TWI630772B - 導通機構及其電壓動態自平衡儲能裝置 - Google Patents

Abstract

一種得有效達成電壓電量動態自平衡的儲能裝置，應用導通機構加上面接觸端子或其導通模組所組成的新機構設計。該電壓電量動態自平衡儲儲能裝置，包含有一殼體、一輸入端子組、一輸出端子組、一保護電路板以及一導通機構。該輸入端子組與該輸出端子組分別設置於該殼體之兩側。該輸出端子組用來連接另一電壓動態自平衡儲能裝置的輸入端子組。該保護電路板電連接於該殼體內之儲能單元和該導通機構。該導通機構之兩端分別連結該輸入端子組和該輸出端子組，該輸入端子組與該輸出端子組係通過該導通機構導通多個儲能裝置間的連結。

Description

導通機構及其電壓動態自平衡儲能裝置

本發明係提供一種能夠任意進行串聯/並聯連結的導通機構及其儲能裝置，尤指一種以物理性動態自平衡方式進行充放電的全新設計導通機構加Y型面接觸端子或再加上導通模組所組成的新機構設計，用來提高其電壓與容量的擴充性、與因儲能裝置間隨時(沒充放時、充電時、放電時、邊充邊放時)動態自平衡而具有提高可靠使用年限及擴大使用場合的導通機構及其電壓動態自平衡儲能裝置。

請參閱第1圖，第1圖為先前技術之傳統充電電池10之示意圖。充電電池10在殼體12兩端分別設置輸入端14以及輸出端16，且輸入端14與輸出端16分別電連接至儲電元件18。兩個充電電池10進行串聯或並聯連結以形成電池組合、並以外部電力裝置進行充電時，外部電力訊號依物理特性會先向電壓最低或品質最差的充電電池10充入電量；然而短時間充入大電量會造成該充電電池10的品質劣化，導致其使用年限大幅下降而容易損毀，接著外部電力訊號依物理特性會再向電壓次低或品質次差的另一充電電池10充入電量，持續造成該另一充電電池10的品質劣化，最終破壞此電池組合的整體效能；放電時，因充放電原理相同故仍有相同缺陷。習知的改進方法係另於電池組合裡額外設置一組電子中控電路去感知且控制各個充電電池10的輸入和/或輸出電壓電流，但是電子中控電路的線路複雜且成本昂貴，串聯與並聯的組合越大造成線路越為複雜，而容易故障失控，一旦電子中控電路失效，電池組合的效能與壽命就會急遽衰退而容易發生危險。

本發明係提供一種用於電壓動態自平衡儲能裝置內導通機構連接輸入端子組及輸出端子組的直通電流引導通道、以及藉由導通機構之設計來提高其電壓與容量的擴充性以及與因電壓動態自平衡儲能裝置間電壓電量的隨時(沒充放時、充電時、放電時、邊充邊放時)動態自平衡而使多個以串聯或並聯方式結合的電壓動態自平衡儲能裝置之間的電壓電量因一致性(如單顆電池使用一般)而讓電壓動態自平衡儲能裝置可大幅提高可靠的使用年限，同時可擴大使用於任何直流儲能場合，以解決上述之問題。該導通機構能使電壓動態自平衡儲能裝置之間因依電學物理比壓原理，電壓電量動態自平衡(電壓與電流於導通機構上自由地依電學物理電壓與電流由高至低自主高速流動之特性)隨時動態流動直到所有電壓動態自平衡儲能裝置都達到電壓電量平衡為止。

本發明之申請專利範圍係揭露一種電壓動態自平衡儲能裝置，其包含有一殼體、一輸入端子組的第一夾持公端子、一輸出端子組的第二夾持母端子以及一導通機構。該殼體內部係容置至少一個儲能單元。該輸入端子組的第一夾持公端子設置於該殼體之一側，該輸出端子組的第二夾持母端子設置於該殼體之另一側。該輸出端子組用來連接另一電壓動態自平衡儲能裝置的輸入端子組。該導通構件之兩端分別連結該輸入端子組和該輸出端子組。該導通機構經保護電路板電連接於該儲能單元。該導通機構透過保護電路板電壓控制且根據該儲能裝置與該另一個電壓動態自平衡儲能裝置的電力訊號之參數值差異相應依物理比壓原理，使經該導通機構且透過該保護電路板電壓控制的電流進入或流出該儲能單元的電力訊號，直到電壓電量與其他電壓動態自平衡儲能裝置達到動態平衡。

本發明之申請專利範圍另揭露該儲能單元之阻抗等規格範圍內相同於該另一電壓動態自平衡儲能裝置之一對應儲能單元的規格。該電壓動態自平衡儲能裝置另包含有一第一夾持公端子以及一第二夾持母端子，分別設置於該導通機構的相對端，用來插入該另一電壓動態自平衡儲能裝置的對應夾持端子。該第二夾持母端子包含一底部、一夾持部以及一斜導部。該夾持部之一端連接於該底部，用來以面接觸方式(例如板型、圓型或其他形狀)壓附該另一電壓動態自平衡儲能裝置的對應第一夾持公端子。該斜導部連接於該夾持部之另一相對端(意即頂端)，用來引導該另一電壓動態自平衡儲能裝置的該對應第一夾持公端子接觸該夾持部。

本發明之申請專利範圍另揭露一種導通機構，應用在一電壓動態自衡儲能裝置上，以與另一個電壓動態自平衡儲能裝置進行串並聯連結，該電壓動態自平衡儲能裝置之一殼體具有一輸入端子組的第一夾持公端子和一輸出端子組的第二夾持母端子。該導通機構包含有一導通構件連接一第一夾持公端子以及一第二夾持母端子，以組成輸入輸出直流通道的導通機構。該導通機構之兩端分別連結該輸入端子組的第一夾持公端子和該輸出端子組的第二夾持母端子。 該輸入端子組的第一夾持公端子與該輸出端子組的第二夾持母端子係通過該導通構件經第一傳輸線電連接到保護板，且賴其電壓控制由第二傳輸線電連接於該電壓動態自平衡儲能裝置之一儲能單元，充電與放電狀態皆然。 該導通機構根據經保護板所偵知該儲能裝置與該另一個電壓動態自平衡儲能裝置的電力訊號之參數值差異依電壓高電流自然往電壓低高速流動特性動態自平衡進入或流出該儲能裝置的電力訊號。該第一夾持公端子設置於該導通構件的一端。該第二夾持母端子設置於該導通構件的另一相對端，用來被插入該另一個電壓動態自平衡儲能裝置的一對應第一夾持公端子。

本發明不需設置昂貴的電子中控電路，而是利用導通機構引發的物理性動態自平衡特性，讓連結在一起的多個電壓動態自平衡儲能裝置的電壓電量能因依電壓高電流自然往電壓低高速流動特性的動態自平衡物理特性，使所有連結在一起的多個電壓動態自平衡儲能裝置的電壓電量在短時間趨於一致；即使再接上另一電壓動態自平衡儲能裝置，該些電壓動態自平衡儲能裝置仍可因為導通機構的直通電流引導通道，再次自動地引發動態自平衡的電流流動，以使新儲能組合的所有串聯和/或並聯結合之儲能裝置快速達到電壓電量平衡狀態，如同結合成單個大型電池。

請參閱第2圖至第4圖，第2圖為本發明實施例之電壓動態自平衡儲能裝置20之外觀示意圖，第3圖為本發明實施例之多個電壓動態自平衡儲能裝置20之結合示意圖，第4圖為本發明實施例之電壓動態自平衡儲能裝置20進行並聯之內部結構示意圖。電壓動態自平衡儲能裝置20包括殼體22、具有第一夾持公端子38的輸入端子組24、具有第二夾持母端子40的輸出端子組26、保護電路板28以及導通機構30。電壓動態自平衡儲能裝置20可為一種電池盒。殼體22能夠是任何形式的容置件，不限於硬質容器或軟質包裝材料；殼體22甚或可直接剔除，僅將導通機構30設置在輸入端子組24與輸出端子組26之間、且連通保護電路板28及儲能單元32。殼體22內係容置至少一個儲能單元32，意即電壓動態自平衡儲能裝置20裡可以是單芯(一個儲能單元32)電池、也可是以串聯/並聯連結複數電芯(多個儲能單元32)的電池組。結合輸入端子組24的第一夾持公端子38與結合輸出端子組26的第二夾持母端子40，一般分設在殼體22的兩相對側，以殼體卡合部機構強迫定位樂高積木結合方式，用來連接相鄰電壓動態自平衡儲能裝置20的對應輸出端子組26的第二夾持母端子40以及對應輸入端子組24的第一夾持公端子38。當然，本發明亦可將第二夾持母端子40設置在輸入端子組24內、及將第一夾持公端子38設置在輸出端子組26內，其應用態樣不限於此。保護電路板28設置在殼體22內。保護電路板28的一端經第一傳輸線34電連接於導通機構30，且保護電路板28的另一端由第二傳輸線36電連接於儲能單元32。導通機構30的兩端分別連結具有第一夾持公端子38的輸入端子組24和具有第二夾持母端子40的輸出端子組26。輸入端子組24的第一夾持公端子38與輸出端子組26的第二夾持母端子40係通過導通機構30與保護電路板28以第一傳輸線34連結，經保護電路板28的電壓控制功能而電連接到儲能單元32。其中，輸入端子組24內部容置第一夾持公端子38並相對於殼體22產生內凹結構，避免使用者誤碰第一夾持公端子38而觸電，同時可用來容置另一個電壓動態自平衡儲能裝置的輸出端子組、並與該輸出端子組內置的第二夾持母端子相結合，讓相鄰的電壓動態自平衡儲能裝置能並聯結合。輸出端子組26相對突出於殼體22，用來容置第二夾持母端子40。

輸入端子組24的第一夾持公端子38的組合可區分成數個輸入正極端241與輸入負極端242，輸出端子組26的第二夾持母端子40的組合可區分成數個輸出正極端261與輸出負極端262。導通機構30橋接在輸入端子組24和輸出端子組26之間，數量不限於圖式所示；例如電壓動態自平衡儲能裝置20可具有六個或八個導通機構30甚或更多，用以分流降低溫昇。輸入端子組24的第一夾持公端子38和輸出端子組26的第二夾持母端子40的正極/負極端子之組合數量亦隨導通機構30之數量相應改變。在電壓動態自平衡儲能裝置20進行充電或放電時，輸入端子組24的第一夾持公端子38首先接收來自於外部電力裝置的電力訊號，接著，電力訊號較佳會經由導通機構30直接且同時地傳導至輸出端子組26的第二夾持母端子40和/或經保護電路板28的電壓控制而電連接於儲能單元32，而非僅傳送到儲能單元32。如此一來，在結合多個電壓動態自平衡儲能裝置20時，例如以串聯或並聯方式連結多個電壓動態自平衡儲能裝置20，從外部電力裝置充入電壓動態自平衡儲能裝置20的電力訊號不會只優先充入多個電壓動態自平衡儲能裝置20中具有最低電壓的電壓動態自平衡儲能裝置20，而是利用導通機構30建立的直通電流引導通道，讓具備高電壓之電壓動態自平衡儲能裝置20裡的電流經由導通機構30此一電壓電量動態自平衡平台主動往具備低電壓的電壓動態自平衡儲能裝置20自主高速流動；意即導通機構30的高電壓分別同時流向比導通機構30之電壓低的所有電壓動態自平衡儲能裝置20。還可利用不同電壓動態自平衡儲能裝置20之間的壓差，經導通機構30此一電壓電量動態自平衡平台引發動態自平衡的電流流動；放電時，反之亦然。此時，儲能裝置20內的保護電路板28，設計具有充電截止與放電限流最低截止的功能，以透過電壓與電流之控制對儲能裝置20進行保護。若保護電路板28偵測到儲能單元32之電壓低於導通機構30之電壓時，限於0.5C內對儲能單元32充電，一直充電到設定的飽充截止點。放電時，則為保護電路板28若偵測到儲能單元32之電壓高於導通機構30之電壓時，限流於2C內將儲能單元32的較高電壓電流經由放電流入導通機構30，一直放電到設定的放電截止點。相關參數設定並不限於此，端視實際需求而定。

本發明的電壓動態自平衡儲能裝置20係利用導通機構30的物理特性而採用高導電材料，用來引導電壓及電流的流動而達成電壓電量動態自平衡功能，例如導通機構30可以是鍍銀的金屬材料，然實際應用不限於此。換句話說，因為輸入端子組24的第一夾持公端子38和輸出端子組26的第二夾持母端子40之間設置了導通構件31，導通構件31用來引導電流直接在輸入端子組24的第一夾持公端子38與輸出端子組26的第二夾持母端子40之間建立電流引導通道，利用電壓電量動態自平衡的物理特性自動電壓電流流動，去平衡相連結的多個儲能裝置20，而不會只是從電壓最低或品質最差的儲能裝置先進行充電或放電。 將多個電壓動態自平衡儲能裝置20連結以形成儲能組合時，該些電壓動態自平衡儲能裝置20會按照其個別電壓與儲能組合動態自平衡於導通機構30之總電壓的差異分別接收或溢流出適配的電力訊號，意即各電壓動態自平衡儲能裝置20的導通機構30會根據其它電壓動態自平衡儲能裝置之電力訊號的參數(例如其電壓電流值)，動態自平衡傳送具有相對應參數的電力訊號給其它儲能裝置20，讓儲能組合中的每一個電壓動態自平衡儲能裝置20之間的電流與電壓能根據物理特性依賴導通機構30產生動態流動，直到全部儲能裝置20之間的電壓平衡在特定範圍內一致以達穩定狀態，此一革命性的設計改進，讓儲能裝置20具有大幅提高可靠使用年限的優點；同時因可簡易提升電壓或擴張電量，而能使此一儲能裝置20可擴大於任何直流儲能場合使用。

再者，導通機構30在輸入端子組24的第一夾持公端子38和輸出端子組26的第二夾持母端子40之間的直通電流引導通道，可以在短時間內讓儲能組合裡所有電壓動態自平衡儲能裝置20的電壓及電流產生物理性動態自平衡流動，除了能有效達到多個電壓動態自平衡儲能裝置20的電壓平衡及穩定，進一步還能避免電壓動態自平衡儲能裝置20之零組件過度升溫，故不需額外設置昂貴的水冷式或氣冷式冷卻系統。然而，導通機構30較佳仍應由具有高耐熱、高導電及大功率特性之材料製作，以提高儲能組合的安全性；例如，當儲能組合由越多電壓動態自平衡儲能裝置20串聯或並聯方式結合而成時，各電壓動態自平衡儲能裝置20的導通機構30需具備高耐熱、高導電與大功率的特性，才足以安全承載大電流。導通機構30的數量、長度、寬度與厚度係依電能需求的預設電量、每一電壓動態自平衡儲能裝置20之儲能單元32的內建數量、儲能組合所包含電壓動態自平衡儲能裝置20的數量、以及保護電路板28所設定控制充電和/或放電的最大電流而定義；為了安全考慮，放電端口之規格一般以不超過200安培為宜，然仍可能不限於此。

本發明之電壓動態自平衡儲能裝置20依其儲能單元32的數量與規格具有特定的儲電量，用來供應電力給任意形式的電力裝置；若是電力裝置需要較大的電力來源，則結合多個電壓動態自平衡儲能裝置20以形成更高儲電量的儲能組合。因此，每一個電壓動態自平衡儲能裝置20可容置複數個儲能單元32，但該些儲能單元32的任一儲能單元32的內阻抗係數較佳需介於特定範圍內；除了同一電壓動態自平衡儲能裝置20裡的多個儲能單元32以彼此具備範圍內相同的阻抗等規格之前提為佳，不同電壓動態自平衡儲能裝置20裡的儲能單元32的阻抗規格彼此也應在特定範圍內實質相同，以確保儲能組合在充放電時的安全與穩定性。

特別一提的是，電壓動態自平衡儲能裝置20另可選擇性包含連接導通機構30與保護電路板28的第一傳輸線34、以及連接保護電路板28與儲能單元32的第二傳輸線36。第一傳輸線34和第二傳輸線36彼此獨立，連接儲能單元32的第二傳輸線36對內的充電通道與對外放電通道，較佳需以兩條單向線路呈現，一條單向充電另一條單向放電，避免纜線過熱。但也得以使用同一線路。單向線路係提供防止逆回流機制，以保護電壓動態自平衡儲能裝置20的壽命。電壓動態自平衡儲能裝置20若是鋰電池款式，在保護電路板28與儲能單元32的第二傳輸線36若僅設一條連接線，得另設定保護電路板28於30毫秒內，較佳於6毫秒(ms)以內必須啟動的最大充電電流限制不超過0.5C，直到設定的飽充點截止。放電限流於2C內，直放到設定的放電截止點截止。相關參數設定並不限於此，端視實際需求而定。

請參閱第2圖至第5圖，第5圖為本發明實施例之導通模組56之示意圖。電壓動態自平衡儲能裝置20的第一夾持公端子38以及第二夾持母端子40，分別設置在導通構件31的兩個相對端。第一夾持公端子38與第二夾持母端子40能以固定或可拆卸方式裝設在導通構件31上，或是第一夾持公端子38與第二夾持母端子40固接導通構件31而視為一個一體成型的導通機構30，且導通機構30配合其它零組件形成的電線則視為導通模組56。導通模組56可作為電壓動態自平衡儲能裝置20之間的並聯連接線。第一夾持公端子38可為板狀或柱狀或其他形狀，第二夾持母端子40是一種類Y型夾頭，其夾持部相對應第一夾持公端子38為板狀或柱狀或其他形狀夾持結構。每一電壓動態自平衡儲能裝置20的第一夾持公端子38可插入另一電壓動態自平衡儲能裝置20的第二夾持母端子40，以建立電壓動態自平衡儲能裝置20之間的電流傳輸通道。由於多個電壓動態自平衡儲能裝置20可通過串聯或並聯方式相連接形成儲能組合，第一夾持端子38與第二夾持端子40較佳需增加其厚度與夾持面積，兼顧高導電力及高散熱效率，以有效降低儲能組合充放電時的操作溫度，強化產品的方便性與安全性。此外，導通模組56若經特別設計(如活動式連結纜線54內部電線交錯之形式)也可應用於串聯連結。

請參閱第7圖與第8圖，第7圖與第8圖分別為本發明其它實施例之導通模組56’與導通模組56”之示意圖。前揭實施例的第一夾持公端子38為圓柱結構，第二夾持端子40則是和圓柱結構相適配的類筒型結構。相比之下，如第7圖所示，導通模組56’將第一夾持公端子38’與第二夾持母端子40’分別設置在導通構件31的兩個相對端，第一夾持公端子38’是板片結構，第二夾持母端子40’則屬和板片結構相適配的對應結構；如第8圖所示，導通模組56”的第一夾持公端子38”與第二夾持母端子40”分別設置在導通構件31的兩個相對端，第一夾持公端子38”為波浪板結構，第二夾持端子40”則是相對應的波浪型結構。不同形狀之夾持端子的用意在於有限空間內提高兩者的接觸面積，故夾持端子並不限於上些實施例所述，另可有任意的型態變化，端視設計需求而定。

為此，第一夾持公端子38可為面狀結構、片狀結構、圓狀結構、板狀結構或柱狀結構、或其他形狀結構，第二夾持母端子40是一種類Y型夾頭，其夾持部相對應為面狀結構、片狀結構、圓狀結構、板狀結構或柱狀結構、或其他形狀的夾持結構。第二夾持母端子40主要由底部42、夾持部44以及斜導部46組成，然實際結構變化不限於此。若以板狀為例，夾持部44的兩端分別連接底部42與斜導部46；斜導部46為類Y型夾頭的前端，夾持部44則對應為類Y型夾頭中間的板狀結構，其係提供一夾持平面，該夾持平面的面積遠大於習知習知技術之M型夾頭的點或線接觸夾持部。夾持部44可相對底部42彈性變形，用來透過面接觸方式壓附另一個電壓動態自平衡儲能裝置20的第一夾持公端子38。使用本設計能夠大幅增加夾持部44與另一個電壓動態自平衡儲能裝置20的第一夾持公端子38的接觸面積，增加導電流量，有效降溫以避免過熱。斜導部46形成一個外闊內窄的開口，可以引導另一個電壓動態自平衡儲能裝置20的第一夾持公端子38進入第二夾持母端子40，而為夾持部44以大面積面接方式所接觸夾持。另外，電壓動態自平衡儲能裝置20還可包含第一卡合件48與第二卡合件50，分別設置在殼體22的兩相對側。當兩個相鄰的電壓動態自平衡儲能裝置20利用第一卡合件48和第二卡合件50彼此卡合時，同時電壓動態自平衡儲能裝置20的第一夾持公端子38會插入另一個電壓動態自平衡儲能裝置20的第二夾持母端子40，三部位以機構強迫定位來確保兩者穩定結合。

除了將兩個電壓動態自平衡儲能裝置20以其第一夾持公端子38與第二夾持母端子40並聯直接夾持，本發明另可利用活動式連結纜線54(或活動式插頭)以串聯方式連接多個電壓動態自平衡儲能裝置20。活動式連結纜線54或活動式插頭是一種串聯連結機構設計。請參閱第6圖，第6圖為本發明實施例之以活動式連結纜線54串聯多個電壓動態自平衡儲能裝置20之示意圖。活動式連結纜線54可為一種排線或插頭，因此該些電壓動態自平衡儲能裝置20不需緊靠在一起，可在活動式連結纜線54的長度範圍內任意移動；或者，活動式連結纜線54可為一種轉接頭，任一電壓動態自平衡儲能裝置20的第一夾持公端子38經由活動式連結纜線54串聯連接到另一電壓動態自平衡儲能裝置20的第二夾持母端子40。活動式連結纜線54的兩端分別設置有類同於第一夾持公端子38與第二夾持母端子40的夾持連接結構、意即如圖6中間所設計的串聯連接結構設計，如前段說明及圖式所述。在多個電壓動態自平衡儲能裝置20進行串聯時，活動式連結纜線54可獨立使用、或配合第一夾持公端子38與第二夾持母端子40合併使用，便於適度地調控儲能組合的電壓變化與增大電量和/或容量擴增的需求並得有效控制溫昇。活動式連結纜線54另可具有導通開關，使用者藉由操作導通開關，決定儲能組合係進行升壓、或以原狀態進行充放電。

電壓動態自平衡儲能裝置20選擇性設置了直流單向充電口52，安裝在殼體22上、且經由保護電路板28電連接於儲能單元32。保護電路板28以第三傳輸線58電連接於直流單向充電口52。使用者利用直流單向充電口52以單向傳輸方向將電力訊號從外部設備導入電壓動態自平衡儲能裝置20裡；也因此，保護電路板28總共能偵知三個來源的電力訊號。第一個來源是透過輸入端子組24流向保護電路板28的電力訊號，第二個來源是外部設備輸出之經由直流單向充電口52流向保護電路板28的電力訊號，第三個來源是儲能單元32流向保護電路板28的電力訊號。保護電路板28會偵查該三個來源的電力訊號的電壓和/或電流等參數量值，以利用電壓控制執行電力訊號的流向變化與調整；例如可避免電路短路等狀況的發生，然不限於此。電壓動態自平衡儲能裝置20可利用直流電源供應裝置(ADAPTER)以市電進行充電。當電壓動態自平衡儲能裝置20充電或放電到預設電壓值時，電壓動態自平衡儲能裝置20的相關指示燈可發出特定光訊號，提醒使用者斷電、或自行斷電，例如所述指示燈可為設置在市電、綠能主動式動能發電機、風力發電或太陽能發電、甚至使用到石化發電機之電源供應器的綠色指示燈、或屬於攜帶式儲能裝置的液晶顯示面板與斷電設計，以延長電壓動態自平衡儲能裝置20的使用年限及擴大使用場合；在電壓動態自平衡儲能裝置20的使用過程中，若其電壓低於預設值，指示燈可發出另一光訊號，提醒使用者停止放電、或以保護電路板自行啟動放電保護。又或者，電壓動態自平衡儲能裝置20還能選擇性搭配綠能主動式動能發電機、太陽能發電裝置或風力發電裝置等乾淨能源產生裝置或石化發電機產能後的有效儲能、便於使用者在缺電或無電力設備的地方補充及儲存能源。

綜上所述，本發明先透過儀器檢測篩選等方式，取得內阻抗係數等規格範圍內相同的儲能單元組成電壓動態自平衡儲能裝置20，每一個電壓動態自平衡儲能裝置20裡可具有單或多個儲能單元，該些儲能單元能以串聯和/或並聯方式彼此連結，且多個阻抗規格範圍內相同的電壓動態自平衡儲能裝置20亦可以串聯或並聯方式連結為儲能組合，以整合成一個大型的電壓動態自平衡儲能裝置。每一個電壓動態自平衡儲能裝置20的輸入端子組24與輸出端子組26之間設置有導通機構30，建立直通電流引導通道，可根據本身儲能裝置20與相連結的另一個電壓動態自平衡儲能裝置20的電力訊號之參數值差異經導通機構30的動態自平衡平台由保護電路板28電壓控制進入(充電)或流出(放電)儲能單元的電力訊號，確保儲能組合的任一個電壓動態自平衡儲能裝置20能共有平衡穩定的電壓電量，如同單一電池般使用。避免儲能組合在充電及放電時大電量被選擇性僅向電壓較低或較劣質的電壓動態自平衡儲能裝置20反應；導通機構30的兩端分別設置類Y型夾頭的第二夾持母端子40、和板狀結構的第一夾持公端子38，第二夾持母端子的夾持部44可提供較大接觸面積，遠比習知技術的M形端子接觸面還大，且由於其特殊的Y型結構設計除較為節省端子材料外仍具備易於插拔之特性，因此該些夾持端子能有效散逸溫度而降低溫升，保障電壓動態自平衡儲能裝置的使用方便性及安全性。

本發明的導通機構30是一種全新設計導通機構加類Y型面接觸端子或再加上導通模組所組成的新機構設計，還是一種利用電學物理特性(意即電力訊號從高電壓處往低電壓處自由快速流動特性)的電壓電量動態自平衡的全新機構設計，該導通機構迫使其應用的儲能裝置20不管在任何時間或使用狀態下(例如沒充放時狀態、充電時狀態、放電時狀態、邊充邊放電時狀態、或與其它儲能裝置進行串聯或並聯連結之情況)，只要進行連接都能在短時間內達成所有儲能裝置20間的電壓電量動態自平衡，如同將多個儲能裝置整合為單個電池般使用。相較先前技術，本發明不需設置昂貴的電子中控電路，而是利用導通機構30引發的電學物理電壓電流動態自平衡特性，讓連結在一起的多個電壓動態自平衡儲能裝置20的電壓電量能因依電壓高電流自然往電壓低高速流動特性的動態自平衡物理特性，使所有連結在一起的多個電壓動態自平衡儲能裝置20的電壓電量在短時間趨於一致；即使再接上另一電壓動態自平衡儲能裝置20，該些電壓動態自平衡儲能裝置20仍可因為導通機構30的直通電流引導通道，再次自動地引發動態自平衡的電流流動，以使新儲能組合的所有串聯和/或並聯結合之儲能裝置20快速達到電壓電量平衡狀態，如同結合成單個大型電池。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧充電電池
12‧‧‧殼體
14‧‧‧輸入端
16‧‧‧輸出端
18‧‧‧儲電元件
20‧‧‧電壓動態自平衡儲能裝置
22‧‧‧殼體
24‧‧‧使用第一夾持公端子的輸入端子組
241‧‧‧輸入正極端
242‧‧‧輸入負極端
26‧‧‧使用第二夾持母端子的輸出端子組
261‧‧‧輸出正極端
262‧‧‧輸出負極端
28‧‧‧保護電路板
30‧‧‧導通機構
31‧‧‧導通構件
32‧‧‧儲能單元
34‧‧‧第一傳輸線
36‧‧‧第二傳輸線
38、38’、38”‧‧‧第一夾持公端子
40、40’、40”‧‧‧第二夾持母端子
42‧‧‧底部
44‧‧‧夾持部
46‧‧‧斜導部
48‧‧‧第一卡合件
50‧‧‧第二卡合件
52‧‧‧直流單向充電口
54‧‧‧活動式連結纜線
56、56’、56”‧‧‧導通模組
58‧‧‧第三傳輸線

第1圖為先前技術之傳統充電電池之示意圖。 第2圖為本發明實施例之電壓動態自平衡儲能裝置之外觀示意圖。 第3圖為本發明實施例之多個電壓動態自平衡儲能裝置之結合示意圖。 第4圖為本發明實施例之電壓動態自平衡儲能裝置進行並聯之內部結構示意圖。 第5圖為本發明實施例之可作為串並連接線且具有第一夾持公端子、第二夾持母端子與導通機構及導通模組之示意圖。 第6圖為本發明實施例之以活動式連結纜線串聯多個電壓動態自平衡儲能裝置之示意圖。 第7圖與第8圖分別為本發明其它實施例之具有不同形狀公母端子之導通模組之示意圖。

Claims (22)

1. 一種應用導通機構接面接觸端子或加上其導通模組所組成的導通機構，用來在多個電壓動態自平衡儲能裝置之間進行串/並聯連結，該些電壓動態自平衡儲能裝置之任一個的一殼體具有一輸入端子組與一輸出端子組，該導通機構包含有：一第一夾持公端子；一第二夾持母端子，用來被插入其中一個電壓動態自平衡儲能裝置的一對應第一夾持公端子，該第二夾持母端子包含：一底部；二夾持部，用來以面接觸方式壓附該另一電壓動態自平衡儲能裝置的一對應第一夾持端子，該二夾持部之任一夾持部之一端連接於該底部，使該二夾持部以平行方式分列在該底部的兩旁，該夾持部為一面狀結構、一片狀結構或一圓狀結構，該夾持部以面接觸方式壓附該對應第一夾持端子；以及二斜導部，該二斜導部之任一斜導部連接於該夾持部之對應夾持部之另一相對端，用來引導該另一電壓動態自平衡儲能裝置的該對應第一夾持公端子接觸該夾持部；以及一導通構件，具有一柱狀條型結構，該導通構件之兩端分別連結設置有該第一夾持公端子的該輸入端子組和設置有該第二夾持母端子的該輸出端子組，結合該輸入端子組的該第一夾持公端子與該輸出端子組的該第二夾持母端子的該導通構件經由一保護電路板電壓控制電連接於該些電壓動態自平衡儲能裝置之其中一個的一儲能單元，其中該導通機構根據該些電壓動態自平衡儲能裝置之其中一個與其它電壓動態自平衡儲能 裝置經由該保護電路板偵知的電力訊號之參數值差異，於該導通機構上動態自平衡相應調整電壓電流進入或流出該些電壓動態自平衡儲能裝置之該其中一個的電力訊號。
2. 如請求項1所述之導通機構，其中結合該輸入端子組的該第一夾持公端子所接收之電力訊號係經由該導通機構直接傳導至結合該輸出端子組的該第二夾持母端子。
3. 如請求項1所述之導通機構，其中該導通機構由具有高耐熱、高導電及大功率特性之材料製作。
4. 如請求項1所述之導通機構，其中該導通機構的數量、長度、寬度與厚度依該儲能裝置的預設需求電量而定義。
5. 如請求項1所述之導通機構，其中在該多個電壓動態自平衡儲能裝置相連接時，該導通機構係根據該些電壓動態自平衡儲能裝置之其中任一個或多個的電力訊號參數，經該導通機構由該保護電路板電壓控制動態自平衡電壓電流進入或流出具有相應參數的電力訊號給該多個電壓動態自平衡儲能裝置的其它電壓動態自平衡儲能裝置。
6. 一種得有效達成電壓電量動態自平衡的儲能裝置，應用導通機構接面接觸端子或與其導通模組所組成的機構設計以用來進行串並聯連結的電壓動態自平衡儲能裝置，該電壓動態自平衡儲能裝置包含有：一殼體，該殼體內部係容置至少一個儲能單元； 一輸入端子組，設置於該殼體之一側；一輸出端子組，設置於該殼體之另一側，該輸出端子組用來連接另一個電壓動態自平衡儲能裝置的輸入端子組；一導通機構，包含一導通構件、一第一夾持公端子以及一第二夾持母端子，該導通構件之兩端分別連結該具有該第一夾持公端子的該輸入端子組和具有該第二夾持母端子的該輸出端子組，該輸入端子組與該輸出端子組係通過該導通機構經由一保護電路板電連接於該儲能單元，該導通機構根據該電壓動態自平衡儲能裝置與該另一個電壓動態自平衡儲能裝置的經由該保護電路板偵知的電力訊號之參數值差異相應，於該導通機構上動態自平衡進入或移出該儲能單元的電力訊號；以及一直流單向充電口，經由該保護電路板電連接於該導通機構與該儲能單元。
7. 如請求項6所述之電壓動態自平衡儲能裝置，其中具有該第一夾持公端子的該輸入端子組、一直流單向充電口及該儲能單元所接收之電力訊號係經由該導通機構直接傳導至具有該第二夾持母端子的該輸出端子組、或經該保護電路板電壓控制動態自平衡於導通機構或導通模組而流入或流出該儲能單元，達成該些電壓動態自平衡儲能裝置之間持續地因為經該導通機構的動態自平衡，從而使該電壓動態自平衡儲能裝置的電壓電量與其他連接之該電壓動態自平衡儲能裝置在一特定範圍內一致。
8. 如請求項6所述之電壓動態自平衡儲能裝置，其中該儲能單元之規格在一特定範圍相同於該另一電壓動態自平衡儲能裝置之一對應儲能單元的規格。
9. 如請求項6所述之電壓動態自平衡儲能裝置，其中該殼體內另容置複數個儲能單元，且該些儲能單元之各儲能單元的內阻抗係數介於一特定範圍內。
10. 如請求項6所述之電壓動態自平衡儲能裝置，其中結合該輸入端子組的該第一夾持公端子包含至少一輸入正極端與至少一輸入負極端，且結合該輸出端子組的該第二夾持母端子包含至少一輸出正極端與至少一輸出負極端。
11. 如請求項6所述之電壓動態自平衡儲能裝置，其中該保護電路板電連接於該導通機構及一直流單向充電口且電連接於該儲能單元，結合該輸入端子組的該第一夾持公端子與結合該輸出端組的該第二夾持母端子經由該保護電路板電連接於該儲能單元。
12. 如請求項6所述之電壓動態自平衡儲能裝置，其中該保護電路板通過一第一傳輸線電連接於該導通機構、通過一第二傳輸線電連接於該儲能單元、以及通過一第三傳輸線電連接於一直流單向充電口，用來偵知該導通機構、該儲能單元和該直流單向充電口的電力訊號，並利用該第一傳輸線與該第二傳輸線經該保護電路板的電壓控制功能進行充電和放電。
13. 如請求項12所述之電壓動態自平衡儲能裝置，其中該第三傳輸線為充電專用線路。
14. 如請求項6所述之電壓動態自平衡儲能裝置，其中該保護電路板只 通過單一傳輸線電連接於該儲能單元時，得另設定該保護電路板必須啟動的最大充電電流限制不超過0.5C，直到設定的飽充點截止、和/或放電限流於2C內，直到設定的放電截止點截止。
15. 如請求項14所述之電壓動態自平衡儲能裝置，其中該傳輸線若包含兩條線路，得設置其中一條為單向線路進行充電、且另一條為單向線路進行放電，其中該傳輸線只有一條線路時，則該線路需於30毫秒內啟動限制保護。
16. 如請求項6所述之電壓動態自平衡儲能裝置，其中該導通機構由具有高耐熱、高導電及大功率特性之材料製作。
17. 如請求項6所述之電壓動態自平衡儲能裝置，其中該導通機構的數量、長度、寬度與厚度依該儲能單元的數量和/或預設需求電量而定義。
18. 如請求項6所述之電壓動態自平衡儲能裝置，其中在該電壓動態自平衡儲能裝置連接該另一電壓動態自平衡儲能裝置時，該導通機構係根據該另一電壓動態自平衡儲能裝置的電力訊號參數，動態地依比壓原理流動傳送具有相應參數的電力訊號經該保護電路板電壓控制給該儲能單元、或自該儲能單元經該保護電路板電壓控制流出具有相應參數的電力訊號。
19. 如請求項6所述之電壓動態自平衡儲能裝置，其中該第一夾持公端子設置於該導通構件的一端，用來插入該另一電壓動態自平衡儲能裝置的一對應第二夾持母端子，該第二夾持母端子設置於該導通構件的另一相對端，用來被插入該另一電壓動態自平衡儲能裝置的一對應第一夾持公端子。
20. 如請求項6所述之電壓動態自平衡儲能裝置，其中該第二夾持母端子包含：一底部；一夾持部，用來以面接觸方式壓附該另一電壓動態自平衡儲能裝置的一對應第一夾持公端子，該夾持部之一端連接於該底部，該夾持部為一面狀結構、一片狀結構或一圓狀結構，該夾持部以面接觸方式壓附該對應第一夾持公端子；以及一斜導部，連接於該夾持部之另一相對端，用來引導該另一電壓動態自平衡儲能裝置的該對應第一夾持公端子接觸該夾持部。
21. 如請求項6所述之電壓動態自平衡儲能裝置，另包含有：一第一卡合件，設置於該殼體之該側；以及一第二卡合件，設置於該殼體之該另一側，用來卡合該另一電壓動態自平衡儲能裝置的一對應第一卡合件。
22. 如請求項6所述之電壓動態自平衡儲能裝置，其中該輸入端子組相對於該殼體形成一內凹結構，該內凹結構用來容置該第一夾持公端子，且另用來容置另一電壓動態自平衡儲能裝置之一輸出端子組、且與該另一電壓動態自平衡儲能裝置之該輸出端子組內置的一第二夾持母端子相結合。