CN101222076A

CN101222076A - 即充即用型充电电池

Info

Publication number: CN101222076A
Application number: CNA2008100331598A
Authority: CN
Inventors: 昂扬
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-01-28
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2008-07-16

Abstract

本发明公开了一种即充即用型充电电池，包括电池壳体、充电正极、输出正极、公共负极、电双层电容器及稳压电路，输出正极和公共负极分别设置在电池壳体的两端，电双层电容器与稳压电路设置在电池壳体内。电双层电容器的一端与充电正极电连接，另一端与公共负极电连接。稳压电路的输入端与电双层电容器连接，输出端与输出正极和公共负极电连接，用以将电双层电容器中存储的电能转换成一预定的电压后输出。本发明充电迅速，通常充电几秒到几十秒即可达该充电电池容量的80％以上，弥补了现有镍氢、镍镉等充电电池充电时间过长的缺点，可替代现有的7号或5号干电池等。

Description

即充即用型充电电池

技术领域

本发明涉及充电电池。

背景技术

当今社会各种电子产品的使用越来越普遍，为了使用的方便，很多电子产品，如遥控器、手电筒、计算器、电动剃须刀、电动牙刷等都设计成使用5号(AA)干电池作为电源。但是由于干电池只能一次性使用，而且受仓储时间的限制，全球每年因仓储时间过长而浪费的未使用干电池就数以亿计，每年使用报废的干电池更是数以百亿计，对社会资源造成了极大的消耗，给环境保护造成了极大的负担。而现有的镍氢、镍镉等充电电池，由于充电时间过长，用户往往不愿意使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种充电时间短的即充即用型充电电池。

本发明所采用的技术方案是：一种即充即用型充电电池，包括电池壳体、充电正极、输出正极、公共负极，输出正极和公共负极分别设置在电池壳体的两端，其特点是，该充电电池还包括电双层电容器及稳压电路，电双层电容器与稳压电路设置在电池壳体内；电双层电容器的一端与充电正极电连接，另一端与公共负极电连接；稳压电路的输入端与电双层电容器连接，输出端与输出正极和公共负极电连接，用以将电双层电容器中存储的电能转换成一预定的电压后输出。

上述的即充即用型充电电池，其中，还包括一二极管，该二极管设置在充电正极与电双层电容器之间，二极管的正极与充电正极相连，负极与电双层电容器的一端相连。

上述的即充即用型充电电池，其中，预定的电压为1.2伏到1.75伏之间的任一电压值，电双层电容器的电容值大于0.1法拉。

本发明利用电双层原理，以电双层电容器为储能装置，理论上没有充放电次数的限制，并且能够使充电速度达到以秒计时的级别，通常充电几秒到几十秒即可达该充电电池容量的80％以上。由于该充电电池充电迅速，弥补了现有镍氢、镍镉等充电电池充电时间过长的缺点，使得该充电电池能够成为现有市场上各类干电池的理想替代品，具有安全、环保、使用寿命长、充电快速、工作温度范围宽等优点，从而大量节省干电池的使用量，节约了社会资源，减轻了环保压力。

附图说明

图1是本发明的电路原理图；

图2A是本发明的第一种实施方式的结构示意图；

图2B是图2A的侧视图；

图2C是本发明的第一种实施方式的电路连接示意图；

图3A是本发明的第二种实施方式的结构示意图；

图3B是本发明的第二种实施方式的电路连接示意图；

图4A是本发明的第三种实施方式的结构示意图；

图4B是本发明的第三种实施方式的电池壳体处于拆卸状态的示意图；

图4C是本发明的第三种实施方式的电路连接示意图；

图5A是本发明的稳压电路的一种实施方式的电路示意图；

图5B是本发明的稳压电路的另一种实施方式的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步说明。

参考图1至2B，本发明的即充即用型充电电池，包括电池壳体1、充电正极2、输出正极3、公共负极4、电双层电容器5及稳压电路6，输出正极3和公共负极4分别设置在电池壳体1的两端，电双层电容器5与稳压电路6设置在电池壳体1内。其中：电双层电容器5的一端与充电正极2电连接，另一端与公共负极4电连接；稳压电路6的输入端与电双层电容器5连接，输出端与输出正极3和公共负极电4连接，用以将电双层电容器中存储的电能转换成一预定的电压后输出。该预定的电压可以是1.2伏到1.75伏之间的任一电压值，根据需要，优选地，可设定为1.5V±2％。电双层电容器5的电容值优选大于0.1法拉。在本发明中，较佳的是，在充电正极2与电双层电容器5之间还设有一个二极管7，该二极管7的正极与充电正极2相连，负极与电双层电容器5的一端相连，从而防止电双层电容器5向充电正极端放电。

在第一种实施方式中，本发明的充电电池采用了整体组装的方式，电池壳体1为一完整的、不可拆卸的整体，电双层电容器5与稳压电路6均设置在电池壳体1内，充电正极2设置在电池壳体1的外表面上，与充电电源的插座进行匹配连接后可对充电电池进行充电。

在第二种和第三种实施方式中，本发明的充电电池采用了分体组装的方式，电池壳体1包括上壳体11和下壳体12，上壳体11内设有一空腔，空腔开口于上壳体的底部，上壳体11和下壳体12之间可进行插拔式连接。

参考图3A和图3B，在本发明的第二种实施方式中，输出正极3设置在上壳体11的顶部，公共负极4设置在下壳体12的底部。稳压电路6设置在上壳体11内，电双层电容器5设置在下壳体12内。在上壳体11的空腔的内壁上设有环形的插座8，插座8与稳压电路6的输入端电连接。在下壳体12的上部凸设有与上壳体的空腔相适配的插头13，插头13与电双层电容器电连接，充电正极2设于插头13内，为插头的正极，插头的外壁作为插头的负极，并与公共负极4电连接。插头13嵌设在上壳体11的空腔内，并与插座8电连接，从而使上、下壳体相互连接成一体，存储在电双层电容器5中的电能通过该插头被输出到稳压电路6的输入端。当需要对充电电池进行充电时，则将上壳体11拔下，电双层电容器5通过插头13充电。

参考图4A至图4C，在本发明的第三种实施方式中，输出正极3设置在上壳体11的顶部，公共负极4设置在下壳体12的底部。稳压电路6和电双层电容器5均设置在下壳体12内。在上壳体11的底部端面设有上导电触片9，上导电触片9与输出正极3电连接。在下壳体12的顶部端面与上导电触片相对应的位置处设有下导电触片10，下导电触片10与稳压电路6的输出端电连接。在下壳体12的上部凸设有与上壳体的空腔110相适配的插头13，插头13与电双层电容器电连接，充电正极2设于插头13内，为插头的正极，插头的外壁作为插头的负极，并与公共负极4电连接。插头13嵌设在上壳体11的空腔内，上导电触片9与下导电触片10相互接触导电，从而使上、下壳体相互连接成一体。存储在电双层电容器5中的电能通过稳压电路6的电压转换，经由上下导电触片9和10电连接到输出正极3输出。当需要对充电电池进行充电时，则将上壳体11拔下，电双层电容器5通过插头13充电。

图5A和5B分别示出了本发明的稳压电路的两种实施方式的电路示意图。本发明的稳压电路的主要功能是把电双层电容器中存储的电能转换成稳定的电压输出。图5A和图5B中所示的稳压电路仅仅用于示例，本领域技术人员应该知道，还可以采用其它实施方式实现该电压转换要求。

在图5A中，稳压电路6主要由LDO(Low drop-out type regulator，低压差型电压稳压器)芯片100、滤波电容器C1、输出相位补偿电容器C2以及一个PNP三级管组成。其中，滤波电容器C1连接在LDO芯片100的In(输入)脚和Vss脚之间，并且和上述的电双层电容器5并联。输出相位补偿电容器C2连接在LDO芯片100的Out(输出)脚和Vss脚之间。Vss脚接地。PNP三极管的基极与LDO芯片100的Ext(外接)脚连接，发射极与LDO芯片100的In脚连接，集电极与LDO芯片100的Out脚连接。设定电压由所选定的LDO芯片决定，LDO芯片可把其规格书规定范围内的输入电压Vin转换成设定电压稳定输出。当输入电压大于设定电压时，输出电压Vout等于设定电压；当输入电压Vin小于设定电压时，输出电压Vout跟随输入电压变化而变化。PNP三极管的功能是放大输出电流，部分LDO(如日本精工的型号为S1172的LDO)本身可输出大电流，则无需外接PNP三极管。由于与稳压电路的输入端连接的电双层电容器本身即为超大电容器，在本发明中也可省去输入端的滤波电容器C1。

在图5B中，稳压电路6主要由DC/DC直流电压转换芯片200、电感器L、电流驱动三级管T、肖特基二极管D、滤波电容器C3组成。其中，电感器L的一端与电双层电容器的一端连接后，另一端与三极管T的集电极连接。三极管T的发射极接地，基极与DC/DC直流电压转换芯片200的Ext(外接)脚连接。DC/DC直流电压转换芯片200的Vss脚接地，滤波电容器C3连接在DC/DC直流电压转换芯片200的Out(输出)脚与Vss脚之间。肖特基二极管D的正极与三极管T的集电极连接，负极与DC/DC直流电压转换芯片200的Out脚连接。DC/DC直流电压转换芯片200，配合其它所需元件，可把一定范围内的输入电压转换成稳定的电压输出，不论输入电压Vin大于还是小于设定电压，输出电压Vout始终等于设定电压；但是当输入电压Vin低于该芯片的输入启动电压后，输出电压Vout不输出。

本发明的电池壳体1可做成市场上7号或5号干电池的形状，如圆柱体形状，这样，可替代现有的7号或5号干电池作为大多数使用7号或5号干电池的电子产品的电源，特别适用于如电动剃须刀、电动牙刷、LED手电筒等单次使用时间较短的小家电。

本实施方案的描述结合了特定的实施例，但是本领域普通技术人员应该理解本发明并不限于在此描述的实施例，并可以进行各种修改和变化而不背离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种即充即用型充电电池，包括电池壳体、充电正极、输出正极、公共负极，所述输出正极和公共负极分别设置在所述电池壳体的两端，其特征在于：

所述充电电池还包括电双层电容器及稳压电路，所述电双层电容器与所述稳压电路设置在所述电池壳体内；

电双层电容器的一端与充电正极电连接，另一端与公共负极电连接；

稳压电路的输入端与电双层电容器连接，输出端与所述输出正极和公共负极电连接，用以将电双层电容器中存储的电能转换成一预定的电压后输出。

2.如权利要求1所述的即充即用型充电电池，其特征在于：所述充电正极设置在所述电池壳体的外表面上。

3.如权利要求1所述的即充即用型充电电池，其特征在于：所述电池壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体内设有一空腔，所述空腔开口于上壳体的底部；所述输出正极设置在上壳体的顶部，所述公共负极设置在下壳体的底部；所述稳压电路设置在上壳体内，所述电双层电容器设置在下壳体内；在所述上壳体的空腔的内壁上设有环形的插座，所述插座与所述稳压电路的输入端电连接；在所述下壳体的上部凸设有与上壳体的空腔相适配的插头，所述插头与电双层电容器电连接，所述充电正极为插头的正极，插头的负极与所述公共负极电连接；插头嵌设在上壳体的空腔内，并与插座电连接。

4.如权利要求1所述的即充即用型充电电池，其特征在于：所述电池壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体内设有一空腔，所述空腔开口于上壳体的底部；所述稳压电路和所述电双层电容器均设置在所述下壳体内；所述输出正极设置在上壳体的顶部，所述公共负极设置在下壳体的底部；在上壳体的底部端面设有上导电触片，所述上导电触片与所述输出正极电连接；在所述下壳体的顶部端面与所述上导电触片相对应的位置处设有下导电触片，所述下导电触片与稳压电路的输出端电连接；在所述下壳体的上部凸设有与上壳体的空腔相适配的插头，所述插头与电双层电容器电连接，所述充电正极为插头的正极，插头的负极与所述公共负极电连接；插头嵌设在上壳体的空腔内，上导电触片与下导电触片相互接触，形成电连接。

5.如权利要求2至4中任何一项所述的即充即用型充电电池，其特征在于：还包括一二极管，所述二极管设置在所述充电正极与所述电双层电容器之间，二极管的正极与充电正极相连，负极与电双层电容器的一端相连。

6.如权利要求2至4中任何一项所述的即充即用型充电电池，其特征在于：所述电池壳体为圆柱体形状。

7.如权利要求1所述的即充即用型充电电池，其特征在于：所述预定的电压为1.2伏到1.75伏之间的任一电压值。

8.如权利要求1所述的即充即用型充电电池，其特征在于：所述电双层电容器的电容值大于0.1法拉。