TW463401B - Battery pack and over-voltage alarm therefor - Google Patents

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Description

463401 五、發明說明（i) 相關應用 本申請案主張審查中1 9 9 9年6月9曰申請的臨時申請案案 號6 0 / 1 3 8, 3 1 3之利益。 背景 本申請案係與可再充電型式的電池包裝有關，且特別與 這樣的電池封裝在再充電期間之保護有關。申請案特別與 鉛酸 c e 1 1型式之電池封裝有關。 對不同的DC電源傳送應用提供電池封裝，也就是一或多 個電池單元的精巧配置是已知的。這樣的電池封裝，舉例 來說通常是使用來為使用電池為電力的工具供電。在近幾 年，電池封裝也已提供來使用在助動啟動自動.車輛中。電 池封裝的電池單元一般而言是可再充電的。對使用電池為 電力的工具之電池封裝通常使用鎳鎘電池單元。最近在對 使用電池為電力的工具和助動啟動自動車輛的電池封裝中 皆已使用船酸電池單元β這樣的錯酸電池單元舉例來說由 Johnson Controls以商業命名"Inspira”販售。 有許多不同的再充電薄金屬層，鉛酸電池封裝的方法。 對助動啟動自動車輛使用之電池封裝而言，最快的方法以 及較好的方法是在車輛引擎發動並運轉後，簡單地讓電池 封裝與自動車輛的充電系統連接。此技巧能在幾分鐘内再 充電一鉛酸電池封裝。然而，必須注意避免過度充電鉛酸 電池單元，因此這會導致過熱以及這些單元的破裂。過度 充電會來自一過壓狀況，其當電池封裝被一運轉中的汽車 引擎之充電系統充電且其充電調節系統已故障時可能存
O:\64\64715.ptd 第6頁 參考圖1，Ε 字1 0，其以鉛 單元，設計來
4 6 340 1 五、發明說明（2) 在。若使用了 會出現^ 揭不了 一改 了先前電池封 優點。 一重要的特 與前述特徵 號告知一再充 再另一個特 再充電一錯酸 為了幫助了 來考慮時，在 實施例，其組 和令人欣賞β 圖1為一可 圓2為·一包 一實施例之示 圖3為一警
4 6 34 01 五、發明說明（3) ' 輸出電壓。電池封裝1 〇具有一遮罩11，其將電池單元和相 關電路系統圍起，且可提供有一螢幕12，其可為許多不同 型式中的任一種’供顯示電池封的不同狀況之用，包 出電Μ，充電狀態大小和類似者。電池封裝丨〇包括—」 準充電線型式的夾相 1 3和1 4，其是設計來分別連接至—: 車電池的端點。夾柑1 3和1 4分別以一對電纜1 5連接至遮^ 11中的電池單元Β(參看圖2)的端點以及其中相關電路系 統、。遮罩11亦可提供有一視覺通告器，諸如一LED 16，’， /或一適當的聽覺通告器丨7，諸如蜂鳴器，傳呼器’ 似者。若需要的話，電池封裝丨〇亦可提供有適 關和類似者》 ^制開 、在使用時，電池封裝丨0可以夾柑丨3和丨4之方法連 汽"t ί池之端點以將電池封裝與一放電汽車電池並聯連接 以啟J相關車輛的引擎。此助動啟動操作可降低電池 1 0之”狀態大小，.且因為避免鉛酸單元的深度放 ： 早兀哥命可延至最長且防止永久性的單元損宝使 立刻回復至完全充電大:;引擎之電池連接來 池封裝10已回後至完全充電時，營幕12 均包 現參考圖2，圖解了—根據—第— = 20，其可被包括在電池封裝丨〇内 貫施例之5報電路 期間發出訊號告知出現一危險的過恭，池封裝;J充電操作 輸入/輪出端點18, 19，其分別連接】墾狀況。電路2〇具有 以及電纜1 5以分別連接至車輛雷祕+電池B的正極和負極 充電系統的V +電源和地
第8頁 463401 五、發明説明（4) 端。警報電路20包括一觸發電路’其為一可為一LM 311之 I C比較器2 1之形式。一臨界電壓大小由齊納二極體2 2建 立，其負極連接至V+電源（電池封裝電池B和車輛電池之正 極），立其正極經由一電阻2 3連接至地（電池封裝電池b和 車輛電池之負極）。令人欣賞的是v+電源電壓為由車輛充 電系統（交流發電機或發電機）提供給車輛電池（以及給並 聯連接的電池封裝電池B)之充電電壓。齊納二極體2 2之正 極連接至比較器2 1的反相輸入端。電阻2 4和2 5形成一跨接 於V+電源的分壓器，跨在電阻25上的電壓連接至比較器21 的反非相輸入端。比較器2 1的電源端亦跨接在V +電源上且 比較器的輸出21經由一電阻26連接至LED 16的負極，其正 極連接至V +電源。電阻2 3 - 2 5和比較器2 1配合形成一觸發 電路。 在操作上’若充電V +電源電壓超過由齊納二極體建立的 臨界大小，其可能為例如約1 5伏特，齊納二極體2 2導通並 電壓開始跨於電阻23上形成《當該電壓超過跨於電阻25上 的電壓（最好約十分之幾伏特），比較器2 1產生一.輸出訊 號’其點焭L E D 1 6 ’以提供—視覺警報訊號給操作者指出 存在一危險的過壓狀況’以及電池封裝丨〇應被斷開以避免 損害。令人欣賞的是另外比較器2 1的輸出可連接至聽覺通 告器17’或者視覺和聽覺通告器皆連接。 在警報電路20良好運作的同時，其確實汲取了一有意義 的電流（十至百個微安培），因比較器2丨總是跨接在電池封 裝電池Β的端點上。這個小電流汲取會隨時使電池3放電。
O:\64\64715.ptd
第9頁 463401 五、發明說明（5) 因此，參考圖3，提供 不使用時具有可忽略的 31，其可為2N390 6，其 一電流限制電阻32連接 33連接至一電位計34之 在V +電源上，齊納二極 集極亦經由一電阻3 6連 2N3904。電晶體37之射 通告器1 7和電阻3 8連接 回授電阻39連接至電晶 的電路輸出3 0亦可經由 至LED 1 6之正極，LED 電位計34，電阻32, 33, 成一觸發電路。 電流汲取 之射極連 至地。電 電弧，其 體35之正 接至一電 極連接至 至V+電源 體3 1的基 經由一 及電晶 一另外可選擇的警報電路3〇，其在 電路30包括一電晶體 接至V + 晶體3 1 是與齊 極連接 晶體3 7 地，同 。電晶 極位於 可自由選擇的 1 6之正極 3 6和3 9以 電源而其集極經由 之基極經由一電且 納二極體35串聯跨 至地。電晶體31之 之基極，其可為 時其集極經由聽覺 體37的集極亦透過 電晶體3 7之集極處 閃光器電路4 〇連接 電阻4 1連接至地。 體3 1和3 7配合以形 在正常非充電狀況下，電池封裝電池B之電壓會介於 1 2 · 8伏特和1 3 · 1伏特之間，甚低於齊納二極的電壓額定 3 5 ’其以1 5. 〇伏特土 5 %為宜。在此一般停止的狀況下，電 路的總汲取電流約1〇nA(10xl〇-9安培）。 當電池B被充電時，其電壓會上升超過13. 1伏特。若充 電方法為加上一不適當高的充電電壓，電池的電壓可能上 升超過16.5伏特，其可能導致電池過熱和故障。當電池電 壓超過齊納二極體35之臨界電壓時，過量電壓會跨於電位 計34上形成。調節此電位計如此使得當電池電壓超過16. 5 伏特時電晶體3 1會打開。當在電位計3 4之電弧處的電塵超
第10頁 4 634 0 1 五、發明說明（6) 過電晶體31的臨界電壓時，一般約0 · 7伏特，電晶體31的 基極-射極接面經由做為一電流限制器之電阻3 3導通，導 致集極-射極接面導通。 當電晶體31打開，電流流經電阻32，使電晶體31的集極 由零伏特往V+上升β當跨在電阻32上的電壓超過電晶體37 的臨界值時，其基極-射極接面經由做為一電流限制器的 電阻36導通’打開了電晶體37。當電晶體37打開，電流流 經聽覺通告器1 7和電流美制電阻3 8，導致聽覺通告器1 7發 出一警告音調。電晶體3 7的基極-射極接面亦經由電阻3 9 k供至電邮體31之基極的正回授，強返電晶體μ進入完全 導體或飽和。這防止了當電池電壓從低於^ 6, 5伏轉換至高 於1 6. 5伏時聽覺通告器1 7會在一逐漸增加的音量中轉換之 情形。 至電晶體31的臨界電 晶體31維持為打開， 一旦在電位計34的電孤上的電壓掉 壓之下，經由電阻3 9的回授無法使電 且整個電路會關上。 位於電晶體37之集極上的警報電路輪出亦經由 選擇的閃光裝置40連接至視覺通土考〗 T ^ 由-電阻41連接至地1此；極，其陰極經 視覺與聽覺的過壓狀況警報。令人電路會產生 -只能利用通告器16和17之單一個，：者：：20和之 者，令人欣賞的是其他可選擇的者白利用。再 30之-中利用。 擇的通告③配置可在電路20和 在前述說明和附圖中提出
第丨1頁
463401 五'發明說明（7) 而為做為一限制。在已顯示和描述特定的實施例之同時， 對熟悉技藝的人士而言，可做改變和修改而不偏離申請者 之貢獻的較廣義觀點。所欲的保護之真實範圍當以其基於 先前技藝的正確觀點來觀看時，是預定被定義在下列申請 專利範圍中。
m
WM& 第12頁

Claims (1)

  1. Λ 3¾ fo年7月·Γ 曰 修正 案號 89111261 六、申請專利範圍 1. 一種電池封裝，包含： 一對設計來跨接於一充電電壓源上的輸入/輸出端點， 一具有分別連接於輸入/輸出端點之正和負電極的鉛酸 電池， 一連接於輸入/輸出端點並建立一臨界電壓的臨界電 路， —連接於臨界電路和輸入/輸出端點並在充電電壓超過 臨界電壓時產生一輸出訊號的觸發電路， 一耦合至觸發電路並回應輸出訊號以產生一過電壓狀況 指示之通告器。 2. 如申請專利範圍第1項之電池封裝，其中臨界電路包 括一 極體 3. 如申請專利範圍第1項之電池封裝，其中 觸發電路進一步包括一分壓器，其跨接於輸入/輸出端 點上並以一預先決定之跨於輸入/輸出端點上電壓之分數 建立一參考電壓， 包括一齊納二極體的臨界電路， 以及觸發電路進一步包括一與齊納二極體串聯跨於輸入 /輸出端點上的電阻，如此使得當跨於輪入/輸出端點上的 電壓超過齊納崩潰電壓時，觸發電壓跨在電阻上形成， 比較器，其具有一連接至該參考電壓之第一輸入和一連 接至該觸發電壓之第二輸入，且當觸發電壓超過參考電壓 時運作產生輸出訊號。 4. 如申請專利範圍第1項之電池封裝，其中通告器包括
    O:\64\647l5.ptc 第1頁 2001.08. 30.014 463401 _案號89111261_fb年f月Γ日 修正_ 六、申請專利範圍 一視覺通告器。 5 . —種電池封裝，包含： - 一對設計來跨接於一充電電壓源上的輸入/輸出端點； 一鉛酸電池，其具有分別連接至輸入/輸出端點的正和 負電極； 一連接至輸入/輸出端點並建立一臨界電壓之臨界電 、 路； 一連接於臨界電路和輸入/輸出端點並在充電電壓超過 臨界電壓時產生一輸出訊號的觸發電路， 該觸發電路包括一第一電晶體開關，其連接至該臨界電 路和輸入/輸出端點，並在回應充電電壓超過臨界電壓時 、 成為導通，以及 —第二電晶體開關，其連接至輸入/輸出端點和第一電 晶體開關，並在回應第一電晶體開關導體時成為導通；以 及 一耦合至觸發電路並回應輸出訊號以產生一過電壓狀況 指示之通告器。 6 .如申請專利範圍第5項之電池封裝，其中該臨界電路 包括一齊納二極體。 7. 如申請專利範圍第6項之電池封裝，其中該觸發電路 包括一電位計，其與齊納二極體串聯連接跨於輸入/輸出 端點上，並具有一電刷（w i per)端點。 J 8. 如申請專利範圍第7項之電池封裝，其中該第一電晶 體開關包括一電晶體，其具有一連接至電位計電弧之基極
    O:\64\64715.ptc 第2頁 2001.08. 30.015 4634 Ο 1 _案號89111261 泠年f月夕曰 修正_ 六、申請專利範圍 和一跨接於輸入/輸出端點上的射極-集極接面。 9,如申請專利範圍第5項之電池封裝，並進一步包含一 回授電路，其從第二電晶體開關之輸出連接至第一電晶體 開關的輸入，並對第一電晶體之導體做出回應以將之閂鎖. 在導通狀況中。 1 0.如申請專利範圍第5項之電池封裝，其中該通告器包 括一聽覺通告器。 1 1 .如申請專利範圍第5項之電池封裝，其中該通告器包 括一視覺通告器。 12. —種電池封裝之警告電路，包含： —對設計來跨接於一充電電壓源上的輸入/輸出端點； 一連接至輸入/輸出端點並建立一臨界電壓的臨界電 路； 一連接於臨界電路和輸入/輸出端點並在充電電壓超過 臨界電壓時產生一輸出訊號的觸發電路， 該觸發電路包括一第一電晶體開關，其連接至該臨界電 路和輸入/輸出端點，並在回應充電電壓超過臨界大小時 成為導通，以及 一第二電晶體開關，其連接至輸入/輸出端點和第一電 晶體開關，並在回應第一電晶體開關導體時成為導通；以 及 一耦合至觸發電路並回應輸出訊號以產生一過電壓狀況\ 指示之通告器。 1 3.如申請專利範圍第1 2項之電池封裝之警告電路，其
    O:\64\64715.ptc 第3頁 2001.08. 30.016 4 6 34 Ο I _案號891Π261_年7月女日 修正_,_ 六、申請專利範圍 中該臨界電路包括一齊納二極體。 14. 如申請專利範圍第13項之電池封裝之警告電路，其 中該觸發電路包括一電位計，其與齊納二極體串聯連接跨 於輸入/輸出端點上並具有一電弧端點。 15. 如申請專利範圍第14項之電池封裝之警告電路，其 中該第一電晶體包括一電晶體，其具有一連接至電位計電 孤之基極和一跨接於輸入/輸出端點上的射極-集極接面。 1 6.如申請專利範圍第1 2項之電池封裝之警告電路，並 進一步包含一回授電路，其從第二電晶體開關之輸出連接 至第一電晶體開關之輸入，並對第一電晶體開關之導通做 出回應以將之閂鎖在導體狀況中。 1 7.如申請專利範圍第1 2項之電池封裝之警告電路，其 中該通告器包括一聽覺通告器。 1 8.如申請專利範圍第1 2項之電池封裝之警告電路，其 中該通告器包括一視覺通告器。
    O:\64\64715.ptc 第4頁 2001.08.30.017
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