CN110768313A - 一种电池及外部部件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池及外部部件，属于影视拍摄设备供电技术领域。本发明的电池与外部部件配合使用，包括至少两个电池组，还包括微控制器和串并联切换电路，还包括用于与外部部件配合的连接器，所述微控制器根据连接器与外部部件的配合状态控制串并联切换电路使电池组串联或并联。本发明能够自动兼容高/低压摄像机和高/低压充电器。

Description

一种电池及外部部件
技术领域
本发明属于影视拍摄设备供电技术领域，具体涉及一种电池及外部部件。
背景技术
随着摄像机技术的发展，摄像机的功耗变大，为提高摄像机工作的稳定性，部分品牌的摄像机将输入电压范围提高到了19.5V-34V(此电压范围下文称统称高压)，此类摄像机以下简称高压摄像机。传统摄像机电池输出电压范围仅10.8V-16.8V(此电压范围下文统称低压)，使用此类电池供电的摄像机以下简称低压摄像机，不能满足高压摄像机的电源需求。
高压摄像机和低压摄像机电源输入接口相同，为V字型或安顿型扣板，因此，高压电池结构上也可挂于低压摄像机，但这样会造成设备的损坏。虽然有些厂家变更了电池正负极位置，只有连接对应扣板后才能输出，但是这种高压电池还是存在连接扣板后挂于低压摄像机的风险，同时增加了用户设备总量，不利于管理。同理，高压电池置于低压充电器也会造成充电器的损坏。总之，目前市场上的高压电池仅支持高压充放电，无法兼容低压摄像机和低压充电器。
发明内容
本发明目的是提供一种同时自动兼容高压和低压的电池。
具体地说，本发明提供了一种电池，所述电池与外部部件配合使用，包括微控制器、串并联切换电路以及至少两个电池组，还包括用于与外部部件配合的连接器，所述微控制器根据连接器与外部部件的配合状态控制串并联切换电路使电池组串联或并联。
进一步而言，所述电池还包括电池充放电管理芯片，用于在电池串联、并联充电或放电过程中平衡电池组电芯电压。
进一步而言，所述电池充放电管理芯片设有通讯端和电压监控端，通讯端与微控制器连接，电压监控端分别与电池组的正极和负极连接。
进一步而言，所述电池还包括通断保护电路，用于对充放电过程的异常情况进行通断保护。
进一步而言，所述电池组包括第一电池组和第二电池组。
进一步而言，所述串并联切换电路包括第一开关、第二开关、第三开关，第一开关的两端分别与第一电池组和第二电池组的正极相连，第三开关的两端分别与第一电池组和第二电池组的负极相连，第二开关的一端连接第一电池组的负极，另一端连接第二电池组的正极，所述第二开关闭合而第一开关以及第三开关断开时，第一电池组与第二电池组形成串联；所述第二开关断开而第一开关以及第三开关闭合时，第一电池组与第二电池组形成并联。
进一步而言，所述通断保护电路包括MOS1、MOS2、MOS3、MOS4，所述MOS1的源极接第一电池组的正极，漏极接MOS2，栅极接所述电池充放电管理芯片；所述MOS2的源极接电池输出正极，栅极接所述电池充放电管理芯片；所述MOS3的源极接第二电池组的正极，漏极接MOS4，栅极接所述电池充放电管理芯片；所述MOS4的源极接第一开关和第二开关，栅极接所述电池充放电管理芯片。
进一步而言，所述连接器与外部部件通过接触式连接或非接触式连接进行配合。
进一步而言，所述连接器为干簧管，外部部件设置磁铁，所述磁铁与干簧管实现非接触式连接。
进一步而言，所述连接器为电极，外部部件设有外部电极，所述外部电极与连接器实现接触式连接。
本发明还提供一种外部部件，与上述技术方案中的电池配合使用，所述外部部件为电池扣板。
本发明的有益效果如下：仅需对高压充电器或高压摄像机挂接的电池扣板进行更改，即可使得本发明的电池自动匹配安装了相应电池扣板的不同电压的充电器或摄像机，实现兼容高压充电器、低压充电器、低压摄像机和高压摄像机。无需人为判断电池与充电器或摄像机的电压类型是否匹配，有效避免为操作失误带来的隐患。由于完全兼容低压充电器，用户无需购买低压充电器，减少了用户采购充电器的种类。由于完全兼容低压摄像机，增加了电池的用途，减少了用户采购电池的种类。
附图说明
图1是本发明实施例一的电池整体示意图。
图2是本发明实施例一的扣板整体示意图。
图3是本发明实施例一的电池挂载摄像机示意图。
图4是本发明实施例一的电池挂载充电器示意图。
图5是本发明实施例一的扣板拆解示意图。
图6是本发明实施例一的电池拆解示意图。
图7是本发明实施例一的高压状态***框图。
图8是本发明实施例一的低压状态***框图。
图9是本发明实施例二的接触式连接的电池与扣板示意图。
图10是本发明实施例二的高压状态***框图。
图11是本发明实施例二的低压状态***框图。
图中的标号：3-扣板，301-磁铁，302-扣板内凹槽，31-摄像机扣板，32-充电器扣板，4-电池，401-干簧管，402-导线，7-摄像机，8-充电器，901-第一电极，902-第二电极。
具体实施方式
下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步详细描述。
实施例一：
本发明的一个实施例，为一种可自动切换高低压充放电状态的电池。
本发明通过自动识别和自动控制两种技术手段相结合，来实现电池自动切换高低压充放电的功能。
其中，自动识别摄像机或充电器的电压高低通过非接触式近距离感应的方法实现。即在电池上和高压摄像机及高压充电器的扣板上安装一对非接触式连接器，当电池挂在此类扣板上时，自动识别出该摄像机或充电器为高压设备，打开高压电路，实现高压充放电。低压摄像机或充电器的扣板上不装该非接触式连接器，当电池挂在此类扣板上时，判断扣板所在摄像机或充电器为低压设备，打开电池上低压电路，实现低压充放电。当然，自动识别的实现也可以通过近距离无线通讯的方法实现。
自动控制的实现通过以下方法实现：
电池内部有两组低压电池组，两组低压电池组之间通过串并联切换电路连接；串并联切换电路通过微处理器进行控制。
通过自动识别和自动控制相结合，微处理器根据上述自动识别的结果，控制串并联切换电路，最终实现电池高低压充放电模式。
本发明的***主要包含两个部分，一个是电池4，一个是扣板3，如图1、图2所示。如图3、图4所示，扣板固定于摄像机7或者充电器8上，其中固定于摄像机7上的扣板为31，固定于充电器8上的扣板为32，电池4挂在扣板31或32上。如图5所示，扣板内部凹槽302内可以放置磁铁301。如图6所示，电池背部干簧管401通过导线402与电池正面内部PCB连接，干簧管401与扣板内磁铁301组合作为一个磁性开关，控制电池内的串并联切换电路。如图7所示，电池4内包含有低压电池组A、B，微控制器电路，串并联切换电路及干簧管401。串并联切换电路包括开关S1、S2和S3，S1的一端经MOS1、MOS2与电池组A的正极相连，另一端经MOS3、MOS4与电池组B的正极相连，S3的两端分别与电池组A、B的负极相连，S2的一端连接电池组A的负极，另一端经MOS3、MOS4连接电池组B的正极。当电池4通过放置有磁铁301的扣板与充电器8或者摄像机7相连时，在磁铁作用下干簧管401闭合，通过微控制电路使S2闭合，S1与S3断开，从而低压电池组A、B串联进入高压模式，此时电池4可以适配高压充电器或者高压摄像机。如图8所示，电池4通过未放置磁铁301的扣板(称为普通无磁铁扣板)与充电器8或者摄像机7相连时，干簧管401常开，微控制器控制S2断开，S1、S3闭合，从而低压电池组A、B并联进入低压模式，此时电池4可以适配低压充电器或低压摄像机。
如图7和图8所示，TI电池充放电管理芯片在电池串联、并联充电或放电过程中平衡电池组电芯电压，有效避免了出现电芯不平衡的情况。电池充放电管理芯片的通讯端与微控制器连接，电压监控端分别与电池组的正极和负极连接。
由MOS1、MOS2、MOS3、MOS4组成的通断保护电路对充放电过程的异常情况起到通断保护作用，提高电池寿命，保证电池的性能。参照图5和图6，MOS1的源极接第一电池组的正极，漏极接MOS2，栅极接所述电池充放电管理芯片；所述MOS2的源极接电池输出正极，栅极接所述电池充放电管理芯片；所述MOS3的源极接第二电池组的正极，漏极接MOS4，栅极接所述电池充放电管理芯片；所述MOS4的源极接第一开关和第二开关，栅极接所述电池充放电管理芯片。
综上，电池连接无磁铁扣板时，电池为低压模式，连接带磁铁扣板后，电池为高压模式。
实施例二：
本发明的一个实施例，为一种可自动切换高低压充放电状态的电池。与实施例一的区别在于自动识别部分的实现方式。
本实施例中，采用接触式连接器来实现自动识别摄像机或充电器的电压高低。即在电池和高压摄像机及高压充电器的扣板上安装一对接触式连接器，当电池挂在此类扣板上时，自动识别出该摄像机或充电器为高压设备，打开高压电路，实现高压充放电。低压摄像机或充电器的扣板上不装该装置，当电池挂在此类扣板上时，判断为低压设备，打开低压电路，实现低压充放电。
如图9所示，本实施例包含扣板3与电池4两个部分，扣板3上包含电极901，电池4背部对应位置包含电极902，两电极间短接。如图10所示，电池4内包含有低压电池组A、B，微控制器电路，串并联切换电路及电极902。电极902一端可与扣板上电极901相连接，另一端与电阻R1和电容C1连接，正电源电压VCC经串联的电阻R1和电容C1后接地，组成高低电平检测电路。当电池4通过带有电极901的扣板3与充电器8或者摄像机7相连时，电极901与电极902互相接触，微处理器根据高低电平检测电路的电压信号控制S2闭合，S1与S3断开，从而A、B组低压电池组串联进入高压模式，此时电池4可以适配高压充电器或者高压摄像机。如图11所示，电池4通过未带有电极的扣板(称为普通无电极扣板)与充电器8或者摄像机7相连，微控制器根据高低电平检测电路的电压信号控制S2断开，S1与S3闭合，从而低压电池组A、B并联进入低压模式，此时电池可以适配低压充电器或者低压摄像机。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (11)

1.一种电池，所述电池与外部部件配合使用，包括微控制器、串并联切换电路以及至少两个电池组，其特征在于，还包括用于与外部部件配合的连接器，所述微控制器根据连接器与外部部件的配合状态控制串并联切换电路使电池组串联或并联。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池还包括电池充放电管理芯片，用于在电池串联、并联充电或放电过程中平衡电池组电芯电压。
3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述电池充放电管理芯片设有通讯端和电压监控端，通讯端与微控制器连接，电压监控端分别与电池组的正极和负极连接。
4.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述电池还包括通断保护电路，用于对充放电过程的异常情况进行通断保护。
5.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述电池组包括第一电池组和第二电池组。
6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述串并联切换电路包括第一开关、第二开关、第三开关，第一开关的两端分别与第一电池组和第二电池组的正极相连，第三开关的两端分别与第一电池组和第二电池组的负极相连，第二开关的一端连接第一电池组的负极，另一端连接第二电池组的正极，所述第二开关闭合而第一开关以及第三开关断开时，第一电池组与第二电池组形成串联；所述第二开关断开而第一开关以及第三开关闭合时，第一电池组与第二电池组形成并联。
7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述通断保护电路包括MOS1、MOS2、MOS3、MOS4，所述MOS1的源极接第一电池组的正极，漏极接MOS2，栅极接所述电池充放电管理芯片；所述MOS2的源极接电池输出正极，栅极接所述电池充放电管理芯片；所述MOS3的源极接第二电池组的正极，漏极接MOS4，栅极接所述电池充放电管理芯片；所述MOS4的源极接第一开关和第二开关，栅极接所述电池充放电管理芯片。
8.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述连接器与外部部件通过接触式连接或非接触式连接进行配合。
9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述连接器为干簧管，外部部件设置磁铁，所述磁铁与干簧管实现非接触式连接。
10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述连接器为电极，外部部件设有外部电极，所述外部电极与连接器实现接触式连接。
11.一种与权利要求1～10任一所述的电池配合使用的外部部件，所述外部部件为电池扣板。
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