CN104241714B - 可快速低电压充电的电池 - Google Patents

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Abstract

一种可快速低电压充电的电池，可于一充电状态与一放电状态之间切换。可快速低电压充电的电池包含若干个电池芯与一电力管理电路。每一电池芯具有一电池正端与一电池负端；其中，电池芯依序以电池正端与电池负端相对应，而形成一电池芯序列。电池芯分别连接至电力管理电路，且电力管理电路具有一负载正端与一负载负端，其中负载正端与负载负端用于连接于一负载。于放电模式，电力管理电路切换电池芯为串联状态，并连接到负载正端与负载负端；于充电模式，电力管理电路切换电池芯个别地连接至一充电电源以进行充电，且电池芯不串联。

Description

可快速低电压充电的电池
技术领域
本发明有关于二次电池，特别是关于一种可快速低电压充电的电池。
背景技术
如图1所示，所谓电池，除了干电池之外，实际上都是由多个电池芯1串联组成的电池芯组2。个别的电池芯1具有固定的输出电压，且具有固定最大电流输出。如果要增加电池的输出电压与最大电流，就必须将多个电池芯100串联形成电池芯组2，使得电池芯1的输出电压与最大输出电流可以累加，而取得足够的输出电压与最大输出电流。
举例而言，常见的镍氢电池芯的输出电压为1.2V，而最大输出电流大约1安培(1A)，若将10个镍氢电池芯串联并且封装为单一电池芯组后，就可以取得12V的输出电压，并且有10A的最大输出电流。但前述的电池芯组充电时必须直接对整个串行电路施加充电电流，因此充电的电位必须大于12V。同时，由于串行电路本申请形成相对大的阻抗，因此也会使得充电时间延长，远大于对于单一电池芯100充电的时间。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提出一种可快速低电压充电的电池，能够以相对较低的电压对电池进行快速充电。
本发明提出一种可快速低电压充电的电池，可于一充电状态与一放电状态之间切换。可快速低电压充电的电池包含若干个电池芯与一电力管理电路。每一电池芯具有一电池正端与一电池负端；其中，电池芯依序以电池正端与电池负端相对应，而形成一电池芯序列。电池芯分别连接至电力管理电路，且电力管理电路具有一负载正端与一负载负端，其中负载正端与负载负端用于连接于一负载。于放电模式，电力管理电路切换电池芯为串联状态，并连接到负载正端与负载负端；于充电模式，电力管理电路切换电池芯个别地连接至一充电电源以进行充电，且电池芯不串联。
较佳地，电力管理电路包含若干个第一切换单元与若干个第二切换单元。每一电池芯的电池正端连接第一切换单元其中之一，第一切换单元可选择地切换连接到电池芯序列中的前一电池芯的电池负端、负载正端或充电电源的一输出端；每一电池芯的电池负端连接第二切换单元其中之一，第二切换单元系可切换电池负端接地或不接地。
较佳地，于放电模式下，每一电池芯的电池正端所对应的第一切换单元，切换连接到电池芯序列中的前一个电池芯的电池负端或负载正端；并且每一个电池芯的电池负端所对应的第二切换单元，切换电池负端不接地，使电池芯序列呈现串联状态，并且连接到负载正端与负载负端。
于充电模式下，每一电池芯的电池正端所对应的第一切换单元，切换连接到充电电源的输出端；并且每一个电池芯的电池负端所对应的第二切换单元，切换电池负端接地。
较佳地，可快速低电压充电的电池更包含一切换器，用以控制第一切换单元与第二切换单元的切换。
较佳地，可快速低电压充电的电池常态地维持放电状态，且切换器为一自动切换器，用以被充电电源的输出端所触发而控制第一切换单元与第二切换单元作动，而切换可快速低电压充电的电池为充电状态。
于本发明中，在充电状态下，电池芯个别地连接到充电电源，相当于单一电池芯被充电的状态，且单一电池芯的阻抗低，从而使得可快速低电压充电的电池可以在相对较短的时间内，以相对较低的充电电压完成充电。而在放电状态下，又可以让电池芯串联，而维持所需的高电压输出。
附图说明
图1为现有公知技术的电池的电路图。
图2为本发明实施例的方块图。
图3为本发明实施例的电路图。
图4为图3的电路切换至放电模式。
图5为图3的电路切换至充电模式。
主要组件符号说明：
1 电池芯 2 电池芯组
1000 可快速低电压充电的电池 100 电池芯
110 电池正端 120 电池负端
200 电力管理电路 210 第一切换单元
220 第二切换单元 230 切换器
250 负载正端 260 负载负端
V 充电电源 V1 输出端
VG 接地端
具体实施方式
请参阅图2所示，为本发明实施例所揭露的一种可快速低电压充电的电池1000，可于一充电状态与一放电状态之间切换。可快速低电压充电的电池1000包含若干个电池芯100与一电力管理电路200。电池芯100分别连接至电力管理电路200。电力管理电路200具有一负载正端250与一负载负端260，负载正端250与负载负端260用于连接于一负载，而提供电压与电流输出。
当可快速低电压充电的电池1000被安装至需用电的装置时，可快速低电压充电的电池1000被切换为放电模式，并且负载正端250与负载负端260连接到所述装置提供的负载。于放电模式中，电力管理电路200会切换电池芯100为串联状态，并连接到负载正端250与负载负端260；使得电池芯100可以提供一最大电压以与一最大电流。
当电力管理电路200连接于一充电电源V，可快速低电压充电的电池1000被切换为充电模式，此时电力管理电路200切换电池芯100个别地连接至充电电源V以进行充电，并且电池芯100不串联。此时，由于电池芯100系个别地被充电而不是在串联状态下充电，其阻抗相对较低，相当于单一电池芯100被充电的状态，从而使得可快速低电压充电的电池1000可以在相对较短的时间内完成充电。
参阅图3所示，电力管理电路200具有若干个第一切换单元210、若干个第二切换单元220。而充电电源V具有一输出端V1与一接地端Vg。
如图3所示，每一电池芯100具有一电池正端110与一电池负端120；前述的电池芯100依序以电池正端110与电池负端120相对应，而形成一电池芯序列。每一电池芯100分别被分配到一个第一切换单元210与一个第二切换单元220。
如图3所示，每一电池芯100的电池正端110连接第一切换单元210其中之一，所述第一切换单元210可选择地切换连接到电池芯序列中的前一个电池芯100的电池负端120、负载正端250或充电电源V的输出端V1，藉以使得电池芯100的电池正端110可选择地连接到电池芯序列中的前一个电池芯100的电池负端或、负载正端250或充电电源V的输出端V1。
如图3所示，每一个电池芯100的电池负端120连接到第二切换单元220其中之一，所述第二切换单元220可切换电池负端120接地或不接地。
如图3所示，电力管理装置200更包含一切换器230，用以控制第一切换单元210与第二切换单元220的切换。所述切换器230可为手动切换器，所述切换器230亦可为自动切换器，受到充电电源V触发而执行切换作业。
参阅图4所示，可快速低电压充电的电池1000常态地处于放电模式。在放电模式下，可快速低电压充电的电池1000不连接充电电源V，并且可以随时被连接到负载进行放电。
如图4所示，在放电模式下，每一电池芯100的电池正端所对应的第一切换单元210，切换连接到序列中的前一个电池芯100的电池负端120或负载正端250，藉以使得电池芯100的电池正端110连接到电池芯序列中的前一个电池芯100的电池负端或负载正端250。于此同时，每一个电池芯100的电池负端120所对应的第二切换单元220，切换电池负端120不接地。此时，电池芯序列呈现串联状态，并且电池芯序列连接到负载正端250与负载负端260，提供高电压与大电流输出。
如图5所示，于充电模式下，每一电池芯100的电池正端所对应的第一切换单元210，切换连接到充电电源V的输出端V1，藉以使得电池芯100的电池正端110连接到充电电源V的输出端V1。于此同时，每一个电池芯100的电池负端120所对应的第二切换单元220，切换电池负端120接地。此时，电池芯序列中电池芯100个别地连接到充电电源V，使得电池芯100系个别地被充电，并且可以通过相对较低的电压充电。
于一具体实施例中，可快速低电压充电的电池1000常态地维持放电状态，同时，切换器100为一自动切换器，可被充电电源V的输出端V1所触发。当切换器100接收到充电电源V的输出端V1，切换器230控制第一切换单元210与第二切换单元220作动，而将可快速低电压充电的电池1000切换为充电状态。
于本发明中，在充电状态下，电池芯100系个别连接到充电电源，相当于单一电池芯100被充电的状态，且单一电池芯100的阻抗低，从而使得可快速低电压充电的电池1000可以在相对较短的时间内完成充电。而在放电状态下，又可让电池芯100串联，而维持所需的高电压输出。

Claims (2)

1.一种可快速低电压充电的电池，可于一充电状态与一放电状态之间切换，其特征在于，可快速低电压充电的电池包含：
若干个电池芯，每一电池芯具有一电池正端与一电池负端；电池芯依序以电池正端与电池负端相对应，而形成一电池芯序列；以及
一电力管理电路，电池芯分别连接至电力管理电路，且电力管理电路具有一负载正端与一负载负端，负载正端与负载负端用于连接于一负载；所述电力管理电路包含：
若干个第一切换单元，其中每一电池芯的电池正端连接第一切换单元其中之一，第一切换单元可选择的切换连接到电池芯序列中的前一个电池芯的电池负端、负载正端或充电电源的一输出端；
若干个第二切换单元，其中每一电池芯的电池负端连接第二切换单元其中之一，第二切换单元可切换电池负端接地或不接地；以及，
一切换器，用以控制第一切换单元与第二切换单元的切换；
其中，于放电模式，电力管理电路切换电池芯为串联状态，并连接到负载正端与负载负端；于充电模式，电力管理电路切换电池芯个别地连接至一充电电源以进行充电，且电池芯不串联；
其中，可快速低电压充电的电池常态的维持放电状态，且切换器为一自动切换器，当切换器被充电电源的输出端所触发时，控制第一切换单元切换连接到充电电源的输出端以及控制第二切换单元切换电池负端接地，使得电池芯个别的被充电。
2.根据权利要求1所述的可快速低电压充电的电池，其特征在于：
于放电模式下，每一电池芯的电池正端所对应的第一切换单元，切换连接到电池芯序列中的前一个电池芯的电池负端或负载正端；并且每一个电池芯的电池负端所对应的第二切换单元，切换电池负端不接地，使电池芯序列呈现串联状态，并且连接到负载正端与负载负端；以及
于充电模式下，每一电池芯的电池正端所对应的第一切换单元，切换连接到充电电源的输出端；并且每一个电池芯的电池负端所对应的第二切换单元，切换电池负端接地。
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