CN101436650B - 电池匣及其充放电控制方法,笔记本电脑 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池匣，包括：壳体，用来放置至少两个电池模块；至少两个充放电电路模块，每一充放电电路模块包括有充电电路和放电电路，每一电池模块分别与一个充电电路及一个放电电路相连；充放电管理模块，与每一充电电路及每一放电电路相连，对电池模块进行检测，获得电池模块的能量信息，根据能量信息对电池模块进行充放电管理。本发明还涉及具有本发明电池匣的笔记本电脑，以及充放电控制方法，包括步骤：检测电池模块，获得与电池能量相关的信息；根据该信息产生与充放电相关的管理信息；根据管理信息，对电池模块进行管理，使电池模块进入充电、放电或关闭状态。本发明的电池匣以及充放电方法，便于用户应用于不同的场合，增加了灵活性。

Description

电池匣及其充放电控制方法,笔记本电脑

技术领域

本发明涉及一种具有多个电池模块的电池匣，以及具有这种电池匣的笔记本电脑，本发明还涉及对多个电池模块进行充放电的控制方法。

背景技术

随着移动计算能力的提高和因特网的普及，笔记本电脑由于其可随时随地接收、发送和处理信息而越来越受到人们的青睐。伴随着性能迅速提升的另一个问题就是笔记本电脑的功耗日益增加，为了达到更长的使用时间，也就需要更大的电池模组。目前延长笔记本使用时间的办法主要是通过额外增加一块或更多块备用电池，同时通过***电源管理来尽量减少耗电量。

采用备用电池的方案一般是有两种设计方案，一是接口与固定机构与主电池相同，主电池用完电后，暂时关机(或休眠)换上备用电池。另一个方案是将备用电池设计成可与其它可替换部件如光驱等相同尺寸和共用接口的形式，此方案中两块电池同时供电，相当于增大了电池的容量，但它的缺陷是无法与替换部件同时工作。

目前有关笔记本备用电池和外置电池的设计方案比较多，例如：

如图1所示的一种现有技术中，此方案可将多个电池模块串联起来使用，通过笔记本后部设计多个可串联在一起的电池方案来延长使用时间。它的缺点是由于电池自重较大，在多个电池串联时，移动起来可能因重力使电池损坏(断裂)。另外的一个问题是它如果要同时为串联的电池充电时，需要更大功率的充电器，而且会因电池容易因经常充电不满，使电池寿命受损。

在另一种现有技术中，设计了一个独立的外置蓄电池模块为笔记本供电，它同时存在携带不便的缺点，而且需要额外设计的充电器为外置电池充电。

发明内容

本发明的一个目的是提供能控制至少两个电池模块以多种模式充放电的电池匣。

本发明的另一个目的是提供具有本发明的电池匣的笔记本电脑。

为了上述目的，本发明的一个方面涉及一种电池匣，具有壳体，壳体用来置放至少两个电池模块；其特征在于，还包括：

至少两个充放电电路模块，每一充放电电路模块包括有一充电电路和一放电电路，每一电池模块分别与一个充电电路及一个放电电路相连；

充放电管理模块，与每一充电电路及每一放电电路相连，对至少两个电池模块中的至少一个电池模块进行检测，并获得至少两个电池模块中的至少一个电池模块与能量相关信息，根据与能量相关信息对至少两个电池模块中的至少一个电池模块进行充放电管理。

优选的，充放电管理模块包括：

检测单元，用于对至少两个电池模块中的至少一个电池模块进行检测，并获得该至少一个电池模块与能量相关信息；

管理单元，根据与能量相关信息对至少两个电池模块中的至少一个电池模块进行充放电管理。

优选的，电池匣还包括：保护模块，连接在至少两个电池模块和至少两个充放电电路模块之间或整合到至少两个充放电电路模块中，用于保护至少两个充放电电路模块每一充放电电路模块中的充电电路和放电电路和至少两个电池模块。

优选的，壳体包括有：至少两个电池室，用于容纳至少二个电池模块。

优选的，电池匣还包括：主控背板，至少二个充放电电路模块和充放电管理模块设置在主控背板上。

本发明的第二方面还涉及一种笔记本电脑，包括：

一显示屏；

一主机，主机上具有第一电气接口；

一电池匣，电池匣上具有第二电气接口；

主机上的第一电气接口和电池匣上的第二电气接口进行电气连接，

其中，电池匣还包括：

至少两个充放电电路模块，每一至少两个充放电电路模块包括有一充电电路和一放电电路，每一电池模块分别与一个充电电路及一个放电电路相连；

充放电管理模块，与每一充电电路及每一放电电路相连，对至少两个电池模块中的至少一个电池模块进行检测，并获得至少两个电池模块中的至少一个电池模块与能量相关信息，根据与能量相关信息对至少两个电池模块中的至少一个电池模块进行充放电管理。

优选地，充放电管理模块包括：

检测单元，用于对至少两个电池模块的至少一个电池模块进行检测，并获得至少两个电池模块的至少一个电池模块与能量相关信息；

管理单元，根据与能量相关信息对至少一个至少两个电池模块进行充放电管理。

优选地，电池匣还包括：主控背板，至少二个充放电电路模块和充放电管理模块设置在主控背板上。

本发明的另一方面涉及一种充放电控制方法，应用于包括至少两个电池模块的设备中，包括以下步骤：

A.检测至少一个电池模块，获得与至少一个电池模块的与电池能量相关的信息；

B.根据与电池能量相关的信息产生与充电或放电相关的管理信息；

C.根据与充电或放电相关的管理信息，对至少一个电池模块进行管理，使至少一个电池模块进入充电、放电或关闭状态。

优选地，与电池能量相关的信息为：电量信息或电压信息。

与充电或放电相关的管理信息为：充电指令、放电指令或关闭指令。

根据与电池能量相关的信息产生与充电或放电相关的管理信息包括：

判断与电池能量相关的信息是否达到预定值；

在与电池能量相关的信息达到预定值时，产生放电指令或关闭指令；在与电池能量相关的信息没达到预定值时，产生充电指令。

在充电状态下，预定值为满电压的80％～100％中的一个值；在放电状态下预定值为满电压的0～10％中的一个值。

优选地，在放电状态下，当全部所述至少两个电池模块的电压值或电量值均在预定值以下时，进行电量不足提示。

优选地，充放电控制方法，还包括检测充电器步骤，如果充电器的功率大于预设的功率，则对至少两个电池模块同时充电；如果是功率小于预设功率的小功率充电器，则至少两个电池模块依次分别进行充电。

采用本发明方案之后的优点是：

1.多个电池模块可同时对笔记本主机供电，且不影响到携带的方便性和其它设备的使用。电池匣中的电池模块也可单独配合笔记本主机使用。

2.电池匣中的各个电池模块的充电和放电过程被设计成各个电池模块多种放电和充电可管理模式，便于用户应用于不同的场合，例如，通过普通充电器对各个电池模块分别进行充电，在时间较紧时通过大容量充电器可多个电池同时充电等等。

3.只需用同一个普通充电器就可以在不关笔记本电脑和进行电池模块插换的情况下同时对多个电池进行顺序或同时充电。

4.由于电池匣可以根据用户的使用场合被填***不同数量电池模块，从而大大增加使用的灵活性，例如，对于进行野外作业的人员来说，本发明可确保笔记本电脑连续一天甚至是数天的长时间使用，以典型的14”显示屏笔记本为例，本发明单层最大可容纳6组6芯电池，其电量可高达4400mAh×6+4400mAh＝30800mAh，按一般6芯4小时使用时间算，可保证连续不间断工作28小时。

5.如果对电池模块进行标准化设计(例如全部模块均为6芯模块)，还可以通过附加的专用多电池模块充电装置进行同时快速充电，这对于特殊行业的应用是一个较好的解决方案。

附图说明

图1示出了现有技术带有外组接电池匣的笔记本电脑。

图2是本发明电池匣与电池模块结合方式的一个实例(抽屉式)的示意图。

图3是本发明电池模块***电池匣及电池匣的一个实现方式(独立接插件方式)的一个实例的立体图。

图4是本发明上述实例中，电池模块***电池匣时的滑槽结构剖视图。

图5是上述实例中，电池模块与电池匣间的锁定装置局部放大图。

图6是上述实例中，电池模块与主控背板的电气连接方式。

图7和图8是上述实例中的电池匣与笔记本电脑主机的连接方式示意图

图9为电池匣与主机连接的另一种形式的一个实例。

图10是两层式电池匣的一个设计实例。

图11为主控背板***电路逻辑框图。

图12作为一个充电方式的实例，其中的曲线图为一个标准电池充电时的充电电流、充电电压和充电量特性曲线。

图13为对多个电池模块进行步步跟进式充电的一个实例工作流程。

图14为对多个电池模块顺序充放电时的另一个实例流程示意图。

图15为放电流程的一个实例流程。

图16为放电流程的另一个实例流程。

图17为充电流程的一种具体实施方式。

需要说明的是，这些附图仅仅是示意性的，并不是为了限制本发明。另外，为了简化视图，一些对本领域技术人员来说显而易见的必要部件或元件如电路元件、连接部件、电路、连接线、数据线等并没有全部示出。

具体实施方式

下面对本发明的电池匣以及具有这种电池匣的笔记本电脑进行详细说明。

本发明的一个方面涉及电池匣，在一种具体实施方式中，本发明的电池匣包括：

壳体，用来放置至少两个电池模块；

至少两个充放电电路模块，每一充放电电路模块包括有一充电电路和一放电电路，每一电池模块分别与一个充电电路及一个放电电路相连；

充放电管理模块，与每一充电电路及每一放电电路相连，对至少两个电池模块中的至少一个进行检测，并获得至少一个电池模块与能量相关信息，根据与能量相关信息对所检测的至少一个电池模块进行充放电管理。

充放电管理模块包括：检测单元，用于对至少两个电池模块中的至少一个电池模块进行检测，并获得至少一个电池模块与能量相关信息；管理单元，根据与能量相关信息对至少一个电池模块进行充放电管理。

优选地，电池匣还包括：保护模块，保护模块可以整合到充放电电路模块中，也可以在作为单独的一部分连接在电池模块和充放电电路模块之间，用于保护电路和电池模块，例如用于防止过载和短路，还可以防止过充、过放、过压、过流、过热，放电欠压保护等。

壳体包括有：至少两个电池室，用于容纳电池模块。

电池模块以抽屉式方式容纳在电池室内，即电池匣中具有容纳电池模块的室或空腔，电池模块以抽拉方式置入电池匣的室或腔中，并且可以方便地以抽拉方式从电池匣中取出。

电池匣还包括：主控背板，充放电电路模块和充放电管理模块设置在主控背板上。

电池模块优选是以可拆卸的方式固定在电池室内，例如通过第一锁定机构进行固定，诸如凹凸镶嵌方式(例如卡钩和卡槽)、滑动拨块来锁定。

电池模块两侧面上和电池室侧壁上具有相对应的引导结构。

本发明的另一方面涉及具有上述电池匣的笔记本电脑，在一种具体实施方式中，本发明的笔记本电脑包括：

一显示屏；

一主机，主机上具有第一电气接口；

一电池匣，电池匣上具有第二电气接口；

主机上的第一电气接口和电池匣上的第二电气接口进行电气连接，

其特征在于，电池匣还包括：

至少两个充放电电路模块，每一充放电电路模块包括有一充电电路和一放电电路，每一电池模块分别与一个充电电路及一个放电电路相连；

充放电管理模块，与每一充电电路及每一放电电路相连，对至少两个电池模块中的至少一个进行检测，并获得至少一个电池模块与能量相关信息，根据与能量相关信息对所检测的至少一个电池模块进行充放电管理。

充放电管理模块还被设置成与笔记本主机中的嵌入式控制器进行通讯以管理电池模块的充放电。

笔记本主机通过第二锁定机构固定在笔记本主机下部。电池匣的大小和形状优选与笔记本主机相匹配。

电池匣和笔记本主机之间通过插接方式进行电气连接。可替换地，电池匣和笔记本主机之间的电气连接通过笔记本主机原装电池位置的电池仓以及与电池仓相对应的电池仓连接机构进行。

电池匣以可拆卸方式安装在笔记本主机中。电池匣优选以抽屉式方式安装在笔记本主机内。

图2是本发明电池匣与电池模块结合方式的一个实例(抽屉式)的示意图。电池匣100包括：多个电池模块114；电池匣壳体102；主控背板104；可选地包括多个电池室112，用于容纳电池模块114。

电池模块114与主控背板104的电气连接方式，可以是多种形式，包括但不限于：触点连接、插接方式(插座连接)等，例如接插件可选用现有的电池接插件例如联想公司的笔记本电脑产品天逸F21上所用的接插件。例如，如图2和图6所示，主控背板104具有背板电气连接插件106，电池模块114具有与之相应的电池模块电气连接插件(未示出)，位于电池模块114的内端。电池模块114通过电池模块电气连接插件电气连接至主控背板104的背板电气连接插件106。图2和图6所示的连接插件是示意性的，本领域技术人员熟知如何设计和制造实际应用的连接插件。

如图2、图4和图6所示，电池匣100与电池模块114之间的结合是抽屉式的。电池匣壳体102中具有具有多个电池室112。电池模块114两侧面上具有引导滑槽111，电池室侧壁113上具有与之相对应的引导凸块110，通过二者的配合可以非常容易地将电池模块114引导到电池室112中，从而可以准确地使电池模块电气连接插件与背板电气连接插件106连接在一起。位于最边上的电池室112，电池匣壳体102的侧壁直接可以充当电池室侧壁113，如图4所示。这种引导结构还同时起定位作用。可替换地，这种引导结构也可以设置在电池模块114上、下侧面上以及电池室112上、下内壁相应位置。

如图3和图5所示，在电池模块114的外端上部和/或下部具有卡钩118，在电池室112的相应位置具有卡槽120，通过二者的配合可以将电池模块114固定在电池室112内。优选地，卡钩118的上部具有斜面，使得在将电池模块114推入电池室112中时，卡钩118容易卡在卡槽120中。优选地，卡钩118具有适当地的弹性，使电池模块114装入和拆卸较为容易，同时还不容易脱锁。例如，由于具有弹性，当装入电池模块114时，卡钩118容易卡入到120中；同样，当需要更换或拆卸电池模块114时，将卡钩118向下按，由于具有弹性，卡钩118很容易从卡槽120脱出，从而将电池模块114取出，从而容易地实现了卡钩118与卡槽120之间锁定和解锁。电池模块114之间及电池模块114与电池匣100之间通过如上所述的凹凸镶嵌方式进行相互卡合或固定，电池模块114***到位后，通过第一锁定机构118、120被稳固地锁住，拔下电池模块114时需要先打开第一锁定机构118、120才能拔下。电池模块114与电池匣100之间的第一锁定机构并不限于图示凹凸镶嵌方式，例如，还可以通过滑动拨块来锁定。

如图3、图7、图8所示，电池匣100有利地为扁平的盒状，二维大小和形状优选与笔记本主机200相对应，即匹配，这样就可以非常方便地将电池匣100安装在笔记本主机200下部，即安装在一起后电池匣100与笔记本主机200的周边基本对应，这样就使得便于二者固定在一起并方便携带、包装。在电池匣壳体102的上部具有至少两个定位突起122，在笔记本主机200下部具有相应的至少两个定位孔123；同时，在电池匣壳体102的上表面具有至少一个第二锁定机构124，在笔记本主机200下表面具有相应的至少一个锁定孔(未示出)，定位突起122与定位孔123之间以及第二锁定机构124与锁定孔之间的相互配合，就可以将电池匣100可拆卸地安装在笔记本主机200下部。如图所示，定位突起122、第二锁定机构124以及定位孔123、锁定孔有利地分别位于矩形电池匣壳体102和笔记本主机200的不同角附近，这样就可以更牢固地将电池匣100与笔记本主机200安装在一起。图中所示出的第二锁定机构仅仅是示意性的，实际结构可以与图示的结构不同。第二锁定机构在本领域是熟知的，例如可以采用普通笔记本电脑中闭合时将显示器与主机部分固定在一起的锁定机构如滑动拨块，还例如可以是螺栓连接。

可替换地，在另一种优选的具体实施方式中，将电池匣100安装小型化，使得其以可拆卸的方式地安装在笔记本主机200的内。例如，可以采用以抽屉式方式安装在笔记本主机200内，如中国专利CN 2570874Y(申请号：02231168.8)标题为“具有可容纳临时备用电池结构的笔记本电脑”中所描述的那样。

参照图3、图7、图8，电池匣壳体102的上表面具有连接插件116，笔记本主机200的下部具有相应的连接插槽117，二者的配合即可实现电池匣100与笔记本主机200的电气连接。即，当通过上述定位和锁定装置进行安装的同时，连接插件116***到连接插槽117中，从而实现了电池匣100与笔记本主机200的电气连接。通过合适的电路设计，也可以使电池匣100与笔记本主机200通过连接插件116和连接插槽117进行信号和数据传输。连接插件116和连接插槽117的这种插接连接方式在本领域是熟知的，例如可采用联想公司的笔记本电脑型号天逸F21的接插件，在此不再赘述。

图9示出了电池匣100与笔记本主机200电气连接的另一种实施方式。如图所示，此类设计中，电池匣100的电池仓连接机构128采取了与主机200原装电池位置的电池仓126相对应的结构设计(例如联想公司天逸F21的电池仓和相应的电池结构)，从而可以节省一套接插件。由于本领域技术人员可以参照可商购的联想公司天逸F21的设计来实现这种实施方式，在此不再赘述。

以上具体实施方式和实施例均是示例性的，而不是为了限制本发明。例如，电池匣100与电池模块114之间的结合可以是如上所述的抽屉式(包括全封闭式或部分封闭式)，也可以是卡合结构(卡簧+盖，例如类似干电池电池盒的形式)或其它方式。采用抽屉式设计时，电池匣100前部可以设计有活动门，以保持匣体的完整性形态。

本发明的电池匣100也可增设其它的接口如USB接口为其它电子设备进行供电。

本发明的电池匣100也可增设其它的接口如高清显示接口等等用于连接不同的其它设备，此时在电池匣100与电脑主机200之间设计有相应的电气连接以传送数据和控制信号。

***电池匣100的电池模块114可以是相同规格(如全是6芯电池模块)，也可以是不同规格的组合(如3芯+6芯+6芯+9芯+...)。

有利地，可以在电池匣100上设置指示灯或LCD显示板，用来显示各个电池模块114的充电或放电状况、电量，以及进行电量不足提示等。

以上实施方式电池均为单层排列，图10示出了两层式电池匣的一个设计实例。而且本发明并不限于此，根据实际应用，电池组也可以设计成3层、4层或更多层排列。

图11为主控背板104的电路逻辑框图。如图所示，主控背板104包括：充放电管理模块302、充放电电路模块304、充电模块306。图11仅仅是例举，充放电管理模块302、充放电电路模块304等也可以以其它方式置于电池匣100中。

充电模块306与外部电源、充放电管理模块302、充放电电路模块304电气连接，充电模块306的功能主要负责外部电源(例如市电)的电压电流转换，并供给至充放电电路模块304。

充放电电路模块304与负载、充电模块306、各个电池模块114相电气连接，同时通过总线308与充放电管理模块302进行通讯。充放电电路模块304中具有对应各个电池模块114的充电和放电电路，起开关和调节充电或放电电流、电压作用；充放电电路模块304中的充放电电路主要是相当于一个切换开关和流量开关，它在充放电管理模块302的控制下负责控制各个电池模块114的充电和放电顺序，并根据预定的充电或放电策略控制各电池模块114的充电电压、充电电流和充电与放电的顺序(如按附图12中所谈到的步步跟进式充电模式时，充放电电路模块302会根据电池电量量的变化情况调节对各个电池模块输出的充电电压和电流)，即在充放电管理模块302的指令下接通或关闭各个电池模块114的充电或放电电路，调节各个电池模块114的充电或放电电压、电流；充放电电路模块304中还可以具有保护模块，主要是用于防止过载和短路，还可以防止过充、过放、过压、过流、过热，放电欠压保护等，它也接收来自充放电管理模块302的指令进行各种安全保护；同时将电能提供给负载；充放电电路模块304还与负载电气连接端口相连，将电能提供给负载。

图11所示的实施例仅仅是例举，可替换地，各个电池模块114也可以具有各自的充放电电路模块304，即一个电池模块114对应一个充放电电路模块304。

各个电池模块114具有各自的电池管理单元310，用于检测各个电池模块114的状态(例如电池模块114的电压、电流、电量、温度等)和类型，并将电池模块114的状态和类型通过数据总线308发送给充放电管理模块302。电池管理单元310集成在电池模块114电池模块上，它是现有技术中标准的电池模块的组成部分，在此不再赘述。

可替换地，电池管理单元310也可以集成在充放电管理模块302中。

充放电管理模块302，与充电模块306电气连接，进行充电或放电操作；并且通过数据总线308与充放电电路模块304、各个电池管理单元310连接，可选地通过数据总线308与笔记本主机200连接，进行通讯。充放电管理模块302是主控模块，它通过电池管理单元310检测各电池模块的状态(如电压、电流、温度、电量等等)和类型并可以与笔记本主机200中的嵌入式控制器(EC)进行通讯以管理各电池模块114的充放电工作，从而控制着各个电气连接端口106上的电池模块114的充电或放电次序，并对充放电的速度和放电的电量进行管理和控制；另外，通过对充放电管理模块302编程，可实现按可定制的充电、放电管理(如图13～16所示的方式)；充放电管理模块302还具有存储体312，用来存储数据，例如预设值(如电压预设值、电量预设值、功率预设值等)，所检测的电池模块与能量相关信息(如所检测的电压、电量、功率等)。换句话说，充放电管理模块302，通过充放电电路模块304接通或关闭各个电池模块114的充电或放电电路，调节充电或放电电流、电压，用于管理和控制各个电池模块114的充电或放电次序，并对充电或放电的速度和电量进行管理和控制。

图11所示的实施例仅仅是例举，可替换地，在另一种实施例中，本发明的电池匣包括：

壳体，用来放置至少两个电池模块；

两个或更多个充放电电路模块，每个充放电电路模块包括有一充电电路和一放电电路，每一电池模块分别与一个充电电路及一个放电电路相连；

充放电管理模块，与每一充电电路及每一放电电路相连，对一个或两个以上电池模块进行检测，并获得所检测的电池模块的与能量相关信息，例如电压、电量等，根据所检测到的与能量相关信息，对电池模块进行充放电管理。

在该实施例中，充放电管理模块包括：

检测单元，用于对至少一个电池模块进行检测，并获得所检测的电池模块与能量相关信息；

管理单元，根据与能量相关信息对电池模块进行充放电管理。

同样，在本实施例中，还包含与图11所示的实施例的一些对本发明所必须的部件、元件和模块，例如存储体，用于存储各种数据，如各种预设值和测定值(电压、电量、功率等)。

本发明的另一方面涉及一种充放电控制方法，应用于包括至少两个电池模块的设备中，在一种具体实施方式中，包括以下步骤：

A.检测至少一个电池模块，获得与至少一个电池模块的与电池能量相关的信息；

B.根据与电池能量相关的信息产生与充电或放电相关的管理信息；

C.根据述与充电或放电相关的管理信息，对至少一个电池模块进行管理，使至少一个电池模块进入充电、放电或关闭状态。

述与电池能量相关的信息为：电量信息或电压信息。与充电或放电相关的管理信息为：充电指令、放电指令或关闭指令。

根据与电池能量相关的信息产生与充电或放电相关的管理信息包括：

判断与电池能量相关的信息是否达到预定值；

在与电池能量相关的信息达到预定值时，产生放电指令或关闭指令；在与电池能量相关的信息没达到预定值时，产生充电指令。

优选地，在充电状态下，预定值为满电量或满电压的80％～100％的第一预定值；在放电状态下预定值为满电量或满电压的0～10％的第二预定值。优选地，在充电状态下，预定值为或满电压的90％的第一预定值；在放电状态下预定值为或满电压的5％的第二预定值。

优选地，当正在充电或放电的电池模块114的电量达到预定值时，则关闭该电池模块114的充电或放电电路，对余下的电池模块114进行步骤A-D，直到全部至少两个电池模块114的电量达到预定值。

优选地，当正在充电或放电的电池模块114的电量已经达到预定值时，同时进行以下两个步骤：

判断正在充电或放电的电池模块114是否充电或放电完全，如果已经充电或放电完全，则关闭该电池模块114的充电或放电电路；

对余下的电池模块114进行步骤A-D，直到全部电池模块114充电或放电完全。

优选地，在放电状态下，当全部电池模块114的电压值或电量值均在预定值以下时，进行电量不足提示。

本发明的充放电控制方法，还可以包括检测充电器步骤，如果充电器的功率大于预设的功率，则对所述至少两个电池模块同时充电；如果是功率小于预设功率的小功率充电器，则所述至少两个电池模块依次分别进行充电。

图12和图13示出了步步跟进式充电的特性曲线和工作流程。图12是对一个标注电池模块114进行步步跟进式充电时的充电电流、充电电压和电池容量特性曲线图。在图12中的曲线中，虚线、实线、点划线分别为为0℃、20℃、40℃的下的特性曲线，竖直的点划线AB表示在正在充电的电池模块114充电到一定电量(如90％，此充电量可通过软件编程设置)时，充电控制开始同时对下一个电量未满的电池模块进行充电。采用此种步步跟进式控制逻辑，可以有效缩短总的充电时间，提高效率。

图13为对多个电池模块进行步步跟进式充电方法的一个实例工作流程(以6芯11.4V电池模组为例)。如图所示，步骤如下：

步骤S401，对电量未满的电池模块114开始充电。

步骤S402，充放电管理模块302根据电池管理单元310所传输的该电池模块114的状态，判断该电池模块114的充电量或电压是否达到第一预设值(或预定值)(即，判断电量或电压≥第一预设值)，例如充电量达到90％(相对于满电量，全文中电量均是如此)，或者电压达到11.4V，如果充电量或电压没有达到第一预设值，则进行步骤S408继续充电；如果充电量或电压达到第一预设值，则进行步骤S404，同时进行步骤S406。

在步骤S404中，开始对下一个电量未满的电池模块114进行充电。

在步骤S406中，判断本电池模块114充电是否完成，如果没有完成，则进行步骤S408，继续充电；如果已经完成，则进行步骤S410。

在步骤S410中，关闭本电池模块114的充电电路，然后进行步骤S412。

在步骤S412中，判断全部电池模块114充电是否完成，如果没有全部完成，则进行步骤S404；如果全部完成，则进行步骤S414。

步骤S414，结束充电。

图14为对多个电池模块采取顺序充电方式的流程。如图所示，步骤如下：

步骤S501，开始对电量未满的电池模块114充电，然后进行步骤S502。

步骤S502，判断该电池模块114充电是否完成，如果该电池模块114充电没有完成，则进行步骤S504继续充电；如果该电池模块充电已经完成，则进行步骤S506。

步骤S506中，判断全部电池模块114充电是否完成，如果没有全部完成，则进行步骤S508；如果全部完成，则进行步骤S510。

在步骤S508中，开始对下一个电池模块114进行充电。

步骤S510，结束充电。

在以上两种充电方法中，在开始充电之前，可以另外增加一个充电器类型检测步骤，在该步骤中，检测充电器的类型，如果是功率小于预设功率的小功率充电器(例如市售的为单个电池模块充电的充电器)，则用上述两种方法中的一种对各个电池模块114逐个进行充电；如果是功率大于预设功率的大功率充电器，则对多个电池模块114同时充电。可替换地，也可以在电池匣100上设置充电方式选择按钮，例如可以设置“步步跟进式充电”、“顺序充电”、“多个电池同时充电”等充电方式选择按钮，这些按钮与充放电管理模块302相连接，用户可以根据充电器的类型对充电方式进行选择。同样地，也可以在电池匣100上设置有放电方式选择按钮。

图15示出了电池匣放电流程的一个实施例。如图所示，步骤如下：

步骤S601，对电量大于第二预设值的某个电池模块开始放电，接着进行步骤S602。

在步骤S602中，判断本电池模块114电量是否达到第二预设值(即电量≤第二预设值)，例如电量≤10％，如果电量没有达到第二预设值，则进行步骤S604，继续放电；如果电量达到第二预设值，则进行步骤S606。

在步骤S606中，对下一个电量大于第二预设值的电池模块114进行放电，接着进行步骤S608，同时返回步骤S602。

在步骤S608中，判断全部电池模块114的电量是否均在第二预设值以下(即电量≤第二预设值)，如果全部电池模块114的电量还没有均在第二预设值以下，则返回步骤S606；如果全部电池模块114的电量均在第二预设值以下，则进行步骤S610。

在步骤S610中，进行电量不足提示，接着进行步骤S612。

在步骤S612，结束放电。

可替换地，也可以采用图16所示的放电方法进行放电，即按如下步骤进行放电：

步骤S701，电量大于第二预设值(例如10％，优选5％)的某个电池模块电池模块114开始放电，接着进行步骤S702。

在步骤S702中，判断本电池模块114电量是否达到第二预设值(即判断是否电量≤第二预设值)，如果电量没有达到第二预设值，则进行步骤S708，继续放电；如果放电量达到第二预设值，则同时进行步骤S704和步骤S706。

在步骤S704中，开始对下一个电量大于第二预设值的某个电池模块电池模块114进行放电。

在步骤S706中，判断本电池模块114放电是否完成，如果没有完成，则进行步骤S708，继续放电；如果已经完成，则进行步骤S710。

在步骤S710中，关闭本电池模块114的放电电路，然后进行步骤S712。

在步骤S712中，判断全部电池模块114的电量是否在第二预设值以下，如果没有全部在第二预设值以下，则进行步骤S701；如果全部在第二预设值以下，则进行步骤S714。

在步骤S714中，进行电量不足提示。

步骤S716，结束放电。

优选地，在开始充电或放电之前，还可以包括对电池模块114的类型和/或电量进行检测的步骤，以根据电池模块114的类型和电量对其进行充电或放电，例如确定充电或放电电压、充电或放电电流，各个电池模块114的充放电次序，哪些电池模块114需要充电，哪些电池模块114可以放电等。

如图17所示，本发明的充电方法的另一优选具体实施方式包括以下步骤：

步骤S802，对各个对电池模块114的电量进行检测；

步骤S804，判断全部电池模块114的电量均是满的，如果全部均是满的，则不进行充电；如果不是全部是满的，则进行步骤S806；

步骤S806，对电量未满的电池模块114进行依次充电或同时充电。

总之，本发明的电池匣既可以采用图13至16所示的方法对各个电池模块114进行依次充电或放电，也可以对多个电池模块114同时充电或放电。

采用本发明方案之后的优点是：

1.多个电池模块114可同时对主机200供电，且不影响到携带的方便性和其它设备的使用。电池匣100中的电池模块114也可单独配合笔记本主机200使用。

2.电池匣100中的各个电池模块114的充电和放电过程被设计成各个电池多种放电和充电可管理模式，便于用户应用于不同的场合，例如，通过普通充电器对各个电池模块114分别进行充电，在时间较紧时通过大容量充电器可多个电池模块114同时充电等等。

3.只需用同一个普通充电器就可以在不关主机和进行电池模块114插换的情况下同时对多个电池进行顺序或同时充电。

4.由于电池匣100可以根据用户的使用场合被填***不同数量电池模块114，从而大大增加使用的灵活性，例如，对于进行野外作业的人员来说，本发明可确保笔记本连续一天甚至是数天的长时间使用，以典型的14”显示屏笔记本为例，本发明单层最大可容纳6组6芯电池，其电量可高达4400mAh×6+4400mAh＝30800mAh，按一般6芯4小时使用时间算，可保证连续不间断工作28小时。

5.如果对电池模块114进行标准化设计(例如全部模块均为6芯模块)，还可以通过附加的专用多电池模块114充电装置进行同时快速充电，这对于特殊行业的应用是一个较好的解决方案。

虽然以上具体实施方式是以笔记本的电池匣为例对本发明进行说明，但是本发明并不限于此，本发明的电池匣以及充放电方法可以用于各种数据处理***。通过简单的设计，如增加或改变接口，本发明的电池匣还可以用于音频播放器(如MP3播放器)、视频播放器(如MP4播放器)、数码摄像机(DV)、数码相机(DC)、个人数字助理(PDA)、电子词典、便携式全球定位***等各种便携式电子产品和小型电子设备。

当然，本发明还可有其他具体实施方式，以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用来限定本发明的实施范围；在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员凡是依本发明内容所做出各种相应的变化与修改，都属于本发明的权利要求的保护范围。

主要组件符号说明

100：电池匣

102：电池匣壳体             104：主控背板

106：背板电气连接插件

110：引导凸块               111：引导滑槽

112：电池室                 113：电池室侧壁

114：电池模块

116：连接插件               117：连接插槽

118：卡钩                   120：卡槽

122：定位突起               123：定位凹部

124：第二锁定机构

126：电池仓                 128：电池仓连接机构

200：笔记本主机

302：充放电管理模块         304：充放电电路模块

306：充电模块               308：数据总线

310：电池管理单元           312：存储体

Claims (14)

1.一种电池匣，具有壳体，所述壳体用来放置至少两个电池模块；其特征在于，还包括：

至少两个充放电电路模块，每一充放电电路模块包括有一充电电路和一放电电路，每一电池模块分别与一个所述充电电路及一个所述放电电路相连；

充放电管理模块，与每一所述充电电路及每一所述放电电路相连，对至少一个所述至少两个电池模块进行检测，并获得所述至少一个所述至少两个电池模块的与能量相关信息，根据所述与能量相关信息对所述至少一个所述至少两个电池模块进行充放电管理，使得当正在充电的电池模块的充电量或电压达到第一预定值时，对下一个电量未满的电池模块进行充电，同时判断本电池模块是否充电完成；如果没有完成，则继续充电；如果已经完成，则关闭本电池模块的充电电路，然后判断全部电池模块充电是否完成，如果没有全部完成，则开始对下一个电量未满的电池模块进行充电；如果全部完成，则结束充电。

2.根据权利要求1所述的电池匣，其特征在于，所述充放电管理模块包括：

检测单元，用于对所述至少一个所述至少两个电池模块进行检测，并获得所述至少一个所述至少两个电池模块与能量相关信息；

管理单元，根据所述与能量相关信息对所述至少一个所述至少两个电池模块进行充放电管理。

3.根据权利要求1所述的电池匣，其特征在于，所述电池匣还包括：保护模块，连接在所述至少两个电池模块和所述至少两个充放电电路模块之间或整合到所述至少两个充放电电路模块中，用于保护所述每一所述至少两个充放电电路模块中的充电电路和放电电路和所述至少两个电池模块。

4.根据权利要求1所述的电池匣(100)，其特征在于，所述壳体包括：至少两个电池室，用于容纳所述至少两个电池模块。

5.根据权利要求1所述的电池匣，其特征在于，所述电池匣还包括：主控背板，所述至少两个充放电电路模块和所述充放电管理模块设置在主控背板上。

6.一种笔记本电脑，其特征在于，包括：

一显示屏；

一主机，所述主机上具有第一电气接口；

一电池匣，所述电池匣上具有第二电气接口；

所述主机上的第一电气接口和所述电池匣上的第二电气接口进行电气连接，

其中，所述的电池匣还包括：

壳体，用来放置至少两个电池模块；

至少两个充放电电路模块，每一充放电电路模块包括有一充电电路和一放电电路，每一电池模块分别与一个所述充电电路及一个所述放电电路相连；

充放电管理模块，与每一所述充电电路及每一所述放电电路相连，对至少一个所述至少两个电池模块进行检测，并获得所述至少一个所述至少两个电池模块的与能量相关信息，根据所述与能量相关信息对所述至少一个所述至少两个电池模块进行充放电管理，使得当正在充电的电池模块的充电量或电压达到第一预定值时，对下一个电量未满的电池模块进行充电，同时判断本电池模块是否充电完成；如果没有完成，则继续充电；如果已经完成，则关闭本电池模块的充电电路，然后判断全部电池模块充电是否完成，如果没有全部完成，则开始对下一个电量未满的电池模块进行充电；如果全部完成，则结束充电。

7.根据权利要求6所述的笔记本电脑，其特征在于，所述充放电管理模块包括：

检测单元，用于对所述至少一个所述至少两个电池模块进行检测，并获得所述至少一个所述至少两个电池模块与能量相关信息；

管理单元，根据所述与能量相关信息对所述至少一个所述至少两个电池模块进行充放电管理。

8.根据权利要求6所述的笔记本电脑，其特征在于，所述电池匣还包括：主控背板，所述至少两个充放电电路模块和所述充放电管理模块设置在主控背板上。

9.一种充放电控制方法，应用于包括至少两个电池模块的设备中，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

检测至少一个电池模块，获得与所述至少一个电池模块的与电池能量相关的信息；

根据所述与电池能量相关的信息产生与充电或放电相关的管理信息；

根据所述与充电或放电相关的管理信息，对所述至少一个电池模块进行管理，使所述至少一个电池模块进入充电、放电或关闭状态；

其中，当正在充电的电池模块的充电量或电压达到第一预定值时，对下一个电量未满的电池模块进行充电，同时判断本电池模块是否充电完成；如果没有完成，则继续充电；如果已经完成，则关闭本电池模块的充电电路，然后判断全部电池模块充电是否完成，如果没有全部完成，则开始对下一个电量未满的电池模块进行充电；如果全部完成，则结束充电。

10.根据权利要求9所述的充放电控制方法，其特征在于，所述与电池能量相关的信息为：电量信息或电压信息。

11.根据权利要求所9所述的充放电控制方法，其特征在于，所述与充电或放电相关的管理信息为：充电指令、放电指令或关闭指令。

12.根据权利要求11所述的充放电控制方法，其特征在于，所述根据所述与电池能量相关的信息产生与充电或放电相关的管理信息包括：

判断所述与电池能量相关的信息是否达到预定值；

在所述与电池能量相关的信息达到预定值时，产生放电指令或关闭指令；在所述与电池能量相关的信息没达到预定值时，产生充电指令。

13.根据权利要求12所述的充放电控制方法，其特征在于，在充电状态下，所述预定值为大于等于满电压的80％小于等于满电压的100％中间的一个值；在放电状态下所述预定值大于等于满电压的0％小于等于满电压的10％一个值。

14.根据权利要求12所述的充放电控制方法，其特征在于，在放电状态下，当全部所述至少两个电池模块的电压值或电量值均在所述预定值以下时，进行电量不足提示。

Images