CN201087928Y - 一种具有升压电池芯的升压电池组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有升压电池芯的升压电池组，包含有一电池芯与一增压电路。电池芯提供一原始输出电，而增压电路利用电池芯的电能，产生并迭加一预定的电压差于原始输出电压，以输出一实际输出电压至负载。其中，电池芯较佳的为一锂铁电池芯，且具有重复充电的能力。而增压电路也可在原始输出电压低于一预定值时，停止迭加上述的预定的电压差，使实际输出电压相同于原始输出电压。此升压电池芯适合使用于一马达、一电动工具，例如是一电动起子或一电动机车。

Description

一种具有升压电池芯的升压电池组

技术领域

本实用新型涉及一种提升电池的输出电压的装置，特别是涉及一种具有升压电池芯的升压电池组。

背景技术

随着科技的日渐进步，目前各种电子与电器设备，都以轻巧便于携带作为发展趋势。传统上必须使用交流供电的电器工具或马达等装置，由于电池技术的进步，也逐渐地开始利用电池供电，以增加这些电器工具或马达的应用范围。举例来说，传统需使用引擎驱动的摩托车或汽车，或者是由交流供电的电动起子或电钻等电动工具，也广泛的开始应用电池提供所需的电能。

但是，以目前的技术而言，电池所能提供的电压与电流均受到材料上的限制。新开发出来的锂铁电池由于电容量稳定、安全性高、具有优异的循环寿命且可提供大电流输出，因此，适于使用在电动工具、不断电系统、混合动力电动车、电动脚踏车、电动代步车/电动轮椅与遥控飞机等设备上。尤其是使用在马达等电感性负载时，锂铁电池提供优异的供电能力。

但是，由于电池芯的化学结构上的限制，单一电池芯所能提供的电压往往不足以提供电动马达所需的电压。一般公知的作法，常常利用增压电路将电池芯的输出电压提升到一固定的输出电压。参考图1，曲线110代表电池芯的输出电压曲线，随着使用时间的增加电池芯的输出电压将随之下降。

利用传统的增压电路可将原来约3.4伏特(V)的输出电压提升到约4.2V，曲线120。而电池的电量也随着使用的时间而减少，当使用至位置130的位置时，由于电池的电量不足提供增压电路所需的电量，以致于无法继续提供马达等设备运转所需的电力。

如何能够延长电池的使用时间，将可有效地增加马达等电动设备的操作时间，更可以因此节省设备的投资成本。

综上所述，新型的背景技术中，传统的电池增压电路虽然可提供电器所需的稳定电压，但其也将使电池的使用时间因此而缩短，以致于增加电池更换的频率，而增加设备的投资成本。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种具有升压电池芯的升压电池组，包含有一电池芯与一增压电路，该增压电路迭加一预定电压于充电电池的原始输出电压，使充电电池的输出电压增加。

本实用新型的另一目的在于提供一种具有升压电池芯的升压电池组，包含有一电池芯与一增压电路，该增压电路迭加一预定电压于充电电池的原始输出电压，使充电电池的输出电压增加，并在电池原始输出电压低于一临界电压时，停止迭加上述的预定电压，使充电电池继续利用原始输出电压供电，进一步增加充电电池的使用时间。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种具有升压电池芯的升压电池组，适合使用于一马达、一电动工具例如是一电动起子或一电动机车。此升压电池组包含有一电池芯与一增压电路。电池芯具有一正极与一负极，以提供一原始输出电压，而增压电路连接于电池芯的正极，并利用电池芯的电能产生并迭加一预定的电压差于原始输出电压，以由增压电路的输出端输出一实际输出电压至马达、电动工具或电动机车等负载。

其中上述的电池芯较佳的为一锂铁电池芯，且具有重复充电的能力。而增压电路利用处理电路连接于电池芯的正极，且当原始输出电压低于一预定值时，停止迭加上述的预定的电压差于原始输出电压，使实际输出电压相同于原始输出电压。其中，锂铁电池芯的上述的预定值较佳的约为3.9伏特。

增压电路包含一第一电容与一第二电容，第一电容一端连接于处理电路，而另一端连接于电池芯的正极，第二电容一端连接于电池芯的正极，而另一端则接地。增压电路较佳的还包含二极管配置于增压电路的输出端与处理电路之间。增压电路较佳的还包含电感配置于电池芯的正极与处理电路之间。

此升压电池芯较佳的还包含一充电电路连接于电池芯的正极，以进行电池芯的充电。其中，此充电电路较佳的还包含二极管。

因此，本新型的升压电池芯可利用大电流经充电电路快速充电，以在较短时间充电完成，且具有大电流的输出能力。结合本新型的升压电路更可发挥其优点，不仅有效提升锂铁电池芯的输出电压，更可以延长每次充电后的使用时间，同时使得电动工具等设备的总体持有成本(total cost of ownership；TCO)有效地被降低。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为公知增压电路与电池芯的放电曲线；

图2为本实用新型的提升电池芯电压的装置与电池芯的放电曲线；

图3A为本实用新型的提升电池芯电压的装置的一较佳实施例的示意图；

图3B为本实用新型的提升电池芯电压的装置的另一较佳实施例的示意图；以及

图4为本新型的又一较佳实施例升压电池组的示意图。

其中，附图标记：

110：曲线            420：处理电路

120：曲线            440：原始输出电路

122：区块            430：输出电路

130：位置            450：电容

210：曲线            460：电容

220：曲线            470：接地端

230：位置            480：二极管

310：锂铁电池芯      490：充电电路

320：处理电路        500：电感

330：输出电路        510：极管

340：原始输出电路    600：升压电池组

350：电容            610：电池芯

360：电容            620：增压电路

370：接地端          630：电源输出接口

410：锂铁电池芯

具体实施方式

本实用新型的具有升压电池芯的升压电池组，可有效的增加充电电池的输出电压，且有效的延长充电电池的使用时间，减少所需的总体持有成本。

参考图2，为本新型的具有升压电池芯的升压电池组与电池芯的放电曲线。如图所示，曲线220代表本新型的增压电路，而曲线210则代表电池芯的原始放电曲线。本新型的增压电路利用与电池芯的原始放电曲线维持一预定的电压差的方式，以增加电池芯的实际输出电压，也就是电池芯的实际输出电压，并非维持于一固定的电压值，而是随着电池的使用时间，输出电压也会随着降低。

比较图1与图2的差异，传统的电池增压电路，由于维持一固定的输出电压，因此，其与本新型的增压电路相比较，增加了区块122的输出。尤其是，传统的电池增压电路为了维持一较高的固定输出电压，将使得电池芯提早消耗完毕。但是，本新型的增压电路则不然，其可随着电池芯原始的输出电压的下降，使得电池芯的输出电压也随之一起下降。尤其是当电池芯的原始输出电压到达一预定的输出电压时，本新型的增压电路将可停止继续增加电池芯额外的输出电压，使得电池芯的残余能量依然可被利用。而不是如传统的增压电路，由于残余的能量不足以提供增压电路的所需，将使得电池芯的输出电压产生波动，以致于无法提供设备所需的足够的电压，使得电池芯的使用时间因此减少。

本新型的增压电路可在实际输出电压达到位置230处，或者是电池芯原始输出电压达到一预定电压时，切断增压电路的增压功能，也就是使电池芯的实际输出电压与电池芯的原始输出电压相同，进一步的利用电池芯中残留的能量，提供负载所需的能量。以锂铁电池为例，当电池芯的输出电压约为2.9V时，将增压电路的功能关闭，以避免因为增压电路的关系，使输出电压产生波动，且进一步利用锂铁电池的残余能量。

请参考图3A，此为本实用新型的提升电池芯电压的装置的一较佳实施例的示意图，为本新型的提升电池芯电压的装置的一较佳实施例的示意图。如图中所示，锂铁电池芯310的正极连接处理电路320，以提供一原始的输出电压，而处理电路320的另一端则利用电容350与原始输出电路340连接，也就是锂铁电池310的正极。而原始输出电路340也利用电容360连接接地端370，也就是锂铁电池310的负极。因此，借助处理电路320与电容350，本新型的提升电池芯电压的装置可迭加一预定的电压差于原始的输出电压，使得锂铁电池芯310的实际输出电压因此而提升此预定的电压差。且由于本新型的提升电池芯电压的装置是利用迭加预定的电压差于原始的输出电压，故锂铁电池芯310经输出电路330的实际输出电压因而向上提高了此预定的电压差，因此，实际输出电压也会随着原始的输出电压下降而下降。

且当原始的输出电压低于一预定原始输出电压时，处理电路320将关闭迭加电压的功能，使锂铁电池芯310的原始输出电压与其实际输出电压相同，以避免处理电路320造成输出电压波动的情况，进而利用锂铁电池芯310的残余能量，有效增加锂铁电池芯310的使用时间。

另外参考图3B所示的本新型提升电池芯电压的装置的另一较佳实施例的示意图。如图中所示，锂铁电池芯410的正极连接原始输出电路440，以提供一原始的输出电压。原始输出电路440经电感500连接处理电路420，而处理电路420的一端为一接地端470，也就是锂铁电池芯410的负极，另一端则经一二极管480连接输出电路430。此外，原始输出电路440也经一电容450连接于输出电路430。原始输出电路440同时经电容460连接于锂铁电池芯410的负极。相同的，借助处理电路420的启动，经输出电路430输出的实际输出电压将在原始输出电压上迭加上一预定的电压差，使得锂铁电池芯410的实际输出电压因此而提高。另外，当原始输出电路440的原始的输出电压低于一预定的电压时，则处理电路420将停止电压迭加的功能，利用锂铁电池芯410的原始的输出电压直接驱动负载，以将锂铁电池芯410的残留电力充分利用。

此外，此一较佳实施例还包含一充电电路490，其直接连接于原始输出电路440，以直接利用外部的电力进行锂铁电池芯410的充电。其中，充电电路490较佳的还包含一二极管510，以避免电流逆向流动。此充电电路490可利用大电流进行锂铁电池芯410的快速充电，以在较短的时间内完成锂铁电池芯410的充电。此充电电路490也可连接于电动机车等设备的发电电路，以进行再生能源的电力储存。充电电路490也可连接外部电路，以直接驱动利用锂铁电池芯410供电的电器设备。

参考图4，为本新型的另一形态，一种升压电池组600其包含至少一电池芯610、一增压电路620以及一电源输出接口630。其中电池芯610可以为单一电池芯或数个电池芯610串连或并连所构成，较佳的为锂铁电池芯。此升压电池组600利用增压电路620提升输出电压，以经电源输出接口630传送至所需的电器设备。此升压电池组600的外观形状可以与一般的电池外观形状完全相同，以配合目前市售的电池与电器设备，方便使用者进行更换。

由于，锂铁电池芯可提供快速充电，且具有大电流的输出能力，结合本新型的提升电池芯电压的装置更将发挥其优点，不仅有效提升锂铁电池芯的输出电压，更可以延长每次充电后的使用时间，使得电动工具的总体持有成本有效地被降低。

当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有升压电池芯的升压电池组，其特征在于，至少包含：

一提供一原始输出电压的锂铁电池芯，具有一正极与一负极；以及

一利用该锂铁电池芯的电能产生并迭加一预定的电压差于该原始输出电压的增压电路，连接于该锂铁电池芯的该正极，其中该增压电路还包含：

一输出端，输出一实际输出电压至一负载；

一在该原始输出电压低于一预定值时，停止迭加该预定的电压差使该实际输出电压相同于该原始输出电压的处理电路，连接于该锂铁电池芯的该正极；

一第一电容，其一端连接于该处理电路，而另一端连接于该锂铁电池芯的该正极；以及

一第二电容，其一端连接于该锂铁电池芯的该正极，而另一端接地。

2.根据权利要求1所述的具有升压电池芯的升压电池组，其特征在于，上述的锂铁电池为一充电电池。

3.根据权利要求1所述的具有升压电池芯的升压电池组，其特征在于，上述的预定值约为3.9伏特。

4.根据权利要求1所述的具有升压电池芯的升压电池组，其特征在于，还包含一为该锂铁电池芯进行充电的充电电路，连接于该锂铁电池芯的该正极。

5.根据权利要求1所述的具有升压电池芯的升压电池组，其特征在于，该负载一电动机车或一电动工具。

6.一种具有升压电池芯的升压电池组，其特征在于，至少包含：

一电源输出接口；

一提供一原始输出电压的电池芯；以及

一利用该电池芯的电能产生并迭加一预定的电压差于该原始输出电压的增压电路，连接于该电源输出接口与该电池芯之间，由该电源输出接口输出一实际输出电压至一负载。

7.根据权利要求6所述的具有升压电池芯的升压电池组，其特征在于，上述的电池芯为一锂铁电池芯。

8.根据权利要求7所述的具有升压电池芯的升压电池组，其特征在于，上述的锂铁电池为一充电电池。

9.根据权利要求6所述的具有升压电池芯的升压电池组，其特征在于，该负载为一马达或一电动工具。

10.根据权利要求6所述的具有升压电池芯的升压电池组，其特征在于，该增压电路包含一在该原始输出电压低于一预定值时，停止迭加该预定的电压差使该实际输出电压相同于该原始输出电压的处理电路，连接于该电池芯。

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