CN102263424A

CN102263424A - 电池组装置

Info

Publication number: CN102263424A
Application number: CN2010101933934A
Authority: CN
Inventors: 方正强
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-05-27
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2011-11-30

Abstract

本发明提供一种电池组装置，主要由至少两种不同类型的多个二次电池相互串联组成，所述二次电池的类型包含：一锂锰电池或一锂铁电池。通过不同类型的二次电池搭配组成，令电池组装置的工作电压区间及容量更符合机具使用。通过不同工作电压的电池，任意搭配组合出各种机具最适合的工作电压区间，使机具运作更加顺畅，如汽车、机车、紧急发电机、不断电系统UPS或类似结构者。令电池组的低电压维持在公称电压附近以防止在大电流启动时造成过放，使电池组提供的电压更为稳定。在必要时可通过保护电路对单一电池作其特性保护，使电池于充放电的过程不会受伤。

Description

电池组装置

技术领域

本发明是有关一种电池组装置，利用不同类型的二次电池相互串联，来组成最适当的工作电压区间给需要具稳压性的机具使用，如汽车、机车、紧急发电机、不断电系统UPS或类似结构者。

背景技术

随着科技产业的快速发展，各种便携式的电子产品与用电设备已经日趋普及，然而，这些电子产品的主要能源大多数来自于电池，故使得电池的使用量与日俱增。

而关于电池的分类可以通过电池本身的充放电特性与工作性质大致区分如下：

1、一次电池(primary cell)是指仅能被使用一次的电池，无法通过充电的方式再补充已被转化掉的化学能，故称为一次电池。此类常见的有干电池、水银电池与碱性电池等。一次电池的应用最早也最广泛，市面上贩售的不可充电电池几乎皆属此类，如钮扣型水银电池、1号～3号电池等等。

2、二次电池(secondary battery)所指的就是可以被重复使用的电池。通过充电的过程，可以使得电池内的活性物质再度回复到原来的状态，因而能再度的提供电力。这类的电池有铅酸电池(lead acid battery)、镍镉电池(nickelcadmium battery)、镍氢电池(nickel hydrogen battery)、二次锂电池(secondarylithium battery)，含锂离子电池(lithium ion battery)和高分子锂电池(polymerlithium battery)等。

3、燃料电池(fuel cell)与前述两者有相当大的不同，又被称为连续电池。阴阳两极并无活性物质的存在，而是通过外部的系统提供，所以只要持续的提供活性物质，电池就可以持续的放电。在阳极部份，真正进行氧化反应的是空气或是氧气；而阴极部份则是以氢或者煤气为主。此类电池如氢氧燃料电池(hydrogen oxygen fuel cell)等。

一次电池因具有价格便宜、制造容易、自放电率低、高重量能量比(50～80Wh/Kg)及携带方便的优势，故其仍是产最高、用途最广的一种。但其存有功率过小的问题，使得该种电流并不适用于大电流的放电。而燃料电池尚在发展中，且受限于其较大体积，主要用于发电机组上或是为备用能源。故，使用于较大电流放电，并可重复使用的电池以二次电池为主。

以作用在汽车的二次电池为例，汽车的发电机是交流发电机经全波整流后形成如图1的电压波形，波峰就是发电机的最高电压，一般是14.2V，而最低电压就是铅酸电池的电压，一般是12.4～12.8V间看铅酸电池的蓄电状况，因此火花塞的一次点火电压就会在12.4～14.2V间飘移，取决于汽缸点火时发电机当时的发电机电压来决定，这样一来会导致每缸点火的电压不稳定，火花大小也不一样当然动力的输出也不稳定，也就会较费油。

由于车辆最少有4缸这种不稳定的动力输出，一般驾驶人是感觉不到的。此种动力的不稳定输出不是原厂引擎设计上的失误，而是来自铅酸电池的充放电特性，铅酸电池的充电电压是13～15V，放电电压是9～13V，因此车厂选用14.2V的发电机，车辆的所有电子零件的耐压也须符合14.2V的电压。

而为改善铅酸电池电压不稳定的缺失，可使用较小容量的锂电池与铅酸电池并联使用，或用大容量的锂电池来取代铅酸电池的使用，但采用大容量锂电池时因价格昂贵并不合经济效率；如选用锂电池与铅酸电池并联使用时其所需的工作电压区间为12.4～15V，此时如仅使用单一种类的锂电池其工作电压无法调整至所需的区间，例如以四颗锂锰电池串联后的工作电压区间为12～16.8V其低电压12V非常接近铅酸电池的低电压12.4V，很容易导致电池过放而损坏，倘改为三颗锂锰电池其工作电压区间为9～12.6V，电池又会被发电机的高电压过充而损坏；如改为四颗锂铁电池串联使用其工作电压区间为8～13.6V，其高压段又无法满足要求的15V，如用5颗锂铁电池串联使用其工作电压为10～17V，其低压段与铅酸电池的12.4V又很接近(12.4/5＝2.48V)当汽车启动需要大电流时电池也容易过放而损坏，殊不理想。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种电池组装置，利用至少两种不同工作电压的电池，以搭配出最理想的工作电压区间。

本发明的另一目的，在于提供一种计算简单、混搭容易，使电池组的输出电压达到理想状态的电池组的结构改良。

为达成上述目的，本发明一种电池组装置，由至少两种不同类型的多个二次电池相互串联；或将所述二次电池串联一电容，令电池组装置的总电压区间及容量更符合机具使用。

如上所述的电池组装置，其中至少两种不同类型的二次电池为锂钴电池、锂锰电池、锂铁电池、铅酸电池、镍镉电池或镍氢电池等。

如上所述的电池组装置，视其使用情况可于该电池组装置搭配一保护电路使用。对单一电池作特性保护，令电池在充放电过程中不会受伤，也可不搭配该保护电路而直接使用。

如上所述的电池组装置，其中所述保护电路包含：一旁路电阻，其与所述二次电池的每一电池并联；一检测IC，其分别电连接于所述二次电池的每一电池。

由上可知，本发明具有如下优点：

1、通过不同工作电压的电池，任意搭配组合出各种机具最适合的工作电压区间，使机具运作更加顺畅，如汽车、机车、紧急发电机、不断电系统UPS或类似结构者。

2、令电池组的低电压维持在公称电压附近以防止在大电流启动时造成过放，使电池组提供的电压更为稳定。

3、在必要时可通过保护电路对单一电池作其特性保护，使电池于充放电的过程不会受伤。

附图说明

图1为汽车发电机经全波整流后的电压波形图。

图2为本发明实施例的电路示意图。

图3为本发明实施例使用于汽车的电压波形示意图。

图4为本发明实施例结合于汽车的使用示意图。

图5为本发明实施例的另一应用例的电路示意图。

附图标号：

1、电池组装置

1′、电池组装置

10、锂锰电池

20、锂锰电池

30、旁路保护电路

40、汽车

41、汽车铅酸电池

具体实施方式

本发明的其他特点及具体实施例可于以下配合附图的详细说明中，进一步了解。

本发明电池组装置，视机具所需的工作电压，而以至少两种不同类型的多个二次电池相互串联，以汽车为例说明，当用锂电池与铅酸电池并联使用时，一方面可使用到铅酸电池价廉容量大的优点又可利用到锂电池快速充放电的特性，让汽车电压稳定在汽车发电机最高电压附近，使火花塞的一次点火电压稳定在最理想的状态，此时电池组需要的工作电压区间为12.4V～15V。其中12.4V为铅酸电池的最低电压，而15V为发电机的最高电压。然而，使用单一电池的传统方式无法调配出所要的工作电压区间。

因此请参图2，本发明的电池组装置1采用二颗锂锰电池10及二颗锂铁电池20串联而成，锂锰电池10的电压量约为4.2V～3V之间，锂铁电池20的电压量为3.4V～2V之间，而该电池若要能提供有效电力，则其电压需大于公称电压，故锂锰电池10的电压取4.2V，而锂铁电池20的电压取3.4V，如此电池组装置1的电压为4.2V×2+3.4V×2＝15.2V，此时电池组装置1最高可耐电压为15.2V，已超过发电机的最高电压15V，故不会有过充的问题。当停车熄火后锂电池因电压比铅酸电池高而持续对铅酸电池充电，最后与铅酸电池保持电压的平衡。假设铅酸电池的最低电压为12.4V时，锂电池的电压分配成3.5V*2+2.7V*2＝12.4V，其最低电压仍维持公称电压附近不会因大电流启动而造成过放。

请参图3，当电池组装置1的工作电压比铅酸电池高时，较高的工作电压导致火花塞有较大的点火火花，则能更有效率的完全燃烧以节省10～15％的燃料费用。由于电池组装置1系将两种不同类型的所述二次电池相互串联，如二颗锂锰电池10及两颗锂铁电池20，其工作电压充放电的区间为10～15.2V；又，电池组装置1为所述二次电池串接一电容。当电池组装置1饱和时的工作电压可达发电机的最高电压，大大减少了一次工作电压的飘移区间，火花塞每次都可均匀的点大火，燃烧较完全，动力可稳定的输出故可就为省油。

请参图4，本发明的电池组装置1结合于汽车4的汽车电瓶41上，此时车辆的电力系统是完全符合原厂的完美设计，引擎能达完整的动力输出。然而，本发明的电池组装置1亦可结合于机车、紧急发电机、不断电系统UPS或类似结构者。

请参图5，本发明的电池组装置1’，视其使用情况可于二颗锂锰电池1010及两颗锂铁电池20搭配一保护电路使用。对单一电池作特性保护，令电池在充放电过程中不会受伤，其中该保护电路包含：一旁路电阻30，其与所述二次电池的每一电池并联；一检测IC40，其分别电连接于所述二次电池的每一电池。

请参表一，为本发明电池组装置的安装于汽车的测试报告。

表一

日期	是否安装	公里数	燃料消耗(公里/公升)	节省燃料(百分比)
					2009/10/07	未安装	71.4	10.55
	安装后	71.2	11.89	12.7％
					2009/10/08	未安装	71.3	12.13
	安装后	71.2	13.76	13.33％
					2009/10/09	未安装	71.3	12.31
	安装后	71.3	13.79	12.03％
					2009/10/10	未安装	77.7	10.00
	安装后	109.8	10.00	12.25％
					2009/10/20	未安装	99.3	10.00
	安装后	112.7	10.00	14.15％
					2009/10/21	未安装	100.1	10.00
	安装后	115.1	10.00	15.00％

由表一可知，汽车安装本发明电池组装置后，每公升汽油的里程数有明显的增加，平均超过10％。平均每公升汽油多行驶1.43公里，省油率13.17％。

请参表二，为本发明电池组装置的安装于汽车后，CO、HC及NO含量的检测报告。

表二

测试项目	HC(克/公里)	CO(克/公里)	NO(克/公里)
				安装前	0.2861	5.9134	0.3540
安装后	0.2739	4.2102	0.2837
				改进	0.0122	1.7032	0.0703
改善率％	4.26％	28.8％	19.86％

由表二可知，汽车安装本发明电池组装置后，其所排放的CO、HC及NO含量可大量的减少。

另外，汽车安装本发明电池组装置后，可以具有较高的工作电压，而其所排放的废气里没有苯的存在(燃烧较完全)。

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，举凡依本发明权利要求所做的均等设计变化，均应为本案的技术所涵盖。

Claims

1.一种电池组装置，其特征在于：

所述的电池组装置由至少两种不同类型的多个二次电池相互串联组成；

其中，所述二次电池的类型包含：一锂锰电池或一锂铁电池。

2.如权利要求1所述的电池组装置，其特征在于，所述的电池组装置进一步包含一电容与所述二次电池串联。

3.如权利要求1或2所述的电池组装置，其特征在于，所述二次电池的类型进一步包含：锂钴电池、铅酸电池、镍镉电池或镍氢电池。

4.如权利要求3所述的电池组装置，其特征在于，所述二次电池电连接与一保护电路，其中，所述保护电路包含：

一旁路电阻，与所述二次电池的每一电池并联；

一检测IC，分别电连接于所述二次电池的每一电池。

5.一种汽车，其特征在于，所述汽车内部装设如权利要求1至4中任一权利要求所述的电池组装置。

6.如权利要求5所述的汽车，其特征在于，所述汽车内部的一车用电池与所述电池组装置并联。

7.一种机车，其特征在于，所述机车内部装设如权利要求1至4中任一权利要求所述的电池组装置。

8.如权利要求7所述的机车，其特征在于，所述机车内部的一车用电池与所述电池组装置并联。

9.一种不断电系统，其特征在于，所述不断电系统内部装设如权利要求1至4中任一权利要求所述的电池组装置。

10.一种发电机，其特征在于，所述发电机内部装设如权利要求1至4中任一权利要求所述的电池组装置。