TW201906223A - 複合式電池組 - Google Patents

Abstract

一種複合式電池組，包括一第一電池組，經由一電壓輸出回路連接至電負載；一第二電池組並聯連接於第一電池組；一第三電池組經由一開關電路並聯連接於第二電池組，第三電池組係選自金屬空氣電池。一電壓感測電路連接於第一電池組、第二電池組、第三電池組，用以感測第一電池組、第二電池組、第三電池組的電壓。一電池管理系統連接於電壓感測電路及開關電路。第一電池組經由電壓輸出回路供應電能至電負載，由第二電池組供應支援補充電力至第一電池組，同時由電池管理系統依據電壓感測電路所感測的第二電池組的電壓，控制開關電路，由第三電池組向第二電池組進行充電。

Description

複合式電池組

本發明涉及一種電池的設計，特別是一種複合式電池組。

查電動機車及電動汽車的動力來源主要依賴車載電池所提供的電力，故電池的效能及續航力成為電動車評價的指標。由於鋰系電池較傳統電池(例如鉛酸電池)具有高效能及高續航力的優勢，故目前電動車所使用的電池主要以鋰系電池為主。

然而，電動車電池的放電效能及充電速度，實為影響電動車推廣及人們接受度的關鍵因素。以目前電動車電池的放電效能方面，往往受限於電池本身的放電效能。而在電池的充電速度而言，電池的充電往往需要很長的充電時間，故造成人們在使用電動車時的不便。雖然目前有業者研發如何對電池進行快速充電的技術，但仍無法真正達到快速充電、安全充電、電池充放電管理的需求。

本發明的一目的即是提供一種複合式電池組，利用不同特性的電池組對電負載進行供電，以達到最佳的供電效果。

本發明提供一種複合式電池組，係包括一第一電池組，經由一電壓輸出回路連接至該電負載；一第二電池組並聯連接於該第一電池組；一第三電池組，經由一開關電路並聯連接於該第二電池組，該第三電池組係選自金屬空氣電池。一電壓感測電路，連接於該第一電池組、該第二電池組、該第三電池組，用以感測該第一電池組、該第二電池組、該第三電池組的電壓；一電池管理系統，連接於該電壓感測電路及該開關電路。第一電池組經由該電壓輸出回路供應電能至該電負載，由該第二電池組供應支援補充電力至該 第一電池組，同時由該電池管理系統依據該電壓感測電路所感測的該第二電池組的電壓，控制該開關電路，由該第三電池組向該第二電池組進行充電。

其中，第一電池組係鈦酸鋰電池。

其中，第二電池組係鐵鋰電池。

其中，金屬空氣電池包括：一金屬空氣電池反應槽，其內部配置陽極、陰極、電解質；一回收槽，設置在該金屬空氣電池反應槽下方位置；一備料儲存槽，設置在該金屬空氣電池反應槽上方位置，儲存多數個金屬備料。

其中，金屬空氣電池係以鋁、鎂鋁之一的金屬材料作為陰極，以空氣擴散電極作為陽極，以氫氧化鈉、氫氧化鉀之一作為電解質。

在效果方面，本發明的電池組在對電負載進行供電時，第一電池組經由該電壓輸出回路供應電能至電負載，由第二電池組供應支援補充電力至第一電池組，同時由電池管理系統依據電壓感測電路所感測的第二電池組的電壓，控制該開關電路，由第三電池組向第二電池組進行充電。

在實際應用方面，本發明使用金屬空氣電池作為雙電池架構中的電能補充電能系統，鋰系電池作為動力放電方給車輛驅動系統供電，故電動巴士、電動物流冷藏冷凍車均使用金屬空氣金屬燃料，自動循環補充燃料即可，電動車可不需完全依賴電網充電了，只要帶足夠的鋁金屬燃料片或燃料棒，即可源源不斷補充電能。再者，鋁金屬發完電後的反應生成物氫氧化鋁可反覆循環使用，損耗率低。

1‧‧‧第一電池組

2‧‧‧第二電池組

3‧‧‧第三電池組

4‧‧‧電壓輸出回路

5‧‧‧電負載

6‧‧‧開關電路

7‧‧‧電壓感測電路

8‧‧‧電池管理系統

91‧‧‧電池單體

911‧‧‧陰極板

912‧‧‧開槽

913‧‧‧陽極板

93‧‧‧風扇

92‧‧‧空氣濾網

94‧‧‧回收槽

95‧‧‧備料儲存槽

96‧‧‧金屬備料

97‧‧‧導風罩

98‧‧‧風扇

s1‧‧‧感測信號

圖1顯示本發明第一實施例的剖示圖。

圖1顯示本發明複合式電池組的第一實施例電路示意圖。

圖2顯示本發明複合式電池組的第二實施例電路示意圖。

圖3顯示本發明中第三電池組係一金屬空氣電池反應槽的相關構件分離時的分解圖。

圖4顯示圖3金屬空氣電池反應槽結合一備料儲存槽和一回收槽的示意圖。

圖5顯示圖3中金屬空氣電池反應槽的另一實施例中，可在金屬空氣電池反應槽的其中一端罩覆了一導風罩及風扇的示意圖。

請同時參閱圖1所示，其顯示本發明複合式電池組的第一實施例電路示意圖。本發明的複合式電池組包括一第一電池組1、一第二電池組2、一第三電池組3。第一電池組1經由一電壓輸出回路4連接至該電負載5，第二電池組2係並聯連接於第一電池組1，而第三電池組3經由一開關電路6並聯連接於該第二電池組2。

在本實施例中，第一電池組1係採用鈦酸鋰電池，而第二電池組2係採用鐵鋰電池。第三電池組3係選自金屬空氣電池，例如可為鋁空氣電池或鎂鋁空氣電池。

一電壓感測電路7連接於該第一電池組1、該第二電池組2、該第三電池組3，用以感測該第一電池組1、該第二電池組2、該第三電池組3的電壓狀態，並能產生一感測信號s1至一電池管理系統8。

電池管理系統7另連接於該開關電路6，用以控制該開關電路6閉路或開路。

本發明的複合式電池組於供電時，該第一電池組1經由該電壓輸出回路4供應電能至該電負載5，由該第二電池組2供應支援補充電力至該第一電池組1，同時由該電池管理系統8依據該電壓感測電路7所感測的該第二電池組2的電壓，控制該開關電路6，由該第三電池組3隨時向該第二電池組2進行充電。

圖2顯示本發明複合式電池組的第二實施例電路示意圖。本實施例的組成構件與圖1所示第一實施例大致相同，故相同元件乃標示相同的元件編號，以資對應。在本實施例中，第一電池組1與第二充電開關2係串聯連接，而第三電池組3再通過一開關電路6並聯連接該第二電池組2。

本實施例的複合式電池組於供電時，第一電池組1與第二電池組2經由該電壓輸出回路4供應電能至該電負載5。電池管理系統8依據電壓感測電路7所感測的該第二電池組2的電壓，控制該開關電路6，由該第三電池組3隨時向該第二電池組2進行充電。

圖3顯示本發明中第三電池組3係一金屬空氣電池反應槽的相關構件分離時的分解圖。該金屬空氣電池係以鋁、鎂鋁之一的金屬材料作為陽極，以空氣擴散電極作為陰極，以氫氧化鈉、氫氧化鉀之一作為電解液。第三電池組3的金屬空氣電池反應槽中係由複數個電池單體91所構成，每一個電池單體91內部容置有電解質。該電池單體91之兩側壁係各嵌置了一陰極板911。而在該電池單體91之頂面係形成一開槽912，可供一陽極板913置入。

在金屬空氣電池反應槽之側面配置有空氣濾網92及風扇93，風扇93可供應氣流至該金屬空氣電池反應槽作為空氣供應及散熱之用。

圖4所示，一回收槽94可設置在該金屬空氣電池反應槽(即第三電池組3)下方位置，用以儲放反應過後的金屬泥。回收槽94可設計成抽拉式的結構，以利回收移出反應過後的金屬泥及更換作業。一備料儲存槽95設置在該金屬空氣電池反應槽(即第三電池組3)上方位置，用以儲存複數個金屬備料96。備料儲存槽95可設計成抽拉式或落下式補料的結構，以使使用者得以簡易的操作方式將金屬備料96填充補料進入金屬空氣電池反應槽的開槽912。

圖5顯示金屬空氣電池反應槽的另一實施例中，本實施例可在金屬空氣電池反應槽的其中一端罩覆了一導風罩97，然後於導風罩97之開放端安裝一風扇98。

以上實施例僅為例示性說明本發明之設計，而非用於限制本發明。任何熟於此項技藝之人士均可在本發明之結構設計及精神下，對上述實施例進行修改及變化，唯這些改變仍屬本發明之精神及以下所界定之專利範圍中。因此本發明之權利保護範圍應如後述之申請專利範圍所列。

Claims (5)

1. 一種複合式電池組，供應一電負載所需的電能，其特徵在於所述複合式電池組包括：一第一電池組，經由一電壓輸出回路連接至所述電負載；一第二電池組，並聯連接於所述第一電池組；一第三電池組，經由一開關電路並聯連接於所述第二電池組，所述第三電池組係選自金屬空氣電池；一電壓感測電路，連接於所述第一電池組、所述第二電池組、所述第三電池組，用以感測所述第一電池組、所述第二電池組、所述第三電池組的電壓；一電池管理系統，連接於所述電壓感測電路及所述開關電路；所述複合式電池組於供電時，所述第一電池組經由所述電壓輸出回路供應電能至所述電負載，由所述第二電池組供應支援補充電力至所述第一電池組，同時由所述電池管理系統依據所述電壓感測電路所感測的所述第二電池組的電壓，控制所述開關電路，由所述第三電池組向所述第二電池組進行充電。
2. 根據權利要求1所述的複合式電池組，其中所述第一電池組係鈦酸鋰電池。
3. 根據權利要求1所述的複合式電池組，其中所述第二電池組係鐵鋰電池。
4. 根據權利要求1所述的複合式電池組，其中所述金屬空氣電池包括：一金屬空氣電池反應槽，其內部配置陽極、陰極、電解質；一回收槽，設置在所述金屬空氣電池反應槽下方位置；一備料儲存槽，設置在所述金屬空氣電池反應槽上方位置，儲存多數個金屬備料。
5. 根據權利要求4所述的複合式電池組，其中所述金屬空氣電池係以鋁、鎂鋁之一的金屬備料作為所述陰極，以空氣擴散電極作為所述陽極，以氫氧化鈉、氫氧化鉀之一作為所述電解質。