專利名稱：電池組裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是有關(guān)一種電池組裝置，利用不同類型的二次電池相互串聯(lián)，來組成 最適當(dāng)?shù)墓ぷ麟妷簠^(qū)間給需要具穩(wěn)壓性的機(jī)具使用，如汽車、機(jī)車、緊急發(fā)電機(jī)、不斷電系 統(tǒng)UPS或類似結(jié)構(gòu)者。
背景技術(shù)：
隨著科技產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，各種便攜式的電子產(chǎn)品與用電設(shè)備已經(jīng)日趨普及，然 而，這些電子產(chǎn)品的主要能源大多數(shù)來自于電池，故使得電池的使用量與日俱增。而關(guān)于電池的分類可以通過電池本身的充放電特性與工作性質(zhì)大致區(qū)分如下1、一次電池(primary cell)是指僅能被使用一次的電池，無法通過充電的方式再 補(bǔ)充已被轉(zhuǎn)化掉的化學(xué)能，故稱為一次電池。此類常見的有干電池、水銀電池與堿性電池 等。一次電池的應(yīng)用最早也最廣泛，市面上販?zhǔn)鄣牟豢沙潆婋姵貛缀踅詫俅祟?，如鈕扣型水 銀電池、1號(hào) 3號(hào)電池等等。2、二次電池(secondary battery)所指的就是可以被重復(fù)使用的電池。通過充電 的過程，可以使得電池內(nèi)的活性物質(zhì)再度回復(fù)到原來的狀態(tài)，因而能再度的提供電力。這 類的電池有鉛酸電池(lead acid battery)、鎳鎘電池(nickelcadmium battery)、鎳氫電 池(nickel hydrogen battery)、二次 11 電池(secondarylithium battery)，含 11 離子電池 (lithium ion battery)禾口高分子裡電池(polymerlithium battery)等。3、燃料電池(fuel cell)與前述兩者有相當(dāng)大的不同，又被稱為連續(xù)電池。陰陽 兩極并無活性物質(zhì)的存在，而是通過外部的系統(tǒng)提供，所以只要持續(xù)的提供活性物質(zhì)，電池 就可以持續(xù)的放電。在陽極部份，真正進(jìn)行氧化反應(yīng)的是空氣或是氧氣；而陰極部份則是以 氫或者煤氣為主。此類電池如氫氧燃料電池(hydrogen oxygen fuel cell)等。一次電池因具有價(jià)格便宜、制造容易、自放電率低、高重量能量比(50 80Wh/Kg) 及攜帶方便的優(yōu)勢(shì)，故其仍是產(chǎn)最高、用途最廣的一種。但其存有功率過小的問題，使得該 種電流并不適用于大電流的放電。而燃料電池尚在發(fā)展中，且受限于其較大體積，主要用于 發(fā)電機(jī)組上或是為備用能源。故，使用于較大電流放電，并可重復(fù)使用的電池以二次電池為 主。以作用在汽車的二次電池為例，汽車的發(fā)電機(jī)是交流發(fā)電機(jī)經(jīng)全波整流后形成如 圖1的電壓波形，波峰就是發(fā)電機(jī)的最高電壓，一般是14. 2V，而最低電壓就是鉛酸電池的 電壓，一般是12. 4 12. 8V間看鉛酸電池的蓄電狀況，因此火花塞的一次點(diǎn)火電壓就會(huì)在 12. 4 14. 2V間飄移，取決于汽缸點(diǎn)火時(shí)發(fā)電機(jī)當(dāng)時(shí)的發(fā)電機(jī)電壓來決定，這樣一來會(huì)導(dǎo) 致每缸點(diǎn)火的電壓不穩(wěn)定，火花大小也不一樣當(dāng)然動(dòng)力的輸出也不穩(wěn)定，也就會(huì)較費(fèi)油。由于車輛最少有4缸這種不穩(wěn)定的動(dòng)力輸出，一般駕駛?cè)耸歉杏X不到的。此種動(dòng) 力的不穩(wěn)定輸出不是原廠引擎設(shè)計(jì)上的失誤，而是來自鉛酸電池的充放電特性，鉛酸電池 的充電電壓是13 15V，放電電壓是9 13V，因此車廠選用14. 2V的發(fā)電機(jī)，車輛的所有 電子零件的耐壓也須符合14. 2V的電壓。[0010]而為改善鉛酸電池電壓不穩(wěn)定的缺失，可使用較小容量的鋰電池與鉛酸電池并 聯(lián)使用，或用大容量的鋰電池來取代鉛酸電池的使用，但采用大容量鋰電池時(shí)因價(jià)格昂貴 并不合經(jīng)濟(jì)效率；如選用鋰電池與鉛酸電池并聯(lián)使用時(shí)其所需的工作電壓區(qū)間為12. 4 15V，此時(shí)如僅使用單一種類的鋰電池其工作電壓無法調(diào)整至所需的區(qū)間，例如以四顆鋰 錳電池串聯(lián)后的工作電壓區(qū)間為12 16. 8V其低電壓12V非常接近鉛酸電池的低電壓 12. 4V，很容易導(dǎo)致電池過放而損壞，倘改為三顆鋰錳電池其工作電壓區(qū)間為9 12. 6V, 電池又會(huì)被發(fā)電機(jī)的高電壓過充而損壞；如改為四顆鋰鐵電池串聯(lián)使用其工作電壓區(qū)間 為8 13. 6V，其高壓段又無法滿足要求的15V，如用5顆鋰鐵電池串聯(lián)使用其工作電壓為 10 17V，其低壓段與鉛酸電池的12. 4V又很接近(12. 4/5 = 2. 48V)當(dāng)汽車啟動(dòng)需要大電 流時(shí)電池也容易過放而損壞，殊不理想。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的，在于提供一種電池組裝置，利用至少兩種不同工作電壓 的電池，以搭配出最理想的工作電壓區(qū)間。本實(shí)用新型的另一目的，在于提供一種計(jì)算簡單、混搭容易，使電池組的輸出電壓 達(dá)到理想狀態(tài)的電池組的結(jié)構(gòu)改良。為達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型一種電池組裝置，由至少兩種不同類型的多個(gè)二次 電池相互串聯(lián)；或?qū)⑺龆坞姵卮?lián)一電容，令電池組裝置的總電壓區(qū)間及容量更符合 機(jī)具使用。如上所述的電池組裝置，其中至少兩種不同類型的二次電池為鋰鈷電池、鋰錳電 池、鋰鐵電池、鉛酸電池、鎳鎘電池或鎳氫電池等。如上所述的電池組裝置，視其使用情況可于該電池組裝置搭配一保護(hù)電路使用。 對(duì)單一電池作特性保護(hù)，令電池在充放電過程中不會(huì)受傷，也可不搭配該保護(hù)電路而直接 使用。如上所述的電池組裝置，其中所述保護(hù)電路包含一旁路電阻，其與所述二次電池 的每一電池并聯(lián)；一檢測(cè)IC，其分別電連接于所述二次電池的每一電池。由上可知，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1、通過不同工作電壓的電池，任意搭配組合出各種機(jī)具最適合的工作電壓區(qū)間， 使機(jī)具運(yùn)作更加順暢，如汽車、機(jī)車、緊急發(fā)電機(jī)、不斷電系統(tǒng)UPS或類似結(jié)構(gòu)者。2、令電池組的低電壓維持在公稱電壓附近以防止在大電流啟動(dòng)時(shí)造成過放，使電 池組提供的電壓更為穩(wěn)定。3、在必要時(shí)可通過保護(hù)電路對(duì)單一電池作其特性保護(hù)，使電池于充放電的過程不 會(huì)受傷。

圖1為汽車發(fā)電機(jī)經(jīng)全波整流后的電壓波形圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的電路示意圖。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例使用于汽車的電壓波形示意圖。圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例結(jié)合于汽車的使用示意圖。
4[0025]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的另一應(yīng)用例的電路示意圖。附圖標(biāo)號(hào)1、電池組裝置1 ‘、電池組裝置10、鋰錳電池20、鋰錳電池30、旁路保護(hù)電路40、汽車41、汽車鉛酸電池
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的其他特點(diǎn)及具體實(shí)施例可于以下配合附圖的詳細(xì)說明中，進(jìn)一步了解。本實(shí)用新型電池組裝置，視機(jī)具所需的工作電壓，而以至少兩種不同類型的多個(gè) 二次電池相互串聯(lián)，以汽車為例說明，當(dāng)用鋰電池與鉛酸電池并聯(lián)使用時(shí)，一方面可使用到 鉛酸電池價(jià)廉容量大的優(yōu)點(diǎn)又可利用到鋰電池快速充放電的特性，讓汽車電壓穩(wěn)定在汽車 發(fā)電機(jī)最高電壓附近，使火花塞的一次點(diǎn)火電壓穩(wěn)定在最理想的狀態(tài)，此時(shí)電池組需要的 工作電壓區(qū)間為12. 4V 15V。其中12. 4V為鉛酸電池的最低電壓，而15V為發(fā)電機(jī)的最高 電壓。然而，使用單一電池的傳統(tǒng)方式無法調(diào)配出所要的工作電壓區(qū)間。因此請(qǐng)參照?qǐng)D2，本實(shí)用新型的電池組裝置1采用二顆鋰錳電池10及二顆鋰鐵電 池20串聯(lián)而成，鋰錳電池10的電壓量約為4. 2V 3V之間，鋰鐵電池20的電壓量為3. 4V 2V之間，而該電池若要能提供有效電力，則其電壓需大于公稱電壓，故鋰錳電池10的電壓 取4. 2V，而鋰鐵電池20的電壓取3. 4V，如此電池組裝置1的電壓為4. 2VX2+3. 4VX2 = 15. 2V，此時(shí)電池組裝置1最高可耐電壓為15. 2V，已超過發(fā)電機(jī)的最高電壓15V，故不會(huì)有 過充的問題。當(dāng)停車熄火后鋰電池因電壓比鉛酸電池高而持續(xù)對(duì)鉛酸電池充電，最后與 鉛酸電池保持電壓的平衡。假設(shè)鉛酸電池的最低電壓為12. 4V時(shí)，鋰電池的電壓分配成 3. 5V*2+2. 7V*2 = 12. 4V，其最低電壓仍維持公稱電壓附近不會(huì)因大電流啟動(dòng)而造成過放。請(qǐng)參照?qǐng)D3，當(dāng)電池組裝置1的工作電壓比鉛酸電池高時(shí)，較高的工作電壓導(dǎo)致火 花塞有較大的點(diǎn)火火花，則能更有效率的完全燃燒以節(jié)省10 15%的燃料費(fèi)用。由于電 池組裝置1系將兩種不同類型的所述二次電池相互串聯(lián)，如二顆鋰錳電池10及兩顆鋰鐵電 池20，其工作電壓充放電的區(qū)間為10 15. 2V ；又，電池組裝置1為所述二次電池串接一電 容，方便調(diào)整電壓區(qū)間。當(dāng)電池組裝置1飽和時(shí)的工作電壓可達(dá)發(fā)電機(jī)的最高電壓，大大減 少了一次工作電壓的飄移區(qū)間，火花塞每次都可均勻的點(diǎn)大火，燃燒較完全，動(dòng)力可穩(wěn)定的 輸出故可就為省油。請(qǐng)參照?qǐng)D4，本實(shí)用新型的電池組裝置1結(jié)合于汽車4的汽車電瓶41上，此時(shí)車輛 的電力系統(tǒng)是完全符合原廠的完美設(shè)計(jì)，引擎能達(dá)完整的動(dòng)力輸出。然而，本實(shí)用新型的電 池組裝置1亦可結(jié)合于機(jī)車、緊急發(fā)電機(jī)、不斷電系統(tǒng)UPS或類似結(jié)構(gòu)者。電動(dòng)汽/機(jī)車、 油電混合車，或太陽能電池等供電裝置也都在應(yīng)用范圍之內(nèi)。請(qǐng)參照?qǐng)D5，本實(shí)用新型的電池組裝置1’，視其使用情況可于二顆鋰錳電池10及兩顆鋰鐵電池20搭配一保護(hù)電路使用。對(duì)單一電池作特性保護(hù)，令電池在充放電過程中不 會(huì)受傷，其中該保護(hù)電路包含一旁路電阻30，其與所述二次電池的每一電池并聯(lián)；一檢測(cè) IC40，其分別電連接于所述二次電池的每一電池。請(qǐng)參表一，為本實(shí)用新型電池組裝置的安裝于汽車的測(cè)試報(bào)告。表一
權(quán)利要求一種電池組裝置，其特征在于所述的電池組裝置由至少兩種不同類型的多個(gè)二次電池相互串聯(lián)組成；其中，所述二次電池的類型包含一鋰錳電池或一鋰鐵電池。
2.如權(quán)利要求1所述的電池組裝置，其特征在于，所述的電池組裝置進(jìn)一步包含一電 容與所述二次電池串聯(lián)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電池組裝置，其特征在于，所述二次電池的類型進(jìn)一步包 含鋰鈷電池、鉛酸電池、鎳鎘電池或鎳氫電池。
4.如權(quán)利要求3所述的電池組裝置，其特征在于，所述二次電池電連接與一保護(hù)電路， 其中，所述保護(hù)電路包含一旁路電阻，與所述二次電池的每一電池并聯(lián)； 一檢測(cè)IC，分別電連接于所述二次電池的每一電池。
5.一種汽車，其特征在于，所述汽車內(nèi)部裝設(shè)如權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的 電池組裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的汽車，其特征在于，所述汽車內(nèi)部的一車用電池與所述電池組裝置并聯(lián)。
7.一種機(jī)車，其特征在于，所述機(jī)車內(nèi)部裝設(shè)如權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的 電池組裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的機(jī)車，其特征在于，所述機(jī)車內(nèi)部的一車用電池與所述電池組裝置并聯(lián)。
9.一種不斷電系統(tǒng)，其特征在于，所述不斷電系統(tǒng)內(nèi)部包含一蓄電池并聯(lián)如權(quán)利要求 1至4中任一權(quán)利要求所述的電池組裝置。
10.一種供電裝置，其特征在于，所述供電裝置內(nèi)部包含一蓄電元件并聯(lián)如權(quán)利要求1 至4中任一權(quán)利要求所述的電池組裝置。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種電池組裝置，主要由至少兩種不同類型的多個(gè)二次電池相互串聯(lián)組成，所述二次電池的類型包含一鋰錳電池或一鋰鐵電池。通過不同類型的二次電池搭配組成，令電池組裝置的工作電壓區(qū)間及容量更符合機(jī)具使用。通過不同工作電壓的電池，任意搭配組合出各種機(jī)具最適合的工作電壓區(qū)間，使機(jī)具運(yùn)作更加順暢，如汽車、機(jī)車、緊急發(fā)電機(jī)、不斷電系統(tǒng)UPS或類似結(jié)構(gòu)者。令電池組的低電壓維持在公稱電壓附近以防止在大電流啟動(dòng)時(shí)造成過放，使電池組提供的電壓更為穩(wěn)定。在必要時(shí)可通過保護(hù)電路對(duì)單一電池作其特性保護(hù)，使電池于充放電的過程不會(huì)受傷。
文檔編號(hào)H01M10/42GK201749897SQ20102021487
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月27日
發(fā)明者方正強(qiáng) 申請(qǐng)人:方正強(qiáng)