CN204696765U - 电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池，包括壳体、电芯以及用于控制所述电芯的控制电路，所述电芯以及所述控制电路均设置于所述壳体内，所述控制电路包括：电源输入端，所述电源输入端用以电连接至所述电芯，以为所述控制电路提供电源；铁电存储器，所述铁电存储器具有动态模式和不消失模式；以及控制单元，与所述铁电存储器电连接，所述控制单元用以获取所述电芯的状态信息，并将所述状态信息存储至所述铁电存储器；其中，所述控制电路通过导通或断开所述电源输入端与所述电芯的电连接，以将所述铁电存储器切换至所述动态模式或不消失模式。上述电池既能有效降低功耗，还能有效保存数据，防止信息丢失。

Description

电池

技术领域

本实用新型涉及一种电池。

背景技术

目前市面上的电池通常会在电芯上添加控制电路，用以实现对电芯的放电最低电压限制、充电最高电压限制、温度和电流检测等多种电路功能。然而，当电芯不对外供电时，所述控制电路仍处于工作状态。例如，所述控制电路中的控制单元需要定时监控电芯的状态信息，并将所述状态信息存储至寄存器，当所述电芯不对外供电时，该控制电路仍会产生相应的功耗，此时，电池仍然处于耗电状态。

目前常用的解决方案为当所述电池处于断电状态时，所述控制单元检测电芯电压，并当所述电芯电压低于一预设值时，发送相应的控制指令，以使得所述电池进入低功耗状态。然而，即使所述电池进入低功耗状态，所述电芯仍需提供相应的电源，以维持所述电池内部的寄存器状态。即，所述电芯无法完全切断所述控制电路的电源，因此无法完全杜绝电量损耗。

实用新型内容

鉴于以上内容，有必要提供一种可有效杜绝电量损耗的电池。

一种电池，包括壳体、电芯以及用于控制所述电芯的控制电路，所述电芯以及所述控制电路均设置于所述壳体内，所述控制电路包括：

电源输入端，所述电源输入端用以电连接至所述电芯，以为所述控制电路提供电源；

铁电存储器，所述铁电存储器具有动态模式和不消失模式；以及

控制单元，与所述铁电存储器电连接，所述控制单元用以获取所述电芯的状态信息，并将所述状态信息存储至所述铁电存储器；

其中，所述控制电路通过导通或断开所述电源输入端与所述电芯的电连接，以将所述铁电存储器切换至所述动态模式或不消失模式。

进一步地，所述控制单元为现场可编程门阵列，内嵌有控制程序的微控制芯片或者单片机。

进一步地，所述状态信息包括如下至少一种：所述电芯的容量，所述电芯的电压，所述电芯的电流，所述电芯的电池温度。

进一步地，所述控制电路还包括开关单元，所述电源输入端通过所述开关单元电连接至所述电芯，所述控制单元通过导通或断开所述开关单元，进而导通或断开所述电源输入端与所述电芯的电连接。

进一步地，所述开关单元为金属氧化物半导体场效应晶体管、继电器或者机械开关。

进一步地，所述控制电路还包括触发按键，所述触发按键用以控制所述电芯供电或断电。

进一步地，当通过所述触发按键控制所述电芯换至断电状态时，所述控制单元将所述状态信息存储至所述铁电存储器；当通过所述触发按键控制所述电芯切换至供电状态时，所述控制单元从所述铁电存储器内获取所述状态信息。

进一步地，所述触发按键与所述控制单元电连接，所述触发按键用以发送一触发信号给所述控制单元，所述控制单元根据所述触发信号控制所述电源输入端与所述电芯的通断。

进一步地，所述触发按键与所述电芯电连接，当所述触发按键被触发时，所述电芯通过所述触发按键给所述控制单元短暂供电。

进一步地，所述控制电路还包括按键电源，所述触发按键与所述按键电源电连接，当所述触发按键被触发时，所述按键电源通过所述触发按键给所述控制单元短暂供电。

进一步地，所述控制电路还包括感测电路及充放电连接端，所述充放电连接端通过所述感测电路与所述电芯电连接，所述感测电路与所述控制单元电连接，所述感测电路用于感测所述充放电连接端是否与外部装置电导通；当所述感测电路感测所述充放电连接端与外部装置电导通时，所述控制单元导通所述电源输入端与所述电芯的电连接，当所述感测电路感测所述充放电连接端与外部装置电断开时，所述控制单元断开所述电源输入端与所述电芯的电连接。

进一步地，所述控制电路还包括充放电保护电路及充放电连接端，所述充放电保护电路电连接至所述控制单元及所述电芯，所述电芯通过所述充放电保护电路进行充电或对外供电，所述充放电连接端电连接至所述充放电保护电路，用以与外部装置电连接。

进一步地，所述充放电保护电路具有开关功能，所述控制单元通过所述充放电保护电路控制所述电芯与外部装置的通电与断电。

进一步地，所述控制电路还包括供电开关，所述供电开关电连接于所述充放电保护电路与所述电芯之间，并且与所述控制单元电连接，所述控制单元通过所述供电开关控制所述电芯与外部装置的通电与断电。

进一步地，所述控制电路还包括充放电保护电路及充放电连接端，所述充放电保护电路电连接至所述控制单元及所述电芯，所述电芯通过所述充放电保护电路进行充电或对外供电，所述充放电连接端电连接至所述充放电保护电路，用以与外部装置电连接。

进一步地，所述充放电保护电路通过所述开关单元与所述电芯电连接，所述控制单元通过所述开关单元控制所述电芯与所述外部装置的通电与断电。

进一步地，所述控制电路还包括信号接口，所述信号接口电连接至所述控制单元，所述控制电路通过所述信号接口电连接至外部设备，进而与外部设备进行数据通信。

上述电池可有效切断所述控制电路的电源，以将所述控制电路的功耗降为零，无需担心电芯过放问题，有效延长电池的存放时间。同时，由于所述控制电路还设置有该铁电存储器。因此即使当所述电芯处于断电状态时，所述铁电存储器仍可有效保存数据，防止信息丢失。即上述控制电路及具有该控制电路的电池既能有效降低功耗，还能有效保存数据，防止信息丢失。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电池的结构示意图。

图2为图1所示电池的其中一种功能模块图。

图3为图1所示电池的另一种功能模块图。

主要元件符号说明

电池	100
		壳体	11
电芯	13
		控制电路	17
开关单元	171
		电源输入端	172
控制单元	173
		FRAM	174
触发按键	S
		充放电保护电路	175
充放电连接端	176
		信号接口	178
感测电路	179
		供电开关	SW
按键电源	Vcc

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当一个元件被称为“电连接”另一个元件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“电连接”另一个元件，它可以是接触连接，例如，可以是导线连接的方式，也可以是非接触式连接，例如，可以是非接触式耦合的方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1，本实用新型较佳实施例提供一种电池100，包括壳体11、电芯13以及控制电路17。所述电芯13及控制电路17均设置在所述壳体11内。所述控制电路17上设置有开关单元171，所述开关单元171电性连接至该电芯13。所述电池100通过控制所述开关单元171的导通及断开，使得所述电芯13与所述控制电路17之间建立电连接或断开连接，进而使得所述电芯13通过该开关单元171为所述控制电路17提供电源或者切断对所述控制电路17的供电。

所述开关单元171可以为金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOS管)，或者继电器、机械开关等其他电子开关。在本实施例中，所述开关单元171为MOS管。

所述控制电路17可以包括一个或多个电路板。或者一个或多个微处理器。请一并参阅图2，具体地，该控制电路17还包括电源输入端172、控制单元173、铁电存储器（Ferromagnetic Random Access Memory，FRAM）174以及触发按键S。所述控制单元173以及FRAM 174均电连接至所述电源输入端172。

所述电源输入端172通过所述开关单元171电性连接至所述电芯13的正负极，以接收所述电芯13输出的电能，进而作为所述控制电路17的电源，以为所述控制单元173以及FRAM 174的运行进行供电。

该控制单元173可以是现场可编程门阵列（Field-Programmable GateArray，FPGA），内嵌有控制程序的微控制芯片（Micro-Controller Unit，MCU）或者单片机等。在本实施例中，该控制单元173为MCU。

所述FRAM 174电连接至所述控制单元173，用于存储所述电池的状态信息及电芯型号、电芯化学特性、电池生产日期、电池编号、电池生产厂家等出厂信息。该电芯13的状态信息至少包括该电芯13的当前容量、该电芯13的当前电压、该电芯13的当前电流、该电芯13的当前电池温度等参数。该FRAM 174具有读写速度快、非易失性的优点，可以实现电池100在关机时快速保存当前状态，以及在开机时快速恢复上次断电前的状态。

在本实施例中，该FRAM 174可以在动态模式和不消失模式之间进行转换。其中，在动态模式工作时，所述FRAM 174由于特殊的存储器结构而获得高介电常数，进而可以用作普通的动态随机存储器（Dynamic Random Access Memory，DRAM）。在不消失模式工作时，所述FRAM 174由于极化而达到的稳定状态，使得其没有电源也能有效保存数据。也就是说，即使所述开关单元171断开，以使得该电芯13停止向所述控制电路17供电，所述FRAM 174仍能有效工作，具有不消失的特性。

进一步的，当所述电芯13与所述控制电路17之间的开关单元171导通，使得电芯13与所述控制电路17电连接时，所述电芯13为所述控制电路17提供电源，此时所述FRAM 174工作在动态模式。该控制单元173可对该FRAM 174进行读/写操作，例如，将所述电芯13的状态信息存储至该FRAM 174。而当所述电芯13与所述控制电路17之间的开关单元171断开，使得该电芯13与所述控制电路17断开连接时，所述电芯13停止为所述控制电路17供电，所述FRAM 174切换至不消失模式。此时，所述FRAM 174仍能将该控制单元173存储至所述该FRAM 174的数据进行有效保存，以防止数据丢失。

该触发按键S用以控制所述电芯13供电或断电。例如，当所述电芯13处于一供电状态，即正对外供电时，若用户按下所述触发按键S，则所述电芯13切换至断电状态。当所述电芯13处于一断电状态，即停止对外供电时，若用户再次按下所述触发按键S，则所述电芯13将切换至供电状态，即恢复对外供电。更进一步的，所述触发按键S与所述控制单元173电连接。所述触发按键S用以发送一触发信号给所述控制单元173，所述控制单元173根据所述触发信号控制所述开关单元171的通断。

在本实施例中，所述控制电路17还包括按键电源Vcc。所述触发按键S与所述按键电源Vcc电连接。当通过所述触发按键S控制所述电芯13换至一断电状态时，所述按键电源Vcc通过所述触发按键S给所述控制单元173短暂供电。此时，所述控制单元173将当前的所述状态信息存储至所述FRAM 174，并控制所述开关单元171断开，进而使得所述电芯13与所述控制电路17断开电连接，即所述电芯13切断所述控制电路17的电源，使得该控制电路17的功耗为零，进而有效延长该电池100的存储寿命。当通过所述触发按键S控制所述电芯13换至所述供电状态时，所述按键电源Vcc通过所述触发按键S给所述控制单元173短暂供电。此时，所述控制单元173控制所述开关单元171导通，进而建立所述电芯13与所述控制电路17的电连接，使得所述电芯13继续为所述控制电路17进行供电。同时，所述FRAM 174将再次切换至动态模式，以方便所述控制单元173对该FRAM 174进行读/写操作。即所述控制电路17可恢复正常工作，并继续按上一次关机时的状态进行工作。

可以理解的是，在其他实施例中，所述按键电源Vcc也可以省略，而直接将所述触发按键S电连接至所述电芯13。此时，当所述触发按键S被触发时，所述电芯13可直接通过所述触发按键S给所述控制单元173短暂供电。

可以理解的是，所述控制电路17还包括充放电保护电路175及充放电连接端176。所述充放电保护电路175电性连接至所述控制单元173。所述电芯13可通过所述充放电保护电路175进行充电或对外供电。所述充放电连接端176电连接至所述充放电保护电路175，用以与一外部装置（图未示）电连接，以提供所述电池100的充、放电接口。例如，当所述电芯13通过该充放电连接端176电连接至所述外部装置时，该外部装置可通过该充放电连接端176对所述电池100进行充电。

在本实施例中，所述控制电路17还包括供电开关SW。所述供电开关SW电连接于所述充放电保护电路175与所述电芯13之间，并且与所述控制单元173电连接。所述控制单元173通过所述供电开关SW控制所述电芯13与充放电保护电路175的通电与断电，进而通过所述充放电保护电路175控制所述电芯13与外部装置的通电与断电。

可以理解，在其他实施例中，所述控制电路17也可不设置单独的供电开关SW，而是使得所述充放电保护电路175通过所述开关单元171与所述电芯13电连接。如此，所述控制单元173是通过所述开关单元171控制所述电芯13与充放电保护电路175的通电与断电，进而通过所述充放电保护电路175控制所述电芯13与外部装置的通电与断电。当然，在其他实施例中，当所述充放电保护电路175自身具有开关功能时，所述充放电保护电路175可直接电连接所述控制单元173及所述电芯13。如此，所述控制单元173可通过所述充放电保护电路175自身的开关控制所述电芯13与所述充放电保护电路175的通电与断电，进而通过所述充放电保护电路175控制所述电芯13与外部装置的通电与断电。

可以理解，所述控制电路17还包括信号接口178，所述信号接口178与所述控制单元173电性连接，用以建立该控制电路17与其他外部设备，例如无人飞行器的电连接，进而使得所述外部设备可与该控制电路17进行数据通信。

可以理解，当该所述电芯13处于供电状态，所述控制电路17正常工作。此时所述控制电路17中的FRAM 174工作于动态模式，所述控制单元173可定时或实时获取所述电芯13的状态信息，并将获取的状态信息写入至所述FRAM 174内。若此时用户按下所述触发按键S，所述电芯13切换至断电状态。此时所述电芯13或者所述按键电源Vcc通过所述触发按键S对所述控制单元173进行短暂供电，所述控制单元173获取所述电芯13的状态信息，并将所述状态信息存储至所述FRAM 174。接着，所述控制单元173断开所述开关单元171，进而使得所述电芯13与所述控制电路17断开电连接，即所述电芯13切断所述控制电路17的电源。此时，所述控制电路17停止工作，使其功耗为零，进而有效延长所述电池100的存储寿命。另外，当所述电芯13切断所述控制电路17的电源时，所述FRAM 174切换至不消失模式，因此即使所述电芯13与所述控制电路17断开连接，所述FRAM 174仍然能有效存储所述电芯13的状态信息，进而防止数据丢失。

或者，当控制单元173为机械开关，若此时用户按下所述机械开关，所述电芯13切换至断电状态，所述FRAM 174中保存了所述电芯13断电前的状态信息。

当所述电芯13处于断电状态，而用户再次按下所述触发按键S时，则所述电芯13切换至供电状态。此时所述电芯13或者所述按键电源Vcc通过所述触发按键S对所述控制单元173进行短暂供电，所述控制单元173控制所述开关单元171导通，进而建立所述电芯13与所述控制电路17的电连接，使得所述电芯13继续为所述控制电路17进行供电。同时，所述FRAM 174将再次切换至动态模式，以方便所述控制单元173对该FRAM 174进行读/写操作。如此，所述控制电路17可继续按上一次关机时的状态进行工作。

请一并参阅图3，可以理解，在其他实施例中，所述触发按键S可省略。此时，所述控制电路17包括感测电路179。所述充放电连接端176通过所述感测电路179与所述电芯13电连接。所述感测电路178还与所述控制单元173电连接，用于感测所述充放电连接端176是否与外部装置电导通。当所述感测电路178感测所述充放电连接端176与所述外部装置电导通时，所述控制单元173控制所述开关单元171导通。当所述感测电路178感测所述充放电连接端176与外部装置电断开时，所述控制单元173控制所述开关单元171断开。

上述电池100可通过切断所述控制电路17的电源，以将所述控制电路17的功耗降为零，无需担心电芯13过放问题，有效延长电池100的存放时间。同时，由于所述控制电路17设置有该FRAM 174。因此即使当所述电芯13处于断电状态时，所述FRAM 174仍可有效保存数据，防止信息丢失。也就是说，该控制电路17及具有该控制电路17的电池100既能有效降低功耗，还能有效保存数据，防止信息丢失。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (17)

1.一种电池，其特征在于，包括壳体、电芯以及用于控制所述电芯的控制电路，所述电芯以及所述控制电路均设置于所述壳体内，所述控制电路包括：

电源输入端，所述电源输入端用以电连接至所述电芯，以为所述控制电路提供电源；

铁电存储器，所述铁电存储器具有动态模式和不消失模式；以及

控制单元，与所述铁电存储器电连接，所述控制单元用以获取所述电芯的状态信息，并将所述状态信息存储至所述铁电存储器；

其中，所述控制电路通过导通或断开所述电源输入端与所述电芯的电连接，以将所述铁电存储器切换至所述动态模式或不消失模式。

2.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述控制单元为现场可编程门阵列，内嵌有控制程序的微控制芯片或者单片机。

3.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述状态信息包括如下至少一种：所述电芯的容量，所述电芯的电压，所述电芯的电流，所述电芯的电池温度。

4.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述控制电路还包括开关单元，所述电源输入端通过所述开关单元电连接至所述电芯，所述控制单元通过导通或断开所述开关单元，进而导通或断开所述电源输入端与所述电芯的电连接。

5.如权利要求4所述的电池，其特征在于，所述开关单元为金属氧化物半导体场效应晶体管、继电器或者机械开关。

6.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述控制电路还包括触发按键，所述触发按键用以控制所述电芯供电或断电。

7.如权利要求6所述的电池，其特征在于，当通过所述触发按键控制所述电芯换至断电状态时，所述控制单元将所述状态信息存储至所述铁电存储器；当通过所述触发按键控制所述电芯切换至供电状态时，所述控制单元从所述铁电存储器内获取所述状态信息。

8.如权利要求6所述的电池，其特征在于，所述触发按键与所述控制单元电连接，所述触发按键用以发送一触发信号给所述控制单元，所述控制单元根据所述触发信号控制所述电源输入端与所述电芯的通断。

9.如权利要求6所述的电池，其特征在于，所述触发按键与所述电芯电连接，当所述触发按键被触发时，所述电芯通过所述触发按键给所述控制单元短暂供电。

10.如权利要求6所述的电池，其特征在于，所述控制电路还包括按键电源，所述触发按键与所述按键电源电连接，当所述触发按键被触发时，所述按键电源通过所述触发按键给所述控制单元短暂供电。

11.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述控制电路还包括感测电路及充放电连接端，所述充放电连接端通过所述感测电路与所述电芯电连接，所述感测电路与所述控制单元电连接，所述感测电路用于感测所述充放电连接端是否与外部装置电导通；当所述感测电路感测所述充放电连接端与外部装置电导通时，所述控制单元导通所述电源输入端与所述电芯的电连接，当所述感测电路感测所述充放电连接端与外部装置电断开时，所述控制单元断开所述电源输入端与所述电芯的电连接。

12.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述控制电路还包括充放电保护电路及充放电连接端，所述充放电保护电路电连接至所述控制单元及所述电芯，所述电芯通过所述充放电保护电路进行充电或对外供电，所述充放电连接端电连接至所述充放电保护电路，用以与外部装置电连接。

13.如权利要求12所述的电池，其特征在于，所述充放电保护电路具有开关功能，所述控制单元通过所述充放电保护电路控制所述电芯与外部装置的通电与断电。

14.如权利要求12所述的电池，其特征在于，所述控制电路还包括供电开关，所述供电开关电连接于所述充放电保护电路与所述电芯之间，并且与所述控制单元电连接，所述控制单元通过所述供电开关控制所述电芯与外部装置的通电与断电。

15.如权利要求4所述的电池，其特征在于，所述控制电路还包括充放电保护电路及充放电连接端，所述充放电保护电路电连接至所述控制单元及所述电芯，所述电芯通过所述充放电保护电路进行充电或对外供电，所述充放电连接端电连接至所述充放电保护电路，用以与外部装置电连接。

16.如权利要求15所述的电池，其特征在于，所述充放电保护电路通过所述开关单元与所述电芯电连接，所述控制单元通过所述开关单元控制所述电芯与所述外部装置的通电与断电。

17.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述控制电路还包括信号接口，所述信号接口电连接至所述控制单元，所述控制电路通过所述信号接口电连接至外部设备，进而与外部设备进行数据通信。