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CN207883795U - 一种双向输出的电池 - Google Patents

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CN207883795U CN201820118916.0U CN201820118916U CN207883795U CN 207883795 U CN207883795 U CN 207883795U CN 201820118916 U CN201820118916 U CN 201820118916U CN 207883795 U CN207883795 U CN 207883795U
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Abstract

一种双向输出的电池，包括电芯、电池正极、电池负极和绝缘套管；所述电芯包括第一端和第二端，其第一端端部设有电芯正极，其第二端端部设有电芯负极；所述电池正极包括第一电池正极和第二电池正极，所述电池负极包括第一电池负极和第二电池负极，所述第一电池正极和第一电池负极位于所述电芯的第一端处，所述第二电池正极和第二电池负极位于所述电芯的第二端处；所述电池正极和电芯正极电连接，所述电池负极和电芯负极电连接；所述第一电池正极向外突出于所述第一电池负极，所述第二电池负极向外突出于所述第二电池正极。该双向输出电池的第一端具有向外突起的第一电池正极，其第二端具有向外突起的第二电池负极，可用于普通充电器的充电。

Description

一种双向输出的电池
技术领域
本实用新型涉及一种电池，尤其涉及一种可双向输出的电池。
背景技术
现有技术中的单向输出的圆柱形锂电池，通常使用对应的圆柱形锂电池充电器进行充电，例如用于21700,20700,18650等型号的圆柱形锂电池的常规充电器，这些充电器的一端为正极接口，另一端为负极接口。而现有技术中的双向输出电池，由于其两端均有电池正极和电池负极，且电池正极和电池负极并没有对应于普通的充电器进行专门设计，在接入普通充电器时，电池正极和电池负极可能同时与正极接口或负极接口接触，容易造成短路，因而这种双向输出电池通常需要使用专门的充电器进行充电，带来使用上的不便。
实用新型内容
基于此，本实用新型的目的在于，提供一种其任意一端可同时提供正负极输出接口、且可用于普通充电器的电池。
本实用新型所采用的技术方案是：
一种双向输出的电池，包括电芯、电池正极、电池负极和绝缘套管；所述电芯包括第一端和第二端，其第一端端部设有电芯正极，其第二端端部设有电芯负极；所述绝缘套管套设在所述电芯外，其两端开放；所述电池正极包括第一电池正极和第二电池正极，所述电池负极包括第一电池负极和第二电池负极，所述第一电池正极和第一电池负极位于所述电芯的第一端处，所述第二电池正极和第二电池负极位于所述电芯的第二端处；所述电池正极和电芯正极电连接，所述电池负极和电芯负极电连接；所述第一电池正极向外突出于所述第一电池负极，所述第二电池负极向外突出于所述第二电池正极。
本实用新型的双向输出的电池，在电池的两端均分别设有电池正极和电池负极，使电池的任意一端可同时提供正负极输出接口，使用时可优化电路布线，且该双向输出电池的第一端具有向外突起的第一电池正极，其第二端具有向外突起的第二电池负极，与普通电池的结构类似，可用于普通充电器的充电，防止短路，无需专门设计充电器。
进一步地，所述第一电池负极的中央设有通孔，所述第一电池正极位于所述第一电池负极的通孔的轴线上并突出于所述第一电池负极；所述第二电池负极的中央设有通孔，所述第二电池正极位于所述第二电池负极的通孔的轴线上并相对于所述第二电池负极凹陷。
进一步地，所述第一电池正极为圆台状或圆柱状，所述第一电池负极为圆环状，其中央设有通孔，所述第一电池正极位于所述第一电池负极的通孔的轴线上并突出于所述第一电池负极；所述第二电池正极为圆形片，所述第二电池正极为圆环状，其中央设有通孔，所述第二电池正极位于所述第二电池负极的通孔的轴线上并相对于所述第二电池负极凹陷。
进一步地，还包括第一绝缘片，其分别与所述第一电池正极以及第一电池负极固定，使其隔离并绝缘，且使所述第一电池正极向外突出于所述第一电池负极。
进一步地，还包括第二绝缘片和绝缘座，所述绝缘座固定在所述电芯负极下方，并与所述第二电池正极固定；所述第二绝缘片分别与所述第二电池正极以及第二电池负极固定，使其隔离并绝缘，且使所述第二电池负极向外突出于所述第二电池正极。
进一步地，还包括电路板，所述电路板上设有保护电路模块，所述保护电路模块连接在所述电池正极和所述电池负极之间，控制所述电池正极与所述电池负极之间的通断；所述电池正极、保护电路模块、电芯正极按顺序依次电连接，所述电池负极、电芯负极和保护电路模块两两相互电连接，或者，所述电池正极、电芯正极和保护电路模块两两相互电连接，所述电池负极、保护电路模块、电芯负极按顺序依次电连接。
进一步地，还包括分别沿着所述电芯的外侧面固定的正极连接片和负极连接片，所述电路板固定在所述电芯的第二端处；所述第一电池正极与所述电芯正极电连接，所述第二电池正极通过所述正极连接片与所述电芯正极电连接；所述第一电池负极通过所述负极连接片与所述保护电路模块电连接，所述第二电池负极与所述保护电路模块电连接，所述电路保护模块与所述电芯负极电连接。
进一步地，所述第一电池正极为一圆台状或圆柱状突起，其固定在所述电芯正极上方；所述第一绝缘片为圆环状，其套设在所述第一电池正极外，其外边缘处设有下沉的台阶；所述第一电池负极为圆环片，其盖设在所述台阶上，使其低于所述第一电池正极；所述正极连接片的第一端固定在所述第一电池正极与所述电芯正极之间，使所述第一电池正极与所述电芯正极电连接；所述负极连接片的第一端固定在所述第一电池负极与所述台阶之间。
进一步地，所述第二电池正极为一圆形片，其固设在所述绝缘座的下方中央处；所述电路板为圆环片，其固定在所述绝缘座的下方，其外边缘与所述绝缘座固接，其内边缘与所述第二电池正极固定并使所述第二电池正极与所述保护电路模块电连接；所述第二绝缘片为圆环状，其固定在所述第二电池正极以及所述电路板的下方，其中央的通孔通向所述第二电池正极的底面，使所述第二电池正极暴露在外；所述第二电池负极为一圆环片，其内边缘与所述第二绝缘片固定，其外边缘与所述电路板固定并与所述保护电路模块电连接；所述绝缘座上设有通孔，所述正极连接片的第二端穿过所述绝缘座上的通孔，与所述电路板固定并与所述保护电路模块电连接；所述负极连接片的第二端穿过所述绝缘座上的通孔，与所述电路板固定并与所述保护电路模块电连接。
进一步地，所述保护电路模块包括第一芯片、第一电阻、第二电阻、第一电容、第一场效应管、第二场效应管、EB+端口以及EB-端口；所述第一芯片为S-8261Series芯片，其VDD引脚分别与所述第一电阻的第一端以及第一电容的第一端电连接，所述第一电阻的第二端分别与所述EB+端口以及所述电芯正极电连接，所述电芯负极分别与所述EB-端口、所述第一芯片的VSS引脚电连接，所述电芯负极、第一电容的第二端均接地；所述第一芯片的DO引脚与所述第一场效应管的栅极电连接，其CO引脚与所述第二场效应管的栅极电连接，其VW引脚与第二电阻的第一端电连接；所述第一场效应管的源极与所述电芯负极连接，其漏极与所述第二场效应管的漏极连接；所述第二场效应管的源极、第二电阻的第二端电连接，并均与所述EB-端口电连接；所述EB+端口分别与所述第一电池正极和第二电池正极电连接，所述EB-端口分别与所述第一电池负极和第二电池负极电连接；所述电芯为21700电芯。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。
附图说明
图1为本实用新型实施例一的双向输出电池的结构示意图；
图2为本实用新型实施例一的双向输出电池的电路框图；
图3为本实用新型实施例一的双向输出电池的电路图；
图4为本实用新型实施例一的双向输出电池应用在手电筒上的电路框图。
具体实施方式
实施例一
请参阅图1，本实用新型的双向输出电池，其特征在于：包括电芯1、电池正极、电池负极、正极连接片41、负极连接片42、第一绝缘片5、第二绝缘片6、绝缘座7、电路板8和绝缘套管9；所述电池正极包括第一电池正极21与第二电池正极22，所述电池负极包括第一电池负极31和第二电池负极32。
所述电芯1具体为21700电芯，其包括第一端和第二端，其第一端端部设有电芯正极11，其第二端端部设有电芯负极12。
所述第一电池正极21和第一电池负极31固定在所述绝缘套管9的一端并位于所述电芯1的第一端处(即位于电芯的第一端附近)，所述第二电池正极22和第二电池负极32固定在所述绝缘套管9的另一端并位于所述电芯1的第二端处(即位于电芯的第二端附近)。具体地，所述第一电池正极21为一圆台状或圆柱状突起，其固定在所述电芯正极11上；所述第一绝缘片5为圆环状，其套设在所述第一电池正极21外，其外边缘处设有下沉的台阶；所述第一电池负极31为圆环片，其盖设在所述台阶上，使其低于所述第一电池正极21。如此，形成第一电池正极21向外突出于第一电池负极31的结构，或者说，第一电池负极31相对于第一电池正极21向内凹陷，两者表达的意思相同。该第一电池正极21外突的结构，保证了在普通充电器充电时，充电器的正极接口不会误触第一电池负极31。
所述绝缘座7固定在所述电芯负极12下方；所述第二电池正极22为一圆形片，其固设在所述绝缘座7的下方中央处；所述电路板8为圆环片状，其固定在所述绝缘座7的下方，其外边缘与所述绝缘座7固接，其内边缘与所述第二电池正极22固定并使所述第二电池正极22与所述保护电路模块电连接；所述第二绝缘片6为圆环状，其固定在所述第二电池正极22以及所述电路板8的下方，其中央的通孔通向所述第二电池正极22的底面，使所述第二电池正极22暴露在外；所述第二电池负极32为一圆环片，其内边缘与所述第二绝缘片6固定，其外边缘与所述电路板8固定并与所述保护电路模块电连接。如此，形成第二电池负极32向外突出于所述第二电池正极22的结构，或者说，第二电池正极22相对于第二电池负极32向内凹陷，两者表达的意思相同。该第二电池正极22内凹的结构，保证了在普通充电器充电时，充电器的负极接口不会误触第二电池正极22。在其他实施方式中，电路板也可以固定在电芯的第一端的位置处而不是第二端处，正极连接片、负极连接片、第一和第二电池正极、以及第一和第二电池负极也可以采用别的方式实现电连接，不局限于本实施例。
所述正极连接片41沿着所述电芯的外侧面固定，其包括第一端和第二端；所述正极连接片41的第一端固定在所述第一电池正极21与所述电芯正极11之间，使所述第一电池正极21与所述电芯正极11电连接；所述绝缘座7上设有通孔(图中未示出)，所述正极连接片41的第二端穿过所述绝缘座7上的通孔，与所述电路板8固定并与保护电路模块的EB+端口电连接，所述第二电池正极22与电路板8上的保护电路模块的EB+端口电连接。
所述负极连接片42沿着所述电芯的外侧面固定，其包括第一端和第二端；所述负极连接片42的第一端固定在所述第一电池负极31与所述台阶之间，并与所述第一电池负极31电连接；所述负极连接片42的第二端与所述与所述电路板8固定并与所述保护电路模块的EB-端口电连接。所述第二电池负极32与所述保护电路模块的EB-端口电连接。
所述绝缘套管9套设在所述电芯、正极连接片41和负极连接片42外，其两端开放，使所述第一电池正极21、第二电池正极22、第一电池负极31和第二电池负极32裸露。
所述电路板8上设有保护电路模块，请参阅图2，所述保护电路模块连接在所述电池正极和所述电池负极之间，控制所述电池正极与所述电池负极之间的通断。所述电池正极、电芯正极11和保护电路模块两两相互电连接，所述电池负极、保护电路模块、电芯负极12按顺序依次电连接。在其他实施方式中，也可以采用实施例二的方案：所述电池正极、保护电路模块、电芯正极11按顺序依次电连接，所述电池负极、电芯负极12和保护电路模块两两相互电连接，具体见下文的实施例二。
具体地，请参阅图3，所述保护电路模块包括第一芯片C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第一场效应管FET1、第二场效应管FET2、EB+端口以及EB-端口。所述第一芯片为S-8261 Series芯片，其VDD引脚分别与所述第一电阻R1的第一端以及第一电容C1的第一端电连接，所述第一电阻R1的第二端分别与所述EB+端口以及所述电芯(电芯为图中的Battery)正极电连接，所述电芯负极12分别与所述EB-端口、所述第一芯片的VSS引脚电连接，所述电芯负极12、第一电容的第二端均接地；所述第一芯片的DO引脚与所述第一场效应管FET1的栅极电连接，其CO引脚与所述第二场效应管FET2的栅极电连接，其VW引脚与第二电阻R2的第一端电连接；所述第一场效应管FET1的源极与所述电芯负极12连接，其漏极与所述第二场效应管FET2的漏极连接；所述第二场效应管FET2的源极、第二电阻R2的第二端电连接，并均与所述EB-端口电连接。所述EB+端口分别与所述第一电池正极21和第二电池正极22电连接，所述EB-端口分别与所述第一电池负极31和第二电池负极32电连接。
其中，通过第一芯片的VDD引脚和VSS引脚输入电压值，经第一芯片计算后通过引脚DO和CO发送反馈信号，再通过第一场效应管FET1和第二场效应管FET2控制EB-端口与电芯负极12之间的通断。当电池充电电压过高，或电池放电电压过低时，DO和CO输出低电平，第一场效应管FET1的源极和漏极之间断开，第二场效应管FET2的源极和漏极之间断开，使EB-端口与电芯负极之间的电连接断开，进而使EB+端口与EB-端口之间的电连接断开，双向输出电池停止工作，实现充电过压保护以及放电低压保护的功能。
通过VM引脚输入信号至第一芯片，第一芯片计算出EB+端口与EB-端口输出的电流值，当电池放电电流过高时，DO和CO输出低电平，第一场效应管FET1的源极和漏极之间断开，第二场效应管FET2的源极和漏极之间断开，使EB-端口与电芯负极之间的电连接断开，进而使EB+端口与EB-端口之间的电连接断开，双向输出电池停止工作，实现放电过流保护功能。
同时，第一芯片内置有温度探头，并可设定温度保护值，当温度超过临界值时，DO和CO输出低电平，第一场效应管FET1的源极和漏极之间断开，第二场效应管FET2的源极和漏极之间断开，使EB-端口与电芯负极之间的电连接断开，进而使EB+端口与EB-端口之间的电连接断开，双向输出电池停止工作，实现充放电时的超温保护功能。
请参阅图4，为本实用新型的双向输出电池应用在金属外壳的手电筒上的电路框图。该手电筒的头部设有发光电路，其尾部设有控制该发光电路的控制电路，该控制电路具有检测、控制和充电等作用。该双向输出电池的两端的电池正极和负极与头部的发光电路以及尾部的控制电路电连接，以实现供电和充电的功能。相比起现有技术中，尾部控制电路只能接电池负极，其所能实现的功能有限，采用本实用新型的双向输出电池的手电筒的尾部控制电路，能够与电池的正负极均连接，能够实现更多的检测、控制功能，且该双向输出电池既可以直接在手电筒中充电，也可以从手电筒中拆下，采用普通的充电器进行充电，使用方便。
实施例二
本实施例二大致与实施例一相同，其区别主要在于：所述电池正极、保护电路模块、电芯正极按顺序依次电连接，所述电池负极、电芯负极和保护电路模块两两相互电连接，这种方案的原理与实施例一的原理相同，其不同仅在于实施例一是在电池负极与电芯负极之间设置通断开关(通断开关通过保护电路模块实现，具体通过保护电路模块的第一芯片和两个场效应管实现)，进而在必要的时候断开，控制双向输出电池停止工作，而实施例二是在电池正极与电芯正极之间设置通断开关，进而在必要的时候断开，控制双向输出电池停止工作。此时，所述第一电池正极、第二电池正极分别与所述保护电路模块电连接，所述保护电路模块与所述电芯正极电连接；所述第一电池负极、第二电池负极分别与所述电芯负极电连接。
具体地，电路板的位置可以设置在电芯的第一端或第二端处，在本实施例中选择第二端处，相应地，第一绝缘片、第二绝缘片、绝缘座和绝缘套管的设置位置与实施例一相同，正极连接片和负极连接片同样分别沿着所述电芯的外侧面固定。不同之处在于，所述第一电池正极通过所述正极连接片与所述保护电路模块电连接，所述第二电池正极与所述保护电路模块电连接，所述保护电路模块通过所述正极连接片与所述电芯正极电连接；所述第一电池负极通过所述负极连接片与所述电芯负极电连接，所述第二电池负极与所述电芯负极电连接。
本实用新型的双向输出的电池，在电池的两端均分别设有电池正极和电池负极，使电池的任意一端可同时提供正负极输出接口，使用时可优化电路布线，且该双向输出电池的第一端具有向外突起的第一电池正极，其第二端具有向外突起的第二电池负极，与普通电池的结构类似，可用于普通充电器的充电(例如可用于21700,20700,18650等型号的圆柱形锂电池的常规充电器)，防止短路，无需专门设计充电器；进一步地，还通过保护电路模块，控制电池正极和电池负极之间的通断，进而控制电池正极和电池负极的输出，以实现充电过压保护、放电低压保护、放电过流保护以及充放电超温保护的功能。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种双向输出的电池，其特征在于：包括电芯、电池正极、电池负极和绝缘套管；所述电芯包括第一端和第二端，其第一端端部设有电芯正极，其第二端端部设有电芯负极；所述绝缘套管套设在所述电芯外，其两端开放；所述电池正极包括第一电池正极和第二电池正极，所述电池负极包括第一电池负极和第二电池负极，所述第一电池正极和第一电池负极位于所述电芯的第一端处，所述第二电池正极和第二电池负极位于所述电芯的第二端处；所述电池正极和电芯正极电连接，所述电池负极和电芯负极电连接；所述第一电池正极向外突出于所述第一电池负极，所述第二电池负极向外突出于所述第二电池正极。
2.根据权利要求1所述的双向输出的电池，其特征在于：所述第一电池负极的中央设有通孔，所述第一电池正极位于所述第一电池负极的通孔的轴线上并突出于所述第一电池负极；所述第二电池负极的中央设有通孔，所述第二电池正极位于所述第二电池负极的通孔的轴线上并相对于所述第二电池负极凹陷。
3.根据权利要求2所述的双向输出的电池，其特征在于：所述第一电池正极为圆台状或圆柱状，所述第一电池负极为圆环状，其中央设有通孔，所述第一电池正极位于所述第一电池负极的通孔的轴线上并突出于所述第一电池负极；所述第二电池正极为圆形片，所述第二电池正极为圆环状，其中央设有通孔，所述第二电池正极位于所述第二电池负极的通孔的轴线上并相对于所述第二电池负极凹陷。
4.根据权利要求1所述的双向输出的电池，其特征在于：还包括第一绝缘片，其分别与所述第一电池正极以及第一电池负极固定，使其隔离并绝缘，且使所述第一电池正极向外突出于所述第一电池负极。
5.根据权利要求4所述的双向输出的电池，其特征在于：还包括第二绝缘片和绝缘座，所述绝缘座固定在所述电芯负极下方，并与所述第二电池正极固定；所述第二绝缘片分别与所述第二电池正极以及第二电池负极固定，使其隔离并绝缘，且使所述第二电池负极向外突出于所述第二电池正极。
6.根据权利要求5所述的双向输出的电池，其特征在于：还包括电路板，所述电路板上设有保护电路模块，所述保护电路模块连接在所述电池正极和所述电池负极之间，控制所述电池正极与所述电池负极之间的通断；所述电池正极、保护电路模块、电芯正极按顺序依次电连接，所述电池负极、电芯负极和保护电路模块两两相互电连接，或者，所述电池正极、电芯正极和保护电路模块两两相互电连接，所述电池负极、保护电路模块、电芯负极按顺序依次电连接。
7.根据权利要求6所述的双向输出的电池，其特征在于：还包括分别沿着所述电芯的外侧面固定的正极连接片和负极连接片，所述电路板固定在所述电芯的第二端处；所述第一电池正极与所述电芯正极电连接，所述第二电池正极通过所述正极连接片与所述电芯正极电连接；所述第一电池负极通过所述负极连接片与所述保护电路模块电连接，所述第二电池负极与所述保护电路模块电连接，所述保护电路模块与所述电芯负极电连接。
8.根据权利要求7所述的双向输出的电池，其特征在于：所述第一电池正极为一圆台状或圆柱状突起，其固定在所述电芯正极上方；所述第一绝缘片为圆环状，其套设在所述第一电池正极外，其外边缘处设有下沉的台阶；所述第一电池负极为圆环片，其盖设在所述台阶上，使其低于所述第一电池正极；所述正极连接片的第一端固定在所述第一电池正极与所述电芯正极之间，使所述第一电池正极与所述电芯正极电连接；所述负极连接片的第一端固定在所述第一电池负极与所述台阶之间。
9.根据权利要求7所述的双向输出的电池，其特征在于：所述第二电池正极为一圆形片，其固设在所述绝缘座的下方中央处；所述电路板为圆环片，其固定在所述绝缘座的下方，其外边缘与所述绝缘座固接，其内边缘与所述第二电池正极固定并使所述第二电池正极与所述保护电路模块电连接；所述第二绝缘片为圆环状，其固定在所述第二电池正极以及所述电路板的下方，其中央的通孔通向所述第二电池正极的底面，使所述第二电池正极暴露在外；所述第二电池负极为一圆环片，其内边缘与所述第二绝缘片固定，其外边缘与所述电路板固定并与所述保护电路模块电连接；所述绝缘座上设有通孔，所述正极连接片的第二端穿过所述绝缘座上的通孔，与所述电路板固定并与所述保护电路模块电连接；所述负极连接片的第二端穿过所述绝缘座上的通孔，与所述电路板固定并与所述保护电路模块电连接。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的双向输出的电池，其特征在于：所述保护电路模块包括第一芯片、第一电阻、第二电阻、第一电容、第一场效应管、第二场效应管、EB+端口以及EB-端口；所述第一芯片为S-8261Series芯片，其VDD引脚分别与所述第一电阻的第一端以及第一电容的第一端电连接，所述第一电阻的第二端分别与所述EB+端口以及所述电芯正极电连接，所述电芯负极分别与所述EB-端口、所述第一芯片的VSS引脚电连接，所述电芯负极、第一电容的第二端均接地；所述第一芯片的DO引脚与所述第一场效应管的栅极电连接，其CO引脚与所述第二场效应管的栅极电连接，其VW引脚与第二电阻的第一端电连接；所述第一场效应管的源极与所述电芯负极连接，其漏极与所述第二场效应管的漏极连接；所述第二场效应管的源极、第二电阻的第二端电连接，并均与所述EB-端口电连接；所述EB+端口分别与所述第一电池正极和第二电池正极电连接，所述EB-端口分别与所述第一电池负极和第二电池负极电连接；所述电芯为21700 电芯。
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