外壳作为电源地与USB端口的外壳作为设备地相连，减少了金手指的数量，降低了可再充电电池组件的生产成本，并且电源连接器插头不但可与计算装置的USB端口相连，由计算装置为充电电池本体充电，还可与终端装置的USB端口相连，由充电电池本体为终端设备供电，增加了可再充电电池组件的放电应用范围。

附图说明

附图1为本发明可再充电电池组件的结构示意图；

附图2为图1的结构分解示意图；

附图3为移除电池帽组件后的可再充电电池组件的结构示意图；

附图4为插头端与USB端口的连接结构示意图；

附图5为正极触片、负极触片与隔板之间的连接结构示意图；

附图6为正极触片、负极触片与PCB基板之间的连接结构示意图；

附图7为PCB基板与电源连接器插头的连接结构示意图；

附图8为电源连接器插头、PCB基板以及正极连接件的连接结构示意图；

附图9为电池帽组件的结构示意图；

附图10为图9的A向示意图。

其中：1、充电电池本体；11、正极端子；12、负极端子；2、电源连接器插头；21、连接套；22、插头端；23、金手指；3、PCB基板；4、电池帽组件；41、帽；42、正极连接件；421、第三终端；422、突起；43、绝缘片卡槽；44、绝缘片；441、正极连接件固定块；5、隔板；51、卡槽；6、金属套壳；61、金属套壳触片；62、第一侧面；63、第二侧面；64、第一卡扣结构；65、第二卡扣结构；7、正极触片；8、负极触片；9、USB端口；91、舌片。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明可再充电电池组件做进一步描述，以便于更清楚的理解本发明所要求保护的技术思想。

本发明较佳的实施例中，可再充电电池组件优选为圆柱形，其与普通AAA、AA、C类、D类等电池形状相同。并且，用于阐述和解释本发明权利范围的较佳的实施里以及附图说明中，若仅描述为USB端口，则指计算装置的USB端口或终端设备的USB端口。

如图1和图2所示，可再充电电池组件，其包括充电电池本体1、电源连接器插头2、PCB基板3、电池帽组件4，电源连接器插头2包括连接套21及与连接套一体成型的插头端22，连接套21端固定于充电电池本体1上，电池帽组件4套在插头端22上形成图1所示结构，电池帽组件4并可从插头端22上移除，PCB基板3安装于电源连接器插头2中。

本发明较佳的实施例可以实现二种放电功能和一种充电功能，分别为可再充电电池组件通过电池帽组件放电的第一放电结构、通过电源连接器插头为终端设备供电的第二放电结构、通过电源连接器插头为所述充电电池本体充电的再充电结构。

如图1和图2所示，第一放电结构与普通圆柱形电池的放电形式相同，即通过电池帽组件4上的突起422为负载供电，具体的连接关系为：充电电池本体1上设有正极端子11和负极端子12，PCB基板3上设有充放电电路（图未示），该充放电电路上设有第一正终端、第一负终端、第二正终端、第二负终端，电池帽组件4包括一正极连接件42，正极端子11与第一正终端电性连接，负极端子12与第一负端子电性连接，第二正终端与正极连接件42上的第三终端421电性连接，此时，充电电池本体1经充放电电路通过第三终端为正极连接件42上的突起422提供电流，突起422与负载的正极端连接，负极端子12与负载的负极端连接，即实现与普通圆柱形电池相同的为负载供电的功能。

具体地，如图2、图5、图6所示，正极端子11为充电电池本体1的正极，负极端子12为作为充电电池本体1负极的外壳，正极触片7一端焊接于正极端子11上，另一端焊接于第一正终端上，负极触片8一端焊接于负极端子12上，另一端焊接于第一负终端上，为防止正极触片7和负极触片8相接触而造成短路，在本发明可再充电电池组件中，还设有一隔板5，正极触片7穿于隔板5内设有的卡槽51中，负极触片8沿隔板5的外侧壁分布，隔板5并可防止PCB基板3直接落至充电电池本体1上而使充放电电路与正、负极端子相连而造成线路的混乱。

如图7所示，PCB基板3穿接于电源连接器插头2中，充放电电路包括有充电电路和放电电路，实现二者在不同模式下转换的方式有多种，例如采用并接的二个三极管或者MOS管，通过充电电池本体1和负载端的压降去导通某个三极管或者MOS管从而实现充电或放电的功能；还可以通过一处理器对充电电池本体1端和负载端的电压比较来控制充电电路或放电电路通断等，在不同的结构中，充电电路和放电电路只能有一个工作。在第一放电结构中，充放电电路实现放电功能，此时，第一正终端为放电电路的正输入端，第一负终端为放电电路的负输入端，第二正终端为放电电路的正输出端。本发明较佳的实施例将充放电电路作为第一放电结构的中间传递部件，而非采用充电电池本体1直接与电池帽组件4相连而将充放电电路作为第一放电结构的旁路，提高了本发明部件的利用率，降低了可再充电电池组件结构的复杂程度并节约了生产成本，且充电电池本体1直接与电池帽组件4相连势必需要穿过电源连接器插头2，又由于电池帽组件4需移除才能实现为充电电池本体1的充电，所以充电电池本体1与电池帽组件4的连接只能是接触式的，这就有可能造成充电电池本体1与电池帽组件4的连接定位不准确或者二者的连接件触及到PCB基板3上的充放电电路而使可再充电电池组件工作不稳定。

如图2、图9和图10所示，电池帽组件4包括帽41、正极连接件42，正极连接件42设有突起422的一端沿帽41轴向设有的安装孔延伸至帽外，帽41上并设有一绝缘片卡槽43，绝缘片44安装于该绝缘片卡槽43中，绝缘片44上设有一正极连接件固定块441，该正极连接件固定块441抵住正极连接件42设有第三终端421的一端，阻止正极连接件42沿帽41的轴向方向移动而致使第三终端与第二正终端的连接定位不准确，另外，与第三终端421相对的一侧设有一固定件（未标示），该固定件设置于绝缘片卡槽43相对的一侧的帽41内设有的卡槽（未标示）中，可防止正极连接件42沿帽41的径向移动而致使第三终端与金属套壳6（金属套壳6与第二负终端电性连接，在结构和功能在下述的充电结构和第二放电结构中有具体描述）相连造成短路。

另外，作为本发明的优选方案，可再充电电池组件还包括一用于显示充放电状态的指示灯（图未示），指示灯安装于连接套的外壁上并与充放电电路电性连接，该指示灯颜色在第一放电结构和第二放电结构中随放电状态、充电电池本体电量耗尽以及为所述负载充电完毕三种状态的转变而改变；在充电结构中，随充电状态、为充电电池本体充电完毕二种状态的转变而改变。

如图3所示，在充电结构中，与第一放电结构不同的是需将电池帽组件移除，通过电源连接器插头2与计算装置的USB端口相匹配的连接，计算装置为充电电池本体1充电。

具体地，如图2、图3、图4和图8所示，与现有的电源连接器插头2的采用至少二个金手指的结构不同，本发明在插头端22内设有且仅设有一个金手指23，该金手指23与计算装置的USB端口内的正极插针的位置相匹配，在本发明较佳的实施例中，金手指23的位置只是用于解释和阐述本发明权利要求而在图中显示清楚的一种示意，而非其真正的准确位置。该金手指23为电源连接器插头2的正极端，与充放电电路的第二正终端电性连接，采用一个金手指的结构，降低了可再充电电池组件的生产成本。此时，需要一个其他部件去实现电源连接器插头2的负极端与计算装置的USB端口的负极相连，本发明的创新在于，通过电源地和设备地之间的连接实现上述的负极端和负极相连，即是在插头端22上套接一金属套壳6，金属套壳6为U形，其第一侧面62与插头端22通过相匹配的第一卡扣结构64固定在一起，第二侧面63与插头端22通过相匹配的第二卡扣结构65固定在一起。第一卡扣结构64和第二卡扣结构65均可以是凸块和卡槽的配合结构。第一侧面62的高度（即图4中截面的长度）等于插头端22的高度，第二侧面63的高度大于第一侧面62的高度且小于USB端口9的外壳的高度，这样，金属套壳6与插头端22的连接结构的纵向截面（图4中所示的截面）为L型，与USB端口9连接时，第二侧面63端卡于舌片91的一侧面和USB端口9的外壳之间，用于定位插头端22与USB端口9的连接并起到固定作用。第一侧面62与插头端22一起连接于舌片91的正面上，本发明较佳的实施例中的金属套壳6与插头端22的连接结构，相对应传统的标准定位（双侧U型定位），节省了材料，并可以实现标准定位结构相同的定位和安全功能，相对于会引起插头端变形而造成永久性损坏的靠舌片与单侧边框的压力夹住插头端的方式（即是没有双边U型定位），压力易控制并且不会出现金手指接触不良等问题。根据采用单个金手指结构以及金属套壳6和插头端22的创造性连接结构，插头端22的宽度可以为舌片91的宽度的一半（当然，还可以更小）只需保证金手指与USB端口中的正极插针相连接即可。本发明较佳的实施例，采用L型插头（所述插头为插头端22与金属套壳6的结合）方式定位，靠第二侧面63单侧滑槽式定位，安全可靠，并且只使用半个USB端口9的宽度（或者更小），就能达到全宽度的USB取电的目的，节省了材料。

第一放电结构中的第三终端可以在金属套壳6开口处的插头端22的面上的运动并可定位于第二正终端上，当然，第三终端也可以通过金手指23作为中间件与第二正终端电性连接。

计算装置的USB端口的正极插针与金手指电性连接，计算装置的USB端口的外壳与金属套壳相连，而金手指23与第二正终端电性连接，金属套壳与第二负终端相连，再加上前面第一放电结构中所述的充放电电路与充电电池本体1的连接关系，即实现计算装置的USB端口的设备地与电源连接器插头2的电源地相连，从而计算装置通过其USB端口经与所述第二正终端和第二负终端分别电性连接的金手指23和金属套壳6为与正极端子和负极端子分别与第一正终端和第一负终端电性连接的充电电池本体1充电。在充电结构中，充放电电路中充电电路工作而放电电路不工作，在本发明较佳的实施例中，计算装置包括台式计算机、笔记本计算机、平板电脑等。

第二放电结构与充电结构相同，即是通过电源连接器插头2为终端装置（如移动电话、MP3、MP4等）充电，也是通过插头端22内设有且仅设有一个金手指23与终端装置的USB端口的正极插针相连，金属套壳与终端装置的USB端口的外壳相连进行实现的，二者所不同在于，此时，充放电电路中放电电路工作而充电电路不工作。通过电源连接器插头2实现为终端装置供电的结构，可增加可再充电电池组件的应用范围。

根据上述可再充电电池组件得出实现充放电的方法，其包括有第一放电方法、充电方法和第二放电方法。

第一放电方法与第一放电结构相对应。充电电池本体1通过充放电电路连接至第三终端421为突起422提供电流为负载供电，作为本发明的优选实施例，指示灯颜色随放电状态、充电电池本体电量耗尽以及为所述负载充电完毕三种状态的转变而改变。

充电方法与充电结构相对应。具体充电方法是：

移除电池帽组件；

将电源连接器插头连接至计算装置的USB端口上，所述电源连接器插头的金手指与计算装置的USB端口的正极插针相连，金属套壳作为负极与计算装置的USB端口的外壳相连； 

计算装置通过其USB端口经与所述第二正终端和第二负终端分别电性连接的金手指和金属套壳为与正极端子和负极端子分别与所述第一正终端和第一负终端电性连接的充电电池本体充电；

作为本发明的优选实施例，充电过程中，指示灯颜色随充电状态、为充电电池本体充电完毕二种状态的转变而改变。

第二放电方法与第二放电结构相对应。具体第二放电方法是：

移除电池帽组件；

将电源连接器插头连接至终端装置的USB端口上，所述电源连接器插头的金手指与终端装置的USB端口的正极插针相连，金属套壳作为负极与终端装置的USB端口的外壳相连； 

充电电池本体通过充放电电路经与所述第二正终端和第二负终端分别电性连接的金手指和金属套壳连接至终端设备的USB端口为终端设备供电。

作为本发明的优选实施例，第二放电过程中，指示灯颜色随放电状态、充电电池本体电量耗尽以及为所述终端装置充电完毕三种状态的转变而改变。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.可再充电电池组件，其特征在于，其包括：

一充电电池本体，所述充电电池本体设有正极端子和负极端子；

一电源连接器插头，所述电源连接器插头包括插头端和与插头端一体成型的连接套，所述连接套与充电电池本体固定连接，插头端可与计算装置或终端装置的USB端口配合连接，该插头端设有且仅设有一个金手指，所述插头端的外围设有一金属套壳；

一用于控制所述充电电池本体充放电的PCB基板，所述PCB基板安装于电源连接器插头中，PCB基板上并设有一充放电电路；

一电池帽组件，所述插头端设置于电池帽组件中；

所述充放电电路包括一第一正终端、一第一负终端、一第二正终端以及一第二负终端，其中所述第二正终端与金手指电性连接，所述电池帽组件包括一第三终端和突起；

其中，在所述可再充电电池组件通过电池帽组件放电的第一放电结构中，所述第一正终端与正极端子电性连接，所述第一负终端与负极端子电性连接，所述第二正终端与第三终端电性连接为突起提供电流；在通过电源连接器插头为所述充电电池本体充电的再充电结构中，所述电池帽组件被移除，电源连接器插头与计算装置的USB端口连接，所述金手指与计算装置的USB端口的正极插针电性连接，金属套壳与计算装置的USB端口的外壳相连，所述计算装置通过电源连接器插头经充放电电路为充电电池本体充电；在通过电源连接器插头为终端设备供电的第二放电结构中，所述电池帽组件被移除，电源连接器插头与终端装置的USB端口连接，金手指与终端装置的USB端口的正极插针电性连接，金属套壳与终端装置的USB端口的外壳相连，所述充电电池本体通过电源连接器插头经充放电电路为终端装置充电。

2.根据权利要求1所述的可再充电电池组件，其特征在于，所述金属套壳为U形，其第一侧面和插头端通过相匹配的第一卡扣结构固定连接，其第二侧面和插头端通过相匹配的第二卡扣结构固定连接，其中，所述第一侧面的高度等于插头端的高度，第二侧面的高度大于第一侧面的高度且小于计算装置的USB端口或终端装置的USB端口的外壳的高度。

3.根据权利要求2所述的可再充电电池组件，其特征在于，计算装置的USB端口的舌片的宽度或终端装置的USB端口的舌片的宽度为插头端的宽度的二倍。

4.根据权利要求1所述的可再充电电池组件，其特征在于，所述可再充电电池组件进一步包括一连接于所述正极端子和第一正终端之间的正极触片、以及一连接于所述负极端子和第一负终端之间的负极触片。

5.根据权利要求4所述的可再充电电池组件，其特征在于，所述可再充电电池组件进一步包括一用于防止正极触片和负极触片相接触而造成短路的隔板，所述隔板与充电电池本体的横向截面相匹配，隔板固定于充电电池本体与连接套之间，正极触片穿过所述隔板内设有的卡槽连接于正极端子和第一正终端之间，负极触片沿隔板的外壁边缘连接于负极端子和第一负终端之间。

6.根据权利要求4所述的可再充电电池组件，其特征在于，正极触片的一端焊接于正极端子上，另一端与第一正终端焊接；负极触片的一端焊接于用于作为所述负极端子的充电电池本体的外壳上，另一端与第一负终端焊接。

7.根据权利要求1所述的可再充电电池组件，其特征在于，电池帽组件包括帽以及正极连接件，正极连接件设有突起的一端沿所述帽轴向设有的安装孔延伸至帽外，正极连接件设有第三终端的一端与第二正终端电性连接。

8.根据权利要求7所述的可再充电电池组件，其特征在于，所述可再充电电池组件进一步包括一用于固定正极连接件并对第三终端和第二正终端连接进行定位的绝缘片，所述绝缘片卡接于所述帽内设有的绝缘片卡槽中。

9.根据权利要求1所述的可再充电电池组件，其特征在于，所述可再充电电池组件进一步包括一用于显示充放电状态的指示灯，所述指示灯安装于所述连接套的外壁上并与所述充放电电路电性连接。

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