CN1097319C - 具有分断开关电路的电池装置 - Google Patents

Abstract

具有一个突出的接触器(14)的电池装置提供有一个分断开关电路。该电路包括至少一个电池单元(22)，以及一个机械开关(24)，该机械开关控制电子开关电路(36)的运行。提供了一个闩锁部件(16)，用于使电池装置和它所供电的设备接触，并且可以在第一和第二位置之间移动，由一个弹簧装置将它偏置到第一位置。在第一位置时，闩锁部件作用在机械开关上，使得电子开关电路将电池接触器从电池单元或电池单元组断开。当闩锁部件移动到第二位置时，电路动作将电池接触器与电池单元或电池单元组闭合。

Description

具有分断开关电路的电池装置

本发明一般涉及电池装置，具体地涉及具有自驱动分断开关的电池装置。

便携式储能系统，诸如可充电电池装置的安全是有信誉的制造商主要关心的问题。典型的电池装置造价中的主要部分由于包括了安全机构。一种安全机构是一个多开关。在本领域中多开关的用途是众所周知的，它们对于防止跨接电池端子通常称为硬短路的大电流短路事件是非常有效的。然而，可能出现加在电池端子上的负荷的电流并不足以使多开关跳闸的情况，便有可能产生安全事故。这类短路称为软短路。

由于用于蜂窝电话和两路手提无线电的电池装置经常是装在某用户的口袋里的，因为诸如硬币和钥匙之类的导电部件经常也放在口袋里，便存在电池短路的可能性。这些导电部件通常为扁平的。为了减少由于扁平导电部件造成短路，电池的接触器通常从电池外壳表面凹进去。电池装置所接触的相应接触器通常从设备上突出，其位置是在与电池装置接触时，它们在设备和电池装置之间无法看见。

然而，可能有一些情况使与电池装置接触的表面在它的部分运行时间中是可以看见的。例如，当蜂窝电话正常通过诸如在汽车中的电源线供电时就是属于这种情况。对于此类设备的用户来说，如果设备可以从电池供电的汽车中取出来将是非常方便的。由于设备的大部分表面通常是可以看见的，电池接触器从设备上凸出有损于它的装饰性外观。这样便建议采用与上述相反的情况：设备上的接触器凹进，电池装置的接触器突出。仍然用多开关防止硬短路，但是突出的接触器会造成软短路。

因此，在具有突出接触器接到手提设备上的电池装置中，需要有一种部件，可以防止电池接触器暴露时出现软短路。

根据本发明提供一种具有分断开关电路的电池装置，它包括有：至少一个电池单元；一个电池接触器，从所示电池装置上突出；安置在所述电池装置中的一个电子开关电路，并且在电气上串联在所述电池接触器和所述至少一个电池单元之间；一个用于控制所述电子开关电路工作的机械开关，当所述机械开关打开时所述电子开关闭合；一个安置在所述电池装置内的闩锁部件，用于控制所述机械开关的运行，所述闩锁部件可以在第一和第二位置之间移动；弹簧装置，用于将所述闩锁部件偏置到第一位置；和其中，当所述闩锁部件在所述第一位置时，所述电子开关电路将所述至少一个电池单元从所述电池接触器断开，并且，当所述闩锁部件在所述第二位置时，所述电子开关电路将所述至少一个电池单元接到所述电池接触器上。

图1所示为根据本发明的电池装置的侧视图；

图2所示为根据本发明的电池装置的侧剖视图；

图3所示为根据本发明的电池装置在盖子移去以后的顶视图；

图4所示为根据本发明的开关电路的电路图。

相信结合附图的以下叙述将会更好地理解本发明，在附图中相同的标号一直延续使用。

现在参考图1，所示为根据本发明的电池装置10的侧视图，和一个普通的手提设备11，电池装置接于其上向设备供电。该设备可以是例如蜂窝电话，手提无线电，或者是无线供电工具。电池装置10包括一个用绝缘材料例如塑料制成的外壳，或者外套12。电池装置具有电池接触器14，它是用导电材料例如镍或钢制成。电池接触器14从电池装置上突出，对应于电池装置所接触的设备11上的接触器15。在本发明的一个实施例中，出现多于一个电池接触器，它们都对应于设备上的接触器。该电池装置典型地有至少两个突出的电池接触器，但是，本讨论仅关心一个特定的接触器。当采用不止一个接触器的地方，接触器最好是弹簧安装的，允许在设备上的接触深度变化。在电池装置上安置有闩锁部件16，这里所示大部分为虚线，它还可以包括一个啮合部分18。该闩锁部件有一个驱动部分19，由例如将闩锁部件的一个端头向下形成。闩锁部件用于使电池装置接触到设备上。啮合部分啮合设备上的结构，它使闩锁部件从图上所示的第一位置，沿着箭头20的轴移动到虚线所示的第二位置17。

现在参考图2，所示为根据本发明的电池装置侧剖视图。该电池装置进一步包括至少一个电池单元22，一个机械开关24，和一个弹簧装置26。机械开关是由支持筋28支持。在一个实施例中，机械开关是带有按钮30的正常打开的按钮开关。当按钮30压下时，按钮开关闭合，也就是允许电气导通。弹簧装置26将闩锁部件16偏置到第一位置，使得驱动部分顶住按钮，从而压下按钮，并且使得机械开关闭合。因此，当闩锁部件16在第一位置时，机械开关24是闭合的。然而，熟悉本领域的技术人员会理解，闩锁部件，弹簧装置和机械开关也可以构造成当闩锁部件在第一位置时，机械开关是打开的。当电池装置接触到设备时，闩锁部件移动它的第二位置上，因而使机械开关改变状态，也就是从闭合到打开。

现在参考图3，所示为根据本发明的电池装置10顶盖移去的顶视图。一对导轨32引导闩锁部件16，使它只能沿箭头20方向移动。此外，从图中可以看出，用于偏置闩锁部件的弹簧装置26是从闩锁部件上伸出的一对悬臂。考虑到偏置闩锁部件可以仅用一个悬臂；或者用一个螺旋绕制的弹簧代替或附加到一个悬臂上。每一个悬臂顶住对应的支持壁34。另一种方法是在闩锁部件的驱动部分后面的两个支持壁34之间放置一个悬臂梁。

电池装置10进一步包括一个由机械开关24控制的电子开关电路36。该电子开关电路在闩锁部件处于第一位置时，由于机械开关状态使电池单元22连接到电池接触器14上，当闩锁部件移动到第二位置时，将电池单元与电池接触器断开。机械开关通过例如导线38连接到电子开关电路上。电子开关电路安装在电路基片40上，最好是柔性的电路基片。

现在参考图4，所示为用于根据本发明的开关电路的电路图50。其中所示至少一个具有正端和负端的电池单元22，一个机械开关24，和一个电子开关电路36。闩锁部件控制机械开关的运行，并且机械开关控制电子开关电路的运行。电子开关电路包括一个例如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的半导体开关52，它具有源端54和控制端56。源端串联在电池单元或电池单元组的负端58和电池接触器14之间。如果采用MOSFET开关，由于MOSFET的本征二极管，它必须如图连接。如果将它反接，就不能在沿箭头60的放电方向阻断电流。一个负载电阻62连接在控制端56和电池单元或电池单元组的正端64之间。机械开关24和限流电阻66串联在控制端56和电池单元或电池单元组的负端58之间。限流电阻的电阻值必须明显地低于负载电阻62的值。

分断开关电路包括机械开关和电子开关电路，其作用是阻断从电池装置来的电流，除非闩锁部件移动到第二位置，假定电池接到设备上所造成的情况除外。当闩锁部件在第一位置上，机械开关闭合。从图4可以看出，它造成连接到限流电阻66的机械开关直接跨接在控制端56和电池单元和电池单元组的负端58上。由于限流电阻的电阻值比负载电阻62的值小很多，控制端56的电压相对于负端58要低得多，使得半导体开关52关断，电池单元和电池单元组与电池接触器14断开。然而，一旦闩锁部件移动到第二位置，机械开关24打开，从而从控制端56上切断限流电阻。负载电阻62向控制端提供了高电压，半导体开关闭合，使得电池单元和电池单元组连接到电池接触器14上。

在电池装置不接触到设备，但是分断开关电路需要闭合，诸如电池装置由自身充电的情况下，需要有一种方式使开关闭合。在一种实施例中，向电池装置提供有至少三个接触器，其中包括从图4中可以看出的电池接触器14，它是电池的负接触器。典型地除了正接触器67和负接触器14以外，还提供有一个至两个辅助接触器。第一辅助接触器，诸如控制接触器68，可以用于第一辅助电池元件70，例如热敏电阻或者存储设备。一旦电池装置插入充电器，一个电信号便加到控制端，确定例如电池的温度。为了能够充电，提供一个控制电路72，它连接在控制接触器和半导体开关的控制端之间。该控制电路决定电信号，并且将它加在控制端，引起半导体开关闭合，而与闩锁部件无关。控制电路向限流电阻提供足够的电流，产生半导体开关上的电压，足以使它闭合。控制电路的实际设计取决于系统的特定参数，诸如何种电信号加在控制接触器上，以及保留诸如何种信号作为电路设计的设计者选择。然而，在许多情况下，电信号将基本是DC电压，控制电路可能简单地为一个二极管-电阻电路。

在已经给出和叙述了本发明的最佳实施例的同时，显然本发明并不受如此限制。对于熟悉本领域的技术人员来说，从附加的权利要求所规定的本发明的精神和范围，可以作各种修正，改变，替换，和等值。

Claims (9)

1.一种具有分断开关电路的电池装置，它包括有：

至少一个电池单元；

一个电池接触器，从所示电池装置上突出；

安置在所述电池装置中的一个电子开关电路，并且在电气上串联在所述电池接触器和所述至少一个电池单元之间；

一个用于控制所述电子开关电路工作的机械开关，当所述机械开关打开时所述电子开关闭合；

一个安置在所述电池装置内的闩锁部件，用于控制所述机械开关的运行，所述闩锁部件可以在第一和第二位置之间移动；

弹簧装置，用于将所述闩锁部件偏置到第一位置；和

其中，当所述闩锁部件在所述第一位置时，所述电子开关电路将所述至少一个电池单元从所述电池接触器断开，并且，当所述闩锁部件在所述第二位置时，所述电子开关电路将所述至少一个电池单元接到所述电池接触器上。

2.如权利要求1所述的一种电池装置，进一步包括：

一个控制接触器，用于接收电信号；

一个控制电路，连接在所述控制接触器和所述电子开关电路之间；和

其中，所述控制电路响应所述电信号，使所述电子开关电路闭合。

3.如权利要求1所述的一种电池装置，其中，所述闩锁部件具有从所述电池装置上伸出的啮合部件。

4.如权利要求1所述的一种电池装置，其中，所述弹簧装置是至少一个从所述闩锁部件上伸出的悬臂。

5.如权利要求4所述的一种电池装置，其中，所述至少一个悬臂是两个悬臂。

6.如权利要求1所述的一种电池装置，其中，所述机械开关是一个正常为断开的按钮开关，有一个按钮，在所述按钮受压时，所述按钮开关是闭合。

7.如权利要求6所述的一种电池装置，其中，当所述闩锁部件在所述第一位置时，所述闩锁部件压下所述按钮开关的按钮。

8.如权利要求1所述的一种电池装置，其中，

所述至少一个电池单元进一步限定为具有一个正端和一个负端；

所述电子开关电路包括一个具有源端和控制端的半导体开关，所述源端在电气上串联在所述电池接触器和所述至少一个电池单元的所述负端之间，并且一个负载电阻连接在所述控制端和所述至少一个电池单元的所述正端之间；和

其中，所述机械开关和电流限制电阻串联在所述半导体开关的所述控制端和所述至少一个电池单元的所述负端之间。

9.如权利要求8所述的一种电池装置，其中，所述半导体开关是金属氧化物半导体场效应晶体管开关。

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