专利名称：连接状态可控的可充电电池单元及组合电池的制作方法
技术领域：
本发明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。属于电池制造技术领域。
背景技术：
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。
发明内容
本发明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。
本发明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。
本发明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。
本发明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。
本发明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，可充电电芯通过与第一控制开关串联后再与第二控制开关并联，就可实现对该可充电电芯工作状态的控制，无论其处于放电状态或者是充电状态，只要发生故障，都可以通过第一控制开关的断开、第二控制开关的导通，将该可充电电芯从其所在的回路中隔离。为保证及时发现出现故障的可充电电芯，并及时处理，可充电电芯的输出电压始终受到测控电路的检测，当可充电电芯出现过放电或过充电现象时，由于输出电压出现了大幅降低或升高，测控电路就可以输出控制信号，对所检测的可充电电芯进行隔断，使其脱离所在的电池组，进而保证整个组合电池工作状态及使用性能的稳定。
另外，在上述技术方案中，还可将可充电电芯的状态信号与外部的中央处理单元(CPU)连接，使该可充电电芯受到双重控制，不仅能够通过测控电路对该可充电电芯进行检测控制，而且还能根据需要，由计算机对其进行特殊的强制性控制。
利用上述技术方案，可以构成包括两种控制开关以及测控电路的可充电电池单元，利用该可充电电池单元可组成多种电池组及组合电池。
本发明通过对可充电电芯进行一一对应的检测控制以及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池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。
图1为本发明所涉及可充电电池单元的原理图；图2为本发明所涉及可充电电池单元一个具体实施例的电路原理图；图3为本发明所涉及可充电电池单元组成的串联电池组原理图；图4为本发明所涉及可充电电池单元组成的串联放电/并联充电电池组原理图；图5为图3所示串联电池组所组成的一种组合电池原理图；图6为可对串联电池组进行串联放电/并联充电的组合电池原理图；图7为图4所示电池组并联构成组合电池的原理图；图8为具有恒压控制电路的组合电池原理图；图9为本发明所涉及组合电池中恒压控制电路的一个具体实施例电路图。
具体实施例方式
以下，结合具体实施例并参照附图，对本发明做进一步的详细说明。
本发明所提供的电池组、组合电池的基础在于连接状态可控的可充电电池单元的技术实施方案，其原理如下如图1所示，可充电电芯A的负极串联着第一控制开关K1，第二控制开关K2与可充电电芯A、第一控制开关K1并联后，组成一个基本的可充电电池单元。在工作中，第一控制开关K1接通时，第二控制开关K2处于断开位置；反之，当第一控制开关K1断开时，第二控制开关K2处于接通位置。
在上述可充电电池单元与其他可充电电池单元串联组成电池组后，当该可充电电池单元发生故障或需要被隔离时，第一控制开关K1断开，第二控制开关K2随即接通将与该可充电电池单元串联的上级、下级两个可充电电池单元直接连接，从而保证该可充电电池单元所在的串联电池组能够继续工作。
通过上述原理，可以获得连接状态可控的可充电电池单元、电池组以及组合电池的具体实施例。
实施例一图2所示为一个连接状态可控的可充电电池单元的具体实施例电路原理图。
图中，可充电电芯A的两端还接设一测控电路。
在本实施例中，测控电路的检测线路采用R5421芯片IC1；第一控制开关是由MOS管Q1、MOS管Q2，二极管D5、二极管D6构成的双向可控开关电路；第二控制开关是与可充电电芯A、第一控制开关并联的开关元件MOS管Q3。
上述双向可控开关电路中，MOS管Q1的漏极与可充电电芯的负极连接，MOS管Q1、MOSQ管2的源极对接，MOSQ管2的漏极充当所构成的可充电电池单元的负极。
二极管D5的正极与MOS管Q1的漏极连接，负极与MOS管Q1的源极连接；二极管D6的正极与MOSQ管2的漏极连接，负极与MOSQ管2的源极连接。
MOS管Q1与MOSQ管2的栅极共同作为该双向可控开关电路的控制信号输入端并分别与芯片IC1的控制信号输出端1脚、3脚通过二极管D2、二极管D3连接。
芯片IC1的5脚通过电阻R1的分压连接到可充电电芯A的正极，芯片IC1的6脚与可充电电芯A的负极连接，对该可充电电芯A的电压进行采样检测当所检测的可充电电芯A处于正常放电状态时，检测控制模块IC1芯片的1脚输出高电位，3脚输出低电位，使MOS管Q1导通，MOS管Q2关断，电流从正极流出。
当所检测的可充电电芯A处于正常充电状态时，检测控制模块IC1芯片的1脚输出低电位，3脚输出高电位，使MOS管Q1关断，MOS管Q2导通。电流从正极流入。
当所检测的可充电电芯A的输出电压过低时，表明该电芯处于过放电状态或可能出现故障，检测控制模块IC1芯片的1脚、3脚同时输出低电位，将MOS管Q1、Q2关断，使该电芯的通路被隔断。
同样，当所检测的可充电电芯A的输出电压过高时，表明该电芯处于过充电状态，检测控制模块IC1芯片发出控制信号将该电芯关断，使其可以暂时脱离充电状态。
在上述电路中，可充电电芯A的正极还接设一个电压信号输出线P至中央处理单元(CPU)的信号输入端；中央处理单元(CPU)的信号输出端有三个控制信号的连线被接设到上述测控电路中，其中两个控制信号线k1、k2分别通过二极管D1、D4连接与MOS管Q1、Q2的控制端连接，从而能够对该电芯进行强制充、放电或隔断的状态控制。而另外一个控制信号线连接在第二控制开关MOS管Q3的控制端。
当上述检测控制模块IC1芯片或中央处理单元(CPU)对该可充电电芯A进行隔断或强行隔断操作时，MOS管Q3的控制端接收到中央处理单元(CPU)输出的高电位控制信号k3，将该MOS管Q3导通，该可充电电芯A被旁路接通，进而使连接在该可充电电芯A上、下的其他可充电电芯被直接串接，达到隔离该可充电电芯A目的。
另外，芯片IC1的短路信号检测输入端2脚通过电阻R2与可充电电芯A的负极连接。当所检测的可充电电芯A发生短路故障时，由于2脚获得一个相对高电位，芯片IC1中的逻辑电路将通过1脚输出高电位，使MOS管Q1被关断，从而将所检测的可充电电芯A的电流通路被关断，该可充电电芯A与其它可充电电芯隔离。
通过上述实施例所提供的连接状态可控的可充电电池单元，可以组成多种电池组以及组合电池。
实施例二如图3所示，采用实施例一所提供的连接状态可控的可充电电池单元B1、B2、B3组成一串联电池组，该电池组的正极为DC端。图中，三个可充电电池单元均具有用于与外部控制设备连接的信号端，其中，x1、x2、x3分别为三个可充电电池单元对外的输出信号端；k1、k2、k3分别为三个可充电电池单元接受外部控制信号的输入端。
当任何一个可充电电池单元被隔离时，其余两个可充电电池单元可以继续保持连接的工作状态。外部控制设备可以根据x1、x2、x3所传输的可充电电池单元B1、B2、B3的状态信号对任何可充电电池单元进行外部干预式的控制操作，也可以不依赖x1、x2、x3所传输的信号而进行强制性的控制操作。
实施例三本实施例是采用上述实施例一所述的可充电电池单元B1、B2、B3组成一个可并联充电/串联放电的电池组。具体方案如下如图4所示，可充电电池单元B1、B2、B3之间通过两个第三控制开关K3.1、K3.2串联。该第三控制开关K3.1、K3.2是一种选择开关(在本实施例中采用的是继电器)，它具有公共端G、一号被选端1、二号被选端2及控制端k3.1(图中第三控制开关K3.1)。
如图所示，第三控制开关K3.1的公共端G与可充电电池单元B1的负极连接；一号被选端1与相邻的下一个可充电电池单元B2的正极连接；二号被选端2与整个电池组的负极连接。可充电电池单元B2与可充电电池单元B3之间通过另一个第三控制开关K3.2进行连接，其连接方式同上。
电池组中还设置有具有导通选择端G4、两个被选端及控制端k4的第四控制开关K4(在本实施例中采用的是继电器)。第四控制开关K4的导通选择端G4与该电池组的正极(即可充电电池单元B1的正极连接。第四控制开关K4的一个被选端与充电电源端Vcc连接，另一个被选端成为本实施例所述电池组的输出端DC。
当本实施例所述电池组的第四控制开关K4与电池组的输出端DC选通、第三控制开关K3.1、K3.2的导通选择端(如K3.1的G端)与一号被选端(如K3.1的1端)连接时，可充电电池单元B1、B2、B3被串联，该电池组为放电状态。
当第四控制开关K4与充电电源端Vcc选通、第三控制开关K3.1、K3.2的导通选择端(如K3.1的G端)与二号被选端(如K3.1的2端)连接时，可充电电池单元B1、B2、B3被并联，该电池组为充电状态。
在该电池组处于充电状态下，为使可充电电池单元B1、B2、B3之间不发生相互对充电现象，可充电电池单元B2、B3的正极通过二极管D2、D3与充电电源端Vcc连接，同时，第四控制开关K4与充电电源端Vcc连接的被选端之间增设一个二极管D1，使可充电电池单元B1在充电时通过该二极管D1与充电电源端Vcc连接。上述二极管D1、D2、D3的导通设置方向均为充电电流方向。
本实施例中，第四控制开关K4用于对电池组放电、充电状态进行切换控制；第三控制开关K3.1、K3.2用于对组成该电池组的可充电电池单元进行串联或并联状态切换。
第四控制开关K4的控制端k4以及第三控制开关K3.1、K3.2的控制端k3.1、k3.2均与外部控制设备(如中央处理器)的控制信号输出端连接，从而在外部设备的控制下，进行连接状态及工作状态的切换。
实施例四本实施例是将两个上述实施例二所述的电池组进行并联而构成的一种组合电池。所采用的电池组用Bz表示，如图5所示。
在该组合电池中，还设置有放电母线1以及充电母线2。电池组Bz的正极通过二极管D1、D2连接到放电母线1并通过输出端DC对外部负载放电，同时，电池组Bz的正极还通过二极管D1.1、D2.1与充电母线2连接，并由充电电源Vcc对本实施例进行充电。
二极管D1、D2的导通方向为电池组的放电电流方向，使电池组Bz之间不会发生电流互相倒灌现象。
二极管D1.1、D2.1的导通方向为电池组的充电电流方向，使电池组Bz之间在充电时不会发生充电电流互充现象。
实施例五本实施例是将两个由上述实施例一所述的连接状态可控的可充电电池单元B1、B2串联成一个小电池组Bm，再将三个小电池组Bm通过两个与上述实施例三中所述第三控制开关相同的控制开关Km进行连接并组成一个串联组，最后将两个相同的串联组进行并联而构成一种组合电池，如图6所示。
所述控制开关Km与小电池组Bm的连接方式与上述实施例三中所述第三控制开关与可充电电池单元B1、B2、B3的连接方式相同。
另外，由小电池组Bm所组成的串联组的正极接设有与上述实施例三中所述第四控制开关相同的控制开关K，其连接方式也与上述实施例三相同。
在本实施例中，组合电池中也设有放电母线1以及充电母线2。串联组的正极通过控制开关K的一个被选择端及与该被选择端连接的放电导通二极管Df、Df1与放电母线1连接，并通过该放电母线与组合电池的输出端DC连接，同时，串联组的正极还通过控制开关K的另一个被选择端及与该被选择端连接的充电导通二极管D1、D1.1与充电母线2连接。
在该组合电池中，除串联组正极处第一节小电池组Bm外，其它小电池组Bm的正极均分别通过充电导通二极管D2、D3、D1.2、D1.3与充电母线2连接。
本实施例所提供的组合电池在放电时，通过选择控制开关将两个并联的串联组中小电池组Bm进行串联连接；在放电时，通过选择控制开关将所有小电池组Bm进行并联连接，使小电池组Bm都可以获得较为均恒的充电电流，从而保证整个组合电池的充电质量。
实施例六本实施例是将两个上述实施例三所述电池进行并联而构成的又一种组合电池，如图7所示。该组合电池中的每个并联电池组都能够对其组内任何一个可充电电池单元实现串联放电/并联充电。
本实施例中电池组的并联方式与上述实施例五相同，故不赘述。
实施例七本实施例是一种增设恒压控制电路的组合电池，在该组合电池中采用的电池组可以是上述实施例二或实施例三，其原理框图如图8所示。
图中，电池组并联后的输出端与恒压控制电路的电压信号端连接，并通过该恒压控制电路输出。恒压电路对电池组出现的过高或过低的输出电压可以进行恒压控制，使组合电池的输出电压保持稳定的额定值。由于电池组中采用的可充电电池单元是连接状态可控单元，当某个可充电电池单元被隔离后，其所在的电池组会出现电压降低现象，这将对整个组合电池的输出电压造成影响，而利用该恒压控制电路，可保持输出稳定。
如图9所示，为本实施例所采用的一个恒压控制具体实施例电路图。该实施例电路采用脉宽调制恒压控制原理。
该电路采用一个脉宽调制芯片IC作为检测控制模块，电池组的输出端经过该电路的Vcc端被传送到脉宽调制芯片IC的一个信号输入端15。脉宽调制芯片IC的脉冲信号输出端11、14分别与该电路中功率输出单元的控制信号输入端连接。晶体管Q1、Q2的基极分别与脉冲信号输出端11、14连接，当脉宽调制芯片IC通过脉冲信号输出端11、14输出两个反向脉冲信号时，晶体管Q1、Q2分别进入导通状态，并产生两个反向的电流，所述的两个反向的电流通过互感线圈B1在次极的两端与中间抽头之间产生两个反向电压，并通过二极管D1、D2的倒向作用合成为正向输出电压。
脉冲信号输出端11、14的导通时间受到脉宽调制芯片IC的控制，不同的导通时间，可以获得不同宽度的脉冲，从而在互感线圈B1的输出端就会获得不同的有效输出电压值。通过预先设定该电路中各元件的参数以及对电池组的实际输出电压信号的检测，可获得脉冲信号输出端11、14的导通时间。
当电池组输出电压信号高时，脉冲信号输出端11、14的导通时间较短，则，晶体管Q1、Q2的导通时间相应为短，在互感线圈B1的次极得到脉宽较窄的电流波形，而其输出电压数值则小于电池组的实际输出电压信号数值；当电池组的电压较低，其电压信号被传送到脉宽调制芯片IC中，通过脉宽调制芯片IC中逻辑控制电路，脉冲信号输出端11、14的导通信号时间会相应加长，从而在互感线圈B1的次极可以获得脉宽较宽的电流波形，则输出端的电压值高于电池组的实际输出电压信号值。
通过该恒压控制电路实现了对电池组输出电压的恒定控制，为保证输出电压的稳定，该电路还对该组合电池的输出电压通过电阻R1、R2进行分压采样并反馈到脉宽调制芯片IC的另一个信号输入端1，从而在该组合电池内进行双闭环回路控制。
不仅如此，脉宽调制芯片IC的又一个信号输入端10还通过分压电阻R5、R6与外部控制设备(如单片机)控制信号输出端Kw连接，使外部控制设备可以方便的对该组合电池的输出进行外部控制。
综上所述，本发明的技术方案及上述各实施例均是基于连接状态可控的可充电电池单元，无论是由该可充电电池单元组成的各种电池组还是通过所组成的电池组而构成的各种组合电池，其中的可充电电池单元可以被自身配置的测控电路及控制开关或者是外部控制设备(如中央处理器)进行连接状态控制，从而使所组成的电池组或组合电池不仅具有隔离故障电池单元的功能，而且还具有按照特殊的需要对相应的可充电电池进行隔离或转换连接，以达到不同的使用目的。
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。
14.根据权利要求12或13所述的电池组，其特征在于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。
15.根据权利要求12所述的电池组，其特征在于所述的电池组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。
16.一种由权利要求12-15中任一可充电电池单元组成的组合电池，其特征在于所述的组合电池至少由一组电池组组成，当该组合电池包括一组以上电池组时，该电池组相互并联或串联或串联后再并联。
17.根据权利要求16所述的组合电池，其特征在于所述的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。
18.根据权利要求16所述的组合电池，其特征在于所述的组合电池中设置有充电母线；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。
19.根据权利要求16所述的组合电池，其特征在于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，该选择开关的一端与相邻电池组的正极连接，该选择开关的另一端连接所述组合电池的负极。
20.根据权利要求19所述的组合电池，其特征在于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。
21.根据权利要求19所述的组合电池，其特征在于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。
22.一种具有权利要求12-15中任一电池组的组合电池，其特征在于该组合电池至少由所述的电池组和恒压控制电路组成；所述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。
23.根据权利要求22所述的具有恒压控制电路的组合电池，其特征在于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。
24.根据权利要求23所述的具有恒压控制电路的组合电池，其特征在于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。
全文摘要
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。
文档编号H02J7/00GK1536730SQ03109240
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
发明者吴桔生 申请人:京东方科技集团股份有限公司