专利名称：输出电压可调的组合电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电池，尤其是一种设有控制电路，能够通过外部干预，对输出电压进行连续调整的组合电池。属于电子技术领域。
背景技术：
随着现代电子技术的飞速发展，人们享有的信息量得到迅速膨胀，而现代办公、生活模式的改变，使更多的移动电子产品得到了人们日益广泛的使用。
移动电子产品所使用的能源绝大多数来自于产品本身所携带的电池。由于电池具有极其有限的电能储量，所以使移动电子产品的使用时间受到了一定的限制。为了能够尽可能的延长电池的使用时间，生产企业通常在所生产的电子产品上预留外部电源接口，以便于使用者在能够提供市电的场合，利用厂家专门为其电子产品所提供的电源适配器或自行购买的电源适配器为电子产品提供电源，以节省电池电量。这种方式无法满足电子产品的移动使用要求，况且，当使用者携带有多个移动电子产品(如数码相机、随身听、笔记本电脑等)时，由于这些电子产品具有各自不同的使用电压要求，必须同时随身携带多个电源适配器，所以，即使可以找到提供市电的场合，这种方式也非常不便。
当使用者利用随身携带的一个组合电池为电子产品供电，虽然能够实现移动使用，并延长了电子产品的使用时间，但是，同样会无法满足多个电子产品各自不同的使用电压要求，而目前解决这一问题的办法只能是对应电子产品，携带多个组合电池。这个办法显然不便于应用。
另外，目前使用的组合电池只是将若干单个电池进行简单的串、并联组合，使用者无法对该组合电池的储存电容量、负载的耗能状况进行直观的了解，从而在一定程度上为使用带来不便。例如，当携带摄像机外出拍摄时，由于无法得知携带的组合电池所储存的电量，因此无法估算该组合电池的可连续使用时间，使拍摄作业的连续性受到影响。
因此，为移动电子产品提供可长时间使用，能满足不同的使用电压要求，并能直观的对用电状况进行显示的移动电源，现已成为移动电子产品使用者急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对上述使用者无法在脱离市电供电环境下利用一个组合电池为多个移动电子产品提供多种输出电压的使用现状提供一种输出电压可调的组合电池，该电池能够通过外部干预，由使用者根据具体电子产品对输入电压的要求调整电池的输出电压与之相匹配，从而满足了利用一个电池对多个电子产品进行供电的需求。
本发明的另一个目的在于针对上述使用者无法对电池组的应用状况进行直观的了解提供一种输出电压可调的组合电池，该电池通过其内部设置的监控电路，对电池的电量、负荷等状态进行实时监测。使用者能够通过设置的显示装置随时了解电池的使用状态。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种输出电压可调的组合电池，它包括由单节电池相互连接所组成的电池组，它还包括直流-直流转换器、电感线圈、开关管及电位调节装置。
直流-直流转换器的输入端与电池组的输出端连接，其输出端为所述组合电池的输出端。
电感线圈跨接在直流-直流转换器的正极输入与正极输出端之间。
开关管的两个导通端连接在直流-直流转换器的输出端的正、负极之间，其控制端与直流-直流转换器的信号输出端连接。
电位调节装置的信号输出端与所述直流-直流转换器的控制信号输入端连接；电位调节使所述组合电池输出频率连续可调的脉冲电压。
上述设置中，通过电位调节装置对电位的调节，能使由直流-直流转换器、电感线圈及开关管所组成的电路输出的脉冲电压的频率得以改变，由脉冲占空比的变化使输出电压得到调节。
在这个电路中，电感线圈跨接在直流-直流转换器的输入、输出两端。开关管的两个导通端连接在直流-直流转换器的输出端与地之间，其控制端与直流-直流转换器的信号输出端连接。直流-直流转换器的控制信号输入端与电位调节装置的信号端连接。电感线圈在开关管导通/关断动作中，表现出储能/放能的特性，使输出电压成为脉冲电压，其脉冲频率则取决于开关管导通/关断的频率。
使用中，通过调整电位调节装置，改变其电位信号，使直流-直流转换器信号输出端的开/关的信号频率发生改变，由此，开关管的导通/关断频率也发生改变，使直流-直流转换器所的频率得以改变，从而实现对组合电池的输出电压进行调整。由于开关管的导通/关断频率可以任意改变，所以，组合电池的输出电压也能够获得连续调整。
上述技术方案中，电位调节装置可以直接采用手动电位调节器，直接实现对输出电压的连续调整，也可以采用由单片机、数字电位器、按键所组成的调节电路实现电压的连续调整。
采用单片机调节电路时，单片机的控制信号输入端与按键连接，其控制信号输出端通过数字电位器与直流转换单元或直流-直流转换器的控制信号输入端连接。使用时，按动按键，即可对输出电压进行调整。
本技术方案中，当增加了信号采集电路、温度传感器以及显示器时，并将输出电压、电流及电池组的工作温度信号分别通过相应的电路或信号线传送至单片机的各个对应的数据输入端后，通过单片机的运算处理，可以实时监测并显示组合电池的电量、负荷等状态，使用者能够通过设置的显示装置随时了解组合电池的使用状态。
由上述技术方案可知，本发明通过将电池组的直流输出电压转换为脉冲电压输出，并通过改变脉冲电压的频率达到调整电压的目的，并且能够实现从单级电池电压至最大输出电压之间的无级调整，可以适应任何输入电压数值位于调整范围之内的移动电子产品。
通过引入单片机、信号采集电路、显示器及温度传感器，可以实时对组合电池的输出电压、电容量、工作状态进行监测、控制，为使用者提供丰富的组合电池的使用状态信息及控制通道。
图1所示为本发明所提供的一个具体实施例电路原理图。
图2所示为本发明所提供的一个较佳实施例电路原理图。
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。
实施例一图1所示为本发明所提供的一个具体实施例的电路原理图。该实施例包括电池组B、DC-DC转换器、手动电位调节器R、电感线圈L及开关管T。
电池组B是由4节单节电池串、并联后组成，其输出端与DC-DC转换器的电压输入端连接。
电感线圈L跨接在DC-DC转换器的输入、输出端，输出端V0与地之间连接开关管T的两个导通端。
开关管T的控制端连接在DC-DC转换器的信号输出端t。
在实际使用中，手动电位调节器R的操作部分安装在组合电池的外部，并将输出电压数值与该操作部分的运动位置相对应，使用者可以根据不同的电子产品对输入电压的要求，调整手动电位调节器R，通过DC-DC转换器调整信号输出端t的开/关频率信号，使电感线圈L的储能/放能频率改变，达到调整输出端V0输出电压数值的目的。
实施例二图2所示为本发明所提供的一个较佳实施例的电路原理图。该实施例中，三个由2节单节电池并联组成的电池单元串联构成电池组B。该电池组B的输出端连接到DC-DC转换器MAX1771的输入端，与实施例一相同，该转换器MAX1771上也并联有储能电感线圈L，输出端V0与地之间连接的开关管为一个MOS管Q。
本实施例中增设了单片机MSP430F133、液晶显示屏以及由电流信号采集放大电路Y1、电压信号采集放大电路Y2组成的信号采集电路。
电流信号采集放大电路Y1通过设置在MAX1771负电位输出端的毫欧级电阻Ra采集微小的电流信号，经运算放大器放大后，该电流信号被输入单片机MSP430F133的电流信号输入端AD0。
电压信号采集放大电路Y2直接与组合电池的输出端连接，由于单片机MSP430F133的允许输入电压为2.5V，所以，通过调整电阻R1的数值，调整运算放大器的放大倍数，使满足输入要求的电压信号输入电压信号端AD1。
电压信号采集放大电路Y2所采集的电压信号一方面可以用于精确跟随组合电池输出电压的变动，另一方面与电流信号采集放大电路Y1所采集的电流信号一起通过单片机MSP430F133进行计算而获得电池容量。
在本实施例中，单片机MSP430F133的控制信号输入端P2.0以及P2.1分别与组合按键的按键S1、按键S2连接，通过该组合按键，使用者可以进行加/减电压数值的操作。
单片机MSP430F133的控制信号输出端P1.1与一个数字电位器连接，该数字电位器的输出端与DC-DC转换器MAX1771的控制端连接。
当使用者通过按键S1或按键S2进行输出电压调整操作时，数字电位器在单片机MSP430F133的控制下，向DC-DC转换器MAX1771输出数字电位信号，该数字电位信号改变DC-DC转换器MAX1771向MOS管输出的开关信号的频率，进而达到改变组合电池输出电压的目的。
单片机MSP430F133的数据输出端、显示驱动端与液晶显示器连接。该液晶显示器用于显示输出电压的数值、组合电池的容量等。
电池组B中还设有与单片机MSP430F133的温度信号输入端AD10连接的温度传感器Pt，该温度传感器Pt将组合电池的温度进行实时传送，通过液晶显示器显示，并且，在温度发生异常时，可以及时发出警告，以保护电子产品及组合电池本身。
本实施例不仅结构简单，功能完善，而且测量、控制准确，使用方便，为便于黑暗中使用，还具有背光功能。另外，显示器也可以采用发光二极管阵列的方式制造，利用发光图形对输出电压、电容量、温度参数进行显示。
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
1.一种输出电压可调的组合电池，它包括由单节电池相互连接所组成的电池组，其特征在于它还包括直流-直流转换器、电感线圈、开关管及电位调节装置；所述直流-直流转换器的输入端与电池组的输出端连接，其输出端为所述组合电池的输出端；所述电感线圈跨接在直流-直流转换器的正极输入与正极输出端之间；所述开关管的两个导通端连接在直流-直流转换器的输出端的正、负极之间，其控制端与直流-直流转换器的信号输出端连接。所述电位调节装置的信号输出端与所述直流-直流转换器的控制信号输入端连接；电位调节使所述组合电池输出频率连续可调的脉冲电压。
2.根据权利要求1所述的输出电压可调的组合电池，其特征在于所述的电位调节装置为手动电位调节器或至少是由单片机、数字电位器、按键所组成的调节电路；所述手动电位调节器的电压输入端连接电池组的正极，其电压输出端连接所述直流-直流转换器的控制信号输入端连接；所述单片机的控制信号输入端与按键连接，其控制信号输出端通过数字电位器与所述直流-直流转换器的控制信号输入端连接。
3.根据权利要求2所述的输出电压可调的组合电池，其特征在于所述的单片机的一个数据输入端还通过运算放大电路与所述直流转换单元或直流-直流转换器的电压输出端连接，用于采集输出电压信号；另一个数据输入端还通过另一个运算放大电路与所述直流转换单元或直流-直流转换器的电流信号采集端连接，用于采集输出电流信号。
4.根据权利要求2所述的输出电压可调的组合电池，其特征在于所述的单片机的再一个数据输入端连接有温度传感器，该温度传感器被设置在所述电池组中，用以测量电池组的温度，并将温度信号传送至单片机。
5.根据权利要求2或3或4所述的输出电压可调的组合电池，其特征在于所述的单片机的数据输出端及显示驱动端还连接有用以显示所述组合电池的工作状态参数的显示器。
6.根据权利要求5所述的输出电压可调的组合电池，其特征在于所述的显示器为液晶显示屏或LED显示管或发光二极管阵列。
全文摘要
一种输出电压可调的组合电池，它包括由单节电池相互连接所组成的电池组，还包括直流－直流转换器、电感线圈、开关管及电位调节装置；直流－直流转换器的输入端与电池组的输出端连接；电感线圈跨接在直流－直流转换器的正极输入与正极输出端之间；开关管的两个导通端连接在直流－直流转换器的输出端的正、负极之间，其控制端与直流－直流转换器的信号输出端连接；电位调节装置的信号输出端与所述直流－直流转换器的控制信号输入端连接。本发明通过将电池组的直流输出电压转换为脉冲电压输出，并通过改变脉冲频率对电压进行调整，实现从单级电池电压至最大输出电压之间的无级调整，适应任何输入电压数值位于调整范围之内的移动电子产品。
文档编号H02M3/00GK1592023SQ0315618
公开日2005年3月9日 申请日期2003年9月4日 优先权日2003年9月4日
发明者诸学农, 安杰, 邱新平, 张春玉 申请人:北京市世纪博纳能源技术有限责任公司