CN1698247A - 外部电池组 - Google Patents

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严正镐
李敬俊
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ARTRANG Co Ltd
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Abstract

提供了一种外部电池组。该外部电池组包括二次电池，内部电路，具有所述二次电池和内部电路的壳体，以及插入部分。该插入部分形成在壳体中，且插入部分能够插入和固定便携式电子设备。此外，该外部电池组优选地进一步包括具有保持部分的笔型固定单元，且插入部分优选地包括支持部分和插入肋。

Description

外部电池组
技术领域
本发明通常涉及外部电池组，且更具体地，涉及这样的外部电池组，其具有：在壳体中的笔型固定单元，用于舒适和方便地携带；以及充电/输出电路单元，其具有对恒压和恒流的控制功能，由此给便携式电子设备供应驱动功率源并同时对该便携式电子设备的内部电池组充电。
背景技术
通常，可被使用成为半永久的可再充电电池，如锂离子(Li+)电池，镍-镉(Ni-Cd)电池，以及镍-金属混合物(Ni-MH)电池，被称为二次电池(secondary battery)。
随着便携式电子设备使用的增加，如便携式计算机，可携式摄像机，便携式电话等，二次电池的需求大大地增加。
但是，因为便携式电子设备具有高性能和多个功能，便携式电子设备所需的驱动功率源可能是不足的。此外，由于是较小的和薄的便携式电子设备，内部安装的电池的容量可能被限制增加。此外，需要补充功率源(或者外部电池组)以给电子设备供应足够的驱动功率源。
常规的外部电池组通常使用具有恒压控制功能的输出电路并且通过便携式电子设备中的交流/直流适配器(AC/DC适配器)的输入端子给便携式电子设备供应功率源。但是，在设备不具有AC/DC适配器或者设备具有被直接连接到用于供应功率源的内部安装的电池组的输入端子的情况下，不可能使用常规的外部电池组。
此外，因为便携式电子设备通常被用于外出，同时与便携式电子设备一起使用的外部电池组应该在便携情况下舒适。然而常规外部电池组对于便携式携带是不舒适的。
进一步，因为常规外部电池组具有作为分离的电路单元的充电电路单元和输出电路单元，不容易制造较小的外部电池组并且是不经济的。
因此，本发明的目的是提供一种外部电池组，其包括在壳体中的笔型固定单元，用于固定在衣服或者腰带上，以及插入单元，用于插入和固定便携式电子设备，并且具有免提(hand-free)功能，由此提供便携且舒适的外部电池组。
本发明的另一个目的是提供一种外部电池组，其包括充电/输出单元和用于根据使用条件来选择内部电路的电路转换连接器。
发明内容
为实现本发明的目的，外部电池组优选地包括二次电池，内部电路和具有二次电池和内部电路的壳体，插入部分被形成在壳体中，且插入部分能插入和固定便携式电子设备。
此外，外部电池组优选地包括具有保持部分(holding part)的笔型固定单元，所述笔型固定单元被形成在壳体的后侧以被保持在衣服或者腰带上。插入部分优选地包括在壳体前底侧的支持部分和在壳体两个侧向侧上的插入肋。
根据本发明的优选实施例，插入部分优选地进一步包括能够在竖直方向移动的固定钩。插入部分进一步地包括能够上下移动的分开保护部分，分开保护部分被连接到安装在壳体中的弹性材料。
此外，便携式电子设备或者其中的电池可包括几个电路部分，所述电路部分从被包括在根据本发明实施例的外部电池组中的内部电路部分选择。因此，被包括在外部电池组的内部电路可被制成各种类型，除了几个包括在便携式电子设备或其中的电池中的电路。
附图说明
参考附图，通过对其优选实施例的详细描述，本发明的以上和其他目的以及优点将变得更显而易见，在附图中：
图1是根据本发明实施例的外部电池组中的内部电路的框图；
图2是对根据本发明实施例的外部电池组中的二次电池充电的过程中的内部电路连接的框图；
图3是根据本发明的实施例，在从外部电池组输出功率源到便携式电子设备的过程中的内部电路连接的框图；
图4是示出锂离子二次电池的充电方法的图；
图5是根据本发明实施例的外部电池组的壳体的示意图；
图6是根据本发明另一个实施例的外部电池组的壳体的示意图；以及
图7是根据本发明另一个实施例的外部电池组的壳体的示意图。
附图数字的说明
10  二次电池
20  充电连接器
30  充电/输出电路单元
31  充电电路单元
32  输出电路单元
40  保护电路单元
50  DC/DC电压转换电路单元
60  功率源输出连接器
70  电池剩余显示电路单元
80  电池剩余显示单元
90  笔型固定单元
100  支持部分
110  插入肋
120  插入单元
130  免提选择单元
140  扬声器
150  麦克风
160  电路转换公连接器
170  电路转换公连接器
180  分开保护夹片(jaw)
190  连接棒
200  分开保护单元
210  凹槽
220  弹簧
225  固定钩
230  销
d1   第一二极管
d2   第二二极管
用于实现本发明的最佳模式
现在参考附图，本发明将在下面被较为全面地描述，所述附图中本发明的优选实施例被示出。但是，本发明可以以很多不同的形式来实施，且不被理解为限制于这里阐述的实施例；相反，这些实施例被这样提供以使本发明将是彻底和完整的，且将把本发明的范围完全传达给本领域的技术人员。同样的数字始终表示同样的元件。此外，这里描述的和说明的每个实施例也包括其互补传导类型(complementary conductive type)实施例。
将通过使用附图来描述根据本发明的实施例的外部电池组。
图1是根据本发明实施例的外部电池组的内部电路的框图。图1示出了根据本发明的实施例的内部电路，但是根据实施例，内部电路的几个电路可不被包括。
通过使用图1来描述根据本发明实施例的外部电池组的充电和放电过程。
参考图1，外部电池组包括二次电池10和通过延长线缆(未示出)连接到外部功率源以供应功率源的充电连接器20。
外部电池组进一步包括连接到充电连接器20的充电电路单元31。充电电路单元31将所供应的功率源转换成用于二次电池10的给定电平的电流和电压，且向保护电路单元40供应所转换的功率源。
当由于供应超出限制的电压，二次电池10被过度充电时，二次电池10中的有机电解质通过分解反应而分解。相反，二次电池10被过度放电，内部电阻可被增加，由此恶化了性能且降低二次电池10的安全。保护电路单元40检测对二次电池10的过度充电和过度放电，断开外部电路，并且通过防止过度充电和过度放电来保护二次电池10。
具有给定电平的电流和电压的从充电电路单元31和保护电路单元40转换来的功率源被充电到二次电池10内。
DC/DC电压转换电路单元50把二次电池10中的经充电的功率源转换成适合于便携式电子设备(未示出)的另一功率源。
二次电池10中的经充电的功率源通过DC/DC电压转换电路单元50供应到输出电路单元32。
输出电路单元32进行恒压控制和恒流控制以把来自DC/DC电压转换电路单元50的输入电压和电流保持恒定。因而，外部电池组可给便携式电子设备供应驱动功率源并同时对包括在便携式电子设备中的内部电池组(未示出)充电。
根据本发明的实施例，外部电池组进一步包括功率源输出连接器60。该功率源输出连接器60被电连接到便携式电子设备的功率源输入端子(未示出)或者电池充电连接端子(未示出)以供应被控制为恒压和恒流的功率源。
根据本发明的实施例，外部电池组进一步包括电池剩余显示电路单元70和电池剩余显示器80。电池剩余显示电路单元70以给定的步骤检测电池剩余状态且控制以在电池剩余显示器80中显示电池剩余状态。电池剩余显示器80可包括彩色或者单色发光二极管(LED)，用于根据充电状态不同地显示发光颜色。此外，电池剩余显示器80可包括多个LED以依照为“ON”的LED的数目来显示充电状态。例如，当充电状态被分成4级时，LED的数目是四。当四个LED为“ON”时，其指示电池基本上完全被充电。当两个LED为“ON”，其指示电池基本上被充电一半。
根据本发明的实施例，外部电池组可包括不同的元件，各种实施例将在下面被描述。
在本发明的外部电池组可接收功率源并且可被连接到便携式电子设备或者便携式电子设备的电池的情况下，根据本发明的实施例的外部电池组可包括充电电路单元31，保护电路单元40，DC/DC电压转换电路单元50和输出电路单元32中的一些元件。即，根据本发明的实施例的外部电池可被配置为不包括所有以上元件，但可被配置为包括它们的组合。
当外部电池组中的二次电池10的经充电的功率源本身被使用时，根据本发明实施例的外部电池组可仅包括充电连接器20，充电电路单元31和功率源输出连接器60。
当对应于AC/DC适配器的输入的恒压被使用时，根据本发明的实施例的外部电池组可进一步包括DC/DC电压转换电路单元50。当便携式电子设备使用恒压/恒流以对二次电池10充电时，外部电池组可进一步包括输出电路单元32。
在适合于对二次电池10充电的外部功率源被供应的情况下，外部电池组可仅包括充电连接器20，DC/DC电压转换电路单元50和功率源输出连接器60。在便携式电子设备使用恒压/恒流以对二次电池10充电的情况下，外部电池组可进一步包括输出电路单元32。
对于以上实施例，外部电池组可进一步包括保护电路单元40，用于电性保护二次电池10。
在简单的情况下，有可能的是外部电池组可仅包括二次电池10。
根据本发明的另一个实施例，充电电路单元31和输出电路单元32可被组合且外部电池组进一步包括电路改变连接器，用于根据用途来改变内部电路的线连接。详细的实施例将通过参考图2和3来描述。
图2是对根据本发明实施例的外部电池组中的二次电池充电的过程中的内部电路连接的框图。
在这个实施例中，电路改变连接器由电路转换公连接器160和电路转换母连接器160组成。
电路转换母连接器170包括a’端子，b’端子，c’端子，d’端子和e’端子。a’端子被连接到保护电路单元40。b’端子被连接到第一二极管d1的阴极，其中第一二极管d1的阳极被连接到充电/输出电路单元30。c’端子被连接到DC/DC电压转换电路单元50。d’端子被连接在第二二极管d2和充电/输出电路单元30之间。e’端子被连接到地。
电路转换公连接器160包括分别对应于电路转换母连接器170的a’，b’，c’，d’，e’端子的a，b，c，d和e端子。
电路转换公连接器160的d端子连接到充电连接器20的正端子VIN+，而电路转换公连接器160的e端子连接到充电连接器20的负端子VIN-和功率源输出连接器60的负端子。
电路转换公连接器160的a，b和c端子和功率源输出连接器60的正端子的连接可根据二次电池10的使用而变化。
如图2所示，当二次电池10被充电时，电路转换公连接器160的a端子和b端子被连接。然后，从充电连接器20的正端子VIN +输入的被充电电流顺序地流到d端子，d’端子，位于二极管D2和充电/输出电路单元30之间的节点f，充电/输出电路单元30，第一二极管d1，b’端子，b端子，a端子，a’端子，保护电路单元40，以及二次电池10，从而对二次电池10充电。
图3是根据本发明的实施例，在从外部电池组输出功率源到便携式电子设备的过程中的内部电路连接的框图。
当功率源被输出到便携式电子设备时，电路转换公连接器160的a端子和c端子被连接且电路公连接器160的b端子被连接到功率源输出连接器60的正端子VOUT +。然后，来自二次电池10的放电电流顺序地流到保护电路单元40，a’端子，a端子，c端子，c’端子，DC/DC电压转换电路50，第二二极管d2，充电/输出电路单元30，第一二极管d1，b’端子，b端子，功率源输出连接器60的正端子VOUT +，由此给便携式电子设备供应功率源。
如上所述的用于端子之间的连接的开关操作由用户进行。此外，当功率源从充电连接器20被输入时，开关操作被自动进行以连接a端子和b端子，如图2所示。当功率源不被供应时，开关操作被自动进行以连接a端子和c端子，以及b端子和功率源输出连接器60的正端子VOUT +，如图3所示。根据本发明的实施例，如上所述的连接是实例，且在充电和输出过程中，电路转换公连接器160的端子的连接可变化且不被限制。此外，有可能由电路转换公连接器160和电路转换母连接器170来制造一体的一个电路转换连接器(未示出)。
图4是示出锂离子(Li+)二次电池的充电方法的图。
如图4所示，以下在本领域是公知的：在锂离子电池在短的周期内被充电时，在充电的第一周期它被恒流充电，而当充电电压达到给定的电压时，它被恒压充电，由此安全地对电池完全充电。
图5是根据本发明实施例的外部电池组的壳体的示意图。图5(a)是外部电池组的壳体的侧向图，而图5(b)是外部电池组的壳体的正面图。
该壳体包括二次电池和其中的多个电路单元，并且进一步包括在壳体的一个底侧的笔型固定单元90，用于固定在衣服或者腰带上。
笔型固定单元90由具有给定弹性的材料制成，以使不从衣服或者腰带分开。笔型固定单元90优选地包括钩，所述钩位于笔型固定单元被连接到壳体的相对端上。
在图5中，充电连接器20，功率源输出连接器60，和电池剩余显示器80被形成在壳体的长侧向侧，但是其可被形成在接近笔型固定单元90的短侧向侧，或者在壳体的底侧。此外，充电连接器20，功率源输出连接器60，电池剩余显示器80和免提选择单元130可分别被形成在不同侧。
根据本发明的实施例，免提选择单元130由开关形成。该开关是滑动型开关或者按钮型开关，但不限制开关的类型。
充电连接器20由附着-分开(attaching-detaching)类型形成以合适地交换便携式电子设备，或者充电连接器20可包括电连接到其的分离的辅助连接器。
壳体的前底侧突出到前侧，以形成支持部分100，且扬声器140被配置在壳体内部。根据本发明的实施例，麦克风150被配置在壳体的顶部，但是麦克风150的位置不被限制。进一步地，麦克风可不被包括且外部安装的麦克风可被使用。在外部安装的麦克风被使用的情况下，麦克风连接端子(未示出)可被配置在壳体的给定位置。此外，用于连接外部安装的麦克风的麦克风连接端子和麦克风150可被配置在一起。
扬声器140和麦克风150可被电连接到便携式电子设备的音频信号输入/输出单元。根据本发明的实施例，电池剩余显示单元80，免提选择单元130，扬声器140和麦克风150可被选择性地配置在一起或者可被部分地由其组合。
插入肋110被形成在壳体的两个侧向侧以插入地固定便携式电子设备。因此，包括支持部分100和插入肋110的插入单元120可稳定地固定便携式电子设备，使其不易被分开。
图6是根据本发明的另一个实施例的外部电池组的壳体的示意图。
图6(a)是外部电池组的壳体的前侧示意图。图6(b)是外部电池组的壳体的侧向侧示意图。
插入肋110由壳体的两个侧向侧形成。多个在垂直方向可移动的固定钩225被包括在插入肋110中。根据本发明的实施例，优选地，在肋110的两个侧向侧中包括至少两个固定钩225。每个钩225位于每个插入肋110上。当便携式电子设备被插入在具有支持部分100和插入肋110的插入部分120中时，固定钩225通过便携式电子设备的推动也被插入内部。接下来，通过从壳体推回，在便携式电子设备的侧向侧形成的凹部分(未示出)被固定在固定钩225中，由此稳定地固定便携式电子设备。
如图6(b)所示，笔型固定单元90的一个部分通过销230来固定，且被安装成拉向壳体，由此稳定地固定在衣服或者腰带上。
图7是根据本发明的另一个实施例的外部电池组的壳体的示意图。
图7(a)是外部电池组的壳体的前侧示意图。图7(b)是外部电池组的壳体的侧向侧示意图。
如图7所示，分开保护单元200包括分开保护夹片180和至少一个连接到分开保护夹片180的连接棒190。对应于至少一个连接棒190的至少一个凹槽210被形成在壳体的顶部区域中，且连接条190可在凹槽210中竖直移动。弹簧220的一侧被固定在凹槽210的内部，并且弹簧220的另一侧被固定到连接棒190。
用户向上拉动分开保护单元200，且把便携式电子设备插入和固定在插入区域120中。接下来，当分开保护单元200被释放时，便携式电子设备的顶部部分被向下拉动，由此固定便携式电子设备的顶部部分。因此，可被保护便携式电子设备被从壳体向上分开。
在附图中，即使分开保护单元200描述为包括两个连接棒190，其亦不被限制为包括一个安装在分开保护夹片180的基本上中心的连接棒190或者多个连接棒190。此外，根据本发明的实施例，弹簧220可被换成另一种弹性材料以连接分开保护单元200和壳体。
工业适用性
上面描述的根据本发明实施例的外部电池组的优点现在将被总结。
第一，因为外部电池组包括输出恒压和恒流的输出电路单元，外部电池组可给便携式电子设备供应驱动功率源，且可同时对便携式电子设备中的内部电池充电。
第二，因为外部电池组包括电池剩余显示电路单元和电池剩余显示单元，且电池剩余显示单元80根据电池剩余状态将电池剩余状态显示为各种水平，由此根据电池剩余状态来有效地使用外部电池组。
第三，因为充电电路单元和输出电路单元可被配置以做成一个单元，且充电电路单元或者输出电路单元可被共同使用，电池组可以以较小尺寸制成或者二次电池可具有较大的容量。
第四，因为笔型固定单元被使用，外部电池组的便携性可被提高。
第五，因为外部电池组包括插入单元以插入便携式电子设备，外部电池组和便携式电子设备可被组合，由此外部电池组的便携性可被提高。
虽然本发明已根据其优选实施例而被具体示出描述，本领域技术人员将理解，可在本发明由所附权利要求所限定的精神和范围内做出各种形式和细节的变化。

Claims (13)

1.一种外部电池组，包含：
二次电池；
内部电路；
壳体，其具有所述二次电池和内部电路；以及
插入部分，其形成在壳体中，
其中插入部分能够插入和固定便携式电子设备。
2.权利要求1的外部电池组，其中外部电池组进一步包含具有保持部分的笔型固定单元，该笔型固定单元被形成在壳体的后侧以被保持在衣服或者腰带上。
3.权利要求1或者权利要求2的外部电池组，其中插入部分包含在壳体的前底侧的支持部分，和在壳体两个侧向侧的插入肋。
4.权利要求3的外部电池组，其中插入部分进一步包含固定钩，其能够在竖直方向移动。
5.权利要求3的外部电池组，其中插入部分进一步包含能够上下移动的分开保护部分，所述分开保护部分被连接到安装在壳体中的弹性材料。
6.权利要求2的外部电池组，其中内部电路包含：
充电连接器，用于接收功率源；
充电电路单元，用于通过把所接收的功率源转换成恒压来对二次电池充电；以及
功率源输出连接器，用于把二次电池中的经充电的电压输出到便携式电子设备的功率源输入端子和便携式电子设备电池的充电连接端子之一。
7.权利要求6的外部电池组，其中内部电路进一步包含DC/DC电压转换电路，用于把来自二次电池的输入电压转换成给定电平的DC电压。
8.权利要求7的外部电池组，其中内部电路进一步包含输出电路单元，用于输出来自DC/DC电压转换电路的输入功率源，所述输入功率源维持恒压和恒流。
9.权利要求2的外部电池组，其中内部电路包含：
充电连接器，用于接收功率源供应；
DC/DC电压转换电路，用于把来自二次电池的输入电压转换成给定电平的DC电压；以及
功率源输出连接器，用于把DC/DC电压转换电路中的给定电平的DC电压输出到便携式电子设备的功率源输入端子和便携式电子设备电池的充电连接端子之一。
10.权利要求9的外部电池组，其中内部电路进一步包含输出电路单元，用于输出来自DC/DC电压转换电路的维持恒压和恒流的输入功率源，其中输出电路单元被配置在DC/DC电压转换电路单元和功率源输出连接器之间。
11.权利要求6到10的外部电池组，其中内部电路进一步包括保护电路单元，用于保护二次电池的电性能。
12.权利要求2的外部电池组，其中内部电路包含：
充电连接器，用于接收功率源供应；
充电电路单元，用于通过将所接收的电压源转换成恒压来对二次电池充电；
保护电路单元，用于保护二次电池的电性能，所述保护电路单元被电连接在充电连接器和充电电路单元之间；
DC/DC电压转换电路，用于把来自保护电路单元的输入电压转换成给定电平的DC电压；
输出电路单元，用于输出来自DC/DC电压转换电路的维持恒压和恒流的输入功率源；
功率源输出连接器，用于把DC/DC电压转换电路中的给定电平的DC电压输出到便携式电子设备的电池的充电连接端子；
电池剩余显示电路单元，用于检测二次电池的电池电荷剩余状态；
电池剩余显示单元，用于根据从电池剩余显示电路单元输入的信号来显示电池电荷剩余状态。
13.权利要求12的外部电池组，其中充电电路单元和输出电路单元被组合成充电/输出电路单元，且内部电路进一步包含电路转换连接器，用于根据充电电路单元和内部电路之间的电连接以及输出电路单元和内部电路之间的电连接来转换电路线连接。
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