TWI581485B

TWI581485B - 電池組件

Info

Publication number: TWI581485B
Application number: TW105110030A
Authority: TW
Inventors: 陳文全
Original assignee: 陳文全
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2017-05-01
Also published as: TW201735432A

Description

電池組件

本發明是關於一種可攜帶式電腦，特別是一種具有螢幕投影與鍵盤投影的攜帶式投影電腦。

一般來說，根據負載的驅動電壓需求，電池應用大多採用串聯的方式以達到負載電壓的大小需求。舉例來說，當一台筆記型電腦的電壓需求為12伏特，電池單芯為4.2伏特時，其電池模組至少需要三個串聯的電池芯才能驅動該筆記型電腦。

然而，電池芯的串聯必須要特別挑選，特性相近的電池才能串聯組合成電池模組，且隨著串接的數量增加，其充電的電路會越來越複雜，因為每一顆電池芯的充電狀態必須要被監控，要避免電池芯間的充電不平衡狀況，而額外設置的保護電路勢必增加製造成本。

另外，串接的電池模組有個環保上的缺點，當其中一個電池芯損壞時，會導致整個電池模組報銷，當串接數量越多，浪費的情況越明顯。

因此，是否有一種手段，再不需要增加複雜電路設計的情況下，除了滿足基本驅動電壓需求外，改良上述習知串接電池芯的缺點，這成了相關電池產業無不努力的目標。

有鑒於上述的缺點，本發明之一範疇在於提供一種新式的電池組件，可以讓電池模組的電池芯得以串聯放電、並聯充電，如此一來避免了單一電池芯損毀而需要更換整個電池模組的缺點。

根據本發明之一實施例，一種電池組件包括一電池模組、一轉接件及一充電模組。該電池模組至少包括一第一電池與一第二電池。該轉接件用以蓋合於該電池模組，令該第一電池與該第二電池串聯放電。該充電模組相對該轉接件開啟於電池模組時，令該第一電池與該第二電池並聯充電。

根據本發明之另一實施例，一種電池組件包括一電池模組，該電池模組至少包括一第一電池與一第二電池；一轉接件整合於一充電模組，並包括至少二對應該電池模組中電池數量的繼電單元，各該繼電單元包括一第一接點與一第二接點。

其中一該繼電單元之該第一接點連接一負載之一側，另一該第一接點與該第二電池之一第三端子連結，另一該繼電單元之該第二端點連結該負載之另一側。

綜上所述，本發明透過設置一個轉接件，於放電狀態時(即對一負載放電)，讓第一電池與第二電池形成一串聯的迴路狀態。當充電狀態時，拿開轉接件讓充電模組直接對第一電池與第二電池獨立充電，以形成一個並聯的充電狀態。

10‧‧‧電池模組

100‧‧‧第一電池

100A‧‧‧第一端子

100B‧‧‧第二端子

110‧‧‧第二電池

110A‧‧‧第三端子

110B‧‧‧第四端子

120‧‧‧第三電池

120A‧‧‧第五端子

120B‧‧‧第六端子

130‧‧‧第四電池

130A‧‧‧第七端子

130B‧‧‧第八端子

20‧‧‧轉接件

200‧‧‧第一接口

210‧‧‧第二接口

220‧‧‧第三接口

230‧‧‧第四接口

30‧‧‧充電模組

310‧‧‧第五接口

320‧‧‧第六接口

330‧‧‧第七接口

340‧‧‧第八接口

350‧‧‧第九接口

360‧‧‧第十接口

40‧‧‧負載

50‧‧‧電源

80‧‧‧插頭

81A,82A‧‧‧第一接點

81B,82B‧‧‧第二接點

B1~BN‧‧‧區塊

圖1為本發明電池組件之一實施例的示意圖。

圖2為放電狀態時，圖1各元件導通示意圖。

圖3為充電狀態時，圖1各元件導通示意圖。

圖4為本發明電池組件中轉接件一實施例的示意圖。

圖5為本發明電池組件之另一實施例的示意圖。

圖6為本發明電池組件之又一實施例的示意圖。

圖7為本發明電池組件之等效電路示意圖。

圖8A為本發明電池組件之再一實施例的示意圖。

圖8B為圖8A的等效電路示意圖。

幫助審查委員更能了解本發明，以下段落配合圖式列舉實施例，詳細說明如下。

請參考圖1及圖2所示，圖1為本發明電池組件之一實施例的示意圖；圖2為放電狀態時，圖1各元件導通示意圖；圖3為充電狀態時，圖1各元件導通示意圖。於本實施例，一種電池組件包括一電池模組10、一轉接件20及一充電模組30。該電池模組10至少包括一第一電池100與一第二電池110。該轉接件20用以蓋合於該電池模組10，令該第一電池100與該第二電池串聯110放電。該充電模組30相對該轉接件20開啟於電池模組10時，令該第一電池100與該第二電池110並聯充電。

如圖1所示，該第一電池100具有一第一端子100A與一第二端子100B，該第二電池110具有一第三端子110A與一第四端子110B。第一端子100A電性連接於一負載40之一端，該第四端子110B電性連接於該負載 40之另一端。

該轉接件20具有一第一接口200與一第二接口210，該第一接口200電性連結該第二接口210，且該第一接口200與第二接口210設置的相對位置對應於電池模組10的第二端子100B與該第三端子110A。

該充電模組30一端連結於一電源50，另一端至少包括一第五接口310、一第六接口320、一第七接口330與一第八接口340。然而，充電模組30內亦包括一些保護電路(例如升降壓電路及過電壓電流保護電路)，此為具備本案領域之人士所知悉，於此不加以累述。

請配合參考圖2及圖4所示，圖4為本發明電池組件中轉接件一實施例的示意圖。當電池模組10欲對負載40進行放電(也就是要驅動負載時)，轉接件20之第一接口200電性連結於該第一電池100的第二端子100B，該第二接口210則電性連結該第二電池110的第三端子110A。由於該轉接件20的第一接口200與該第二接口210本身就互為電性連結狀態，以使得第二端子100B與第三端子110A電性連結，進而形成第一電池100與第二電池110的串聯，並透過第一端子100A與第四端子110B對該負載40串聯放電。

於一實施例，如圖4所示，該轉接件20可為一蓋體，其大小對應於該電池模組10，並樞接於該電池模組10之一側，該第一接口200與該第二接口210對應設至於該蓋體之一內側，當轉接件20蓋合於該電池模組10上時，其外側可保護該電池模組10的端子暴露在外。

請配合參考圖3所示，當一使用者欲對該電池模組10進行充電時，其可將該轉接件(例如蓋體)掀開，將該第一端子100A與該第五接口310連結、該第二端子100B與該第六接口320連結、該第三端子110A與該第七接口330連結、該第四端子110B與該第八接口340連結，令該充電模組30對該第一電池100與該第二電池110充電。如此一來，其第一電池100與該第二電池110的充電迴路為獨立的，於此定義為並聯充電。

請參考圖5所示，圖5為本發明電池組件之另一實施例的示意圖。此實施例與上述圖1實施例的差異在於該電池模組100可隨時根據負載的驅動電壓需求進行電池數量的增加與配置。

如圖5所示，於本實施例，該電池模組10另包括一第三電池120，該第三電池120包括一第五端子120A與一第六端子120B，該轉接件20另包括一第三接口220與一第四接口230，該第三接口220電性連結該第四接口230。相同地，該第一端子100A連結一負載40之一端，該第六端子120B連結該負載40之另一端，當該第一接口200電性連接該第二端子100B、該第二接口210電性連結該第三端子110A、該第三接口220連接該第四端子110B、該第四接口230連接該第五端子120A，令該電池模組10對該負載40串聯放電。

該充電模組30一端連結於一電源50，另一端至少包括一第五接口310、一第六接口320、一第七接口330、一第八接口340、一第九接口350與一第十接口360，該第一端子100A與該第五接口310連結、該第二端子100B與該第六接口320連結、該第三端子110A與該第七接口330連結、該第四端子110B與該第八接口340連結、該第五端子120A與該第九接口350連結、該第六端子120B與該第十接口360連接，令該充電模組30對該第一電池100、該第二電池110與該第三電池120並聯充電。

如此一來，本發明可根據實際負載的電壓需求擴充電池模組的電池數量。

請參考圖6所示，圖6為本發明電池組件之又一實施例的示意圖。此實施例原理與上述實施例相同，差別在於其可以解決當電池模組中電池芯為串聯又有並聯的情況。如第六圖所示，電池組件包括一電池模組10、一轉接件20與一充電模組30。

該電池模組10包括一第一電池100、一第二電池110、一第三電池120與一第四電池130，其中，該第一電池100與第二電池110並聯，該第三電池120與該第四電池130並聯。如圖6所示，該第一電池100之第一端子100A與該第二電池110之第三端子110A連接，該第二端子100B與該第四端子110B連接；該第三電池120之第五端子120A與該第四電池130之第七端子130A連接，該第六端子120B與該第八端子130B連接。第一端子100A連接該負載40之一端，該第八端子130B連結該負載40之另一端。

轉接件20包括一第一接口200與一第二接口210，該第一接口200設置位置對應該第四端子110B，該第二接口210位置則對應該第五端子120A，該第一接口200與該第二接口210電性連接。如同圖1實施例，當轉接件20蓋合於該電池模組10時，因為第一接口200與該第二接口210電性連接，會讓第四端子110B與第五端子120A導通，讓電池模組10內的電池同時具有串聯與並聯的導通架構。

該充電模組30一端連結於一電源50，另一端至少包括一第五接口310、一第六接口320、一第七接口330與一第八接口340，該第一端子100A與該第五接口310連結、該第四端子110B與該第六接口320連結、該第五端子120A與該第七接口330連結、該第八端子130B與該第八接口340連結、該第五端子120A與該第九接口350連結、該第六端子120B與該第十接口360連接。

請配合參考圖7所示，圖7為本發明電池組件之等效電路示意圖。如圖7所示，當電池模組為一個較大電池系統時，其串並聯的數量會增加，圖7中的上方為習知傳統的電池模組，下方則為應用本發明電池組件後的等效電路圖，兩者在電池應用上具有相同的放電效果與充電容量。

然而，值得注意的是，應用本發明手段的下方示意圖，其將電池模組畫分為多個區塊B1~BN，各區塊B1~BN間獨立並聯充電，相較上方習知的電池架構來說，可以具有較有效率與可靠的充電，不需要複雜的保護電路來確保電池有過充的狀況，或是充電不足的問題，會造成串聯電池過充或充電不足的原因很多，包括電池老化使內阻產生變異等等，然而此為本案技藝人士所知悉，於此不再加以累述。

請參考圖8A及8B所示，圖8A為本發明電池組件之再一實施例的示意圖；圖8B為圖8A的等效電路示意圖。本實施例與前述實施例的差異在於，前述實施例為透過一實體轉接件的方式，透過使用習慣讓使用者在充電時取下，放電時蓋合上去，以形成並聯充電、串聯放電的迴路。而本實施例則是透過將實體轉接件整合至充電模組內，當電池模組與外部電源導通時，自動切換為並聯充電。

值得注意的是，前述實施例的充電模組與電池模組為兩者獨立的構件，而圖8A的實施例則可將充電模組與電池模組整合為一，可以適用於大型設備例如電動車等應用。當使用者將一插頭80插設於該電源50時，可以自動的透過通電來觸發充電，相較於前述實施例，在使用操作上可以省略掀合該轉接件的步驟。

如圖8A所示，於本實施例，電池組件之一轉接件整合於該電池模組之一充電介面，該轉接件包括多個對應於電池模組中電池的數量(例如：第一電池100與第二電池110)的繼電單元81，各該繼電單元分別包括一第一接點81A,82A與一第二接點81B,82B。於本實施例，其中一該第一接點81A連接該負載40之一側，另一該第一接點82A與該第二電池110之一第三端子110A連結，其中一該第二端點82B連結該負載40之另一側。

該充電模組30一側連接透過該插頭80電性連結於該電源50，以形成一導通的路徑。

如圖8B所示，當充電模組30於一充電模式時(即充電模組30與電源50形成導通的路徑)，該轉接件令該第一端子100A與該充電模組305之一第五接口310連結、該第二端子100B與該第七接口330連結、該第三端子110A與該第六接口320連結、該第四端子110B與該第八接口340連結。

另外，當充電模組30於一放電模式時(即充電模組30沒有與電源50電性連結時)，該轉接件改變導通路徑，令該第一端子100A與該對應之第一接點81A連結、該第二端子100B與該對應之第二接點81B連結、該第四端子110B與該對應之第二端點82B連結。

因此，圖8A所示的實施例，是利用繼電器的特性，當有電力導通時，透過電磁感應電流的方式，在充電模組30與電源50形成電導通路徑時，改變充電模組與電池模組的導通路徑。然而，值得注意的是，雖本實施例僅透過兩個電池(即第一電池與第二電池)，，本案技術領域具有通常知識者可得知將其應用於兩個以上的電池。

綜上所述，本發明透過設置一個轉接件，於放電狀態時(即對一負載放電)，將該轉接件連結於該電池模組，讓第一電池與第二電池形成一串聯的迴路狀態。當充電狀態時，拿開轉接件讓充電模組直接對第一電池與第二電池獨立充電，以形成一個並聯的充電狀態。