专利名称：具有软充电功能的可充电电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种充电电池，尤其是一种在充电接通电源时，可有效防止大电流冲击、具有软充电功能的可充电电池，属于电子技术领域。
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具有方便、灵活、可移动等优点，但是，也存在着不足，每个可充电电芯的质量及性能存在着差别。
对充电电池充电时，接通电源的瞬时，充电电流很大，高出正常充电电流很多，形成大冲击电流，这对可充电电芯非常有害，会极大的影响到电池的使用寿命，甚至损坏。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、充电冲击电流造成的电流冲击、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。
实用新型内容本实用新型的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有软充电功能的可充电电池，当对该可充电电池充电时，在接通充电电源时，有效防止充电时对可充电电池单元造成的大电流冲击，延长电池的使用寿命。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的一种具有软充电功能的可充电电池，至少包括由一个以上可充电电池单元相互串联组成的可充电电池单元组，该电池还进一步包括充电调节电路，该充电调节电路与可充电电池单元组串联。所述的充电调节电路至少由三极管或MOSFET管构成，该三极管或MOSFET管与可充电电池单元组串联，其控制端与外部的控制信号连接。
该充电电池还设有软充电控制单元，该软充电控制单元的输出与该充电调节电路的控制端连接，所述的软充电控制单元为单片机。
可充电电池单元至少包括可充电电芯、用于控制该可充电电池单元与可充电电池单元组中其他可充电电池单元或电路的切换连接的切换开关组；该切换开关组至少包括第一切换开关和第二切换开关，第一切换开关与该可充电电芯串联后与第二切换开关并联；且第一切换开关和第二切换开关同时只有一个接通，第一切换开关的控制端与外部控制信号或软充电控制单元连接。
该可充电电池单元还连接有充电测控电路；该充电测控电路的输入接可充电电池单元的正极或相互串联的一个以上的可充电电池单元的正输出端，充电测控电路的输出接切换开关组的控制输入端。
充电测控电路至少由比较器和基准电源组成，比较器一输入端与可充电电池单元的正极或相互串联的可充电电池单元的正输出端连接，比较器另一输入端连接基准电源，比较器的输出为该充电检测电路的输出端。
所述的第一切换开关和第二切换开关为三极管或MOSFET管。
所述的可充电电芯为锂电池电芯或镍氢电池电芯或镍铬电池电芯。
综上所述，可充电电池在接通电源、充电的瞬时，通过控制充电调节电路控制充电回路的充电电流，避免了可充电电池在充电时的大电流冲击，有效的延长了电池的使用寿命。
图1为本实用新型的结构原理框图。
图2为本实用新型的又一结构原理框图。
图3为本实用新型实施例2中的一可充电电池单元的电路图。
图4为本实用新型实施例3中的一可充电电池单元的电路图。
图5为本实用新型实施例4中的一可充电电池单元的电路图。
图6为充电测控电路的电路原理图。
具体实施方式
以下通过附图和具体实施例对本实用新型的技术方案进行详细的说明。
实施例1如图1所示一种具有软充电功能的可充电电池，多个具有相同结构的可充电电池单元1相互串联，组成一可充电电池单元组，该可充电电池单元组与一MOSFET管QA串联，MOSFET管QA的控制端S1与一外部控制信号连接。
在本实施例中，可充电电池单元1由一可充电电芯T1组成。此可充电电芯T1为锂离子可充电电芯。
MOSFET管QA的控制端S1的电压小于某一值时(如1V)，MOSFET管QA关断，MOSFET管QA的控制端S1的电压大于某一值时(如2.5V)，MOSFET管QA完全导通，当MOSFET管QA的控制端S1的电压在某一区段(如1-2.5V)时，MOSFET管QA的导通程度随着控制端电压的加大而增大。
在接通电源充电起始时，外部控制信号的电压很小，则加在MOSFET管QA控制端S1的电压很小，使MOSFET管QA处于微导通状态，流过充电回路的充电电流在安全电流范围内；随着外部控制信号电压的加大，加在MOSFET管QA控制端的电压加大，MOSFET管QA的导通程度加深，充电回路的充电电流加大，直至MOSFET管QA完全导通，从而防止在接通电源起始时所产生的大冲击电流，完成了可充电电池的软充电。
实施例2如图2、图3所示一种具有软充电功能的可充电电池，多个可充电电池单元1相互串联连接组成一可充电电池单元组，该可充电电池单元组与一MOSFET管QA串联连接，MOSFET管QA的控制端S1与一单片机2的输出端连接。
在本实施例中，每一可充电电池单元1包括一可充电电芯T1和一切换开关组，该切换开关组包括第一切换开关Q1、第二切换开关Q2，可充电电芯T1的正极A为正输出端，与上一可充电电池单元1的负输出端连接，或作为该充电电池的正输出端Vdd，可充电电芯T1的负极与第一切换开关Q1串联后与第二切换开关Q2并联，其并联的输出端B为该可充电电池单元1的负输出端，与下一可充电电池单元1的正输出端A连接或者作为该可充电电池的负输出端。第一切换开关Q1的控制端D、第二切换开关Q2的控制端C分别与单片机2的输出端连接，且第一切换开关Q1、第二切换开关Q2不同时导通；切换开关可为MOSFET管或开关三极管。
在可充电电芯T1的正极A输出一电压信号与单片机2的输入端连接。
在接通电源充电的瞬时，单片机2控制第一切换开关Q1导通，同时，控制第二切换开关Q2关断，且单片机2与MOSFET管QA控制端连接的输出端的电压很小，则加在MOSFET管QA控制端的电压很小，使MOSFET管QA处于微导通状态，流过充电回路的充电电流在安全电流范围内；随着单片机2输出端电压的加大，加在MOSFET管QA控制端的电压加大，MOSFET管QA的导通程度加深，充电回路的充电电流加大，直到MOSFET管QA完全导通。从而防止在接通电源的瞬间所产生的大冲击电流，完成了可充电电池的软充电。
每一可充电电芯T1电压信号与单片机2的输入端连接，单片机2检测此电压信号，判断该可充电电芯T1的充电情况。当一可充电电芯T1充满时，单片机2控制第一切换开关Q1关断，同时，控制第二切换开关Q2导通，将此可充电电芯T1从充电回路切除，对其他的可充电电芯T1充电；当每一可充电电芯T1均充满时，使MOSFET管QA关断，停止充电。
单片机2也可通过控制第一切换开关Q1来达到软充电功能。
在接通充电电源进行充电时，单片机2控制每一可充电电池单元1中的相应的第二切换开关Q2关断，同时加在可充电电池单元1中的相应的第一切换开关Q1控制端D的电压很小，使第一切换开关Q1处于微导通状态，控制MOSFET管QA导通，或者使MOSFET管QA的工作状态与可充电电池单元1中的第一切换开关Q1的工作状态相同，使流过充电回路的充电电流在安全电流范围内；随着单片机2输出端电压的加大，加在第一切换开关Q1控制端D的电压加大，第一切换开关Q1的导通程度加深，充电回路的充电电流加大，直到第一切换开关Q1完全导通。从而防止在接通电源的瞬间所产生的大冲击电流，完成了可充电电池的软充电。
实施例3如图2、图4所示一种具有软充电功能的可充电电池，多个可充电电池单元1相互串联连接组成一可充电电池单元组，该可充电电池单元组与一MOSFET管QA串联连接，MOSFET管QA的控制端S1与一单片机2的输出端连接。
在本实施例中，每一可充电电池单元1包括两个串联连接的可充电电芯T1、T1和一切换开关组，该切换开关组包括第一切换开关Q1、第二切换开关Q2，第一切换开关Q1、第二切换开关Q2可采用MOSFET管或开关三极管，可充电电芯T1和T2串联，该串联电路的正输出端与上一可充电电池单元1的负输出端B连接，可充电电芯T1的串联电路的负输出端与第一切换开关Q1串联后与第二切换开关Q2并联，其并联的输出端B为该可充电电池单元1的负输出端，其与下一可充电电池单元的正输出端连接，或者作为该可充电电池的负输出端。第一切换开关Q1的控制端D、第二切换开关Q2的控制端C分别与单片机2的输出端连接，且由单片机控制该第一切换开关Q1、第二切换开关Q2不同时导通。
可充电电池单元1中串联的可充电电芯T1的正输出端A输出一电压信号与单片机2的输入端连接。
在充电时，单片机2控制第一切换开关Q1导通，同时，使第二切换开关Q2关断，且单片机2与MOSFET管QA控制端连接的输出端的电压很小，则加在MOSFET管QA控制端S1的电压很小，使MOSFET管QA处于微导通状态，流过充电回路的充电电流在安全电流范围内；随着单片机2输出端电压的加大，加在MOSFET管QA控制端的电压增大，MOSFET管QA的导通程度加深，充电回路的充电电流加大，直至MOSFET管QA完全导通，从而防止在接通电源的瞬间所产生的大冲击电流，完成了可充电电池的软充电。
可充电电芯T1的串联电路的正输出端A输出一电压信号，该电压信号与单片机2的输入端连接，单片机2检测此电压信号，判断该可充电电芯的串联电路的充电情况。当该串联电路中的可充电电芯T1或T2充满时，单片机2控制第一切换开关Q1关断，同时，控制第二切换开关Q2导通，将此可充电电芯的串联电路从充电回路旁路，对其他的可充电电芯T1的串联电路充电；当全部可充电电芯均充满时，单片机2的输出端电压降低，使MOSFET管QA关断，停止充电；或者，在可充电电芯全部充满时，单片机2控制各可充电电芯的切换开关组，使第一切换开关Q1导通，同时，使第二切换开关Q2关断，使该可充电电池处于放电工作状态。
单片机也可通过控制第一切换开关Q1来达到软充电功能。其控制原理如实施例2，在此不再赘述。
实施例4如图2、图5所示一种具有软充电功能的可充电电池，可充电电池单元1相互串联连接组成一可充电电池单元组，该可充电电池单元组与一MOSFET管QA串联连接，MOSFET管QA的控制端S1与单片机2的一输出端连接。
在本实施例中，每一可充电电池单元1包括一可充电电芯T1、一充电测控电路3及一切换开关组，该切换开关组包括第一切换开关Q1、第二切换开关Q2，可充电电芯T1的正极为该可充电电池单元1的正输出端A或该可充电电池的正输出端Vdd，同时与充电测控电路3的输入端连接，可充电电芯T1与第一切换开关Q1串联后与第二切换开关Q2并联，其并联的输出端为该可充电电池单元1的负输出端，与下一可充电电池单元的正输出端连接，或者作为该可充电电池的负输出端；充电测控电路3的输入端与可充电电芯T1的负极E，第一切换开关Q1的控制端D、第二切换开关Q2的控制端C与充电测控电路3的输出端连接，且第一切换开关Q1、第二切换开关Q2不同时导通；切换开关可为MOSFET管或开关三极管。
如图6所示充电检测电路3至少由比较器VD1和基准电源U1组成，可充电电芯T1正极A与一电阻R1连接，电阻R1的另一端与比较器VD1的反相输入端连接，比较器VD1的同相输入端连接基准电源U1正极，基准电源U1的负极与可充电电芯T1的负极E连接，比较器VD1的输出与第一切换开关Q1的控制端D连接，同时，比较器VD1的输出经过一反相器F1与第二切换开关Q2的控制端C连接。
可充电电芯1的正极A输出一电压信号，该电压信号与单片机2的输入端连接。
在接通充电电源时，充电检测电路3与第一切换开关Q1控制端D连接，输出一高电平，使第一切换开关Q1导通，同时，与第二切换开关Q2控制端C连接的输出端输出一低电平，使第二切换开关Q2关断，单片机2与MOSFET管QA控制端S1连接的输出端的电压很小，则加在MOSFET管QA控制端S1的电压很小，使MOSFET管QA处于微导通状态，流过充电回路的充电电流在安全电流范围内；随着单片机2输出端电压的加大，加在MOSFET管QA控制端S1的电压加大，MOSFET管QA的导通程度加深，充电回路的充电电流加大，直至MOSFET管QA完全导通，从而防止在接通电源的瞬间所产生的大冲击电流，完成了可充电电池的软充电。
单片机也可通过控制第一切换开关Q1来达到软充电功能。其控制原理如实施例2，在此不再赘述。
在以上各实施例中，充电电池单元为锂离子电池单元，也可以为镍氢电池单元，也可以为镍铬电池单元。
最后所应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种具有软充电功能的可充电电池，至少包括由一个以上可充电电池单元相互串联组成的可充电电池单元组，其特征在于该电池还进一步包括充电调节电路，该充电调节电路与可充电电池单元组串联。
2.根据权利要求1所述的具有软充电功能的可充电电池，其特征在于所述的充电调节电路至少由三极管或MOSFET管构成，该三极管或MOSFET管与可充电电池单元组串联，其控制端与外部的控制信号连接。
3.根据权利要求1或2所述的具有软充电功能的可充电电池，其特征在于该充电电池还设有软充电控制单元，该软充电控制单元的输出与该充电调节电路的控制端连接。
4.根据权利要求3所述的具有软充电功能的可充电电池，其特征在于所述的软充电控制单元为单片机。
5.根据权利要求1所述的具有软充电功能的可充电电池，其特征在于所述的可充电电池单元至少包括可充电电芯、用于控制该可充电电池单元与可充电电池单元组中其他可充电电池单元或电路的切换连接的切换开关组；该切换开关组至少包括第一切换开关和第二切换开关，第一切换开关与该可充电电芯串联后与第二切换开关并联；且第一切换开关和第二切换开关同时只有一个接通。
6.根据权利要求或5所述的具有软充电功能的可充电电池，其特征在于所述的第一切换开关的控制端与外部控制信号或软充电控制单元连接。
7.根据权利要求5或6所述的具有软充电功能的可充电电池，其特征在于该可充电电池单元还连接有充电测控电路；该充电测控电路的输入接可充电电池单元的正极或相互串联的一个以上的可充电电池单元的正输出端，充电测控电路的输出接切换开关组的控制输入端。
8.根据权利要求7所述的具有软充电功能的可充电电池，其特征在于充电测控电路至少由比较器和基准电源组成，比较器一输入端与可充电电池单元的正极或相互串联的可充电电池单元的正输出端连接，比较器另一输入端连接基准电源，比较器的输出为该充电检测电路的输出端。
9.根据权利要求5或6所述的具有软充电功能的可充电电池，其特征在于所述的第一切换开关和第二切换开关为三极管或MOSFET管。
10.根据权利要求5所述的具有软充电功能的可充电电池，其特征在于所述的可充电电芯为锂电池电芯或镍氢电池电芯或镍铬电池电芯。
专利摘要本实用新型公开了一种具有软充电功能的可充电电池，其中，由一个以上可充电电池单元相互串联组成的可充电电池单元组与一充电调节电路串联，充电调节电路至少由三极管或MOSFET管构成，该三极管或MOSFET管的输出端与可充电电池单元组串联，其控制端与外部的控制信号或其内部的控制单元连接；外部的控制信号或其内部的控制单元通过控制充电调节电路，控制该电池充电回路的充电电流的大小，避免了普通电池在充电时的大电流冲击，使电池的使用寿命大大增加。
文档编号H02J7/00GK2612084SQ0324315
公开日2004年4月14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