专利名称：具有过载保护的便携式电池包的制作方法
技术领域：
本实用新型关于一种便携式电池包，特别是指一种具有过载保护的可提供交流电压的便携式电池包。
背景技术：
随着技术的发展，各种各样的电子装置或设备应用到人们的日常生活与工作中，分别提供人们各种各样的便利与享受。而这些电子装置或设备的正常工作都需要电力供应，比如在室内直接连接市电(中国大陆采用的是电压220V的交流电)。有时使用者需要在室外使用电子装置或设备，此时对于需要交流电压的电子装置或设备，通常要进行室外发电，显然这很不方便。而对于需要直流电压的电子装置或设备，则可采用电池进行供电，目前常用的是电子装置或设备配备的充电电池。然而，充电电池的电量一般是比较有限的，而不能长时间供电，此时很需要一个大容量的电池包来供电。
因此，电池包因其连续使用时间较长且方便使用于无市电提供的地点，而被用来提供电子装置或设备所需的电源。现有的电池包可提供直流电压以供电子装置使用，如笔记型计算机、数位相机等。对于一些需要交流电压的电器，如家电，本申请人已经设计了可提供交流电压的便携式蓄电装置，并申请了专利，其申请号为200520112745.3，其可应用于需要提供交流电压的场合，比如停电或在室外等，方便使用。然而，作为一种新技术，采用电池提供交流电压的电池包在其将直流电压转换成交流电压的设计上仍有待进一步改善。
另外，上述各种需要直流电压的电子装置或设备对电源电压的要求各不一样，而且其电池接口规格通常是各不一样。因此，现有大容量的电池包的直流输出端口也很难满足不同电子装置或设备的使用要求。
发明内容
因此，本实用新型的目的在于提供一种具有过载保护的便携式电池包，其通过高压直流电转换高压交流电模块来形成模拟交流电，且在高压直流电转换高压交流电模块与回馈控制电路模块之间电性连接过载保护电路模块，从而实现过载保护。
为实现在上述目的，本实用新型提供一种具有过载保护的便携式电池包，包括充电控制电路模块、电性连接充电控制电路模块的低压直流电转换高压直流电模块、电性连接低压直流电转换高压直流电模块的高压直流电转换高压交流电模块、电性连接高压直流电转换高压交流电模块的过载保护电路模块、电性连接电性连接低压直流电转换高压直流电模块与过载保护电路模块的回馈控制电路模块、及电性连接高压直流电转换高压交流电模块的模拟交流电输出端口。
所述的具有过载保护的便携式电池包，其中，该过载保护电路模块还电性连接低压直流电转换高压直流电模块。
所述的具有过载保护的便携式电池包，其中，高压直流电转换高压交流电模块将直流高压电通过电子切换电路让二个输出端交互轮流跳接直流电压的正负端点，形成模拟交流电输出。
所述的具有过载保护的便携式电池包，其中，该电子切换电路包括四个可控硅开关、四个二极管、一个电容、及两个电阻。
所述的具有过载保护的便携式电池包，其中，两个可控硅开关的第一端分别连接直流高压电，第二端分别连接两个时序开关，第三端分别连接另两个可控硅开关的第一端，该另两个可控硅开关的第二端分别连接另两个时序开关，而第三端则分别接地，两个二极管的正极分别连接在两个可控硅开关的第三端与另两个可控硅开关的第一端之间，而负极则分别连接两个可控硅开关的第二端与两个时序开关之间，两个电阻分别连接在另两个可控硅开关的第二端与另两个时序开关之间，另两个二极管的正极分别连接在另两个可控硅开关的第二端与两个电阻之间，负极分别连接在两个电阻与另两个时序开关之间。电容与模拟交流电输出分别连接在两个可控硅开关的第三端与另两个可控硅开关的第一端之间。
所述的具有过载保护的便携式电池包，其中，回馈控制电路模块包括连接低压直流电转换高压直流电模块的时差顺序先后启动控制模块、连接该时差顺序先后启动控制模块的可控硅驱动模块、连接可控硅驱动模块的时差波形调整器及连接时差波形调整器的市电频率振荡器，该可控硅驱动模块连接所述与高压直流电转换高压交流电模块连接的四个时序开关。
所述的具有过载保护的便携式电池包，其中，该时差顺序先后启动控制模块具有启动时差的功能，分别控制低压直流电转换高压直流电模块及高压直流电转换高压交流电模块，防止于启动时直流高压端让时序开关同时导通，而形成高压正端及接地端短路。
所述的具有过载保护的便携式电池包，其中，该时差顺序先后启动控制模块先启动高压直流电转换高压交流电模块的时序控制驱动，确保时序开关不会同时导通，然后再启动低压直流电转换高压直流电模块的控制电路。
所述的具有过载保护的便携式电池包，其中，市电频率振荡器可产生一定频率的振荡，来控制时序开关的输出，而时差波形调整器可在该振荡频率下产生上、下半周波形不等的波形，通过四个时序开关来控制高压直流电转换高压交流电模块的四个可控硅开关依时序分别导通或关闭，从而形成市电交流电压的模拟波形。
所述的具有过载保护的便携式电池包，其中，进一步包括与充电控制电路模块电性连接的电池、与电池电性连接的充电交换电路模块、电性连接该充电交换电路模块的直流电输出USB端口、及与电池电性连接的电池容量指示电路模块。
本实用新型具有过载保护的便携式电池包，可形成模拟交流电，具有过载保护功能，且其通过采用通用型交流电源插座来供应电力给各种电子装置，从而方便向各种电子装置供电，其还通过在低压直流电转换高压直流电模块与高压直流电转换高压交流电模块之间设置回馈控制电路模块，来保持输出电压的稳定性。
为了能更进一步了解本实用新型的特征以及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。
以下结合附图，通过对本实用新型的具体实施方式
详细描述，将使本实用新型的技术方案及其他有益效果显而易见。
附图中，
图1是本实用新型可提供交流电压的电池包系统的示意图；图2是本实用新型可提供交流电压的电池包系统的高压直流电转换高压交流电模块的电路图；图3是本实用新型可提供交流电压的电池包系统的回馈控制电路模块示意图；图4是本实用新型可提供交流电压的电池包系统的时序开关及交流输出点的时序示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为实现预定目的所采取的技术手段及功效，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，相信本实用新型的目的、特征与特点，应当可由此得到深入且具体的了解，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。
参阅图1，本实用新型可提供交流电压的电池包系统包括电池2、电性连接电池2的充电控制电路模块4、电性连接充电控制电路模块4的低压直流电转换高压直流电模块6、电性连接低压直流电转换高压直流电模块6的高压直流电转换高压交流电模块8、电性连接高压直流电转换高压交流电模块与低压直流电转换高压直流电模块6的过载保护电路模块9、电性连接电性连接低压直流电转换高压直流电模块6与过载保护电路模块9的回馈控制电路模块10、及电性连接高压直流电转换高压交流电模块8的模拟交流电输出端口12。
该充电控制电路模块4可采用现有技术，提供定电流与定电压充电。
低压直流电转换高压直流电模块6可采用现有技术，利用高频振荡切换方式，通过高频变压、升压方式将电池2的低压直流电转换成高压直流电。
如图2所示，高压直流电转换高压交流电模块8将直流高压电DCVi通过电子切换电路让二个输出端A、B交互轮流跳接直流电压的正负端点，形成模拟交流电输出ACVo。该电子切换电路包括四个可控硅(MOSFET)开关K1-K4、四个二极管D1-D4、一个电容C1、及两个电阻R2、R3，可控硅开关K1、K3的第一端分别连接直流高压电DCVi，第二端分别连接时序开关ctr1、ctr3(时序开关ctr1-ctr4属于回馈控制电路模块10的元件，其于后文进行说明)，第三端分别连接可控硅开关K2、K4的第一端。可控硅开关K2、K4的第二端分别连接时序开关ctr2、ctr4，第三端分别接地。二极管D1、D3的正极分别连接在可控硅开关K1、K3的第三端与K2、K4的第一端之间，而负极则分别连接可控硅开关K1、K3的第二端与时序开关ctr1、ctr3之间。电阻R2、R3分别连接在可控硅开关K2、K4的第二端与时序开关ctr2、ctr4之间。二极管D2、D4的正极分别连接在可控硅开关K2、K4的第二端与电阻R2、R3之间，负极分别连接在电阻R2、R3与时序开关ctr2、ctr4之间。电容C1与模拟交流电输出ACVo分别连接在可控硅开关K1、K3的第三端与K2、K4的第一端之间。
二极管D1、D3用于在关闭可控硅开关K1、K3时，透过D1、D3把可控硅开关K1、K3所聚集的电压导到地端而消除，从而可完全关闭可控硅开关K1、K3。R2、R3为连接驱动电路的控制脚，让可控硅开关K2、K4导通。二极管D2、D4为关闭可控硅开关K2、K4时将K2、K4控制脚所剩电荷电位经由D2、D4向驱动电路输出脚泄放，可完全放完且可加速关闭K2及K4。电容C1让输出的模拟市电的电流波形较平稳。该高压直流电转换高压交流电模块8与回馈控制电路模块10的时序开关ctr1-ctr4连接，其工作过程将于下文进行描述。
过载保护电路模块9可采用现有技术，其可使电池包在一个设定的额定功率内工作，当负载超过所设定的额定功率，过载保护电路模块9则会自动保护及切断电源，防止烧毁。
如图3所示，回馈控制电路模块10包括连接低压直流电转换高压直流电模块6的时差顺序先后启动控制模块120、连接该时差顺序先后启动控制模块120的可控硅驱动模块140、连接可控硅驱动模块140的时差波形调整器160及连接时差波形调整器160的市电频率振荡器180，并由可控硅驱动模块140连接四个时序开关ctr1～ctr4，用来与高压直流电转换高压交流电模块8进行连接。
该时差顺序先后启动控制模块120可具有启动时差的功能，分别控制低压直流电转换高压直流电模块6及高压直流电转换高压交流电模块8，其作用在于防止于启动时直流高压端让时序开关ctr1及ctr2或ctr3及ctr4同时导通，而形成高压正端及接地端短路。该时差顺序先后启动控制模块120可先启动高压直流电转换高压交流电模块8的时序控制驱动，确保时序开关ctr1及ctr2或ctr3及ctr4不会同时导通，然后再启动低压直流电转换高压直流电模块6的控制电路。该时差顺序先后启动控制模块120可采用现有的技术来实现。
市电频率振荡器180可产生一定频率的振荡，例如60HZ或50HZ，来控制时序开关ctr1～ctr4的输出。而时差波形调整器160可在该振荡频率下产生上、下半周(duty cycle)波形不等的波形，例如上为40％，下为60％或上为60％，而下为40％的波形。通过ctr1～ctr4来控制高压直流电转换高压交流电模块8的可控硅开关K1～K4依时序分别导通或关闭，从而形成市电交流电压的模拟波形。
为防止高压直流电源于交互跳接交流输出端点时短路，加入时差(deadtime)控制电路，让直流电压源间隔时差再切换，防止短路。
如图4所示，其为时序开关及交流输出点的时序示意图。ctr1与ctr3由原本互为反相的电位时序波形，经由时差波形调整器160强制在ctr1及ctr3在高电位的半周波去除一定比例的时间值(例如5-15％)的高电位输出，而形成ctr1及ctr3在高电位的半周期高电位波形较低电位半周期波形的时序时间段较短，即ctr1在T2时段内强制去除一定时间的高电位输出，而ctr3在T4时段内强制去除一定时间的高电位输出。另外，ctr2为ctr1的反相电位时序波形输出，用以防止高压直流电位和低(接地)电位端短路。Ctr4为ctr3的反相电位时序波形输出，用以防止高压直流电位和低(接地)电位端短路。
在时序时间段T1使ctr1及ctr4处于有一段时间同时为高位，让可控硅开关K1、K4在ctr1、ctr4同时为高位时，市电交流输出端ACVo的A端因K1导通而为正高电压，而B端因K4导通为地端电压，此时A点对B点形成正高电压。在T1、T3时段内，为防止ctr1与ctr2或ctr3与ctr4同时导通形成高压端与低压端短路，所以让ctr1与ctr2错时段导通，ctr3与ctr4错时段导通。而且为模拟交流市电正弦波特性，特别让ctr1与ctr4于T1时段导通形成A点对B点正高压，此时ctr2与ctr3不导通。且让ctr2与ctr3于T3时段同时导通，而ctr1与ctr4于T3时段同时不导通，从而形成A点对B点的负高压，如同市电交流电压的负半周。
T2与T4时段模拟市电交流正弦波由零电位往正高电位升及由零电位往负高电位降时正弦波的上升与下降的斜率及上升与下降曲线，于该两时段让ctr1与ctr3导通，且ctr2与ctr4同时不导通，或者让ctr2与ctr4同时导通，且ctr1与ctr3同时不导通，形成A点对B点的市电输出端口电位等同电位，即零电位压差，用来模拟市电交流正弦波形特性。
T5时段重复T1时段的功能动作，以60HZ或50HZ时差重复一次，形同市电交流电的正弦波频率值。
模拟交流电输出端口12采用现有通用型交流电源插座来供应电力给各种电子装置，从而方便向各种电子装置供电。
本实用新型可提供交流电压的电池包系统进一步设有与电池2电性连接的充电交换电路模块14及电性连接该充电交换电路模块14的直流电输出USB端口16。该充电交换电路模块14可采用现有技术将宽范围的直流电压输入调整成固定的5V直流输出，且通过直流电输出USB端口16进行输出。从而方便使用。
本实用新型可提供交流电压的电池包系统进一步设有与电池2电性连接的电池容量指示电路模块18，其可采用现有技术，将电池2的容量分成数段，如4段，指示当前电池2的容量处于哪一段。而且，该电池容量指示电路模块18还可指示电池2是否处于充电状态。从而方便使用。
综上所述，本实用新型通过高压直流电转换高压交流电模块来形成模拟交流电，且在高压直流电转换高压交流电模块与回馈控制电路模块之间电性连接过载保护电路模块，从而实现过载保护。且其通过采用通用型交流电源插座来供应电力给各种电子装置，从而方便向各种电子装置供电，其还通过在低压直流电转换高压直流电模块与高压直流电转换高压交流电模块之间设置回馈控制电路模块，来保持输出电压的稳定性。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本实用新型后附的权利要求的保护范围。
权利要求1.一种具有过载保护的便携式电池包，其特征在于，包括充电控制电路模块、电性连接充电控制电路模块的低压直流电转换高压直流电模块、电性连接低压直流电转换高压直流电模块的高压直流电转换高压交流电模块、电性连接高压直流电转换高压交流电模块的过载保护电路模块、电性连接电性连接低压直流电转换高压直流电模块与过载保护电路模块的回馈控制电路模块、及电性连接高压直流电转换高压交流电模块的模拟交流电输出端口。
2.根据权利要求1所述的具有过载保护的便携式电池包，其特征在于，该过载保护电路模块还电性连接低压直流电转换高压直流电模块。
3.根据权利要求1所述的具有过载保护的便携式电池包，其特征在于，高压直流电转换高压交流电模块将直流高压电通过电子切换电路让二个输出端交互轮流跳接直流电压的正负端点，形成模拟交流电输出。
4.根据权利要求3所述的具有过载保护的便携式电池包，其特征在于，该电子切换电路包括四个可控硅开关、四个二极管、一个电容、及两个电阻。
5.根据权利要求4所述的具有过载保护的便携式电池包，其特征在于，两个可控硅开关的第一端分别连接直流高压电，第二端分别连接两个时序开关，第三端分别连接另两个可控硅开关的第一端，该另两个可控硅开关的第二端分别连接另两个时序开关，而第三端则分别接地，两个二极管的正极分别连接在两个可控硅开关的第三端与另两个可控硅开关的第一端之间，而负极则分别连接两个可控硅开关的第二端与两个时序开关之间，两个电阻分别连接在另两个可控硅开关的第二端与另两个时序开关之间，另两个二极管的正极分别连接在另两个可控硅开关的第二端与两个电阻之间，负极分别连接在两个电阻与另两个时序开关之间。电容与模拟交流电输出分别连接在两个可控硅开关的第三端与另两个可控硅开关的第一端之间。
6.根据权利要求5所述的具有过载保护的便携式电池包，其特征在于，回馈控制电路模块包括连接低压直流电转换高压直流电模块的时差顺序先后启动控制模块、连接该时差顺序先后启动控制模块的可控硅驱动模块、连接可控硅驱动模块的时差波形调整器及连接时差波形调整器的市电频率振荡器，该可控硅驱动模块连接所述与高压直流电转换高压交流电模块连接的四个时序开关。
7.根据权利要求6所述的具有过载保护的便携式电池包，其特征在于，该时差顺序先后启动控制模块具有启动时差的功能，分别控制低压直流电转换高压直流电模块及高压直流电转换高压交流电模块，防止于启动时直流高压端让时序开关同时导通，而形成高压正端及接地端短路。
8.根据权利要求7所述的具有过载保护的便携式电池包，其特征在于，该时差顺序先后启动控制模块先启动高压直流电转换高压交流电模块的时序控制驱动，确保时序开关不会同时导通，然后再启动低压直流电转换高压直流电模块的控制电路。
9.根据权利要求8所述的具有过载保护的便携式电池包，其特征在于，进一步包括与充电控制电路模块电性连接的电池、与电池电性连接的充电交换电路模块、电性连接该充电交换电路模块的直流电输出USB端口、及与电池电性连接的电池容量指示电路模块。
专利摘要一种具有过载保护的便携式电池包包括充电控制电路模块、电性连接充电控制电路模块的低压直流电转换高压直流电模块、电性连接低压直流电转换高压直流电模块的高压直流电转换高压交流电模块、电性连接高压直流电转换高压交流电模块的过载保护电路模块、电性连接电性连接低压直流电转换高压直流电模块与过载保护电路模块的回馈控制电路模块、及电性连接高压直流电转换高压交流电模块的模拟交流电输出端口。本实用新型通过高压直流电转换高压交流电模块来形成模拟交流电，且在高压直流电转换高压交流电模块与回馈控制电路模块之间电性连接过载保护电路模块，从而实现过载保护。
文档编号H02H7/18GK2896647SQ20052012964
公开日2007年5月2日 申请日期2005年10月27日 优先权日2005年10月27日
发明者蔡火炉, 余文雄 申请人:精模电子科技(深圳)有限公司, 北京华旗资讯数码科技有限公司, 余文雄