连接状态可控的可充电电池单元及组合电池制造技术

一种连接状态可控的可充电电池单元及组合电池，该充电电池单元至少由可充电电芯、第一控制开关及第二控制开关构成；其中，第一控制开关用于将可充电电芯与外部电路接通或断开，第二控制开关用于在第一控制开关将可充电电芯与外部电路断开时将该可充电电芯旁路。本发明专利技术对可充电电芯进行一一对应的检测控制并且将外部中央控制单元（ＣＰＵ）接入该电路中，实现了对组成电池组、组合电池中的每一个可充电电芯的有效检测控制，进而为消除因单个可充电电芯单元的损坏或性能下降对整个组合电池性能的影响，保持整个组合电池的性能状况稳定提供了可能，具有较高的实际应用价值。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种连接状态可控的可充电电池单元及电池，尤其是一种可根据需要对构成可充电电池单元的电芯进行开启或关闭控制的可充电电池单元以及采用该可充电电池制成的电池组、组合电池。属于电池制造

技术介绍
目前，人们常用的可充电组合电池是将若干可充电的单体电池进行组合连接而制成的。组成电池组的可充电单体电池被称为可充电电芯。常见的笔记本电脑电池就是一种可充电的组合电池，虽然各种不同的笔记本电脑电池之间具有不同的输出电压及外部形状，但其内部结构仍然是通过将若干可充电电芯进行串联、并联或混合连接而构成。可充电组合电池虽然在使用方面方便、灵活、可移动等优点，但是，也存在着不足，其主要表现为每个可充电电芯的质量及性能存在着差别。在组合电池中，每个可充电电芯都是被封装在组合电池的壳体中。当某个可充电电芯或者电池组发生故障时，如短路、断路；可充电电芯出现过充电或者过放电现象时，不仅会影响到所在回路的使用性能，还有可能影响到整个组合电池的使用性能，并表现为整个组合电池的使用性能下降或故障。由于现有可充电组合电池无法判断出现故障的可充电电芯，所以当组合电池因可充电电芯故障而出现性能下降时，只能更换整个组合电池，从而造成浪费，特别是由于可充电组合电池的价格相对较高(如笔记本电脑电池)，而整体组合电池的报废，将造成较为严重经济损失。另外，常用的组合电池在工作中，通常都是统一放电、统一充电的，由于每个电芯的质量不一，使组合电池或电池组中的电芯在放电或充电时，内部实际消耗或灌充的电量不够均衡，长期在这种不均衡状态下工作的电芯，较容易发生故障，从而影响电池组以及所组成的组合电池的性能。再有，当电池组，特别是由若干电池组构成的组合电池中个别电芯发生故障时，该电芯所在的电池组会出现电压不稳定的现象，从而影响对用电设备的供电质量。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于针对上述由于可充电电芯故障而造成整个组合电池故障并报废的问题提供一种连接状态可控的可充电电池单元，该可充电电池单元所在的回路可以被关闭并进行旁路导通。本专利技术的另一目的在于提供一种或一种以上利用上述可充电电池单元所组成的电池组，该电池组中任何一个可充电电池单元均可被从该电池组中隔离，同时，根据可充电电池单元的不同联接方式，还可提供具有串联放电，并联充电功能的电池组，使可充电电芯的使用性能得以稳定。本专利技术的再一目的在于提供一种将上述电池组进行并联或串联或混联而制成的组合电池，该组合电池具有灵活的充、放电方式，并不会因组成该组合电池中任何电芯发生故障而造成整个组合电池报废。本专利技术的又一目的在于提供一种具有恒压控制的组合电池，当个别电芯被隔离后，通过恒压控制，可保持该组合电池的输出电压稳定。本专利技术的目的是通过以下各项技术方案分别实现的一种连接状态可控的可充电电池单元，所述的可充电电池单元至少由可充电电芯、第一控制开关及第二控制开关构成；所述的可充电电芯与第一控制开关串联后再与第二控制开关并联；所述第一控制开关、第二控制开关在工作时，同时只有一个开关接通；其中，第一控制开关用于将可充电电芯与外部电路接通或断开，第二控制开关用于在第一控制开关将可充电电芯与外部电路断开时将该可充电电芯旁路，通过这种设置，可使发生故障的电池单元被隔离，而通过旁路，不会影响其余可充电电池单元的正常工作。本放案中，在可充电电池单元中设置测控电路，该测控电路的信号检测端与可充电电芯的输出端连接，用以对可充电电芯的工作状态进行检测。所述的测控电路具有放电控制信号端以及充电控制信号端；所述放电控制信号端、充电控制信号端与所述第一控制开关的控制信号输入端连接，用于对该可充电电芯的放电、充电进行控制。第一控制开关可采用开关晶体管或继电器或低阻MOSFET，其控制回路与测控电路的放电控制信号或充电控制信号连接。另外，第一控制开关还可以是由两个并联有单向导通元件的开关晶体管或继电器或低阻MOSFET串联组成的可控开关电路，该可控开关电路具有两个控制信号输入端，并分别与所述测控电路的放电控制信号端、充电控制信号端连接，用以对可充电电芯的放电或充电进行联合控制。所述的第一控制开关的控制信号还与外部控制信号连接，用于外部设备对该可充电电芯的放电或充电过程进行控制，同时，所述的可充电电芯的输出端也接设有连接外部控制设备的信号线，用于将所述可充电电芯的电压信号输出。上述的第二控制开关也可以是开关晶体管或继电器或低阻MOSFET；所述开关晶体管或低阻MOSFET的控制端或继电器的控制回路接外部控制设备的控制信号，用于外部控制设备对该可充电电芯所在的回路进行旁路控制。上述可充电电芯可以采用锂离子电芯或镍氢电芯或镍镉电芯。利用上述可充电电池单元所组成的电池组的技术方案是将上述可充电电池单元组成电池组，该电池组由一个以上所述的可充电电池单元串联组成。在可充电电池单元之间串联有选择开关，该选择开关的公共端连接上一级可充电电池单元，其第一选择端连接下一级可充电电池单元或电池组的负极；其第二选择端接电池组的负极。所述可充电电池单元的正极通过单向导通元件与充电电源的正极连接，该单向导通元件的导通设置方向为充电电流方向。组成的电池组还通过充放电选择开关分别与充电电源或放电回路连接，该充放电选择开关的公共端连接到该电池组的正极输出端，该充放电选择开关的两个输出端分别连接充电电源或放电回路；通过该充放电选择开关控制电池组的充电或放电状态。组合电池的技术方案是将由上述可充电电池单元组成的一组以上的电池组相互并联或串联或串联后再并联而组成的。该组合电池中设置有放电母线；所述电池组的正极与所述放电母线连接，或者通过单向导通元件与所述放电母线连接；所述单向导通元件的接设方向为放电电流方向。该组合电池中还设置有充电母线；所述电池组的正极与所述充电母线连接，或者通过单向导通元件与所述充电母线连接；所述单向导通元件的接设方向为充电电流方向。所述的电池组通过选择开关相互串联，或者所述电池组通过选择开关串联组成一串联组，再由一组以上的所述串联组并联组成；所述选择开关的公共端与所述电池组的负极连接，该选择开关的一输出端与相邻电池组的正极连接，该选择开关的另一输出端连接所述组合电池的负极。所述的电池组的正极通过单向导通元件与充电电源的正极连接；所述单向导通元件的导通设置方向为该电池组的充电电流方向。所述的串联组的正极通过另一个选择开关与充电电源的正极连接或者与放电输出端连接；通过所述另一个选择开关可对该串联组进行充电或放电状态切换。最后，实现具有恒压控制的组合电池的技术方案是在上述任一组合电池中设置恒压控制电路，其中，电池组的输出接所述恒压电路的输入端；所述恒压控制电路的输出为所述组合电池的输出。所述的恒压控制电路至少具有信号检测控制模块及功率输出单元；所述信号检测控制模块至少具有两个输入端，其中，第一输入端与所述恒压控制电路的输入端连接，用于输入由所述电池组的输出；第二输入端与所述恒压控制电路的输出端连接；用于将该恒压电路的输出进行反馈；所述信号检测控制模块的输出端与所述功率输出单元的控制信号输入端连接；所述功率输出单元的输出端为恒压控制电路的输出端。所述的信号检测控制模块还设有输出电压调节输入端，用于输入外部的电压调节信号。通过上述技术方案可知，可充电电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连接状态可控的可充电电池单元，其特征在于：所述的可充电电池单元至少由可充电电芯、第一控制开关及第二控制开关构成；所述的可充电电芯与第一控制开关串联后再与第二控制开关并联；所述第一控制开关、第二控制开关在工作时，同时只有一个开关接通；其中，第一控制开关用于将可充电电芯与外部电路接通或断开，第二控制开关用于在第一控制开关将可充电电芯与外部电路断开时将该可充电电芯旁路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种连接状态可控的可充电电池单元，其特征在于所述的可充电电池单元至少由可充电电芯、第一控制开关及第二控制开关构成；所述的可充电电芯与第一控制开关串联后再与第二控制开关并联；所述第一控制开关、第二控制开关在工作时，同时只有一个开关接通；其中，第一控制开关用于将可充电电芯与外部电路接通或断开，第二控制开关用于在第一控制开关将可充电电芯与外部电路断开时将该可充电电芯旁路。2.根据权利要求1所述的连接状态可控的可充电电池单元，其特征在于所述的可充电电池单元还包括测控电路；所述测控电路的信号检测端与所述可充电电芯的输出端连接，用以对可充电电芯的充电、放电状态进行检测。3.根据权利要求2所述的连接状态可控的可充电电池单元，其特征在于所述的测控电路具有放电控制信号端；所述放电控制信号端与所述第一控制开关的控制信号输入端连接，用于对该可充电电芯的放电进行控制。4.根据权利要求2所述的连接状态可控的可充电电池单元，其特征在于所述的测控电路具有充电控制信号端；所述充电控制信号端与所述第一控制开关的控制信号输入端连接，用于对该可充电电芯的充电进行控制。5.根据权利要求1或3或4所述的连接状态可控的可充电电池单元，其特征在于所述的第一控制开关为开关晶体管或继电器或低阻场效应管；所述开关晶体管或继电器或低阻场效应管的控制回路与所述测控电路的放电控制信号或充电控制信号连接。6.根据权利要求5所述的连接状态可控的可充电电池单元，其特征在于所述的第一控制开关至少是由两个并联有单向导通元件的低阻场效应管串联组成的可控开关电路，或者是由两个并联有单向导通元件的继电器串联组成可控开关电路；所述可控开关电路至少具有两个控制信号输入端，该控制信号输入端分别与所述测控电路的放电控制信号端、充电控制信号端连接，用以对可充电电芯的放电或充电进行联合控制。7.根据权利要求1或3或4所述的连接状态可控的可充电电池单元，其特征在于所述的第一控制开关的控制信号还与外部控制信号连接，用于外部设备对该可充电电芯的放电或充电过程进行控制。8.根据权利要求1或2所述的连接状态可控的可充电电池单元，其特征在于所述的可充电电芯的输出端还接设有连接外部控制设备的信号线，用于将所述可充电电芯的电压信号输出。9.根据权利要求1或3或4所述的连接状态可控的可充电电池单元，其特征在于所述的第二控制开关为开关晶体管或继电器或低阻场效应管；所述开关晶体管或低阻场效应管的控制端或继电器的控制回路接外部控制设备的控制信号，用于外部控制设备对该可充电电芯所在的回路进行旁路控制。10.根据权利要求7或8或9所述的连接状态可控的可充电电池单元，其特征在于所述的外部控制设备为单片机或外部计算机。11.根据权利要求1所述的连接状态可控的可充电电池单元，其特征在于所述的可充电电芯为锂离子电芯或镍氢电芯或镍镉电芯。12.一种由权利要求1-11中任一可充电电池单元组成的电池组，其特征在于所述的电池组由一个以上所述的可充电电池单元串联组成。13.根据权利要求12所述的电池组，其特征在于所述的可充电电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴桔生，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]