CN1269236C - 电池供电的电子设备 - Google Patents

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Abstract

在电池供电的电子设备中的电池组包括：用于容纳至少两个电池模块的外壳、设置在外壳上的开关和设置在外壳上的输出端子。该开关选择性地为实现该至少两个电池模块的串联电连接而闭合和为中断该串联电连接而打开。该开关与设置在电子装置主体上的致动器互锁，当外壳安装到电子装置主体上时，该开关建立串联的电连接，当从电子装置主体除去该外壳以分离致动器时，该开关切断串联的电连接。

Description

电池供电的电子设备
技术领域
本发明涉及具有可分离电池组的电池供电的电子设备。
背景技术
用于电池供电的电子设备的常规电池组并入多个电池模块，这些电池模块总是串联连接。该电池组具有输出端子以向电池组的外部输出串联连接的电池模块的总电压。当电池组附着于设备主体上时，该电池组通过输出端子为设备主体提供电力，并且驱动设备主体。
当从输出端子输出的电压大约为10V时，几乎没有什么问题，但是当电压大约为100V时，如果身体接触输出端子，会出现电击，如果金属片接触输出端子，会出现冒烟或者燃烧。
本发明的公开
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种电池供电的电子设备，它具有安全的电池组，即使身体或者金属片接触输出端子，也永远不会引起电击或者短路。
用于本发明的电池供电的电子设备的电池组包括：用于容纳至少两个电池模块的外壳、设置在外壳一侧的开关装置和形成在外壳上的输出端子。该开关装置选择性地闭合和打开该至少两个电池模块的串联电连接。开关装置与致动器配合，以便当外壳附着于设备主体时建立串联电连接，并且当外壳从设备主体分离即当致动器从外壳分离时中断该串联电连接，所述致动器设置在可分离地控制电池组的设备主体的一侧。输出端子与设备主体的输入端子连接，并且当闭合开关装置时施加该至少两个电池模块的串联连接的电压用于设备主体。
因此，当该电池组没有附着于设备主体时，由于通过打开开关装置中断了该至少两个电池模块的串联电连接，因此即使身体或者金属片接触输出端子，该电池组也永远不会引起电击或短路。另一方面，当该电池组附着于设备主体时，迫使开关装置闭合，该至少两个电池模块串联连接，从而使输出端子为设备主体提供电力。
优选地，该开关装置具有至少一对固定接点和一个可移动接点。该至少两个电池模块分别具有正电极和负电极，该对固定接点分别与所述至少两个电池模块中的一个电池模块的正电极和所述至少两个电池模块中的另一个电池模块的负电极连接。该可移动接点可以在通过该可移动接点连接固定接点的闭合位置和断开固定接点的打开位置之间移动，并且该可移动接点通常偏向打开位置。在外壳中提供的开口内、与致动器可接合地设置该可移动接点，使得当致动器插入到开口中时，该可移动接点通过该致动器被迫移动到闭合位置。
在这种情况下，由于仅当致动器插入到开口中时才建立该至少两个电池模块的串联电连接，当外壳没有附着于设备主体时，该至少两个电池模块的串联电连接被中断；因此即使身体或者金属片接触输出端子，也不可能出现电击或者短路。
可选的，还优选为该开关装置具有至少一对固定电极。外壳具有用于连接设备主体的接合部分，该固定电极分别与该至少两个电池模块中的一个电池模块的正电极和所述至少两个电池模块中的另一个电池模块的负电极连接，并且该固定电极彼此间隔设置在该接合部分上。致动器为可移动板的形式，当接合部分与设备主体连接时，该致动器适于电连接在固定电极之间。
在这种情况下，由于仅当可移动板与固定电极互连时才建立该至少两个电池模块的串联电连接，因此当外壳没有附着于设备主体时，该至少两个电池模块的串联电连接被中断；因此即使身体或者金属片接触输出端子，也不可能出现电击或者短路。
如果开关装置具有至少两对固定电极，优选为每一对固定电极都设置在多角形接合部分的不同面的每个面上。每对固定电极中的一个固定电极与所述至少三个电池模块中的一个电池模块的正电极连接，所述每对固定电极中的另一个固定电极与所述至少三个电池模块中与所述一个电池模块相邻的另一个电池模块的负电极连接。相同面上的固定电极彼此间隔设置。致动器分别为可移动板的形式，当外壳与设备主体物理连接时，致动器适于互连在固定电极之间。因此，即使身体或者金属片接触多角形接合部分的一个面，该电池组也将永远不会引起电击或者短路。
附图的简要说明
图1是说明根据本发明第一实施例的电池供电的电子设备图。
图2是说明根据本发明第二实施例的电池供电的电子设备图。
图3是显示本发明第二实施例的优选结构图。
实施本发明的最佳模式
下面将参考附图更详细地描述本发明。
图1示出了根据本发明第一实施例的电池供电的电子设备。该电池供电的电子设备包括设备主体20和电池组(battery pack)1，在设备主体20内部具有驱动电源例如大容量电机，电池组1由设备主体可分离地控制，并且为设备主体提供大容量电源。
电池组1具有位于外壳2内的八个电池模块A-H。每个电池模块A-H都包括串联连接的十个1.2伏电池单元3，输出12伏。每个电池模块A-H都具有在两个端部的正电极p和负电极n，以输出12伏的串联连接的电压。电池模块A的正电极p与从外壳2的一个表面2a突出的输出端子8的正输出端子P电连接，电池模块H的负电极n与输出端子8的负输出端子N电连接。除了电池模块A的正电极p和电池模块H的负电极n之外，相邻电池模块之一的负电极n和相邻电池模块中另一个的正电极p通过开关7连接。每个开关7选择性地闭合和打开相邻电池模块的串联电连接。每个开关7都具有一对固定的接点5、5和一个可移动的接点6。固定的接点5、5分别与相邻电池模块之一的负电极n连接和相邻电池模块中另一个的正电极连接。每个可移动接点6可以在固定接点5、5通过可移动接点6连接的闭合位置和固定接点5、5断开连接的打开位置之间移动，并且通常通过弹簧偏向打开位置。当每个开关7的可移动接点6都处于闭合位置时，电池模块A-H串联电连接，从而使电池组通过输出端子8的正输出端子P和负输出端子N输出96伏的电压。分别在外壳2的表面2a中提供的七个开口9内设置可移动接点6。
在电池组1可以附着于其上的设备主体20的表面20a上，提供柱状致动器(actuator)10和插入孔21。致动器10分别形成在与电池组1的开口9对应的七个位置处。在插入孔21的内壁上形成有由正输入端子17P和负输入端子17N构成的输入端子17。当电池组附着于设备主体20上时，每个致动器10都将被插入到相应的开口9中。当致动器10插入到开口9中时，将通过致动器10推动可移动接点6并迫使其移动到闭合位置，从而串联连接相邻的电池模块。当插入输出端子8时，正输入端子17P和负输入端子17N将分别接触输出端子8的正输出端子P和负输出端子N。通过从电池组1的输出端子8经由输入端子17提供的电力驱动设备主体20。
由于可移动接点6偏向打开位置，因此当电池组1没有附着于设备主体20上时，电池组件A-H的串联电连接被中断；因此即使身体或者金属片接触输出端子8的正输出端子P和负输出端子N，也不会出现电击或者短路。另一方面，当电池组1附着于设备主体20上时，每个致动器10都插入到开口9中，迫使每个可移动接点6都移动到闭合位置，串联连接电池模块A-H，从而使电池组从正输出端子P和负输出端子N向正输入端子17P和负输入端子17N施加96伏的电压。当电池组1附着于设备主体时，由于正输出端子P和负输出端子N都插入到插入孔21中，因此用户不会接触正输出端子P和负输出端子N；因此不会出现电击或者短路。
应注意，电池组1通过公知的可分离机构可分离地保持(hold)在设备主体上。尽管省略了可分离机构的说明，但本发明可以应用于具有公知的可分离机构的设备。
每个电池模块A-H都是能够从外部充电的电池模块，并且每个电池模块都可以单独置换。
图2示出了根据本发明第二实施例的电池组。如第一实施例的情况一样，电池组1具有在外壳2内部的八个电池模块A-H。在外壳2的表面2a上形成八角形棱柱形式的接合部分11。在电池组1可以附着于其上的设备主体20的表面20a上设置可以插入接合部分11的八角形插入孔22。电池组1利用插入到插入孔22中的接合部分11附着于设备主体上。
在接合部分11的八个外部侧面的一个外部侧表面上形成输出端子16，在七个其余的外部侧面上分别形成开关12。输出端子16由彼此间隔设置的正极板P和负极板N构成。正极板P与电池模块A的正电极p电连接。负极板N与电池模块H的负电极n电连接。每个外部侧表面上的每个开关12都由一对固定电极12n、12p构成。固定电极12n、12p在相同的外部侧表面上彼此间隔设置。每对固定电极12n、12p的固定电极12n都与特定的相邻电池模块之一的负电极n电连接，固定电极12p与相邻电池模块中另一个的正电极p电连接。例如，某对固定电极12p、12n的一个固定电极12n与相邻电池模块A、B的电池模块A的正电极p连接，另一个固定电极12p与另一个电池模块B的负电极n连接。另一对固定电极12p、12n的一个固定电极12n与相邻电池模块B、C的电池模块B的负电极n连接，另一个固定电极12p与另一个电池模块C的正电极p连接。
在设备主体20的插入孔22的八个内表面中的一个内表面上形成输入端子17，在七个其余内表面上分别设置作为致动器的可移动板13。输入端子17由正输入端子17P和负输入端子17N构成。当接合部分11插入到插入孔22中时，正输入端子17P和负输入端子17N将分别接触输出端子16的正输出端子P和负输出端子N。当接合部分11插入到插入孔22中时，每个可移动板13都将接触开关12的两个固定电极12n和12p，并且连接在固定电极12n、12p之间，所述开关12设置在接合部分11的一个表面上。当所有的固定电极对12n、12p都通过可移动板13连接时，就串联连接了所有的电池模块A-H，从而使输出端子16的正输出端子P和负输出端子N输出96伏的电压。
当电池组没有附着于设备主体20时，由于固定接点(contact)12n、12p彼此间隔，因此中断了电池模块A-H的串联电连接；因此即使身体或者金属片接触输出端子16的正输出端子P和负输出端子N，如上述构成的电池组1也不会引起电击或者短路。另一方面，当电池组1附着于设备主体20时，每个可移动板13电连接在固定电极12n、12p之间，所有的电池模块A-H串联连接，从而使输出端子16向设备主体20的输入端子17施加96伏的电压。当电池组1附着于设备主体时，由于输出端子16插入到插入孔22中，因此使用者不会接触输出端子16；因此不会出现电击或者短路。此外，由于每对固定电极12n、12p都设置在接合部分11的每个表面上，因此分别与相同电池模块的负电极n和正电极p连接的固定电极12n和固定电极12p设置在接合部分11的不同表面上。因此，即使身体或者金属片接触接合部分11的一个表面，也不会出现一个电池模块引起短路的情况。
如图3所示，八个发光二极管(LED)15设置在外壳2的一个表面上。LED15分别与保持在外壳2内部的八个诊断电路14电连接。为每个电池模块A-H提供诊断电路，以便测量每个电池模块的电压。当测量的电压低于一预定值时，诊断电路14打开相应的LED15并且自动中断串联的电连接，以停止设备。当发现异常的电池模块时，通过停止设备，可以确保安全。不仅当诊断电路14从测量的电压发现异常的电池模块时而且当诊断电路14从测量的电压判断电池模块处于最后的阶段(in the last stage)时，诊断电路14都可以自动中断串联的电连接以停止设备。在这种情况下，可以防止反向电流(例如，当电池模块A在早期阶段完成其放电时，电流将流到已经变为低电压的电池模块A中)，从而不仅确保了安全而且延长了寿命。为此，在电池组的内部设置安全(fail-safe)电路。当诊断电路14检测到电池模块的电压低于一预定值或者电压处于最后的阶段时，诊断电路14将产生一错误信号，响应于该错误信号，安全电路将打开相应的LED并且通过开关装置中断电池组的串联电连接。

Claims (4)

1.一种电池供电的电子设备，由电池组和设备主体构成，该设备主体可分离地保持所述电池组从而被供电，所述设备包括：
一外壳，设置在所述电池组中、用于容纳至少两个电池模块，所述至少两个电池模块的每一个包括多个串联连接的电池单元；
一开关装置，设置在所述外壳的一侧，所述开关装置选择性地闭合和打开所述至少两个电池模块的串联电连接；
一输出端子，形成在所述外壳上，当闭合所述开关装置时，所述输出端子向所述设备主体施加所述至少两个电池模块的串联连接的电压；
一致动器，设置在所述设备主体的一侧，
其中所述开关装置设置在所述至少两个电池模块之间的电路上，并与所述致动器配合，以便当所述外壳附着于所述设备主体时建立所述的串联电连接，并且当所述致动器从所述外壳分离时中断所述的串联电连接。
2.如权利要求1所述的电池供电的电子设备，其中：
所述至少两个电池模块的每一个都具有正电极和负电极，
所述开关装置具有至少一对固定接点和一个可移动接点，所述固定接点分别与所述至少两个电池模块中的一个电池模块的该正电极和所述至少两个电池模块中的另一个电池模块的该负电极连接，所述可移动接点可以在通过该可移动接点连接所述固定接点的闭合位置和所述固定接点断开连接的打开位置之间移动，所述可移动接点通常偏向该打开位置，
所述可移动接点在所述外壳中的一开口内、与所述致动器可接合地设置，使得当致动器插入到所述开口中时，所述可移动接点通过所述致动器被迫移动到闭合位置。
3.如权利要求1所述的电池供电的电子设备，其中：
所述外壳具有用于连接所述设备主体的接合部分，
所述至少两个电池模块的每一个都具有正电极和负电极，
所述开关装置具有至少一对固定电极，所述固定电极分别与所述至少两个电池模块中的一个电池模块的该正电极和所述至少两个电池模块中的另一个电池模块的该负电极连接，所述固定电极彼此间隔设置在所述接合部分上，所述致动器为可移动板的形式，当所述接合部分与所述设备主体连接时，所述致动器与所述固定电极互相电连接。
4.一种电池供电的电子设备，由电池组和设备主体构成，该设备主体可分离地保持所述电池组从而被供电，所述设备包括：
一外壳，设置在所述电池组中、用于容纳至少三个电池模块；
一开关装置，设置在所述外壳的一侧，所述开关装置选择性地闭合和打开所述至少三个电池模块的串联电连接；
一输出端子，形成在所述外壳上，当闭合所述开关装置时，所述输出端子向所述设备主体施加所述至少三个电池模块的串联连接的电压；
致动器，设置在所述设备主体的一侧，
其中所述外壳具有用于连接到所述设备主体的多角形接合部分，所述至少三个电池模块的每一个都具有正电极和负电极，所述开关装置具有至少两对固定电极，每对固定电极中的一个固定电极与所述至少三个电池模块中的一个电池模块的正电极连接，所述每对固定电极中的另一个固定电极与所述至少三个电池模块中与所述一个电池模块相邻的另一个电池模块的负电极连接，所述每一对固定电极都设置在所述多角形接合部分的每一个不同面上，在相同面上的所述每对固定电极中的所述固定电极彼此间隔设置，每个所述致动器都呈可移动板的形式，当所述外壳与所述设备主体物理连接时，每个所述致动器互连在所述一对固定电极之间。
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