CN205622251U - 用于能够无限扩展连接的包括多个电池模块的电池组 - Google Patents

用于能够无限扩展连接的包括多个电池模块的电池组 Download PDF

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Abstract

在此公开一种用于能够无限扩展连接的包括多个电池模块的电池组，每一个电池模块包括：外壳；第一接口，其用作充电接口；第二接口，其用作放电接口。所述外壳具有第一触点和第二触点，并且所述外壳配置为以能够拆卸的方式与相邻电池模块的外壳组装在一起，以使得通过外壳组装的各电池模块经由所述第一触点和所述第二触点中的一个在电气上连接。本公开的电池组可以在确保全速充电的同时根据应用需求方便地调整电池容量和体积。

Description

用于能够无限扩展连接的包括多个电池模块的电池组
技术领域
本公开总体上涉及电池模块，具体地，涉及用于能够无限扩展连接的包括多个电池模块的电池组。
背景技术
便携式电子设备需要电池进行供电。当内置在便携式电子设备中的电池的电量不足并且外部没有交流电源对其充电时，需要用外部的便携式移动电源进行充电。不同的便携式电子设备对电池容量的需求是不一样的。功耗小的便携式电子设备仅需要使用小容量的移动电源，而功耗大的便携式电子设备则需要大容量的移动电源。然而，使用大容量的移动电源，其缺点在于体积过大，不便于携带。另一方面，如果使用小容量的移动电源，其容量有限，在很多应用场景下不能满足需求，并且充电速度往往过慢。
有鉴于此，期望提供一种在保证全速充电的同时，电池容量和体积可以根据应用需求方便地加以调整的便携式移动电源。
实用新型内容
根据本公开的一方面，提供了一种用于能够无限扩展连接的包括多个电池模块的电池组，每一个电池模块包括：外壳，第一接口，其用作充电接口，第二接口，其用作放电接口，其特征在于，所述外壳具有第一触点和第二触点，并且所述外壳配置为以能够拆卸的方式与相邻电池模块的外壳组装在一起，以使得通过外壳组装的各电池模块经由所述第一触点和所述第二触点中的一个在电气上连接。
在根据本公开的电池组中，优选地，每一个电池模块的第一接口和第二接口可以是同一种类型的接口。
在根据本公开的电池组中，每个电池模块的第一接口和第二接口可以为USB-A接口、Lightening接口、USB-C、MicroUSB、MiniUSB接口中的一个。
在根据本公开的电池组中，所述外壳可以以机械或磁力的方式与相邻电池模块的外壳组装在一起。
在根据本公开的电池组中，每一个电池模块可以还包括显示单元，其用于指示所述电池模块的剩余电量、充电状态、放电状态中的至少一个。
在根据本公开的电池组中，所述多个电池模块可以以横向或纵向的方向组装在一起。
在根据本公开的电池组中，所述电池模块的容量能够根据需求加以选择。
在根据本公开的电池组中，可以还包括：充电单元，其以有线或无线的方式同时对所述多个电池模块进行充电。
在根据本公开的电池组中，所述充电单元可以包括电压转换和控制模块，用于对外部输入的电压进行电压转换。
根据本公开的另一实施方式，提供了一种用于能够无限扩展连接的包括多个电池模块的电池组，其中，所述多个电池模块中的至少一个电池模块包括至少一个用于充放电的接口，其特征在于，所述多个电池模块的外壳具有第一触点和第二触点，并且所述外壳配置为以能够拆卸的方式与相邻电池模块的外壳组装在一起，以使得通过外壳组装的各电池模块经由所述第一触点和所述第二触点中的一个在电气上连接。
根据本公开的电池组，多个小体积的电池模块可以便利地组装在一起形成大容量的电池。这样，如果需要的电池容量不大，就只用携带少量的电池模块，而如果需要大容量的便携式移动电源，就携带更多的电池模块。
附图说明
本公开可以通过参照以下附图得到更好的理解。附图中的组件并不一定成比例，而是着重示出本公开的原理。
图1是根据本公开第一实施例的电池模块的示意图；
图2是根据本公开的电池模块组合和使用的示意图；
图3是根据本公开的电池模块充电的示意图；
图4A是根据本公开一实施例的电池模块的实施方案的示意图；
图4B是根据本公开另一实施例的电池模块的实施方案的示意图；
图4C是根据本公开又一实施例的电池模块的实施方案的示意图；
图5是根据本公开一实施例的电压转换和控制模块的实施方式的示意图。
具体实施方式
以下参照附图，详细描述本公开的各种实施方式。
图1是根据本公开的一种实施方式的电池模块的示意图。
如图1所示，电池模块可以包括外壳；第一接口，其用作充电接口；第二接口，其用作放电接口。所述外壳具有第一触点和第二触点，并且所述外壳配置为以能够拆卸的方式与相邻电池模块的外壳组装在一起，以使得通过外壳组装的各电池模块经由所述第一触点和所述第二触点中的一个在电气上连接。
优选地，通过外壳组装的各电池模块经由所述第一触点和所述第二触点中的一个在电气上以串联的方式连接。通过该电池模块，多个电池模块能够根据需求方便地组装在一起，从而实现无限地扩展连接。另外，优选地，通过外壳组装的各电池模块经由所述第一触点和所述第二触点中的一个在电气上以串联的方式连接。
在图1所示的电池组中，每一个电池模块的第一接口和第二接口可以是同一种类型的接口。然而，每一个电池模块的第一接口和第二接口也可以为不同类型的接口。第一接口和第二接口例如可以是USB-A接口、Lightening接口、USB-C、MicroUSB、MiniUSB接口。本领域技术人员应理解的是，所述第一接口和第二接口也可以是其他类型的接口。
在上述电池组中，所述外壳可以以机械或磁力的方式与相邻电池模块的外壳组装在一起，并且所述多个电池模块以横向或纵向的方向组装在一起。
另外，该电池模块可以还包括显示单元，其用于指示所述电池模块的剩余电量、充电状态、放电状态中的至少一个。
根据本公开的电池模块，每一个电池模块的容量能够根据需求加以选择。在充电时，充电单元可以以有线或无线的方式同时全速地对多个电池模块进行充电，从而充电速度可以得到极大地提升。
此外，根据本公开的电池模块和充电单元可以还包括电压转换和控制模块，用于对外部输入的电压进行电压转换，并且提供保护机制，以防止电池模块过度充放电。
图2是根据本公开的电池模块的另一实施方式的示意图。在图2所示的图中，三个电池模块通过磁或机械地方式组装在一起，此时各个电池模块经由各自的第一触点或第二触点在电气上连接，从而形成一个三倍容量的电池组。当该电池组对外部的电子设备进行充电时，每一个电池模块以全速方式进行充电，使得该电池组能够以每一个电池模块的充电速度的三倍的充电速度对便携式电子设备进行充电。图2中以三个电池模块为例，在实际使用中，用户可以根据需要连接任意多个电池模块。
根据本公开实施例的包括多个电池模块的电池组，当经由各电池模块的接口同时对多个外部的电子设备充电时，在其中一个电池模块没有电的情况下，这个没有电的电池模块用作导线，此时由于各个电池模块经由各自触点电气连接，因而其他有电的电池模块也可以对连接至该无电的电池模块进行充电。
下面结合图3描述电池模块通过充电单元进行的充电操作。
图3是示出电池模块通过充电单元进行的充电操作的示意图。
在图3中，以示例的方式图示了有四个充电口的充电单元，其中两个实线表示的充电口连接有电池模块，而两个虚线表示的充电口未连接电池模块。在图3所示的图中，电压转换和控制模块以示例的方式集成在充电单元中。当充电单元连接至外部的110-240V的高压交流电源时，高压交流电经由电压转换和控制模块转换为直流电(如，12V)，然后输送至充电单元的输出端口以对各个电池模块供电。
电压转换和控制模块还具有检测各个充电接口的功能。当电池模块插入接口时，对电池模块进行充电。每个接口可以单独操作，比如可以只有一个接口在工作。在图3的示例中，通过电压转换和控制模块检测到仅接口302、303插有电池模块，而接口304、305未插有电池模块，因此仅有接口302和303工作，304和305不工作。另外，依据电池模块的充电接口和放电接口的连接情况，电压转换和控制模块向各电池模块的充电端口供能以对与电池模块的放电端口连接的电子设备进行充电，同时控制各个电池模块的诸如充电、放电、断开之类的操作。
对于现有的外接电池，电池模块的外壳里面大都是由多个电池芯并联组成。这些电池芯的电压都是固定的，例如3.7V。对于手机的应用，这些电池芯都是并联在一起后再经过一个升压电路转换为例如5V给手机充电，而对 于笔记本电脑的应用，但这些电池芯的连接方式为混连，比如串联3个一排，两排再并在一起总共6芯电池。这类电池之所以可以并联或混连，是因为它们在出厂时都调成了相同的电量。因为电压会随着电量的改变而改变，如果电量不同的几个电池并联的话，会产生互相充放电的状况，从而降低了真正的充电效率。电池芯可以这么做，因为电池芯之间共同充放电，因此电量能始终保持一致。相比之下，对于根据本公开的电池模块，几个电池模块间的电量必然不相同，所以不能以并联方式连接。
在本公开中，电压转换和控制模块以如下的方式进行控制：一旦一电池模块A的扩展接口连接上了另一电池模块B，那么在电池模块B有电并整个电池组呈放电状态时，电池模块A相当于导线；在电池模块A未充满电并整个电池组呈充电状态时，电池模块A的扩展接口关闭，直至电池模块A充满电，电池模块A充当导线，为电池模块B充电。即放电状态从连接系统中最远端的电池开始，充电从连接系统中最近端的电池开始。就像手机电池槽不断的上升和下降一样。这种方式，可以最有效的利用电池，从而避免了以并联方式连接的方案中会出现的电池间互相充电的情况，并且避免了以串联方式连接的方案中会出现的电压不定和不容易变压的情况。
图4A是根据本公开一实施例的电池模块的实施方案的示意图。在图4A中，每个电池模块只有两个用于连接传导作用的接口，而不分充电接口和放电接口。接口也可以采取触点无线的方式。另外有一个特殊的基础模块，这个模块可以连接扩展模块，自己本身有充电和放电接口。这种方式减少了充放电的冲突。之前的方案每个电池模块有4个接口，如果其中两个接口充电，另两个接口放电，就会形成冲突。图4B是根据本公开另一实施例的电池模块的实施方案的示意图。图4C是根据本公开又一实施例的电池模块的实施方案的示意图。在图4B中，电池模块之间以磁铁吸附的形式定位。在图4C中，充电单元同时对8个电池模块进行充电。
下面参照图5，详细描述根据本公开一实施例的电压转换和控制模块的工作原理。
如图5所示，根据本公开实施例的电压转换和控制模块包括：输入控制部分、充电电池控制部分、负载共享控制部分、直流电压转换部分。在图5中，端口VIN用于供电输入，端口VOUT用于输出，端口VIN_P,VIN_N,BOUT_P,BOUT_N用于与其他电池模块连接。
输入控制部分配置为将输入电流分给相互连接的多个电池块，并且例如可以用Linear Technology公司的LTC4411加以实现以防止逆向电流。在此情况下，由于LTC4411的限制，输入电压例如选择为处于5V到5.5V之间。
充电电池控制部分配置为根据负载情况，控制对电池的充电。在有负载的情况下，充电电池控制部分直接用V1向V2供电，如果负载能力足够大，则V1可以给电池充电。另一方面，在没有V1即没有供电的情况下，则由电池给V2供电。充电电池控制部分例如可以用Microchip Technology公司的MCP73871加以实现。
负载共享控制部分配置为确定由多个电池模块中的哪一个向处于V3处的负载供电，并且防止V3到V2的逆向电流的产生，其中所述多个电池模块的输出通过BOUT_P和BOUT_N相互连接。负载共享控制部分例如可以用Linear Technology公司的LTC4411芯片加以实现。
直流电压转换部分配置为将V3处的电压转换为所需要的输出电压(例如，5V)。直流电压转换部分例如可以用德州仪器公司的TPS6109x系列芯片加以实现。
在根据本公开的一实施方案中，可以用一个电源适配器对相互连接的多个电池模块进行充电，或者也可以用多个电源适配器分别为多个电池模块进行充电。在用多个电源适配器对包括多个电池模块的电池组充电的情况下，需要电源适配器的输出电压彼此一致。另外，也可以用组合在一起的电池模块通过输出端口Vout对一个或多个外部设备进行充电。
以上详细描述了根据公开的一实施方式的电池模块。然而，电池模块的实现方式不限于此。例如，包括多个电池模块的电池组也可以按照如下方式实现：所述多个电池模块中的至少一个电池模块包括至少一个用于充放电的接口，所述多个电池模块的外壳具有第一触点和第二触点，并且所述外壳配置为以能够拆卸的方式与相邻电池模块的外壳组装在一起，以使得通过外壳组装的各电池模块经由所述第一触点和所述第二触点中的一个在电气上连接。在这种情况下，仅需要为用作基础电池模块的电池模块配备接口用于充放电，而无需为其他的电池模块配备接口，从而电池模块的成本可以得到进一步降低。
以上描述了本公开的示例性实施方式。本领域技术人员应理解，本公开不限于这些实现方式，而是可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下加以修改。

Claims (10)

1.一种用于能够无限扩展连接的包括多个电池模块的电池组，每一个电池模块包括：
外壳，
第一接口，其用作充电接口，
第二接口，其用作放电接口，
其特征在于，所述外壳具有第一触点和第二触点，并且所述外壳配置为以能够拆卸的方式与相邻电池模块的外壳组装在一起，以使得通过外壳组装的各电池模块经由所述第一触点和所述第二触点中的一个在电气上连接。
2.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，每一个电池模块的第一接口和第二接口是同一种类型的接口。
3.如权利要求2所述的电池组，其特征在于，每一个电池模块的第一接口和第二接口为USB-A接口、Lightening接口、USB-C、MicroUSB、MiniUSB接口中的一个。
4.如权利要求3所述的电池组，其特征在于，所述外壳以机械或磁力的方式与相邻电池模块的外壳组装在一起。
5.如权利要求3-4中的至少一个所述的电池组，其特征在于，每一个电池模块还包括显示单元，其用于指示所述电池模块的剩余电量、充电状态、放电状态中的至少一个。
6.如权利要求3-4中的任何一个所述的电池组，其特征在于，所述多个电池模块以横向或纵向的方向组装在一起。
7.如权利要求3-4中的任何一个所述的电池组，其特征在于还包括：充电单元，其以有线或无线的方式同时对所述多个电池模块进行充电。
8.如权利要求7所述的电池组，其特征在于，所述充电单元包括电压转换和控制模块，用于对外部输入的电压进行电压转换，并且对各充电单元的接口的操作进行控制。
9.一种用于能够无限扩展连接的包括多个电池模块的电池组，其中，所述多个电池模块中的至少一个电池模块包括至少一个用于充放电的接口，其特征在于，所述多个电池模块的外壳具有第一触点和第二触点，并且所述外壳配置为以能够拆卸的方式与相邻电池模块的外壳组装在一起，以使得通过外壳组装的各电池模块经由所述第一触点和所述第二触点中的一个在电气上连接。
10.如权利要求9所述的电池组，其中，所述接口是USB-A接口、Lightening接口、USB-C、MicroUSB、MiniUSB接口中的一个，并且所述外壳以机械或磁力的方式与相邻电池模块的外壳组装在一起。
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