CN103227502A - 一种智能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种充电电池，特别是一种具有主、副电池，并具有主副供电模式的智能电池，可广泛应用于各种便携式设备。具有主供电系统、副供电系统、控制管理模块和电池壳体，主供电系统、副供电系统以及控制管理模块安装在电池壳体内；所述主供电系统具有主电池，所述副供电系统具有副电池，控制管理模块的输出端分别和主供电系统以及副供电系统的输入端相连；所述控制管理模块具有充电管理电路、充电选择输入电路和供电选择输出电路。本发明设计合理，智能供电电池通用性较强、成本低廉，具有主、副两套互相独立的电源系统，两者同时存在，优先选择主电池供电，当主电池不足时，副电池供电，并会报警，以提示用户及时充电。解决断电的不便和尴尬。
Description
技术领域
本发明涉及一种充电电池，特别是一种具有主、副电池，并具有主副供电模式的智能电池，可广泛应用于各种便携式设备。
背景技术
目前，充电电池应用很广泛，但在使用充电电池时经常会出现电池电量用完，电器立即不工作的情况，既没有预警，也没有备用，给人们生活、工作带来诸多不便。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种智能电池，具有主、副两套互相独立的电源系统，两者同时存在，优先选择主电池供电，当主电池不足时，副电池供电，并会报警，以提示用户及时充电。解决了突然断电的不便和尴尬。
一种智能电池是采取以下技术方案实现的：一种智能电池具有主供电系统、副供电系统、控制管理模块和电池壳体，主供电系统、副供电系统以及控制管理模块安装在电池壳体内；所述主供电系统具有主电池，所述副供电系统具有副电池，控制管理模块的输出端分别和主供电系统以及副供电系统的输入端相连。
所述控制管理模块具有充电管理电路、充电选择输入电路和供电选择输出电路。
所述充电管理电路包括主电池充电管理电路和副电池充电管理电路。
所述充电选择输入电路由场效应晶体管PMOS、二极管D1和电阻R1组成，R1的一端与二极管D1的阳极相连后，连接电源插头的火线。场效应晶体管PMOS的源极s连接主电池充电管理电路的输入端，场效应晶体管PMOS的漏极d连接副电池充电管理电路的输入端。充电选择输入电路用以实现充电电池的选择，以适应不同的供电环境，副供电系统具有优先权。当主电池没电，副电池有电时，场效应晶体管PMOS的源极s电压小于d极电压，场效应晶体管PMOS饱和，电源电压经二极管D1降压后，给主电池充电，二极管D1采用肖特基二极管，导通压降约为0.3V；当主、副电池同时没电时，场效应晶体管PMOS截止，电源优先给副电池充电。
所述场效应晶体管PMOS采用增强型功率场效应晶体管。
主电池充电管理电路由第一充电芯片、电阻R2、电阻R3、电容C1和电容C2组成，第一充电芯片的输入端与发光管LED1的阴极相连，发光二级管LED1和电阻R2相连；电容C1的一端与场效应晶体管PMOS的源极s相连，另一端接地；电容C2、主电池以及电阻R3并联后一端与第一充电芯片的输出端相连，并联后的另一端接地。
所述发光管LED1采用绿色发光管，充电时，当主电池未充满电时，发光管LED1闪烁；当主电池充满电时，发光管LED1常亮。
副电池充电管理电路由第二充电芯片、电阻R4、电阻R5、电容C3和电容C4组成，第二充电芯片的输入端与发光管LED3的阴极相连，发光二级管LED3和电阻R4相连；电容C3的一端与场效应晶体管PMOS的漏极d相连，另一端接地；电容C4、副电池以及电阻R5并联后一端与第二充电芯片的输出端相连；并联后的另一端接地。
所述电阻R3和R5 用于设定恒流充电电流。
所述发光管LED3采用红色发光管，充电时，当副电池未充满电时，发光管LED3闪烁；当副电池充满电时，发光管LED3常亮。
所述第一充电芯片和第二充电芯片采用CN3052 锂电池充电芯片，CN3052充电芯片可以对单节锂电池进行恒流或恒压充电，只需要极少的外围元器件，可编程设定充电电流，恒压充电电压为4.2V，精度可达1%。非常适合于便携式应用的领域。
所述供电选择输出电路由二极管D2、绿色发光管LED2和红色发光管LED4组成，红色发光管LED4和二极管D2串联后与绿色发光管LED2相并联。红色发光管LED4的输入端与副电池充电管理电路的输出端相连，绿色发光管LED2的输入端与主电池充电管理电路的输出端相连，当主电池和副电池同时有电时，二极管D2 截止，由主电池供电，输出4.2V电压；如主电池电量用完，副电池供电，保证直流电源连续供电。
所述绿色发光管LED2为主电池使用指示，灯亮代表正在使用，灯灭表示电量用完。
所述红色发光管LED4为副电池使用指示，灯亮代表正在使用，灯灭表示电量用完。
在电池壳体外侧设有充电口和输出口，在电池壳体面板上设有指示灯口，发光管LED1、绿色发光管LED2、发光管LED3和红色发光管LED4各自对应一个指示灯口，发光管LED1和绿色发光管LED2显示主电池的充电和使用情况，发光管LED1闪烁代表主电池正在充电，常亮表示已充满；绿色发光管LED2常亮表示正在使用，不亮表示未使用或电量已用完。发光管LED3和红色发光管LED4显示副电池的充电和使用情况，发光管LED3闪烁代表正在充电，常亮表示已充满；红色发光管LED4常亮表示正在使用，不亮表示未使用或电量已用完。
正常情况时主电池供电，副电池备用，绿色发光管LED2亮；当主电池电量用完，副电池开始备用供电，红色发光管LED4亮，提醒用户注意开始使用备用电源了，及时充电；充电时，会优先充副电池，再充主电池。在充副电池时，发光管LED3闪烁，副电池充完，发光管LED3常亮；接着，在充主电池时，发光管LED1闪烁，主电池充完，发光管LED1常亮。
本发明设计合理，结构简单，便于携带，智能供电电池通用性较强、成本低廉，具有主、副两套互相独立的电源系统，两者同时存在，优先选择主电池供电，当主电池不足时，副电池供电，并会报警，以提示用户及时充电。解决了传统的充电电池会突然断电的不便和尴尬。本发明的智能供电电池具有市电电压输入范围宽，对市电的利用能力强。输出直流电压、频率范围小，对市电调整能力强，输出稳定。强大的充电功能，通过对主、副电池的灵活切换，最大限度的保证供电的连续性，免除因为忘记充电而招致的不必要损失，智慧型的充电方式更使得电池的寿命得以延长，节省开支，具有非常好的市场前景。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明一种智能电池的外观结构示意图。
图2是本发明一种智能电池的电气原理图。
具体实施方式
参照附图1～2，本发明一种智能电池具有主供电系统、副供电系统、控制管理模块和电池壳体1，主供电系统、副供电系统以及控制管理模块安装在电池壳体1内；所述主供电系统具有主电池，所述副供电系统具有副电池，控制管理模块的输出端分别和主供电系统以及副供电系统的输入端相连。
所述控制管理模块具有充电管理电路、充电选择输入电路和供电选择输出电路。
所述充电管理电路包括主电池充电管理电路和副电池充电管理电路。
所述充电选择输入电路由场效应晶体管PMOS、二极管D1和电阻R1组成，R1的一端与二极管D1的阳极相连后，连接电源插头的火线。场效应晶体管PMOS的源极s连接主电池充电管理电路的输入端，场效应晶体管PMOS的漏极d连接副电池充电管理电路的输入端。充电选择输入电路用以实现充电电池的选择，以适应不同的供电环境，副供电系统具有优先权。当主电池没电，副电池有电时，场效应晶体管PMOS的源极s电压小于d极电压，场效应晶体管PMOS饱和，电源电压经二极管D1降压后，给主电池充电，二极管D1采用肖特基二极管，导通压降约为0.3V；当主、副电池同时没电时，场效应晶体管PMOS截止，电源优先给副电池充电。
所述场效应晶体管PMOS采用增强型功率场效应晶体管。
主电池充电管理电路由第一充电芯片、电阻R2、电阻R3、电容C1和电容C2组成，第一充电芯片的输入端与发光管LED1的阴极相连，发光二级管LED1和电阻R2相连；电容C1的一端与场效应晶体管PMOS的源极s相连，另一端接地；电容C2、主电池以及电阻R3并联后一端与第一充电芯片的输出端相连，并联后的另一端接地。
所述发光管LED1采用绿色发光管，充电时，当主电池未充满电时，发光管LED1闪烁；当主电池充满电时，发光管LED1常亮。
副电池充电管理电路由第二充电芯片、电阻R4、电阻R5、电容C3和电容C4组成，第二充电芯片的输入端与发光管LED3的阴极相连，发光二级管LED3和电阻R4相连；电容C3的一端与场效应晶体管PMOS的漏极d相连，另一端接地；电容C4、副电池以及电阻R5并联后一端与第二充电芯片的输出端相连；并联后的另一端接地。
所述电阻R3和R5 用于设定恒流充电电流。
所述发光管LED3采用红色发光管，充电时，当副电池未充满电时，发光管LED3闪烁；当副电池充满电时，发光管LED3常亮。
所述第一充电芯片和第二充电芯片采用CN3052 锂电池充电芯片，CN3052充电芯片可以对单节锂电池进行恒流或恒压充电，只需要极少的外围元器件，可编程设定充电电流，恒压充电电压为4.2V，精度可达1%。非常适合于便携式应用的领域。
所述供电选择输出电路由二极管D2、绿色发光管LED2和红色发光管LED4组成，红色发光管LED4和二极管D2串联后与绿色发光管LED2相并联。红色发光管LED4的输入端与副电池充电管理电路的输出端相连，绿色发光管LED2的输入端与主电池充电管理电路的输出端相连，当主电池和副电池同时有电时，二极管D2 截止，由主电池供电，输出4.2V电压；如主电池电量用完，副电池供电，保证直流电源连续供电。
所述绿色发光管LED2为主电池使用指示，灯亮代表正在使用，灯灭表示电量用完。
所述红色发光管LED4为副电池使用指示，灯亮代表正在使用，灯灭表示电量用完。
在电池壳体1外侧设有充电口2和输出口3，在电池壳体面板上设有指示灯口，发光管LED1、绿色发光管LED2、发光管LED3和红色发光管LED4各自对应一个指示灯口，发光管LED1和绿色发光管LED2显示主电池的充电和使用情况，发光管LED1闪烁代表主电池正在充电，常亮表示已充满；绿色发光管LED2常亮表示正在使用，不亮表示未使用或电量已用完。发光管LED3和红色发光管LED4显示副电池的充电和使用情况，发光管LED3闪烁代表正在充电，常亮表示已充满；红色发光管LED4常亮表示正在使用，不亮表示未使用或电量已用完。
工作原理：本发明电池使用时，当绿色发光管LED2熄灭，红色发光管LED4常亮，表明主电池没电了，而副电池有电。场效应晶体管PMOS的源极s电压小于d极电压，场效应晶体管PMOS饱和，电源电压经二极管D1降压后，给主电池充电，由于连接第一充电芯片CN1（CN3052芯片）5脚的主电池BT1未充满电，第一充电芯片CN1（CN3052芯片）的6、7脚输出信号使主绿灯LED1闪烁，表明主电池进入充电状态；当连接第一充电芯片CN15脚的主电池BT1充满电时，第一充电芯片CN1的6、7脚输出信号使发光管LED1常亮，表明充电结束；同时绿色发光管LED2常亮，表明主电池有电。
如果此时绿色发光管LED2熄灭同时红色发光管LED4也熄灭的话，表明主、副电池同时没电时，场效应晶体管PMOS的源极s电压与d极电压同时为零，场效应晶体管PMOS截止，由于副电池容量较小，阻抗也小，交流电源优先给副电池充电。充电过程也主电池充电过程相同。
当主电池和副电池都充满电后，发光管LED1常亮、发光管LED3也常亮，表明电池充电结束。绿色发光管LED2常亮、红色发光管LED4也常亮，表明电池都已充满。
使用时二极管D2的阴极连接主电池，二极管D2的阳极连接副电池，由于主电池的容量大于副电池的容量，此时二极管D2截止，由主电池输出供电。当主电池电量用完，则绿色发光管LED2熄灭，此时二极管D2导通，由副电池输出供电，如副电池电量用完，则红色发光管LED4熄灭。
Claims (10)
1.一种智能电池，其特征在于：具有主供电系统、副供电系统、控制管理模块和电池壳体，主供电系统、副供电系统以及控制管理模块安装在电池壳体内；所述主供电系统具有主电池，所述副供电系统具有副电池，控制管理模块的输出端分别和主供电系统以及副供电系统的输入端相连；
所述控制管理模块具有充电管理电路、充电选择输入电路和供电选择输出电路；
所述充电管理电路包括主电池充电管理电路和副电池充电管理电路；
所述充电选择输入电路由场效应晶体管PMOS、二极管D1和电阻R1组成，R1的一端与二极管D1的阳极相连后，连接电源插头的火线；场效应晶体管PMOS的源极s连接主电池充电管理电路的输入端，场效应晶体管PMOS的漏极d连接副电池充电管理电路的输入端；
充电选择输入电路用以实现充电电池的选择，以适应不同的供电环境，副供电系统具有优先权；
当主电池没电，副电池有电时，场效应晶体管PMOS的源极s电压小于d极电压，场效应晶体管PMOS饱和，电源电压经二极管D1降压后，给主电池充电，二极管D1采用肖特基二极管，导通压降约为0.3V；当主、副电池同时没电时，场效应晶体管PMOS截止，电源优先给副电池充电；
主电池充电管理电路由第一充电芯片、电阻R2、电阻R3、电容C1和电容C2组成，第一充电芯片的输入端与发光管LED1的阴极相连，发光二级管LED1和电阻R2相连；电容C1的一端与场效应晶体管PMOS的源极s相连，另一端接地；电容C2、主电池以及电阻R3并联后一端与第一充电芯片的输出端相连，并联后的另一端接地；
副电池充电管理电路由第二充电芯片、电阻R4、电阻R5、电容C3和电容C4组成，第二充电芯片的输入端与发光管LED3的阴极相连，发光二级管LED3和电阻R4相连；电容C3的一端与场效应晶体管PMOS的漏极d相连，另一端接地；电容C4、副电池以及电阻R5并联后一端与第二充电芯片的输出端相连；并联后的另一端接地；
所述供电选择输出电路由二极管D2、绿色发光管LED2和红色发光管LED4组成，红色发光管LED4和二极管D2串联后与绿色发光管LED2相并联；红色发光管LED4的输入端与副电池充电管理电路的输出端相连，绿色发光管LED2的输入端与主电池充电管理电路的输出端相连，当主电池和副电池同时有电时，二极管D2 截止，由主电池供电，输出4.2V电压；如主电池电量用完，副电池供电，保证直流电源连续供电。
2.根据权利要求1所述的智能电池，其特征在于：所述场效应晶体管PMOS采用增强型功率场效应晶体管。
3.根据权利要求1所述的智能电池，其特征在于：所述电阻R3和R5 用于设定恒流充电电流。
4.根据权利要求1所述的智能电池，其特征在于：所述发光管LED3采用红色发光管，充电时，当副电池未充满电时，发光管LED3闪烁；当副电池充满电时，发光管LED3常亮。
5.根据权利要求1所述的智能电池，其特征在于：所述第一充电芯片和第二充电芯片采用CN3052 锂电池充电芯片。
6.根据权利要求1所述的智能电池，其特征在于：所述发光管LED1采用绿色发光管。
7.根据权利要求1所述的智能电池，其特征在于：所述绿色发光管LED2为主电池使用指示，灯亮代表正在使用，灯灭表示电量用完。
8.根据权利要求1所述的智能电池，其特征在于：所述红色发光管LED4为副电池使用指示，灯亮代表正在使用，灯灭表示电量用完。
9.根据权利要求1所述的智能电池，其特征在于：在电池壳体外侧设有充电口和输出口，在电池壳体面板上设有指示灯口，发光管LED1、绿色发光管LED2、发光管LED3和红色发光管LED4各自对应一个指示灯口。
10.根据权利要求1或9所述的智能电池，其特征在于：所述发光管LED1和绿色发光管LED2显示主电池的充电和使用情况，发光管LED1闪烁代表主电池正在充电，常亮表示已充满；绿色发光管LED2常亮表示正在使用，不亮表示未使用或电量已用完；
发光管LED3和红色发光管LED4显示副电池的充电和使用情况，发光管LED3闪烁代表正在充电，常亮表示已充满；红色发光管LED4常亮表示正在使用，不亮表示未使用或电量已用完。
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