CN104701580A - 一种电池和电源切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种电池和电源切换方法，涉及电子技术领域，能够提高电池的通用性，包括：N个电芯，所述N大于或等于2；控制模块，用于控制所述N个电芯形成不同的串并联结构，使得各个所述串并联结构的充电电压不同，各个所述串并联结构的输出电压也不同。本发明实施例提供的一种电池和电源切换方法用于电池充电和电池给电子设备充电。

Description

一种电池和电源切换方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种电池和电源切换方法。

背景技术

随着电子设备的不断发展，便携性电子设备如手机、平板电脑、笔记本电脑等的电池是根据该电子设备的实际需求设计的，对于同一品牌型号的便携性电子设备，在选定好电源适配器与电池后，两者不能更改。

在充电过程中，不同的电子设备由于电池充电电压不同，所对应的电源适配器也不同；在使用电池过程中，不同电子设备的电池输出电压也是不同的。如一笔记本电脑可以采用20V的电源适配器对充电电压为16.8V的电池充电；使用电池时，输出电压为14.4V。一平板电脑采用5V的电源适配器对充电电压为4.2V的电池充电；使用电池时，输出电压为3.6V。由于充电电压、输出电压的不同，该笔记本电脑和该平板电脑的电池不能通用，电源适配器也不能通用。现实生活中，大多数电子设备的电池都存在着上述不能通用的问题。

发明内容

本发明的实施例提供一种调节电压的方法和装置，能够提高电池的通用性。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种电池，包括：

N个电芯，所述N大于或等于2；

控制模块，用于控制所述N个电芯形成不同的串并联结构，使得各个所述串并联结构的充电电压不同，各个所述串并联结构的输出电压也不同。

当N为偶数时，每个所述串并联结构中存在x个串联结构，y个并联结构，且所述x与所述y的乘积为N，1≤x≤N，1≤y≤N。

所述控制模块包括：

信号接收子模块，用于接收电子设备发送的切换信号；

控制子模块，用于根据所述切换信号，控制所述N个电芯形成第一串并联结构，所述第一串并联结构与所述切换信号对应。

所述控制模块包括：

检测子模块，用于检测电子设备的充电电压；

控制子模块，用于根据所述电子设备的充电电压，控制所述N个电芯形成第二串并联结构，使得所述第二串并联结构的充电电压小于或等于所述电子设备的充电电压。

检测子模块，具体用于检测与所述电池连接的电源适配器的额定电压，将所述额定电压作为所述电子设备的充电电压；

控制子模块，具体用于在所述N个电芯形成的所有串并联结构中选择充电电压小于或等于所述电子设备的充电电压的串并联结构作为待选串并联结构，在所述待选串并联结构中，选择充电电压最大的串并联结构作为所述第二串并联结构。

第二方面，提供一种电源切换方法，应用于一电池，所述电池包括N个电芯，所述N大于或等于2；

所述电源切换方法包括：

控制所述N个电芯形成不同的串并联结构，使得各个所述串并联结构的充电电压不同，各个所述串并联结构的输出电压也不同。

每个所述串并联结构中存在x个串联结构，y个并联结构，且所述x与所述y的乘积为N，1≤x≤N，1≤y≤N。

所述控制所述N个电芯形成不同的串并联结构包括：

接收电子设备发送的切换信号；

根据所述切换信号，控制所述N个电芯形成第一串并联结构，所述第一串并联结构与所述切换信号对应。

所述控制所述N个电芯形成不同的串并联结构包括：

检测电子设备的充电电压；

根据所述电子设备的充电电压，控制所述N个电芯形成第二串并联结构，使得所述第二串并联结构的充电电压小于或等于所述电子设备的充电电压。

所述检测电子设备的充电电压包括：

检测与所述电池连接的电源适配器的额定电压，将所述额定电压作为所述电子设备的充电电压；

所述根据所述电子设备的充电电压，控制所述N个电芯形成第二串并联结构，使得所述第二串并联结构的充电电压小于或等于所述电子设备的充电电压包括：

在所述N个电芯形成的所有串并联结构中选择充电电压小于或等于所述电子设备的充电电压的串并联结构作为待选串并联结构；

在所述待选串并联结构中，选择充电电压最大的串并联结构作为所述第二串并联结构。

本发明的实施例提供一种电池和电源切换方法，包括：N个电芯，所述N大于或等于2；控制模块，用于控制所述N个电芯形成不同的串并联结构。这样一来，电池的控制模块根据需要的充电电压或输出电压控制N个电芯形成不同串并联结构，从而改变充电电压和输出电压，来适应不同的配置器或不同的电子设备，因此，提高了电池的通用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施案例提供的一种电池的结构示意图；

图2为4个电芯组成1S4P的串并联结构示意图；

图3为4个电芯组成2S2P的串并联结构示意图；

图4为4个电芯组成4S1P的串并联结构示意图；

图5为本发明实施案例提供的又一种电池的结构示意图；

图6为本发明实施案例提供的再一种电池的结构示意图；

图7为本发明实施案例提供的一种电源切换方法的流程图；

图8为本发明实施案例提供的又一种电源切换方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种电池10，如图1所示，包括：

电芯101和控制模块102。

所述电芯101有N个，N大于或等于2，电池的N个电芯可以形成多种串并联结构，其中当N为偶数时，存在x个串联结构，y个并联结构，且所述x与所述y的乘积为N，1≤x≤N，1≤y≤N。

控制模块102控制所述N个电芯形成不同的串并联结构，使得各个所述串并联结构的充电电压不同，各个所述串并联结构的输出电压也不同。

电池给电子设备供电时，电子设备根据输入电压主动发送切换信号，控制模块接收切换信号，根据切换信号选择合适的电芯的串并联结构进行供电。

电池充电时，当电子设备主动发送切换信号，即电子设备已知电源适配器的额定电压，控制模块接收切换信号，根据切换信号选择合适的电芯的串并联结构进行充电；当电子未发送切换信号时，控制模块检测与所述电池连接的电源适配器的额定电压，将所述额定电压作为所述电子设备的充电电压，根据切换信号选择合适的电芯的串并联结构进行充电。

值得说明的是，从物理位置上说，控制模块可以在电池内部，也可以在电子设备，但控制模块电池充电供电过程中是不可或缺模块，所以控制模块属于电池的一部分。

这样一来，电池的控制模块根据需要的充电电压或输出电压控制N个电芯形成不同串并联结构，从而改变充电电压和输出电压，来适应不同的配置器或不同的电子设备，因此，提高了电池的通用性。

示例的，电芯个数为偶数时，不同串并联结构的组合方式如表1所示，表1记录了个数为2个、6个和12个所形成的串并联结构对应的组合方式。

表1

表1中，当电芯个数N=2时，形成的串并联结构对应的组合方式有2种，分别为：1S2P（1串联2并联）和2S1P（2串联1并联），其中，1S2P的串并联结构表示2个电芯并联，2S1P表示2个电芯串联；

当电芯个数N=6时，形成的串并联结构对应的组合串并联结构组合方式有4种，分别为：1S6P（1串联6并联）、2S3P（2串联3并联）、3S2P（3串联2并联）和6S1P（6串联1并联），其中，1S6P组合表示6个电芯并联，2S3P（2串联3并联）表示6个电芯中每2个并联成一组,3组串联,3S2P（3串联2并联）表示6个电芯中每3个并联成一组,2组串联，6S1P（6串联1并联）组合表示6个电芯串联；

当电芯个数N=12时，形成的串并联结构对应的组合串并联结构组合方式有6种，分别为：1S12P（1个串联12个并联）、2S6P（2个串连6个并联）、3S4P（3个串连4个并联）、4S3P（4个串连3个并联）、6S2P（6个串连2个并联）和12S1P（12串联1并联），1S12P表示12个电芯并联，2S6P表示12个电芯中每2个并联成一组,6组串联，3S4P表示12个电芯中每3个并联成一组,4组串联，4S3P表示12个电芯中每4个并联成一组,3组串联，6S2P表示12个电芯中每6个并联成一组,2组串联，12S1P表示12个电芯串联。

示例的，电芯个数为奇数时，不同串并联结构的串并联结构组合方式如表2所示，表2记录了个数为3个和5个所形成的串并联结构对应的组合方式。

表2

表2中，当电芯个数N=3时，形成的串并联结构对应的组合方式有3种，分别为：1S3P（1串联3并联）、1S1S2P（1串连1个串连1并联）、3S1P（3串联1个并联），1S3P表示3个电芯并联，1S1S2P表示3个电芯中2个串联成一组，另1个成一组，2组并联，3S1P表示3个电芯串联。

当电芯个数N=5时，形成的串并联结构对应的组合方式有6种，分别为：5个电芯有6种串并联结构，1S5P（1串联5并联）、1S1S4P（1串联1串连4并联）、1S2S2P（1串联2串连32并联）、2S1S3P（2串联1串连3并联）、2S1S3P（2串联1串联3并联）、3S1S2P（3串联1串联2并联）和5S1P（5串联1并联），1S5P表示5个电芯并联，1S1S4P表示5个电芯中4个并联成一组，另1个成一组，2组串联，1S2S2P表示5个电芯中4个两两并联成一组，剩下的一个串联，2S1S3P表示5个电芯中3个并联成一组，另2个串连成一组，2组串联，3S1S2P表示5个电芯中2个串联成一组，另3个成一组，2组串联，5S1P表示5个电芯串联。

值得说明的是，由于电池中电芯个数不同，因此电芯的串并联结构组合方式有很多种，具体的组合方式可以参考上述组合方式，本发明不再详述。

示例的，本发明假设电池包括4个电芯，所述4个电芯分别为：电芯1、电芯2、电芯3和电芯4，每个电芯的输出电压为3.6V，充电电压为4.2V。

通过控制单元的控制可以实现4个电芯的串并联结构产生不同的输出电压和充电电压，电芯的串并联结构分别为：1S4P（1串连4并联）、2S2P（2串联2并联）和4S1P（4串联1并联）。

其中，1S4P的串并联结构可以如图2所示，电芯1、电芯2、电芯3和电芯4并联，得到电池的输出电压为3.6V，充电电压为4.2V，如表3所示；

2S2P的串并联结构可以如图3所示，电芯1和电芯2并联，电芯3和电芯4并联，并联后的电芯1、电芯2和并联后的电芯3、电芯4串连，输出电压为7.2V，充电电压为8.4V，如表3；

4S1P的串并联结构可以如图4所示，电芯1、电芯2、电芯3和电芯4串联；输出电压为14.4V，充电电压为16.8V，如表3。

表3

电芯的串并联结构	1S4P	2S2P	4S1P
				输出电压	3.6V	7.2V	14.4V
充电电压	4.2V	8.4V	16.8V

图5依然以4个电芯501的电池50为例，电池50的控制模块502还可以包括信号接收子模块5021和控制子模块5022，本实施例假设控制子模块5022包括三个开关，分别为开关A、开关B和开关C。

电池50给电子设备供电时，电子设备根据需要的输入电压主动向电池50的信号接收子模块5021发送切换信号，信号接收子模块5021接收切换信号，并将切换信号以数字信号的形式发送给控制子模块5022，如将切换信号转化为一组高低电平序列；控制子模块5022可以接收信号接收子模块5021转发数字信号形式的切换信号，根据该切换信号控制该控制子模块5022中开关的导通或关断，假设切换信号转化为一组高低电平序列010，其中0代表低电平，1代表高电平，控制子模块5022在切换新号指示低电平时截止、高电平时导通，同时，高低电平序列依次指示3个开关A、B和C的导通或截止状态，则相应的，控制子模块5022控制开关B导通，控制开关A、C截止。同理，若切换信号转化为一组高低电平序列100，则相应的，控制子模块5022控制开关A导通，控制开关B、C截止；若切换信号转化为一组高低电平序列001，则相应的，控制子模块5022控制开关C导通，控制开关A、B截止，如表4所示。

表4

高低电平序列	100	010	001
				开关	开关A导通	开关B导通	开关C导通

表5

开关	开关A导通	开关B导通	开关C导通
				电芯的串并联结构	1S4P	2S2P	4S1P

特别的，表4还显示了控制子模块503控制不同开关的导通和截止得到的不同串并联结构，如图5所示，当开关A导通，开关B、C截止时，4个电芯501的串并联结构形成1S4P的串并联结构，开关B导通，开关A、C截止，4个电芯501的串并联结构形成2S2P的串并联结构，开关C导通，开关A、B截止，4个电芯501的串并联结构形成4S1P的串并联结构。

电池50充电时，电子设备根据已知电源适配器的额定电压，主动向电池50的信号接收子模块5021发送切换信号，信号接收子模块5021接收切换信号，并将切换信号以数字信号的形式发送给控制子模块5022，如将切换信号转化为一组高低电平序列；控制子模块503接收信号接收子模块5021转发数字信号形式的切换信号，根据该切换信号控制该控制子模块5022中开关的导通或关断，假设切换信号转化为一组高低电平序列010，其中0代表低电平，1代表高电平，控制子模块5022在切换新号指示低电平时截止、高电平时导通，同时，高低电平序列依次指示3个开关A、B和C的导通或截止状态，则相应的，控制子模块5022控制开关B导通，控制开关A、C截止。同理，若切换信号转化为一组高低电平序列100，则相应的，控制子模块5022控制开关A导通，控制开关B、C截止；若切换信号转化为一组高低电平序列001，则相应的，控制子模块5022控制开关C导通，控制开关A、B截止，如表4所示，此处不再详述。不同开关对应的不同串并联结构如图5所示，此处不再详述。

图6依然以4个电芯601的电池60为例，电池60的控制模块还可以包括检测子模块6021和控制子模块6022。

电池60充电时，检测子模块6021检测与所述电池60连接的电源适配器的额定电压，将所述额定电压作为所述电子设备的充电电压，由于检测的电压为模拟量，通常的，所述检测子模块6021为包括模数转换芯片，将模拟量进行模数转换转化为数字信号，将数字信号发送给控制模块6022，如数字信号为一组高低电平序列；控制子模块6022接收检测子模块6021转发的数字信号，根据数字信号控制该控制子模块6022中开关的导通或关断，假设数字信号为一组高低电平序列010，其中0代表低电平，1代表高电平，控制子模块6022在切换新号指示低电平时截止、高电平时导通，同时，高低电平序列依次指示3个开关A、B和C的导通或截止状态，则相应的，控制子模块6022控制开关B导通，控制开关A、C截止。同理，若数字信号转化为一组高低电平序列100，则相应的，控制子模块6022控制开关A导通，控制开关B、C截止；若数字信号转化为一组高低电平序列001，则相应的，控制子模块6022控制开关C导通，控制开关A、B截止，如表4所示，此处不再详述。开关对应的串并联结构如图5所示，此处不再详述。

电池60可以实现四个电芯的串并联结构产生不同的电压，如表3所示，电芯的串并联结构分别为：

表3

由于电池的充电电压与适配器的额定电压的差值越小，电压的转换损耗越低，因此，电池充电时，检测子模块6021检测电子设备的充电电压，并将检测到的充电电压信息发送给控制子模块6022。值得说明的是，电子设备的充电电压为检测与所述电池连接的电源适配器的额定电压。控制子模块6022根据所述电子设备的充电电压，控制所述N个电芯形成第二串并联结构，使得所述第二串并联结构的充电电压小于或等于所述电子设备的充电电压，具体的，首先在所述N个电芯形成的所有串并联结构中选择充电电压小于或等于所述电子设备的充电电压的串并联结构作为待选串并联结构；在所述待选串并联结构中，选择充电电压最大的串并联结构作为所述第二串并联结构。

示例的，当电芯个数N=4时，当电子设备连接的适配器是5V电源适配器例如USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）充电器，控制子模块6022会选择充电电压比5V小的串并联结构，因此只能选择1S4P的串并联结构进行充电；当电子设备连接的适配器是普通电压转换的12V电源适配器，控制子模块6022会选择充电电压比12V小的串并联结构，有1S4P和2S2P两种串并联结，在这两种串并联结构，可以选择充电电压最大的串并联结构，所以选择2S2P串并联结构进行充电；当电子设备连接的电源适配器是高电压转换的18V电源适配器，控制子模块6022会选择充电电压比18V小的串并联结构，三种串并联结构的充电电压都小于18V，在这三个串并联结构中，要选择充电电压最大的串并联结构，所以控制子模块6022会选择4S1P串并联结构进行充电。

本实施案例提供一种电源切换方法，应用于一电池，包括：

控制所述N个电芯形成不同的串并联结构，使得各个所述串并联结构的充电电压不同，各个所述串并联结构的输出电压也不同。

这样一来，该电源切换方法根据需要的充电电压或输出电压控制N个电芯形成不同串并联结构，从而改变充电电压和输出电压，来适应不同的配置器或不同的电子设备，因此，提高了电池的通用性。

电池作为输出电压给电子设备供电时，电子设备根据输入电压主动发送切换信号，电池接收切换信号，根据切换信号控制合适的电芯的串并联结构进行供电。

电池充电时，

当电子设备主动发送切换信号，即电子设备已知配置器的额定电压时，电池接收切换信号，根据切换信号控制合适的电芯的串并联结构进行充电；

当电子未发送切换信号时，电池检测与所述电池连接的电源适配器的额定电压，将所述额定电压作为所述电子设备的充电电压，根据切换信号控制合适的电芯的串并联结构进行充电。

值得说明的是，所述电池包括N个电芯，所述N大于或等于2，每个电芯的串并联结构中存在x个串联结构，y个并联结构，且所述x与所述y的乘积为N，1≤x≤N，1≤y≤N。

本实施案例提供一种电源切换方法，应用于一电池，如图7所示，包括：

步骤701、接收电子设备发送的切换信号；

当电池作为输出电压给电子设备供电时，电子设备根据输入电压主动发送切换信号，电池接收切换信号；当电池充电时，电子主动发送切换信号，即电子设备已知电源配置器的额定电压时，电池接收切换信号。

步骤702、根据所述切换信号，控制所述N个电芯形成第一串并联结构，所述第一串并联结构与所述切换信号对应。

本实施案例提供一种电源切换方法，应用于一电池，如图8所示，包括：

步骤801、检测电子设备的充电电压。

电池充电时，电池检测电子设备的充电电压，并将检测到的充电电压信息发送给电池。值得说明的是，电子设备的充电电压为检测与所述电池连接的电源适配器的额定电压。

步骤802、根据所述电子设备的充电电压，控制所述N个电芯形成第二串并联结构，使得所述第二串并联结构的充电电压小于或等于所述电子设备的充电电压。

根据所述电子设备的充电电压，控制所述N个电芯形成第二串并联结构。在所述N个芯形成的所有串并联结构中选择充电电压小于或等于所述电子设备的充电电压的串并联结构作为待选串并联结构；在所述待选串并联结构中，选择充电电压最大的串并联结构作为所述第二串并联结构。

值得说明的是，充电时，既可以电子设备主动发充电命令给电池，也可以电池主动检测电源适配器额定电压进行充电。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于，包括：

N个电芯，所述N大于或等于2；

控制模块，用于控制所述N个电芯形成不同的串并联结构，使得各个所述串并联结构的充电电压不同，各个所述串并联结构的输出电压也不同。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，当N为偶数时，每个所述串并联结构中存在x个串联结构，y个并联结构，且所述x与所述y的乘积为N，1≤x≤N，1≤y≤N。

3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，

所述控制模块包括：

信号接收子模块，用于接收电子设备发送的切换信号；

控制子模块，用于根据所述切换信号，控制所述N个电芯形成第一串并联结构，所述第一串并联结构与所述切换信号对应。

4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，

所述控制模块包括：

检测子模块，用于检测电子设备的充电电压；

控制子模块，用于根据所述电子设备的充电电压，控制所述N个电芯形成第二串并联结构，使得所述第二串并联结构的充电电压小于或等于所述电子设备的充电电压。

5.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，

检测子模块，具体用于检测与所述电池连接的电源适配器的额定电压，将所述额定电压作为所述电子设备的充电电压；

控制子模块，具体用于在所述N个电芯形成的所有串并联结构中选择充电电压小于或等于所述电子设备的充电电压的串并联结构作为待选串并联结构，在所述待选串并联结构中，选择充电电压最大的串并联结构作为所述第二串并联结构。

6.一种电源切换方法，应用于一电池，所述电池包括N个电芯，所述N大于或等于2；

其特征在于，所述电源切换方法包括：

控制所述N个电芯形成不同的串并联结构，使得各个所述串并联结构的充电电压不同，各个所述串并联结构的输出电压也不同。

7.根据权利要求6所述的电源切换方法，其特征在于，每个所述串并联结构中存在x个串联结构，y个并联结构，且所述x与所述y的乘积为N，1≤x≤N，1≤y≤N。

8.根据权利要求6所述的电源切换方法，其特征在于，

所述控制所述N个电芯形成不同的串并联结构包括：

接收电子设备发送的切换信号；

根据所述切换信号，控制所述N个电芯形成第一串并联结构，所述第一串并联结构与所述切换信号对应。

9.根据权利要求6所述的电源切换方法，其特征在于，

所述控制所述N个电芯形成不同的串并联结构包括：

检测电子设备的充电电压；

根据所述电子设备的充电电压，控制所述N个电芯形成第二串并联结构，使得所述第二串并联结构的充电电压小于或等于所述电子设备的充电电压。

10.根据权利要求9所述的电源切换方法，其特征在于，

所述检测电子设备的充电电压包括：

检测与所述电池连接的电源适配器的额定电压，将所述额定电压作为所述电子设备的充电电压；

所述根据所述电子设备的充电电压，控制所述N个电芯形成第二串并联结构，使得所述第二串并联结构的充电电压小于或等于所述电子设备的充电电压包括：

在所述N个电芯形成的所有串并联结构中选择充电电压小于或等于所述电子设备的充电电压的串并联结构作为待选串并联结构；

在所述待选串并联结构中，选择充电电压最大的串并联结构作为所述第二串并联结构。