专利名称：基于电池组的电源装置及其放电方法
技术领域：
本发明涉及电池电源领域，特别涉及基于电池组的电源放电技术。
背景技术：
锂离子电池(Li-ion Batteries)有时简称为“锂电池”，它以炭材料为负极，以含 锂的化合物作正极，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，因此被称为锂离子电 池。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负 极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔 中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时(即我们使用电池的过 程)，嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。 我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正 极一负极一正极的运动状态。锂离子电池具有电压高、比能量大、循环寿命长、安全性好、无记忆效应、自放电小 等优点。在目前的手机、数码相机、笔记本电脑等个人设备中普遍使用，成为人们日常生活 中电能的一个常见来源。目前常见的方式是由一个锂离子电池供电，或将多个锂离子电池通过串并联方式 连接成电池组供电。在手持设备(如手机)中，对电池体积的要求非常高，然而锂离子电池 体积越小通常放电电流就会越小，使用时间就会越短。如何以更小体积的电池提供更大的 放电电流和更长的使用时间就成为要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于电池组的电源装置及其放电方法，可以提高电池 的使用率，延长设备使用时间。为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种基于电池组的电源装置，包 括N个锂离子电池单元，N为大于1的整数；一个开关，用于在N个锂离子电池单元之间依次循环切换，每次切换后将N个锂 离子电池单元中的一个与负载电路接通，其中，每个锂离子电池单元每次接通的持续时间T 小于10秒。本发明的实施方式还提供了一种基于电池组的电源放电方法，包括以下步骤A将一个锂离子电池单元与负载电路接通放电；B放电持续时间达到T后，断开该锂离子电池单元与负载电路的连接；回到步骤A，接通下一个锂离子电池单元；在N个锂离子电池单元之间通过上述步骤A和B依次循环切换，N为大于1的整 数，T小于10秒。本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于
通过一个开关在多个锂离子电池单元之间进行依次循环切换，每一个锂离子电池 单元每一次接通时都是脉冲放电，利用锂离子电池脉冲瞬间放电可提供更高电流的特性， 能够以同样的电池组为用电设备提供更高的电流。在锂离子电池用至电压较低时，传统使 用方法已无法输出合格大小的电流，通过多个锂离子电池循环脉冲放电，仍可以输出较大 的电流，因此电池组的放电可以更彻底，提高了电池的使用率，延长了用电设备的使用时 间，延长了锂离子电池的寿命。进一步地，对电池组的输出进行稳压，可以使电源输出更为稳定，减少因脉冲而导 致的电压波动。进一步地，根据锂离子电池单元的放电曲线，在放电电流下降到稳定输出电流之 前结束当前脉冲放电，可以较为明显地提升输出电流和电池利用率。进一步地，如果用电设备处于待机状态，则可以停止在各锂离子电池单元之间的 切换，或者以非常缓慢的速度进行切换，从而适应待机状态的需要。
图1是本发明第一实施方式中基于电池组的电源装置结构示意图；图2是本发明第一实施方式中电源输出情况示意图；图3是本发明第二实施方式中基于电池组的电源装置结构示意图；图4是本发明第三实施方式中基于电池组的电源放电方法流程示意图。
具体实施例方式在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本 领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化 和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施 方式作进一步地详细描述。本发明第一实施方式涉及一种基于电池组的电源装置，其基本结构如图1所示。 该电源装置包括N个锂离子电池单元，电池1、电池2........电池N，N为大于1的整数。各锂离
子电池应当是同一型号的，新旧程度也最好相同或相似。—个开关，用于在N个锂离子电池单元之间依次循环切换，每次切换后将N个锂离 子电池单元中的一个与负载电路接通。为了形成有效的脉冲，每个锂离子电池单元每次接 通的持续时间T 一般为秒级(应小于10秒)，例如可以是0. 5秒、1秒，1. 3秒等数值。例如有4个锂离子电池单元，编号为1、2、3、4，则依次循环切换的顺序为1、2、3、 4、1、2、3、4、1、2......ο电源的输出情况如图2所示。放电过程被划分为若干个时间片Ti,下标i是正整 数，每个时间片的长度是T。在时间片T1期间电池1放电，此后切换到电池2，在T2期间电
池2放电，......，在Tn期间电池N放电，此后再切换回电池1，在时间片TN+1再由电池1放
电，......在整体上看，就会得到一个持续的电源输出，如图2的最后一行所示。
通过一个开关在多个锂离子电池单元之间进行依次循环切换，每一个锂离子电池 单元每一次接通时都是脉冲放电，利用锂离子电池脉冲瞬间放电可提供更高电流的特性， 能够以同样的电池组为用电设备提供更高的电流。在锂离子电池用至电压较低时，传统使 用方法已无法输出合格大小的电流，但利用本发明的技术方案，通过多个锂离子电池循环 脉冲放电，仍可以输出较大的电流，因此电池组的放电可以更彻底，提高了电池的使用率， 延长了用电设备的使用时间，延长了锂离子电池的寿命。图1中开关正切换在电池2上，将电池2与负载电源接通。从接入电池2起，持续 放电T后，开关将切换到下一个电池(电池3)上。因为不同的锂离子电池单元的放电曲线可能有差异，此外不同的设备对电流大小 的要求不同，所以在不同的应用场景下T的大小也会不同。T可以有多种确定的方法，例如 可以通过实验或仿真得到。下面再介绍一种确定T的方法。先测定锂离子电池单元的放电曲线，假定测得从接通到放电电流下降到稳定输出 电流的时间长度为T0，则T取不大于TO的值为宜。在放电电流下降到稳定输出电流之前结 束当前脉冲放电，可以较为明显地提升输出电流和电池利用率。当然，即使T大于T0，也可以达到平均输出电流较大的效果，只是T大于TO的这一 段没有进一步的贡献而已。开关可以通过多种方式实现，例如电子开关芯片、继电器、开关三级管电路、可控 硅电路等等该电源装置的用途广泛，可用于电子书阅读器，也可以应用于其它一切需要 使用电池的设备，特别是手持移动设备，例如手机、个人数字助理(Personal Digital Assistant，简称“PDA”)、手持游戏机、MP3(MPEGAudio Layer 3，简称 “MP3”)播放器、数码
像机等等。本发明第二实施方式涉及一种基于电池组的电源装置。第二实施方式在第一实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于增加了 一个稳压电路，接在开关的输出端与负载电路之间，用于对开关输出的电能进行稳压。具体 可参见图3。对电池组的输出进行稳压，可以使电源输出更为稳定，减少因脉冲而导致的电压 波动。可以理解，稳压电路是一种成熟技术，可以是简单到一个电容，也可以是一个复杂 的电路，因为稳压电路本身不是本发明的创新，所以这里不对稳压电路进行详细说明了。本发明第三实施方式涉及一种基于电池组的电源放电方法，其流程如图4所示。在步骤401中，将一个锂离子电池单元与负载电路接通放电。此后进入步骤402，该锂离子电池单元持续放电T时长。可以用一个定时器控制， 该定时器每隔T的时长触发一次超时事件。T 一般为秒级，通常应该小于10秒。此后进入步骤403，断开该锂离子电池单元与负载电路的连接。此后回到步骤 401，接通下一个锂离子电池单元。在N个锂离子电池单元之间通过上述步骤401-403依次循环切换，N为大于1的整数。本实施方式是与第一或第二实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一或第二实施方式互相配合实施。第一或第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方 式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节 也可应用在第一或第二实施方式中。本发明第四实施方式涉及一种基于电池组的电源放电方法。第四实施方式在第三实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于当用电 设备处于待机状态时，可以停止在各锂离子电池单元之间的切换，或者以非常缓慢的速度 进行切换，从而适应待机状态的需要。具体地说，方案一如果负载电路处于待机状态，则停止步骤401-403，直至负载电路恢复正
常工作。方案二 如果负载电路处于待机状态，则在放电持续时间达到M后才断开该锂离 子电池单元与负载电路的连接，其中，M大于T。可以理解，正常的脉冲切换是秒级的，而于 待机状态后的切换可以是小时级的，例如，M可以是2个小时，而T是1秒。本实施方式是与第一或第二实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第 一或第二实施方式互相配合实施。第一或第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方 式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节 也可应用在第一或第二实施方式中。本发明的各方法实施方式均可以以软件、硬件、固件等方式实现。不管本发明是 以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储 器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的 或者可是换的介质等等)。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑(Programmable Array Logic，简称“PAL”)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称“RAM”)、可编程只读存 储器(Programmable Read Only Memory，简称 “PROM”)、只读存储器(Read-Only Memory, 简称“ROM”)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable ROM，简 称“EEPR0M”)、磁盘、光盘、数字通用光盘(Digital Versatile Disc，简称“DVD”)等等。虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但 本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发 明的精神和范围。
权利要求
一种基于电池组的电源装置，其特征在于，包括N个锂离子电池单元，N为大于1的整数；一个开关，用于在所述N个锂离子电池单元之间依次循环切换，每次切换后将所述N个锂离子电池单元中的一个与负载电路接通，其中，每个锂离子电池单元每次接通的持续时间T小于10秒。
2.根据权利要求1所述的基于电池组的电源装置，其特征在于，还包括一个稳压电路， 接在所述开关的输出端与所述负载电路之间，用于对所述开关输出的电能进行稳压。
3.根据权利要求1所述的基于电池组的电源装置，其特征在于，所述T通过以下方法确定根据锂离子电池单元的放电曲线，从接通到放电电流下降到稳定输出电流的时间长度 为T0，则T不大于TO。
4.根据权利要求1所述的基于电池组的电源装置，其特征在于，开关可以通过以下方 式之一实现电子开关芯片、继电器、开关三级管电路、可控硅电路。
5.根据权利要求1所述的基于电池组的电源装置，其特征在于，所述电源装置可用于 电子书阅读器。
6.一种基于电池组的电源放电方法，其特征在于，包括以下步骤 A将一个锂离子电池单元与负载电路接通放电；B放电持续时间达到T后，断开该锂离子电池单元与所述负载电路的连接； 回到步骤A，接通下一个锂离子电池单元；在N个锂离子电池单元之间按上述步骤A和B依次循环切换，N为大于1的整数，T小 于10秒。
7.根据权利要求6所述的基于电池组的电源放电方法，其特征在于，还包括以下步骤 如果所述负载电路处于待机状态，则停止所述步骤A、B。
8.根据权利要求6所述的基于电池组的电源放电方法，其特征在于，所述步骤B进一步 包括以下子步骤如果所述负载电路处于待机状态，则在放电持续时间达到M后才断开该锂离子电池单 元与所述负载电路的连接；如果所述负载电路处于非待机状态，则放电持续时间达到T后，断开该锂离子电池单 元与所述负载电路的连接； 其中，M大于T。
全文摘要
本发明涉及电池电源领域，公开了一种基于电池组的电源装置及其放电方法。本发明中，通过一个开关在多个锂离子电池单元之间进行依次循环切换，每一个锂离子电池单元每一次接通时都是脉冲放电，利用锂离子电池脉冲瞬间放电可提供更高电流的特性，能够以同样的电池组为用电设备提供更高的电流，提高了电池的使用率。对电池组的输出进行稳压，可以使电源输出更为稳定。
文档编号H02J7/00GK101888099SQ20091005721
公开日2010年11月17日 申请日期2009年5月12日 优先权日2009年5月12日
发明者朱伟, 李晶, 王骞, 薛新华 申请人:上海易狄欧电子科技有限公司