連接狀態可控的可充電電池單元及組合電池的製作方法
2023-08-10 06:50:41 5
專利名稱：連接狀態可控的可充電電池單元及組合電池的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種連接狀態可控的可充電電池單元及電池，尤其是一種可根據需要對構成可充電電池單元的電芯進行開啟或關閉控制的可充電電池單元以及採用該可充電電池製成的電池組、組合電池。屬於電池製造技術領域。
背景技術：
目前，人們常用的可充電組合電池是將若干可充電的單體電池進行組合連接而製成的。組成電池組的可充電單體電池被稱為可充電電芯。
常見的筆記本電腦電池就是一種可充電的組合電池，雖然各種不同的筆記本電腦電池之間具有不同的輸出電壓及外部形狀，但其內部結構仍然是通過將若干可充電電芯進行串聯、並聯或混合連接而構成。
可充電組合電池雖然在使用方面方便、靈活、可移動等優點，但是，也存在著不足，其主要表現為每個可充電電芯的質量及性能存在著差別。
在組合電池中，每個可充電電芯都是被封裝在組合電池的殼體中。當某個可充電電芯或者電池組發生故障時，如短路、斷路；可充電電芯出現過充電或者過放電現象時，不僅會影響到所在迴路的使用性能，還有可能影響到整個組合電池的使用性能，並表現為整個組合電池的使用性能下降或故障。
由於現有可充電組合電池無法判斷出現故障的可充電電芯，所以當組合電池因可充電電芯故障而出現性能下降時，只能更換整個組合電池，從而造成浪費，特別是由於可充電組合電池的價格相對較高(如筆記本電腦電池)，而整體組合電池的報廢，將造成較為嚴重經濟損失。
另外，常用的組合電池在工作中，通常都是統一放電、統一充電的，由於每個電芯的質量不一，使組合電池或電池組中的電芯在放電或充電時，內部實際消耗或灌充的電量不夠均衡，長期在這種不均衡狀態下工作的電芯，較容易發生故障，從而影響電池組以及所組成的組合電池的性能。
再有，當電池組，特別是由若干電池組構成的組合電池中個別電芯發生故障時，該電芯所在的電池組會出現電壓不穩定的現象，從而影響對用電設備的供電質量。
實用新型內容本實用新型的主要目的在於針對上述由於可充電電芯故障而造成整個組合電池故障並報廢的問題提供一種連接狀態可控的可充電電池單元，該可充電電池單元所在的迴路可以被關閉並進行旁路導通。
本實用新型的另一目的在於提供一種或一種以上利用上述可充電電池單元所組成的電池組，該電池組中任何一個可充電電池單元均可被從該電池組中隔離，同時，根據可充電電池單元的不同聯接方式，還可提供具有串聯放電，並聯充電功能的電池組，使可充電電芯的使用性能得以穩定。
本實用新型的再一目的在於提供一種將上述電池組進行並聯或串聯或混聯而製成的組合電池，該組合電池具有靈活的充、放電方式，並不會因組成該組合電池中任何電芯發生故障而造成整個組合電池報廢。
本實用新型的又一目的在於提供一種具有恆壓控制的組合電池，當個別電芯被隔離後，通過恆壓控制，可保持該組合電池的輸出電壓穩定。
本實用新型的目的是通過以下各項技術方案分別實現的一種連接狀態可控的可充電電池單元，所述的可充電電池單元至少由可充電電芯、第一控制開關及第二控制開關構成；所述的可充電電芯與第一控制開關串聯後再與第二控制開關並聯；所述第一控制開關、第二控制開關在工作時，同時只有一個開關接通；其中，第一控制開關用於將可充電電芯與外部電路接通或斷開，第二控制開關用於在第一控制開關將可充電電芯與外部電路斷開時將該可充電電芯旁路，通過這種設置，可使發生故障的電池單元被隔離，而通過旁路，不會影響其餘可充電電池單元的正常工作。
本放案中，在可充電電池單元中設置測控電路，該測控電路的信號檢測端與可充電電芯的輸出端連接，用以對可充電電芯的工作狀態進行檢測。
所述的測控電路具有放電控制信號端以及充電控制信號端；所述放電控制信號端、充電控制信號端與所述第一控制開關的控制信號輸入端連接，用於對該可充電電芯的放電、充電進行控制。
第一控制開關可採用開關電晶體或繼電器或低阻MOSFET，其控制迴路與測控電路的放電控制信號或充電控制信號連接。
另外，第一控制開關還可以是由兩個並聯有單向導通元件的開關電晶體或繼電器或低阻MOSFET串聯組成的可控開關電路，該可控開關電路具有兩個控制信號輸入端，並分別與所述測控電路的放電控制信號端、充電控制信號端連接，用以對可充電電芯的放電或充電進行聯合控制。
所述的第一控制開關的控制信號還與外部控制信號連接，用於外部設備對該可充電電芯的放電或充電過程進行控制，同時，所述的可充電電芯的輸出端也接設有連接外部控制設備的信號線，用於將所述可充電電芯的電壓信號輸出。
上述的第二控制開關也可以是開關電晶體或繼電器或低阻MOSFET；所述開關電晶體或低阻MOSFET的控制端或繼電器的控制迴路接外部控制設備的控制信號，用於外部控制設備對該可充電電芯所在的迴路進行旁路控制。上述可充電電芯可以採用鋰離子電芯或鎳氫電芯或鎳鎘電芯。
利用上述可充電電池單元所組成的電池組的技術方案是將上述可充電電池單元組成電池組，該電池組由一個以上所述的可充電電池單元串聯組成。在可充電電池單元之間串聯有選擇開關，該選擇開關的公共端連接上一級可充電電池單元，其第一選擇端連接下一級可充電電池單元或電池組的負極；其第二選擇端接電池組的負極。
所述可充電電池單元的正極通過單向導通元件與充電電源的正極連接，該單向導通元件的導通設置方向為充電電流方向。
組成的電池組還通過充放電選擇開關分別與充電電源或放電迴路連接，該充放電選擇開關的公共端連接到該電池組的正極輸出端，該充放電選擇開關的兩個輸出端分別連接充電電源或放電迴路；通過該充放電選擇開關控制電池組的充電或放電狀態。
組合電池的技術方案是將由上述可充電電池單元組成的一組以上的電池組相互並聯或串聯或串聯後再並聯而組成的。
該組合電池中設置有放電母線；所述電池組的正極與所述放電母線連接，或者通過單向導通元件與所述放電母線連接；所述單向導通元件的接設方向為放電電流方向。
該組合電池中還設置有充電母線；所述電池組的正極與所述充電母線連接，或者通過單向導通元件與所述充電母線連接；所述單向導通元件的接設方向為充電電流方向。
所述的電池組通過選擇開關相互串聯，或者所述電池組通過選擇開關串聯組成一串聯組，再由一組以上的所述串聯組並聯組成；所述選擇開關的公共端與所述電池組的負極連接，該選擇開關的一輸出端與相鄰電池組的正極連接，該選擇開關的另一輸出端連接所述組合電池的負極。
所述的電池組的正極通過單向導通元件與充電電源的正極連接；所述單向導通元件的導通設置方向為該電池組的充電電流方向。
所述的串聯組的正極通過另一個選擇開關與充電電源的正極連接或者與放電輸出端連接；通過所述另一個選擇開關可對該串聯組進行充電或放電狀態切換。
最後，實現具有恆壓控制的組合電池的技術方案是在上述任一組合電池中設置恆壓控制電路，其中，電池組的輸出接所述恆壓電路的輸入端；所述恆壓控制電路的輸出為所述組合電池的輸出。
所述的恆壓控制電路至少具有信號檢測控制模塊及功率輸出單元；所述信號檢測控制模塊至少具有兩個輸入端，其中，第一輸入端與所述恆壓控制電路的輸入端連接，用於輸入由所述電池組的輸出；第二輸入端與所述恆壓控制電路的輸出端連接；用於將該恆壓電路的輸出進行反饋；所述信號檢測控制模塊的輸出端與所述功率輸出單元的控制信號輸入端連接；所述功率輸出單元的輸出端為恆壓控制電路的輸出端。
所述的信號檢測控制模塊還設有輸出電壓調節輸入端，用於輸入外部的電壓調節信號。
通過上述技術方案可知，可充電電芯通過與第一控制開關串聯後再與第二控制開關並聯，就可實現對該可充電電芯工作狀態的控制，無論其處於放電狀態或者是充電狀態，只要發生故障，都可以通過第一控制開關的斷開、第二控制開關的導通，將該可充電電芯從其所在的迴路中隔離。為保證及時發現出現故障的可充電電芯，並及時處理，可充電電芯的輸出電壓始終受到測控電路的檢測，當可充電電芯出現過放電或過充電現象時，由於輸出電壓出現了大幅降低或升高，測控電路就可以輸出控制信號，對所檢測的可充電電芯進行隔斷，使其脫離所在的電池組，進而保證整個組合電池工作狀態及使用性能的穩定。
另外，在上述技術方案中，還可將可充電電芯的狀態信號與外部的中央處理單元(CPU)連接，使該可充電電芯受到雙重控制，不僅能夠通過測控電路對該可充電電芯進行檢測控制，而且還能根據需要，由計算機對其進行特殊的強制性控制。
利用上述技術方案，可以構成包括兩種控制開關以及測控電路的可充電電池單元，利用該可充電電池單元可組成多種電池組及組合電池。
本實用新型通過對可充電電芯進行一一對應的檢測控制以及將外部中央控制單元(CPU)接入該電路中，實現了對組成電池組、組合電池中的每一個可充電電芯的有效檢測控制，進而為消除因單個可充電電池單元的損壞或性能下降對整個組合電池性能的影響，保持整個組合電池的性能狀況穩定提供了可能，具有較高的實際應用價值。
圖1為本實用新型所涉及可充電電池單元的原理圖；圖2為本實用新型所涉及可充電電池單元一個具體實施例的電路原理圖；圖3為本實用新型所涉及可充電電池單元組成的串聯電池組原理圖；
圖4為本實用新型所涉及可充電電池單元組成的串聯放電/並聯充電電池組原理圖；圖5為圖3所示串聯電池組所組成的一種組合電池原理圖；圖6為可對串聯電池組進行串聯放電/並聯充電的組合電池原理圖；圖7為圖4所示電池組並聯構成組合電池的原理圖；圖8為具有恆壓控制電路的組合電池原理圖；圖9為本實用新型所涉及組合電池中恆壓控制電路的一個具體實施例電路圖。
具體實施方式
以下，結合具體實施例並參照附圖，對本實用新型做進一步的詳細說明。
本實用新型所提供的電池組、組合電池的基礎在於連接狀態可控的可充電電池單元的技術實施方案，其原理如下如圖1所示，可充電電芯A的負極串聯著第一控制開關K1，第二控制開關K2與可充電電芯A、第一控制開關K1並聯後，組成一個基本的可充電電池單元。在工作中，第一控制開關K1接通時，第二控制開關K2處於斷開位置；反之，當第一控制開關K1斷開時，第二控制開關K2處於接通位置。
在上述可充電電池單元與其他可充電電池單元串聯組成電池組後，當該可充電電池單元發生故障或需要被隔離時，第一控制開關K1斷開，第二控制開關K2隨即接通將與該可充電電池單元串聯的上級、下級兩個可充電電池單元直接連接，從而保證該可充電電池單元所在的串聯電池組能夠繼續工作。
通過上述原理，可以獲得連接狀態可控的可充電電池單元、電池組以及組合電池的具體實施例。
實施例一圖2所示為一個連接狀態可控的可充電電池單元的具體實施例電路原理圖。
圖中，可充電電芯A的兩端還接設一測控電路。
在本實施例中，測控電路的檢測線路採用R5421晶片IC1；第一控制開關是由MOS管Q1、MOS管Q2，二極體D5、二極體D6構成的雙向可控開關電路；第二控制開關是與可充電電芯A、第一控制開關並聯的開關元件MOS管Q3。
上述雙向可控開關電路中，MOS管Q1的漏極與可充電電芯的負極連接，MOS管Q1、MOSQ管2的源極對接，MOSQ管2的漏極充當所構成的可充電電池單元的負極。
二極體D5的正極與MOS管Q1的漏極連接，負極與MOS管Q1的源極連接；二極體D6的正極與MOSQ管2的漏極連接，負極與MOSQ管2的源極連接。
MOS管Q1與MOSQ管2的柵極共同作為該雙向可控開關電路的控制信號輸入端並分別與晶片IC1的控制信號輸出端1腳、3腳通過二極體D2、二極體D3連接。
晶片IC1的5腳通過電阻R1的分壓連接到可充電電芯A的正極，晶片IC1的6腳與可充電電芯A的負極連接，對該可充電電芯A的電壓進行採樣檢測當所檢測的可充電電芯A處於正常放電狀態時，檢測控制模塊IC1晶片的1腳輸出高電位，3腳輸出低電位，使MOS管Q1導通，MOS管Q2關斷，電流從正極流出。
當所檢測的可充電電芯A處於正常充電狀態時，檢測控制模塊IC1晶片的1腳輸出低電位，3腳輸出高電位，使MOS管Q1關斷，MOS管Q2導通。電流從正極流入。
當所檢測的可充電電芯A的輸出電壓過低時，表明該電芯處於過放電狀態或可能出現故障，檢測控制模塊IC1晶片的1腳、3腳同時輸出低電位，將MOS管Q1、Q2關斷，使該電芯的通路被隔斷。
同樣，當所檢測的可充電電芯A的輸出電壓過高時，表明該電芯處於過充電狀態，檢測控制模塊IC1晶片發出控制信號將該電芯關斷，使其可以暫時脫離充電狀態。
在上述電路中，可充電電芯A的正極還接設一個電壓信號輸出線P至中央處理單元(CPU)的信號輸入端；中央處理單元(CPU)的信號輸出端有三個控制信號的連線被接設到上述測控電路中，其中兩個控制信號線k1、k2分別通過二極體D1、D4連接與MOS管Q1、Q2的控制端連接，從而能夠對該電芯進行強制充、放電或隔斷的狀態控制。而另外一個控制信號線連接在第二控制開關MOS管Q3的控制端。
當上述檢測控制模塊IC1晶片或中央處理單元(CPU)對該可充電電芯A進行隔斷或強行隔斷操作時，MOS管Q3的控制端接收到中央處理單元(CPU)輸出的高電位控制信號k3，將該MOS管Q3導通，該可充電電芯A被旁路接通，進而使連接在該可充電電芯A上、下的其他可充電電芯被直接串接，達到隔離該可充電電芯A目的。
另外，晶片IC1的短路信號檢測輸入端2腳通過電阻R2與可充電電芯A的負極連接。當所檢測的可充電電芯A發生短路故障時，由於2腳獲得一個相對高電位，晶片IC1中的邏輯電路將通過1腳輸出高電位，使MOS管Q1被關斷，從而將所檢測的可充電電芯A的電流通路被關斷，該可充電電芯A與其它可充電電芯隔離。
通過上述實施例所提供的連接狀態可控的可充電電池單元，可以組成多種電池組以及組合電池。
實施例二如圖3所示，採用實施例一所提供的連接狀態可控的可充電電池單元B1、B2、B3組成一串聯電池組，該電池組的正極為DC端。圖中，三個可充電電池單元均具有用於與外部控制設備連接的信號端，其中，x1、x2、x3分別為三個可充電電池單元對外的輸出信號端；k1、k2、k3分別為三個可充電電池單元接受外部控制信號的輸入端。
當任何一個可充電電池單元被隔離時，其餘兩個可充電電池單元可以繼續保持連接的工作狀態。外部控制設備可以根據x1、x2、x3所傳輸的可充電電池單元B1、B2、B3的狀態信號對任何可充電電池單元進行外部幹預式的控制操作，也可以不依賴x1、x2、x3所傳輸的信號而進行強制性的控制操作。
實施例三本實施例是採用上述實施例一所述的可充電電池單元B1、B2、B3組成一個可並聯充電/串聯放電的電池組。具體方案如下如圖4所示，可充電電池單元B1、B2、B3之間通過兩個第三控制開關K3.1、K3.2串聯。該第三控制開關K3.1、K3.2是一種選擇開關(在本實施例中採用的是繼電器)，它具有公共端G、一號被選端1、二號被選端2及控制端k3.1(圖中第三控制開關K3.1)。
如圖所示，第三控制開關K3.1的公共端G與可充電電池單元B1的負極連接；一號被選端1與相鄰的下一個可充電電池單元B2的正極連接；二號被選端2與整個電池組的負極連接。可充電電池單元B2與可充電電池單元B3之間通過另一個第三控制開關K3.2進行連接，其連接方式同上。
電池組中還設置有具有導通選擇端G4、兩個被選端及控制端k4的第四控制開關K4(在本實施例中採用的是繼電器)。第四控制開關K4的導通選擇端G4與該電池組的正極(即可充電電池單元B1的正極連接。第四控制開關K4的一個被選端與充電電源端Vcc連接，另一個被選端成為本實施例所述電池組的輸出端DC。
當本實施例所述電池組的第四控制開關K4與電池組的輸出端DC選通、第三控制開關K3.1、K3.2的導通選擇端(如K3.1的G端)與一號被選端(如K3.1的1端)連接時，可充電電池單元B1、B2、B3被串聯，該電池組為放電狀態。
當第四控制開關K4與充電電源端Vcc選通、第三控制開關K3.1、K3.2的導通選擇端(如K3.1的G端)與二號被選端(如K3.1的2端)連接時，可充電電池單元B1、B2、B3被並聯，該電池組為充電狀態。
在該電池組處於充電狀態下，為使可充電電池單元B1、B2、B3之間不發生相互對充電現象，可充電電池單元B2、B3的正極通過二極體D2、D3與充電電源端Vcc連接，同時，第四控制開關K4與充電電源端Vcc連接的被選端之間增設一個二極體D1，使可充電電池單元B1在充電時通過該二極體D1與充電電源端Vcc連接。上述二極體D1、D2、D3的導通設置方向均為充電電流方向。
本實施例中，第四控制開關K4用於對電池組放電、充電狀態進行切換控制；第三控制開關K3.1、K3.2用於對組成該電池組的可充電電池單元進行串聯或並聯狀態切換。
第四控制開關K4的控制端k4以及第三控制開關K3.1、K3.2的控制端k3.1、k3.2均與外部控制設備(如中央處理器)的控制信號輸出端連接，從而在外部設備的控制下，進行連接狀態及工作狀態的切換。
實施例四本實施例是將兩個上述實施例二所述的電池組進行並聯而構成的一種組合電池。所採用的電池組用Bz表示，如圖5所示。
在該組合電池中，還設置有放電母線1以及充電母線2。電池組Bz的正極通過二極體D1、D2連接到放電母線1並通過輸出端DC對外部負載放電，同時，電池組Bz的正極還通過二極體D1.1、D2.1與充電母線2連接，並由充電電源Vcc對本實施例進行充電。
二極體D1、D2的導通方向為電池組的放電電流方向，使電池組Bz之間不會發生電流互相倒灌現象。
二極體D1.1、D2.1的導通方向為電池組的充電電流方向，使電池組Bz之間在充電時不會發生充電電流互充現象。
實施例五本實施例是將兩個由上述實施例一所述的連接狀態可控的可充電電池單元B1、B2串聯成一個小電池組Bm，再將三個小電池組Bm通過兩個與上述實施例三中所述第三控制開關相同的控制開關Km進行連接並組成一個串聯組，最後將兩個相同的串聯組進行並聯而構成一種組合電池，如圖6所示。
所述控制開關Km與小電池組Bm的連接方式與上述實施例三中所述第三控制開關與可充電電池單元B1、B2、B3的連接方式相同。
另外，由小電池組Bm所組成的串聯組的正極接設有與上述實施例三中所述第四控制開關相同的控制開關K，其連接方式也與上述實施例三相同。
在本實施例中，組合電池中也設有放電母線1以及充電母線2。串聯組的正極通過控制開關K的一個被選擇端及與該被選擇端連接的放電導通二極體Df、Df1與放電母線1連接，並通過該放電母線與組合電池的輸出端DC連接，同時，串聯組的正極還通過控制開關K的另一個被選擇端及與該被選擇端連接的充電導通二極體D1、D1.1與充電母線2連接。
在該組合電池中，除串聯組正極處第一節小電池組Bm外，其它小電池組Bm的正極均分別通過充電導通二極體D2、D3、D1.2、D1.3與充電母線2連接。
本實施例所提供的組合電池在放電時，通過選擇控制開關將兩個並聯的串聯組中小電池組Bm進行串聯連接；在放電時，通過選擇控制開關將所有小電池組Bm進行並聯連接，使小電池組Bm都可以獲得較為均恆的充電電流，從而保證整個組合電池的充電質量。
實施例六本實施例是將兩個上述實施例三所述電池進行並聯而構成的又一種組合電池，如圖7所示。該組合電池中的每個並聯電池組都能夠對其組內任何一個可充電電池單元實現串聯放電/並聯充電。
本實施例中電池組的並聯方式與上述實施例五相同，故不贅述。
實施例七本實施例是一種增設恆壓控制電路的組合電池，在該組合電池中採用的電池組可以是上述實施例二或實施例三，其原理框圖如圖8所示。
圖中，電池組並聯後的輸出端與恆壓控制電路的電壓信號端連接，並通過該恆壓控制電路輸出。恆壓電路對電池組出現的過高或過低的輸出電壓可以進行恆壓控制，使組合電池的輸出電壓保持穩定的額定值。由於電池組中採用的可充電電池單元是連接狀態可控單元，當某個可充電電池單元被隔離後，其所在的電池組會出現電壓降低現象，這將對整個組合電池的輸出電壓造成影響，而利用該恆壓控制電路，可保持輸出穩定。
如圖9所示，為本實施例所採用的一個恆壓控制具體實施例電路圖。該實施例電路採用脈寬調製恆壓控制原理。
該電路採用一個脈寬調製晶片IC作為檢測控制模塊，電池組的輸出端經過該電路的Vcc端被傳送到脈寬調製晶片IC的一個信號輸入端15。脈寬調製晶片IC的脈衝信號輸出端11、14分別與該電路中功率輸出單元的控制信號輸入端連接。電晶體Q1、Q2的基極分別與脈衝信號輸出端11、14連接，當脈寬調製晶片IC通過脈衝信號輸出端11、14輸出兩個反向脈衝信號時，電晶體Q1、Q2分別進入導通狀態，並產生兩個反向的電流，所述的兩個反向的電流通過互感線圈B1在次極的兩端與中間抽頭之間產生兩個反向電壓，並通過二極體D1、D2的倒向作用合成為正向輸出電壓。
脈衝信號輸出端11、14的導通時間受到脈寬調製晶片IC的控制，不同的導通時間，可以獲得不同寬度的脈衝，從而在互感線圈B1的輸出端就會獲得不同的有效輸出電壓值。通過預先設定該電路中各元件的參數以及對電池組的實際輸出電壓信號的檢測，可獲得脈衝信號輸出端11、14的導通時間。
當電池組輸出電壓信號高時，脈衝信號輸出端11、14的導通時間較短，則，電晶體Q1、Q2的導通時間相應為短，在互感線圈B1的次極得到脈寬較窄的電流波形，而其輸出電壓數值則小於電池組的實際輸出電壓信號數值；當電池組的電壓較低，其電壓信號被傳送到脈寬調製晶片IC中，通過脈寬調製晶片IC中邏輯控制電路，脈衝信號輸出端11、14的導通信號時間會相應加長，從而在互感線圈B1的次極可以獲得脈寬較寬的電流波形，則輸出端的電壓值高於電池組的實際輸出電壓信號值。
通過該恆壓控制電路實現了對電池組輸出電壓的恆定控制，為保證輸出電壓的穩定，該電路還對該組合電池的輸出電壓通過電阻R1、R2進行分壓採樣並反饋到脈寬調製晶片IC的另一個信號輸入端1，從而在該組合電池內進行雙閉環迴路控制。
不僅如此，脈寬調製晶片IC的又一個信號輸入端10還通過分壓電阻R5、R6與外部控制設備(如單片機)控制信號輸出端Kw連接，使外部控制設備可以方便的對該組合電池的輸出進行外部控制。
綜上所述，本實用新型的技術方案及上述各實施例均是基於連接狀態可控的可充電電池單元，無論是由該可充電電池單元組成的各種電池組還是通過所組成的電池組而構成的各種組合電池，其中的可充電電池單元可以被自身配置的測控電路及控制開關或者是外部控制設備(如中央處理器)進行連接狀態控制，從而使所組成的電池組或組合電池不僅具有隔離故障電池單元的功能，而且還具有按照特殊的需要對相應的可充電電池進行隔離或轉換連接，以達到不同的使用目的。
最後所應說明的是以上實施例僅用以說明而非限制本實用新型的技術方案，儘管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解依然可以對本實用新型進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型的精神和範圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。
權利要求1.一種連接狀態可控的可充電電池單元，其特徵在於所述的可充電電池單元至少由可充電電芯、第一控制開關及第二控制開關構成；所述的可充電電芯與第一控制開關串聯後再與第二控制開關並聯。
2.根據權利要求1所述的連接狀態可控的可充電電池單元，其特徵在於所述的可充電電池單元還包括測控電路；所述測控電路的信號檢測端與所述可充電電芯的輸出端連接。
3.根據權利要求2所述的連接狀態可控的可充電電池單元，其特徵在於所述的測控電路具有放電控制信號端；所述放電控制信號端與所述第一控制開關的控制信號輸入端連接。
4.根據權利要求2所述的連接狀態可控的可充電電池單元，其特徵在於所述的測控電路具有充電控制信號端；所述充電控制信號端與所述第一控制開關的控制信號輸入端連接。
5.根據權利要求1或3或4所述的連接狀態可控的可充電電池單元，其特徵在於所述的第一控制開關為開關電晶體或繼電器或低阻場效應管；所述開關電晶體或繼電器或低阻場效應管的控制迴路與所述測控電路的放電控制信號或充電控制信號連接。
6.根據權利要求5所述的連接狀態可控的可充電電池單元，其特徵在於所述的第一控制開關至少是由兩個並聯有單向導通元件的低阻場效應管串聯組成的可控開關電路，或者是由兩個並聯有單向導通元件的繼電器串聯組成的可控開關電路；所述可控開關電路至少具有兩個控制信號輸入端，該控制信號輸入端分別與所述測控電路的放電控制信號端、充電控制信號端連接。
7.根據權利要求1或3或4所述的連接狀態可控的可充電電池單元，其特徵在於所述的第一控制開關的控制信號還與外部控制信號連接。
8.根據權利要求1或2所述的連接狀態可控的可充電電池單元，其特徵在於所述的可充電電芯的輸出端還接設有連接外部控制設備的信號線。
9.根據權利要求1或3或4所述的連接狀態可控的可充電電池單元，其特徵在於所述的第二控制開關為開關電晶體或繼電器或低阻場效應管；所述開關電晶體或低阻場效應管的控制端或繼電器的控制迴路接外部控制設備的控制信號端。
10.根據權利要求7或8或9所述的連接狀態可控的可充電電池單元，其特徵在於所述的外部控制設備為單片機或外部計算機。
11.根據權利要求1所述的連接狀態可控的可充電電池單元，其特徵在於所述的可充電電芯為鋰離子電芯或鎳氫電芯或鎳鎘電芯。
12.一種由權利要求1-11中任一可充電電池單元組成的電池組，其特徵在於所述的電池組由一個以上所述的可充電電池單元串聯組成。
13.根據權利要求12所述的電池組，其特徵在於所述的可充電電池單元之間串聯有選擇開關，該選擇開關的公共端連接上一級可充電電池單元，其第一選擇端連接下一級可充電電池單元或電池組的負極；其第二選擇端接電池組的負極。
14.根據權利要求12或13所述的電池組，其特徵在於所述可充電電池單元的正極通過單向導通元件與充電電源的正極連接。
15.根據權利要求12所述的電池組，其特徵在於所述的電池組通過充放電選擇開關分別與充電電源、放電迴路連接，該充放電選擇開關的公共端連接到該電池組的正極輸出端，該充放電選擇開關的兩個輸出端分別連接充電電源或放電迴路。
16.一種由權利要求12-15中任一可充電電池單元組成的組合電池，其特徵在於所述的組合電池是由一組電池組組成，或者是由一組以上的電池組相互並聯或串聯或串聯後再並聯而組成。
17.根據權利要求16所述的組合電池，其特徵在於所述的組合電池中設置有放電母線；所述電池組的正極與所述放電母線連接，或者通過按照放電電流方向所設置的單向導通元件與放電母線連接。
18.根據權利要求16所述的組合電池，其特徵在於所述的組合電池中設置有充電母線；所述電池組的正極與所述充電母線連接，或者通過按照充電電流方向所設置的單向導通元件與充電母線連接。
19.根據權利要求16所述的組合電池，其特徵在於所述的電池組通過選擇開關相互串聯，或者所述電池組通過選擇開關串聯組成一串聯組，再由一組以上的所述串聯組並聯組成；所述選擇開關的公共端與所述電池組的負極連接，該選擇開關的一端與相鄰電池組的正極連接，該選擇開關的另一端連接所述組合電池的負極。
20.根據權利要求19所述的組合電池，其特徵在於所述的電池組的正極通過充電電流方向單向導通的元件與充電電源的正極連接。
21.根據權利要求19所述的組合電池，其特徵在於所述的串聯組的正極還與另一個選擇開關的公共端連接；所述另一個選擇開關的一端與充電電源的正極連接，另一端與放電輸出端連接。
22.一種具有權利要求12-15中任一電池組的組合電池，其特徵在於該組合電池至少由所述的電池組和恆壓控制電路組成；所述電池組的輸出接所述恆壓電路的輸入端；所述恆壓控制電路的輸出為所述組合電池的輸出。
23.根據權利要求22所述的具有恆壓控制電路的組合電池，其特徵在於所述的恆壓控制電路至少具有信號檢測控制模塊及功率輸出單元；所述信號檢測控制模塊至少具有兩個輸入端，其中，第一輸入端與所述恆壓控制電路的輸入端連接；第二輸入端與所述恆壓控制電路的輸出端連接；所述信號檢測控制模塊的輸出端與所述功率輸出單元的控制信號輸入端連接；所述功率輸出單元的輸出端為恆壓控制電路的輸出端。
24.根據權利要求23所述的具有恆壓控制電路的組合電池，其特徵在於所述的信號檢測控制模塊還設有外部電壓調節控制信號端。
專利摘要一種連接狀態可控的可充電電池單元及組合電池，該充電電池單元至少由可充電電芯、第一控制開關及第二控制開關構成；其中，第一控制開關用於將可充電電芯與外部電路接通或斷開，第二控制開關用於在第一控制開關將可充電電芯與外部電路斷開時將該可充電電芯旁路。本實用新型對可充電電芯進行一一對應的檢測控制並且將外部中央控制單元(CPU)接入該電路中，實現了對組成電池組、組合電池中的每一個可充電電芯的有效檢測控制，進而為消除因單個可充電電芯單元的損壞或性能下降對整個組合電池性能的影響，保持整個組合電池的性能狀況穩定提供了可能，具有較高的實際應用價值。
文檔編號H02J7/00GK2634706SQ0324315
公開日2004年8月18日 申請日期2003年4月4日 優先權日2003年4月4日
發明者吳桔生 申請人:京東方科技集團股份有限公司