使用电池组的装置

技术领域

本公开涉及电池领域，尤其涉及一种使用电池组的装置。

背景技术

一般使用可拆卸电池供电的电子设备，诸如智能门锁、智能门铃，在电池快没电的时候，必须将电子设备关机，然后更换另一个备用电池或用直充进行充电。然而关机更换电池会使电子设备在这期间中断或停止工作，而如果使用直充又必须靠近直充电源，给用户带来极大的不便。目前的一旦电池用完只能取出更换。也有另外备用一块电池的方案，但是，还是只能做到取出一块后才能装上另外一块，同样设备还是会有一段时间无法工作。

发明内容

鉴于现有技术存在的缺陷，本公开的目的在于提供一种使用电池组的装置，其通过第一电池和第二电池能够实现不间断供电。

为了实现上述目的，在一些实施例中，本公开提供了一种使用电池组的装置，所述装置包括第一电池、第二电池和装置主机；其中，所述第一电池的放电特性曲线和所述第二电池的放电特性曲线具有共同的电压范围，在所述共同的电压范围内的同一电压下，所述第一电池的剩余容量百分比小于所述第二电池的剩余容量百分比；所述第一电池可拆卸地电连接于所述装置主机，所述第二电池电连接所述装置主机；在所述第一电池电连接于所述装置主机时，所述第一电池与所述第二电池并联连接。

在一些实施例中，在所述共同的电压范围内，所述第一电池在电压V0时的剩余容量百分比为C1，与所述第二电池在电压V0时的剩余容量百分比为C2，C2/C1≥1.05。

在一些实施例中，C2/C1≥5。

在一些实施例中，在所述共同的电压范围内，所述第一电池的电压V0满足：Vh

在一些实施例中，1.1×Vh

在一些实施例中，所述第二电池的标称容量为所述第一电池的标称容量的5％-15％。

在一些实施例中，所述第二电池的标称容量为所述第一电池的标称容量的10％。

在一些实施例中，所述第一电池与所述第二电池的并联回路中串接有限流单元，当所述第一电池与所述第二电池之间的电压差高于预设电压阈值时，限流单元接入。

在一些实施例中，所述限流单元为限流电阻，所述限流电阻的电阻值R1满足：R1＝U

在一些实施例中，所述第一电池包括单个第一电芯，所述第二电池包括单个第二电芯；或者所述第一电池包括电连接的多个第一电芯，所述第二电池包括电连接的多个第二电芯，电连接的多个第一电芯的串并联方式与电连接的多个第二电芯的串并联方式相同。

本公开的有益效果如下：在根据本公开的使用电池组的装置中，第二电池电连接装置主机、在第一电池连接于装置主机时第一电池与装置主机电连接且第一电池与第二电池并联连接，通过利用第一电池和第二电池的不同的放电特性曲线，能实现装置主机不间断供电的功能。

附图说明

图1是根据本公开的使用电池组的装置的一示例的组装示意图。

图2是根据本公开的使用电池组的装置的第一电芯和第二电芯的一示例的放电特性曲线。

图3是根据本公开的使用电池组的装置的第一电芯和第二电芯的另一示例的放电特性曲线。

图4为根据本公开的使用电池组的装置的第一实施例的分解示意图。

图5为图1的使用电池组的装置的实施例的电路图。

图6为根据本公开的使用电池组的装置的第二实施例的电路图。

图7为根据本公开的使用电池组的装置的第三实施例的电路图。

图8为根据本公开的使用电池组的装置的第四实施例的电路图。

图9为根据本公开的使用电池组的装置的第五实施例的分解示意图。

图10为图9的使用电池组的装置的实施例的电路图。

图11为根据本公开的使用电池组的装置的第六实施例的电路图。

其中，附图标记说明如下：

100第一电池 22第二电池管理单元

100a第一接口 300切换电路

11第一电芯 31限流单元

12充电管理单元 32第一开关

13充电接口 33第二开关

14第一电池管理单元 400装置主机400

200第二电池 400a第二接口

200a第三接口 400b电池仓

200b第四接口 41控制采集系统

21第二电芯 500控制芯片

具体实施方式

附图示出本公开的实施例，且将理解的是，所公开的实施例仅仅是本公开的示例，本公开可以以各种形式实施，因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本公开。

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，本公开的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系，也不能理解为指示或暗示相对重要性。

参照图1至图3，在根据本公开的使用电池组的装置包括第一电池100、第二电池200和装置主机400。第一电池100的放电特性曲线和第二电池200的放电特性曲线具有共同的电压范围，在所述共同的电压范围内的同一电压下，第一电池100的剩余容量百分比小于第二电池200的剩余容量百分比。第一电池100可拆卸地电连接于装置主机400，第二电池200电连接装置主机400。在第一电池100连接于装置主机400时，第一电池100与装置主机400电连接，第一电池100与第二电池200并联连接。

在根据本公开的使用电池组的装置中，第二电池200电连接装置主机400、在第一电池100连接于装置主机400时第一电池100与装置主机400电连接且第一电池100与第二电池200并联连接，通过利用第一电池100和第二电池200的不同的放电特性曲线，能实现装置主机400不间断供电的功能。其中，第一电池100和第二电池200构成电池组。

第一电池100的放电特性曲线和第二电池200的放电特性曲线具有共同的电压范围，在所述共同的电压范围内的同一电压下，第一电池100的剩余容量百分比小于第二电池200的剩余容量百分比，换句话说，在相同的剩余容量百分比下，第一电池100的电压高于第二电池200的电池电压，也就是说，在所述共同的电压范围内，第一电池100的放电特性曲线高于第二电池200的放电特性曲线。

当第一电池100装入并连接于装置主机400且与第二电池200并联连接后，第一电池100和第二电池200并联给装置主机400供电，随着第一电池100和第二电池200并联给装置主机400供电的持续进行，第一电池100和第二电池200的电压同步下降，但是在同一电压下，第一电池100和第二电池200的剩余容量百分比不同，第一电池100的剩余容量百分比小于第二电池200的剩余容量百分比，当第一电池100的电压下降到第一电池100的剩余容量百分比达到需要拆下第一电池100时，例如在图2中，在约3.7V处，第一电池100的剩余容量百分比为10％，第二电池200的剩余容量百分比为55％，若此时第一电池100从装置主机400中拆下，第二电池200依然有足够的容量能持续给装置主机400供电，装置主机400不会因为第一电池100被取出而断电中断工作。在第二电池200持续给装置主机400供电期间，拆下的第一电池100进行充电，充电过程与放电过程相反，第一电池100的电压升高，直到充电结束，充电结束的第一电池100的电池电压高于依然持续给装置主机400供电的第二电池200，在充好的第一电池100再次放入装置主机400后，第一电池100再次与第二电池200并联连接给装置主机400供电，此时第一电池100的电池电压高于第二电池200的电池电压，第一电池100能够给第二电池200充电，直至第一电池100和第二电池200的电压基本相等后，第一电池100不再给第二电池200充电且第一电池100和第二电池200继续并联给装置主机400供电，直到再次需要拆下第一电池100，这种过程不断重复，从而实现装置主机不间断供电。

第一电池100包括第一电芯11，第二电池200包括第二电芯21。

在图2给出的示例中，第一电池100(即第一电芯11)采用NCM(镍钴锰三元)体系，而第二电池200(即第二电芯21)采用LCO(钴酸锂)体系。

在图3给出的示例中，第一电池100(即第一电芯)采用NCM(镍钴锰三元)体系，而第二电池200(即第二电芯)采用LMO(锰酸锂)体系。

通过第一电池100和第二电池200采用不同的体系，能够从现有的充放电电芯简单地且非常灵活地选用具有不同放电特性曲线的充放电电芯，从而极其简单且便利地实现了上述不间断供电的方案。

为了提高第一电池100从装置主机400拆下后第二电池200继续供电的时间，在一些实施例中，在所述共同的电压范围内，第一电池100在电压V0时的剩余容量百分比为C1，与第二电池200在电压V0时的剩余容量百分比为C2，C2/C1≥1.05。

为了进一步提高第一电池100从装置主机400拆下后第二电池200继续供电的时间，在一些实施例中，C2/C1≥5。

在一些实施例中，在所述共同的电压范围内，第一电池100的电压V0满足：Vh

为了避免在所述共同的电压范围内使用第一电池100的放电曲线的开始段和结束段，在一些实施例中，1.1×Vh

在一些实施例中，第二电池200的标称容量为第一电池100的标称容量的5％-15％。如此，第一电池100和第二电池200可以分别称为主电池和从电池，由此，第二电池200仅是在第一电池100拆下后并重新单独满充的时间段内第二电池200临时能够在该时间段内依然为装置主机400供电，所以第二电池200的标称容量无需做得像第一电池100一样非常大，这样在实现不间断供电的情况下，使得第二电池200的制备成本也会大为降低。

在一些实施例中，第二电池200的标称容量为第一电池100的标称容量的10％；在一些实施例中，第一电池100的标称容量为5000mAh，第二电池200的标称容量为500mAh。

在一些实施例中，第一电池100与第二电池200的并联回路中串接有限流单元31，当第一电池100与第二电池200之间的电压差高于预设电压阈值时，限流单元31接入，即受控接入。接入限流单元31的目的是防止在第一电池100连接于所述装置主机400时第一电池100和第二电池200之间的电压差过大，第一电池100对第二电池200的充电电流过大而损坏第二电池200。当第一电池100与第二电池200之间的电压差不高于预设电压阈值时，限流单元31不接入第一电池100与第二电池200的并联回路，从而减少第一电池100与第二电池200的并联回路阻抗。

在一些实施例中，所述限流单元31为限流电阻，第二电池200包括第二电芯21，所述限流电阻的电阻值R1满足：R1＝U

为了保证第一电池100的放电特性曲线和第二电池200的放电特性曲线之间的上述相对关系，在一些实施例中，第一电池100包括单个第一电芯11，第二电池200包括单个第二电芯21；在另一些实施例中，第一电池100包括电连接的多个第一电芯11，第二电池200包括电连接的多个第二电芯21，电连接的多个第一电芯11的串并联方式与电连接的多个第二电芯21的串并联方式相同。例如在图1中，第一电池100包括串联的两个第一电芯11，而第二电池200包括串联的两个第二电芯21。

在本公开中，使用电池组的装置，例如，智能门锁、智能门铃、手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。电池组可收容于所述装置的电池仓内，电池组为所述装置提供电源。本公开说明的电池组不仅仅局限适用于上述所说明的设备，还可以适用于所有使用电池组的设备。

下面参照图4至图11说明图1的使用电池组的装置的具体电路的一些实施例。

在图4至图8的实施例中，第二电池200内置于装置主机400，装置主机400设置有电池仓400b，第一电池100可拆卸地收容于电池仓400b内。

在图5所示的第一实施例的电路图中，使用电池组的装置包括第一电池100、第二电池200以及装置主机400。

第一电池100包括第一电芯11、充电管理单元12、充电接口13、第一电池管理单元14、切换单元300以及控制芯片500。第一电池100设置有第一接口100a。第一电芯11的负极端接地。充电管理单元12的一端与第一电芯11的正极端连接。充电管理单元12的另一端与充电接口13连接，充电管理单元12控制过充、充电截止电压、满充电压等。充电接口13通过充电管理单元12与第一电芯11连接，充电接口13用于在第一电池100拆下时接入外部电源为第一电芯11充电。第一电池管理单元14与第一电芯11连接并且还与控制芯片500连接。第一电池管理单元14一般由电池保护单元、电量计单元和均衡单元组成，提供第一电芯11的实时电压、实时容量、实时温度、放电截止电压、充电截止电压、标称容量等信息通信给控制芯片500。

切换电路300包括限流单元31、第一开关32和第二开关33。限流单元31的一端与第一电芯11的正极端、充电管理单元12的所述一端和控制芯片500通信连接，限流单元31的另一端连接于第二开关33的一端，第一开关32并联于限流单元31的两端形成并联节点，第二开关33串联于与限流单元31的另一端对应的并联节点和第一接口100a之间。第一开关32和第二开关33与控制芯片500通信连接。

控制芯片500为单片机处理单元。控制芯片500与第一接口100a通信连接。

第二电池200包括第二电芯21以及第二电池管理单元22。第二电芯21的正极端与装置主机400的电源正极端连接。第二电芯21的负极端接地。第二电池管理单元22与第二电芯21连接。同样地，第二电池管理单元22一般由电池保护单元、电量计单元和均衡单元组成，提供第二电芯21的实时电压、实时容量、实时温度、充电截止电压、放电截止电压、最大安全充电电流、充电倍率、标称容量等信息。

装置主机400设置有第二接口400a，第二接口400a与第二电芯21的正极端连接。装置主机400的电源负极端接地。装置主机400包括控制采集系统41。控制采集系统41与第二接口400a通信连接。

第一电池100装入装置主机400的电池仓400b后，第一接口100a和第二接口400a通信连接，控制芯片500控制第一开关32和第二开关33均为断开状态，控制芯片500经由第一电池管理单元14获取第一电池100的电压，控制芯片500经由第一接口100a和第二接口400a以及第二电池管理单元22(和/或控制采集系统41)获取第二电池200的电压，控制芯片500比较第一电池100和第二电池200之间的压差。若压差大于预设值(如10mV)，则控制芯片500使第二开关33导通、使第一开关32断开，限流单元31接入到第一电池100和第二电池200的并联回路中，第一电池100通过限流单元31和第二开关33给第二电池200充电，同时第一电池100给装置主机400供电，此时控制采集系统41控制第二电池200同时给装置主机400供电；直到限流单元31两端的压差小于预设值(如10mV)，即第一电池100和第二电池200的电压基本相等，控制芯片500使第二开关33保持导通、使第一开关32导通，限流单元31不再接入到第一电池100和第二电池200的并联回路中，第一电池100通过第一开关32和第二开关33与第二电池200并联给装置主机400供电；随着第一电池100和第二电池200并联给装置主机400供电的进行，第一电池100和第二电池200的电压同步逐渐降低，当第一电池100的剩余容量百分比(即电量)低于预设值(如10％)时，装置主机400通过控制采集系统41经由第二接口400a和控制芯片500和第一电池管理单元14检测到第一电池100的低电量，装置主机400的控制采集系统41通过例如声光的方式通知用户及时给第一电池100充电。当用户将第一电池100从装置主机400的电池仓400b拆出后，控制芯片500控制第一开关32和第二开关33为断开状态，第一电池100通过充电接口13接入外部电源为第一电芯11充电，充电管理单元12管理第一电池100充电的进行，第一电池管理单元14将充电过程的状态信息通信给控制芯片500。在第一电池100充电过程以及未放回装置主机400的电池仓400b之前，第二电池200单独给装置主机400供电，控制采集系统41和第二电池管理单元22彼此通信，监控第二电池200的放电过程。

图6所示的第二实施例的电路图与图5的第一实施例基本相同，不同之处在于，在图6所示的第二实施例的电路图中，第一电池100不存在控制芯片500，第一电池管理单元14直接通信连接于第一接口100a，第一开关32和第二开关33通信连接于第一接口100a，装置主机400的控制采集系统41还集成了图5的控制芯片500的功能(即控制采集系统41比较第一电池100和第二电池200之间的压差、控制第一开关32和第二开关33的导通和断开)。操作过程与图5的第一实施例基本相同，在此省略操作过程的详细说明。

图7所示的第三实施例的电路图与图6的第二实施例基本相同，不同之处在于，在图7所示的第三实施例的电路图中，第一电池100的切换单元300变换到设置在装置主机400中，充电管理单元12的一端与第一电芯11的正极端和第一接口100a连接，第一电池管理单元14直接通信连接于第一接口100a，限流单元31的一端与第一接口100a连接，限流单元31的另一端连接于第二开关33的一端，第一开关32并联于限流单元31的两端形成并联节点，第二开关33串联于与限流单元31的另一端对应的并联节点和第二电池200的第二电芯21的正极端之间。第一开关32和第二开关33与控制采集系统41通信连接。同样地，在此省略其操作过程的详细说明。

图8所示的第四实施例的电路图与图7的第三实施例基本相同，不同之处在于，在图8所示的第三实施例的电路图中，切换单元300集成到第二电池200中。同样地，在此省略其操作过程的详细说明。

在图9至图11的实施例中，第一电池100与第二电池200一同为外置电池，第一电池100与第二电池200组合成一个子母电池收容于装置主机400的电池仓400b，并给装置主机400供电；第一电池100能够单独取下充电。

由于第一电池100与第二电池200一起能装入装置主机400的电池仓400b且第一电池100能够单独取下，所以，在图10的第五实施例的电路图和图11的第六实施例的电路图中，第一电池100具有第一接口100a，装置主机400具有第二接口400a，第二电池200具有与第一接口100a接口的第三接口200a和与装置主机400的第二接口400a接口的第四接口200b。

在图10的第五实施例的电路图中，第一电池100构成与图5的第五实施例的电路图中的第一电池100的构成相同，不同之处在于，图10所示的第二电池200的第三接口200a和第四接口200b彼此通信连接，换句话说，在图10的第五实施例的电路图中，第二电池200和装置主机400分体构造，第二电池200与装置主机400的控制采集系统41经由第四接口200b和第二接口400a通信连接；而在图5的第一实施例的电路图中，第二电池200一体构造与装置主机400，第二电池200与装置主机400的控制采集系统41直接通信连接。同样地，在此省略其操作过程的详细说明。

图11的第六实施例的电路图与图10的第五实施例的电路图基本相同，不同之处在于，第一电池100的切换单元300和控制芯片500变换到设置在第二电池200中。在图11中，切换单元300经由第三接口200a和第一接口100a与充电管理单元12和第一电池管理单元14连接，控制芯片500经由第三接口200a和第一接口100a与充电管理单元12和第一电池管理单元14连接。换句话说，图11的第六实施例的电路图是将图10的第三接口200a和第一接口100a向左移动到充电管理单元12及第一电池管理单元14与切换单元300及控制芯片500之间而形成。同样地，在此省略其操作过程的详细说明。

上面详细的说明描述多个示范性实施例，但本文不意欲限制到明确公开的组合。因此，除非另有说明，本文所公开的各种特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的多个另外组合。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。