专利名称：电压可恒定控制的组合电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电压可恒定控制的组合电池，特别是一种可将输出电压限制在一特定值，保持稳定输出电压的可充电组合电池。属于电池制造技术领域。
背景技术：
通常，当人们需要以外接电池为用电设备进行供电时，一般采用组合电池，而为了使所用组合电池可以反复使用，往往采用可充电组合电池。无论是普通组合电池还是可充电组合电池，它们都是由若干电芯或可充电电芯按照特定的联接方式所组成(例如笔记本电脑电池)。
对于可充电组合电池来说，由于其中每个可充电电芯的质量及性能存在着差别，当某个电池单元发生故障时，如短路、断路、过充电或者过放电现象，就会直接影响其所在的电池组的正常放电或充电，进而影响到整个组合电池的使用性能。当发生这种情况时，通常采用的办法就是更换整个组合电池，而尚未出现故障的可充电电芯也同时被更换，这就造成了较大的浪费。由于组合充电电池的价格比较高，特别是专用组合充电电池(如笔记本计算机电池)的价格更高，所以，更换电池的费用相对较高，浪费情况就会更加严重。
为解决这一问题，可采用对每个电芯进行检控的方式，即，对于出现故障的电芯进行隔离，并将其余正常的电芯通过控制电路进行改接，使该组合电池能够继续工作。
另外，为使组合电池能够具有较长的供电时间，通常采用较多的电芯，同时，当其中个别电芯出现故障而无法工作时，为保证组合电池具有足够的输出电压，往往将多余的电芯串联，使整个组合电池具有较高的输出电压，该较高的输出电压经DC-DC转换器被设定在用电设备所需要的工作电压范围内。由于DC-DC转换器的输出效率与输入的电压为非线性关系，当电压过高时，无法提供相应较高的输出效率，其数值对应关系如图1所示。该图中，当电压大于5.5伏后，输出效率与电压之间呈线性增长，但电压大于15伏后，输出效率增长趋缓，直至无法再增长。
由上述可知使组合电池具有较高的输出电压的同时还要保证有较高的输出效率，是组合电池制造中急待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电压可恒定控制的组合电池，该电池通过设置在其内部的控制电路，将输出的电压值控制在输出效率较高，且与电压呈线性关系的状态中。当该组合电池内由于设置较多电芯而使输出电压过高时，该控制电路能够将其输出电压限制在额定数值范围内；当由于个别电芯发生故障而出现电压下降现象时，该控制电路同样可以将输出电压稳定在额定数值范围内。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种电压可恒定控制的组合电池，该组合电池至少是由一组或一组以上的电池组及恒压电路构成；所述电池组之间并联，其输出端与所述恒压电路的电压信号输入端连接；所述恒压电路的输出端为该组合电池的输出端；所述恒压电路通过对电池组的输出电压进行检测，使该组合电池的输出电压保持恒定。
电池单元采用连接状态可控的可充电电池单元，该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中同时只有一个开关接通。
在所述的可充电电池单元中还接设有测控电路；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；所述测控电路的放电控制端与所述第一控制开关的控制端连接；所述测控电路的充电控制端与所述第一控制开关的控制端连接。
所述的第一控制开关为可控开关元件为开关晶体管或继电器或可控开关电路；所述开关晶体管或继电器的控制端与所述测控电路的放电控制端或充电控制端连接；所述可控开关电路至少是由两个并联有单向导通元件的开关晶体管串联组成，或者是由两个并联有单向导通元件的继电器串联组成，该电路至少具有两个控制端并分别与所述测控电路的放电控制端、充电控制端连接；所述第一控制开关的控制端还与外部控制电路的控制端电气连接。
所述的恒压电路至少包括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的一个信号输入端与所述恒压电路的输入端连接，另一个信号输入端与所述恒压电路的输出端连接；所述信号检测控制模块的控制信号端与所述功率输出单元的控制端连接；所述功率输出单元的输出端为所述恒压电路的输出端。
由上述技术方案可知，本发明通过设置在组合电池内部的恒压电路对该组合电池的输出电压进行检测并调整，使整个组合电池电压的输出被恒定控制在所需要的输出范围内，无论该组合电池内由于采用过多电芯而产生较高电压或者是由于个别电芯出现故障被隔断而造成电压偏低，都可以通过该恒压电路的调节作用，保持输出电压的稳定。
图1为电压与电流输出效率的对应曲线图；图2为本发明的原理框图；图3为本发明所涉及恒压电路的一个具体实施电路图；图4为本发明所涉及连接状态可控的电池单元原理图。
具体实施例方式
以下，通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步的详细说明。
如图2所示，本发明的原理为在组合电池内设置恒压电路，将由相互并联的电池组1、电池组2的输出端与该恒压电路的电压输入端连接，并通过该恒压电路的检测控制输出到DC端。恒压电路可以根据该组合电池的输出电压的数值。进行电压调整，无论当电压过高或过低，都可以对其实施控制，达到恒压输出的目的。
另外，该恒压电路还具有接受外部控制的功能，其信号输入端k与外部控制设备的控制端连接，根据外部控制设备的要求，对组合电池的输出电压进行升高或降低控制。其详细工作原理见图3所示。
图3所示为一个恒压电路的原理图，该电路中设有脉宽调制芯片R5以及由晶体管Q1、Q2、互感器B1组成的功率输出单元。
并联电池组的输出与该电路的电压输入端Vcc连接，电压信号被接入脉宽调制芯片R5的信号输入端15脚。脉宽调制芯片R5的控制信号输出端为11脚、14脚，该输出端与上述功率输出单元中晶体管Q1、Q2的基极分别连接。当并联电池组的输出电压过高时，脉宽调制芯片R5通过控制输出端11脚、14脚分时输出脉宽较窄的脉冲信号，使晶体管Q1、Q2分别、分时导通，在互感器B1的初级产生脉宽较窄的反向脉冲电流，并在次级感应反向脉冲电压，在二极管D1、D2的反向作用下，将该脉冲电压同向合成为该组合电池的输出。
该恒压电路通过脉冲宽度的调整，使输出电压的高低得以控制。脉冲越宽，则输出电压越高；反之，降低脉冲的宽度，可以有效的降低该组合电池的输出电压。
采用脉冲宽度调整的开关电源方式可使的该DC-DC转换器达到高效转换电压的目的。
为使恒压控制更加精确，组合电池的输出端还通过一个分压电阻R1连接到脉宽调制芯片R5的信号输入端1脚，将实际的输出电压进行反馈，从而构成闭环电压控制。
再有，上述恒压电路中，脉宽调制芯片R5的控制信号输入端10脚通过分压电阻R5与外部控制装置的控制信号端连接。外部控制装置可对该脉宽调制芯片R5直接发出控制信号而调整11脚、14脚的输出脉冲宽度，从而达到从外部对该组合电池输出电压的调整控制。
本发明所涉及的组合电池中，采用了连接状态可控的可充电电池单元，这种可充电电池单元在电池组中的连接状态可以通过专用的电路进行自行控制并能够通过外部装置进行控制，其工作原理如下如图4所示为一个可充电电池单元的电路图。所述可充电电池单元中主要包括可充电电芯B、由MOS管Q1、MOS管Q2、二极管D5、二极管D6联合组成的具有双向导通控制的第一控制开关以及由MOS管Q3构成的第二控制开关。可充电电芯B与第一控制开关串联后再与第二控制开关并联。当第一控制开关中的两个MOS管都处于断开状态时，第二控制开关的MOS管Q3处于接通状态，反之，MOS管Q1、MOS管Q2中任何一个处于导通状态时，MOS管Q3处于断开状态。
在上述可充电电池单元中，还设有测控芯片IC1。测控芯片IC1的信号检测端5与可充电电芯B的输出端连接。测控芯片IC1的放电控制端1与MOS管Q1的控制端连接；测控芯片IC1的充电控制端3与MOS管Q2的控制端连接。
测控芯片IC1根据信号检测端5输入的电压信号使放电控制端1或充电控制端3输出为高电平，用以控制该可充电电芯B的在放电或充电状态下的导通或关断。
当可充电电芯B发生故障时(如过充电或过放电)，第一控制开关的两个MOS管的控制端都处于低电平，使第一控制开关断开。在具体应用中，由于可充电电芯B通常情况是被串联在一个电池组中，当第一控制开关断开时，第二控制开关的MOS管Q3在外部控制装置的控制下，处于接通状态，使连接在该可充电电池单元上、下两端的其余可充电电池组直接连接，从而保证该电池组的正常工作。
在上述电路中，可充电电芯B的正极还与外部设备的信号端Port连接，将该可充电电芯B的电压信号输出，同时，MOS管Q1、MOS管Q2的控制端也分别与外部控制信号端k1、k2连接，用以接受外部控制装置的直接控制。
最后所应说明的是以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种电压可恒定控制的组合电池，其特征在于所述的组合电池至少是由一组或一组以上的电池组及恒压电路构成；所述电池组之间并联，其输出端与所述恒压电路的电压信号输入端连接；所述恒压电路的输出端为该组合电池的输出端；所述恒压电路通过对电池组的输出电压进行检测，使该组合电池的输出电压保持恒定。
2.根据权利要求1所述的电压可恒定控制的组合电池，其特征在于所述的电池组是由一个以上的电池单元串联或通过选择开关串联组成。
3.根据权利要求2所述的电压可恒定控制的组合电池，其特征在于所述的电池单元为连接状态可控的可充电电池单元。
4.根据权利要求3所述的电压可恒定控制的组合电池，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中同时只有一个开关接通。
5.根据权利要求3或4所述的电压可恒定控制的组合电池，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；所述测控电路的放电控制端与所述第一控制开关的控制端连接；所述测控电路的充电控制端与所述第一控制开关的控制端连接。
6.根据权利要求5所述的电压可恒定控制的组合电池，其特征在于所述的第一控制开关为可控开关元件或可控开关电路；所述可控开关元件为开关晶体管或继电器；所述开关晶体管或继电器的控制端与所述测控电路的放电控制端或充电控制端连接；所述可控开关电路至少是由两个并联有单向导通元件的开关晶体管串联组成，或者是由两个并联有单向导通元件的继电器串联组成，该电路至少具有两个控制端并分别与所述测控电路的放电控制端、充电控制端连接；所述第一控制开关的控制端还与外部控制电路的控制端电气连接。
7.根据权利要求5所述的电压可恒定控制的组合电池，其特征在于所述的第二控制开关为开关晶体管或继电器；所述开关晶体管或继电器的控制端与外部控制电路的控制端连接。
8.根据权利要求1所述的电压可恒定控制的组合电池，其特征在于所述的恒压电路至少包括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的一个信号输入端与所述恒压电路的输入端连接，另一个信号输入端与所述恒压电路的输出端连接；所述信号检测控制模块的控制信号端与所述功率输出单元的控制端连接；所述功率输出单元的输出端为所述恒压电路的输出端。
全文摘要
一种电压可恒定控制的组合电池，所述的组合电池至少是由一组或一组以上的电池组及恒压电路构成；所述电池组之间并联，其输出端与所述恒压电路的电压信号输入端连接；所述恒压电路的输出端为该组合电池的输出端；所述恒压电路通过对电池组的输出电压进行检测，使该组合电池的输出电压保持恒定。本发明通过设置在组合电池内部的恒压电路对该组合电池的输出电压进行检测并调整，使整个组合电池电压的输出被恒定控制在所需要的输出范围内，无论该组合电池内由于采用过多电芯而产生较高电压或者是由于个别电芯出现故障被隔断而造成电压偏低，都可以通过该恒压电路的调节作用，保持输出电压的稳定。
文档编号G05F1/10GK1536732SQ0310924
公开日2004年10月13日 申请日期2003年4月4日 优先权日2003年4月4日
发明者李宏彦, 吴桔生 申请人:京东方科技集团股份有限公司