TWM416582U - Intelligence-type over-discharge protection device - Google Patents

Description

M416582 lY.

年月a 新型說明 【新型所屬之技術領域】 五 00.8. \Oj I « k. - · 補无; 本新型涉及-種智慧型過放電保護裝置，能應用鐘鐵電池 工，以做為一般車輛的車用電池[啟動電池]，及/或純電動車 [Electric Vehicle ; EV]、油電混合動力車[HybridElectricBus ; HEV]、和插電式油電混合動力車[piug_In Hybrid Vehicle ; PHEV]的動力電池使用。 【先前技術】 鉛酸電池[LeadAcidBatteries]是世界上各類電池中，產量 ，大的蓄電池_，但其生產職存在高水耗和高污染兩大問 題。 在國際《巴塞爾公約》中，錯酸蓄電池已被列為世界公認 的主要污染物之一，故其終需被取代。 自西元1991年，Sony公司成功開發並發布首個商用雜 =電池[Lithmm 10n battery] ’並將此電池技術，推向市場，隨 ^鐘離子電池革新了消費電子產1^的面貌’離子電池開始 人們的日常生活甲，它的實用化，使人們的行動電話、 f本電腦等攜帶型電子設備，重量和體積大大減小，使用時 相^大延長，由於鋰離子電池中不含有重金屬鎘，與鎳鎘電池 相比，大大減少了對環境的污染。 一>鋰離子電池♦，主要的區分方式，是以正極材料來分類， :有鐘麟電池、舰電池、鐘騎電池、雜電池、链鈦 饮缺、鐘鎳銘猛電池、顧鐘鐵電池等不同的電池，其中又以 下文帽稱：賴電池]，為最被看好、應用 性尚的新世代鋰離子電池。 人類生活進步，傳統錯醆電池的效用，已經無法符合 雷、A需求因此開始有人以鐘鐵電池，用來替代傳統錯酸 用二’為汽油引擎車的電源，作為車用電池[啟動電池]來使 •，雖然’鐘鐵電池各方面的性能，均遠勝過鉛酸電池，唯獨 3

100年8月8日修正替換頁 價格高[5〜22倍高]是最大的弱黠，-氣‘長久 動電池]一般均使用鉛酸電池，原因除了充放電性能外，價格 是最大的考慮[二次電池中平均單價最低]。 、 斤其次，是鉛酸電池的記憶效應與自放電率遠較，鎳鎘、鎳 氫電池為低，再因鋰鈷的高危險性、鐘猛的高溫衰竭[超過 度時會產生不可回復的容量衰減現象]及相對危險性，使得鉛 電池獨霸於車用電池市場，縱然鉛酸電池有重量高、體積大及 潛在污染性的缺點，原預計百年來仍難以被取代。 、 直到於鋰鐵電池的出現p〇〇5年商品化]，其 電池的各鋪性’讓消費者有了改變的動機 讀於級 優點如下所示： Π]郎能省油：8 %〜30 %的省油效果； [2]提升性能.汽車扭力增大，急速滑行距離變長 曰減少，輕量化馬力重量比明顯優勢； 善；[3]增加電力：冷氣、朗及汽車音響效果，都有明顯改 [4]提高效率··鋰鐵電池的能源效率， 以上[當作啟動電池]; 10 ^ 也的壽命，是鉛酸電池的5倍以上; [6]文王裱保.女全與環保性能符合见、r〇Hs 保的電池而相較之下，錯蓄電池在&報廢 ^未文.作好·處理，則可能會造成嚴重的酸液與重金屬 動電 池列=30=電用壽命，約為充放電500次，鐘鐵電 的種電瓶 也」還責，但問題是，鐘鐵電池電— 修正i 補充! 100年8月8日修正替換頁

|CV"B B :以每個$麵省下-- 錢：士就能買6顆錯酸電池5。，下來’延些省下來的油 經問世，：油弓丨擎狗皮發明前，電動車就已 合動力車等動力㈣插電式油電混 鍵因素。 業的發展’其中’裡鐵電池的發展是關 力車等電動車輛，2 ί Λ + 1細電混合動 電力密度H雷極高’必須有高能量密度、高 低、使用壽命儘量長，的特性:且要求成本儘量壓 愈多研究單位，以鋰鐵气似獅然好，但如今有愈來 和插電式油電混合動^的==動車'油電混合動力車、 大、2丨^^作電气高民職電關三倍]、能量密度 ^ ^ 、里輕、使用哥命長、自放電率低、無記憶效應 4特色，較能滿足電動車輛的嚴苛需求。 ‘〜 其中，以峨電池的成本而言，純電動車 整車成本的6〇%，而油電混合動力== ί;;;=電池成本，預估約佔整車成本_，其 ^還有，不官是一般車輛、或是電動車輛，畢竟都是「安全 第一」=產品；沒有安全性，再好的科技、性能，也是惘然。 目如，為經鐵電池的動力電池/車用電池之中，最大的安 全疑慮，就疋來自於電池串聯的問題，多顆的鐘鐵電池，同時 大電流放電’產生的高熱量’是難以想像的。 高熱不僅可能造成鋰鐵電池效能快速衰耗，更可能造成整 輛車爆炸、燒掉的危險’是目前很多，動力電池與車用電池的 開發廠商，最頭痛的問題。 因此除了電池材料、製程技術之外，散熱系統設計，更重 .一秦的是電池管理.系統[Battery Management System ; BMS]的技 M416582 L8· 修正 .. ,^ ^ Bmt\ _ 術，更是確保電池維持破佳丄作效會過熱，又兼顧安八 性的關鍵。 $ 設計良好的電池管理系統，有助於延長使用壽命，並可降 低整體擁有成本，例如：如果配置不當容量的電池芯，將導致 電池的充放電量降低，這個影響將會隨著時間而日漸顯著。 但是，這種電池管理系統的技術應用，確帶來非常兩 的評價。 第一，當鋰鐵電池中，裝置有電池管理系統時，雖然具有 過度充電、過度放電、過高溫度等保護功能，但是當一 的發電機、或是電動車輛的充電系統，一發生故障，這保 接啟動，將導致電池直接切斷輸出。 ° 然而這些過度充電、過度放電偵測點，都是針對電池，如 果這些保護啟動，必定停止整體電力輸出，此時可能造 中’突然失去電力，將會釀成行車危險， h k成自己及別人危害安全的問題。 而過高溫度，是針對鋰鐵電池整體，每一 f，都有可能造成熱聚集效應，錄熱過程中， ’因此每一個溫度偵測點會有所差異，所以份合 護是處在高溫或高溫臨界點持紅作，而提早二 車輛的使用上’電力來源是來自於賴電池，—但電池 ίΐί統啟動保護時’針對―般車輛與電動車輛而言，j作 做法是會將電池輸出獅切斷，另-種做i是會 通知控制ϋ停止對馬達的輸出。 導致更大的产宝吝;^里/時，所引發一些連鎖效應，為避免 麸而、產生而危及生命安全’故多採用第一種做法。 輛在二瞬間電池斷電的時間，常常會讓車 rni?. ^有電力支持，此時產生狀況如下所示： . 的狀況：於車輛+、高速行駛中·，突鱗電.，會 6 ,.......… 險，導致發增;繼行車雇 電會失去作用，等送到维修座，還 ΞΓΙ^ί驗轉娜奴蚊，要花上許多時間。 因^ ’有些廠商想出一個方法，這部份由另一個副 供應甬，，3為主電源斷電，讓車輛失去所有的控制： 通书，延副电源的規格不大，電壓約12ν〜24ν不 t〇〜s 1G3tf，賴電郎是用來供射控的使用。 严時彳電源，通f是沒有在管理的，必須每隔一 電及可使用時間，這時間通常為ι〇〜敲 3 要第二套的充電設備，而且主電源會發生的 問4 ’田彳電源也是會發生的。 入Ι^ΐ主i副電源或任一電源失去供電運作能力，其車輛的安 王性及可罪性問題，還是需要重視的。 _^二/ί果不加裝電池f理系統，雖然、不會發生前述的種 蕾、、1 a，旦女全性郃不一定會比較高，因為會直接面對到鋰鐵 、回熱所帶來的問題，而且更有紐鐘鐵電池壽命的疑慮。 -，來說’只要駕駛人記關_、大燈、音響，或汽^本 τ 又備自放電現象，容易將電池電量消耗至低於1G伏特以 :、、’導致轉電池損壞’而影響雜鐵電池壽命，讓鐘鐵電池 /長期使用，甚至可能縮短到比鉛酸電池壽命還短的地步。 合此一來，不但失去以鋰鐵電池取代鉛酸電池的意義，更 二讓，費者認為’鐘鐵電池是一種昂貴，又難以使用，且安全 性不岗的動力電池/車用電池。 有鑒於此，如何提供一能用於鋰鐵電池之過放電保護，於 ，電池壽命的同時，提昇行車安全性，並能應用於一般車輛 車用電池[啟動電池]及/或純電動車、油電混合動力車、和插 ，式油.電混合動力車之動力電池中的短鐵電池保護裝置，便成

為本新型欲改進的目的 【新型内容】 一、本新型的技術手段： 置 本巧型目的在於提供-種能用於電池之過放電保護，於 保電池壽命的同時’提昇行車安全_智慧型過放電保護裝 h為解決上述問題及達到本新型的目的，本新型的技術手段 疋這樣實現的，為為一種智慧型過放電保護裝置，1包括. 護裝於放置於車輛(200)之麵電池(300)中的過放電保 其特徵在於： 所述過放電保護裝置(100)是由一設於鋰鐵電池(30 ， 之至少—電池單元(3G1)電性連接的電池管 接的電歸理祕電路板⑴上，並與其電性連 > -設於該電池管理系統電路板⑴上，並與其電性連接， 預設有至少一判斷條件(31)的判斷元件(3);以及 ，憾ϋ—設於該電歸理系統電路板⑴上，並與判斷元件 (3)電性連接的狀態感應裝置(4); 少—設機電池管理純電路板⑴上，並與判斷元件 ()電性連接，預設有一電壓條件(51)的電壓控管元件〇所组 成， ^保護迴路(2)能於車輛(2〇〇)啟動時，保持在預設的解除 狀態〇)下； 销斷兀件⑶能於車輛(2GG)發動、電池單元(301)輸出 2值？流(AH)時’轉為運轉狀態(M) ’並不斷的運作’直到判 傾迴路(2)、轉為啟動狀態(Q)，及/或該車輛 (〇 Μτ止時、才由運轉狀態(M)轉為停止狀態(P); 並該判斷元件⑶由運轉狀態⑽轉為停止狀態(Ρ)後，只能 _· 修正j 年月日補充j 能再次態“元、3υυ輸出高值電流(AH)時’才 另該判斷元件⑶為運轉狀態 =將皿I。果轉為一&測訊號 ===喊)，與該以=，ί 壓，管凡件(5)能監測與控管各電池單元(301)電 低於監湖，各電池單_)的1壓值、 管元件⑶則持續提供-健 值控管元件(5)監測到，各電池單元(301)的電壓 件(51)時，該電壓控管树(5)則能提供 (2GG)發動後，再持續提供一高值電 ，據上述的智慧型過放電保護裝置，所述車輛(200)，是 插電式ii混Si車柴油車、純電動車、油電混合動力車、 述的智慧型過放魏護裝置，所述狀紐應裝置 v二ίζ列之—或其配合：震動關、引擎轉速感應裝置、 =，斜_:電流感應駭、重力感應關、火星塞脈衝感 應裝置、陀螺儀。 根據上述的智慧型過放電保護錢，所述判斷條件(31)， 疋二下列之一或其配合.電壓值、電流值、脈衝 速、重力值、角度值、時速、輪胎轉速。 _ 根^上述的智慧型過放電保護裝置，所述鋰鐵電池 (3〇〇)，是為下列之一：車用電池型鋰鐵電池、動力電池 鐵電池。

1*0.8. 年月曰满夯 一、對照先前技術之功対-- 斤型中，應用判斷元件(3)配合狀態感應裝置(4)，能藉 πηΐ、ί驶Λ ’所產生的各種狀態[如:震動]，判斷車輛 確^仃車板式或是駐車模式，以提供不同模式下的保 f，同時三讓保護迴路(2)預設處於解除狀態(s)，以避免發生 輛(200)行駛中，鋰鐵電池(3〇〇)被保護迴路(2)自動斷電 轉構失效、煞車真空補助機構失靈的危險情況，而 =判斷7G件⑶視車輛⑽)為駐車模式時，才啟動保護迴路 防止鐵電池(300)過度放電，影響經鐵電池(300)使用 哥命。 ^本新里中’應用電壓控管元件(5) ’能债測鐘鐵電池(300) 堊值並^又置電壓條件(51)，作為管制點，進而控制鐘 ，池(300)提供啟動引擎、汽車電腦、音響的電流量，假設電 堅條件⑻為10伏特’在鐘鐵電池(3〇〇)電壓低於1〇伏特時，合 控制電池僅能輸出-低值電流(AL)[8安培以下的電流 ^ ^ ’只供給汽車電腦、音響粒件啟動，並糾高值電流( 輸出[120安培以上的電流，大電流]，避免鐘 ( 不足時，引擎在駕駛人不知情下啟動，造成行車安里 並避免賴電池_)過度放電而娜，有效保 電池壽命。 个艾王兴 【實施方式】 以下依據圖面所示的實施例詳細說明如後： 、如圖1所示為本新型的元件示意圖，如圖2所示為本新划沾 運作關係示意圖，如圖3所示為本新型保護迴路運作 門 示意圖，如圖4所示為本新型第一種實施例的立體 、4 圖5所示為本新型第-種實施例的應用示意圖，如圖二圖^ 新型第二種實施例的立體示意圖，如圖7所示為 =為士 實施例的應用示意圖。 i弟一種 圖式t揭示出，為一種智慧型過放電保護裝置，立勹. • 一能用於放置於車輛(200)之鋰鐵電池(3〇〇)\的 M416582 護裝置(100); 其特徵在於 地0·υ〇 1爹」上j 牛月 允i 100年8月8日修正替換頁 置陶是由一設_鐵電池⑽)内 ㈣—轉购電性連接的 電池管 接的電歸理纽電秘⑴上，並與其電性連 預机有系統電路板⑴上’並與其電性連接， 預。又有至^-判斷條件⑼的判斷元件⑶，·以及 ㈣it設於該電池管理系統電路板⑴上，並斑判斷元件 (3)電性連接的狀態感應裝置(4) ; 1/'刊岍兀件 ⑶電^接1統電路板⑴上，並與判斷元件 成； 員叹有一電壓條件(51)的電壓控管元件(5)所組 狀態^護迴路(2)能於車輛⑽)啟糾，保持在預設的解除 高值件ϊί於車輛P00)發動、電池單元_輸出 ”L()守，轉為運轉狀態(Μ)，並不斷的運作，首癸丨袅丨

4；；；J ()=時、才由運轉狀態(Μ)轉為停止狀態(P); 於車鲕由運轉狀態(M)轉為停正狀態(P)後，只能 能池單元(301)輸出高值電流⑽)時，才 為運轉狀態(M)時’能讓該狀態感應裝置 日# g 、a丨二:日卞間(T)監測的方式，監測車輛(200)之狀態，同 轉為—監測訊號⑹，並傳遞給判斷元件⑶，使 糟由該監測訊號(Ε)，與該判斷條件⑼比對後，判 娜護迴路(2)的解除狀態⑸，或是要該保護迴路 (2)轉為啟動狀態⑼； 又°亥電壓控管元件(5)能監測與控管各電池單元(301)電- 1，0. 8· 1〇 修毛 p 、 年月日；^ _ Μ提供一無法發動車輛知低值電流(AL)； 當電壓控管元件(5)監測到，各電池單元(3〇1)的電壓值、 低於該電壓條件(51)時，該電壓控管元件(5)則持續提供一低值 電流(AL) ’使車輛(200)無法發動； 而當電壓控管元件(5)監測到，各電池單元(301)的電壓 ，二高於或等於電壓條件(51)時，該電壓控管元件(5)則能提供 二咼值電流(AH)，使車輛(200)發動後，再持續提供一高值^ 流(AH) 〇 其中，透過判斷元件⑶與狀態感應裝置(4)的配合，能提 保護’而錢保護迴路(2)的預設狀態，處於 Ϊ二狀L )，以避免發生車輛(200)行駛中，鋰鐵電池(300)被 保，迴路(2)自崎電，導致動力轉向機構失效、煞車真 f機:冓失靈的危險情況產生，而#判斷元件⑶，監測訊號 =判斷條件(31)比對後，視車輛_)為駐車模式時，才啟^ 輯電池(綱過綱，而影響到鐘鐵電 的雨二朽上5壓控官疋件⑶的應用，偵測鐘鐵電池(3〇〇) 加二，值艾化，设置作為管制點用的電壓條件(51)，進而控制 且輸出電流，避免鋰鐵電池(300)電量不足日ί， ^啟動，造成行車安全的疑慮，有效的避免 = 大 度放電而損壞，有效保護行車安全與電池壽命。電也(300)過 再者’透過設於電池管理魏電路板⑴上的 效降低成本，更能有效的保護上述 ^ έ 所述車輛(200)，是為下列之一：汽油車、毕油 車，核動油電混合動力車、插電式油電混合動力 又上述中，所述鋰鐵電池(300)，是為下列之一 ·· • 一池型ϋ鐵電池、動力電池型鐘鐵電池❶ M416582 lio. 8 i〇 # 年月 丨.¾ 補· 100年8月8日修正替換頁 -, |____ 其中，透過本新型的應贫^讓链鐵電 ^車輛_)來使用’有效的擴展應用制，能作為動力電池/ 旱用電池來使用。 ^上述中，所述狀態感應裝置(4)，是為下列之一或苴配人· 、引擎轉速感應裝置、水銀傾斜開關、電流感&裝^ 直力感應開關、火星塞脈衝感應裝置、陀螺儀。 又上述中’所述判斷條件⑼，是為下列之—或其配合： :壓值、電流值、脈衝訊號、引擎轉速、重力 速、輪胎轉速。 月鎌野

1/^/、中，透過不同的狀態感應裝置(4)應用，配合不同的判 ，條，⑼，以對應於;^車輛_)，提供最有效率的狀 ^，讓本_能確實的達到髓電池與提昇行車安全性^ 標0 由此能得知，迈過枣祈型保護迴路(2)、判斷元件 巧J裝置(4)、及電壓控管元件(5)的配合· 同Ιί,提昇行車安全性的效果，相較於現今的過放電 '、濩農置此更具產業利用性、功效性與實用性。 以上依據圖式所示的實施例詳細說明了本新型的構造、

果^於符合新減進步性要件，遂妥依法提出新 i專利中‘惟以上所述僅為本新型之較佳實施例，但本新型 ΐ it所不限定實施範15，因此舉凡與本新縣旨相符的修 倚性、交化’只要在均等範圍内都應涵屬於本新型專利範圍内。 13 M416582

〇 年月 100年8月8日修正替換頁 修正丨 【圖式簡單說明】 圖1 :本新型的元件示意圖。 圖2 :本新型的運作關係示意圖。 圖3 :本新型保護迴路運作時的時間示意圖。 圖4 :本新型第一種實施例的立體示意圖。 圖5 :本新型第一種實施例的應用示意圖。 圖6 :本新型第二種實施例的立體示意圖。 圖7 :本新型第二種實施例的應用示意圖。 【主要元件符號說明】 1 電池管理系統電路板 2 保護迴路 3 判斷元件 31 判斷條件 4 狀態感應裝置 5 電壓控管元件 51 電壓條件 100 過放電保護裝置 200 車輛 300 鋰鐵電池 301 電池單元 T 等間隔時間 S 解除狀態 Q 啟動狀態 Μ 運轉狀態 Ρ 停止狀態 Ε 監測訊號

14

Claims (1)

1. M416582 申請專利範圍 ι〇α8. 年月ϋ七i

   i.一種智慧型過放電保護裝置，其包括： 一能用於放置於車輛(2〇〇)之鋰鐵電池(3〇〇)中的過放雷伴 護裝置(100); 其特徵在於： 所述過故電保護裝置(100)是由一設於鋰鐵電池(3〇〇)内，並 與鋰鐵電池(300)之至少一電池單元(3〇1)電性連接的電池管理 系統電路板(1); 至少一設於該電池管理系統電路板(丨)上，並與其電性連接 的保護迴路(2); ^ 一設於該電池管理系統電路板⑴上，並與其電性連接，預 設有至少一判斷條件(31)的判斷元件(3);以及 至δ又於5亥電池管理系統電路板(1)上，並與判斷元件⑶ 電性連接的狀態感應裝置(4); ^至少一设於該電池管理系統電路板(1)上，並與判斷元件⑶ 電性，接，預設有一電壓條件(51)的電壓控管元件(5)所組成； 该保護迴路(2)能於車輛(200)啟動時，保持在預設的解除狀 態⑶下； 而该判斷元件(3)能於車輛(2〇〇)發動、電池單元(3〇1)輸出高 值電流(ΑΗ)時，轉為運轉狀態(Μ)，並不斷的運作，直到判斷元 ，(3)判斷該保護迴路(2)、轉為啟動狀態(Q)，及/或該車輛(2〇〇) 停止時、才由運轉狀態(Μ)轉為停止狀態(Ρ); 並該判斷元件(3)由運轉狀態(Μ)轉為停止狀態(ρ)後，只能 』輛(20〇)再發動、電池單元⑽)輸出高值電流(綱時，才能 再二人轉為運轉狀態(Μ); 、另ί判斷元件(3)為運轉狀態(Μ)時，能讓該狀態感應裝置 於等間隔時間(Τ)監測的方式，監測車輛(2〇〇)之狀態，同時 二:測ί果轉為一監測訊號(Ε)，並傳遞給判斷元件(3)，使判斷 疋牛(3)藉由該監測訊號(Ε)，與該判斷條件(31)比對後，判斷是 15 :“ 100年8月8曰修正替換頁 23迴路(2)的麵_，或是要 又該電壓控管元件(5)能監測與控管各電池單元(3〇1)電 堅，並持續提供一無法發動車輛(200)的低值電流(AL); A i，壓控管元件(5)監測到，各電池單元(301)的電壓值、低 ^該電壓條件(51)時，該電壓控管元件酬制提供—低值電 W(AL)，使車輛(2〇〇)無法發動； 而¥皂壓控管元件(5)監測到，各電池單元(301)的電壓值、 · 局於或等於電壓條件(51)時，該電壓控管元件(5)則能提供一高 值電流(AH) ’使車輛(2〇〇)發動後，再持續提供一高值電流(AH)。 2.如請求項1所述的智慧型過放電保護裝置，其特徵在於： 所球車輛(2〇〇) ’是為下列之一：汽油車、柴油車、純電動車、W 油電混合動力車、插電式油電混合動力車。 3_如請求項1所述的智慧型過放電保護裝置，其特徵在於： 所述狀態感應裝置(4)，是為下列之一或其配合：震動開關、引 擎轉速感應裝置、水銀傾斜開關、電流感應裝置、重力感應開 關、火星塞脈衝感應裝置、陀螺儀。 4. 如請求項1所述的智慧型過放電保護裝置，其特徵在於： 所述判斷條件(31)，是為下列之一或其配合：電壓值、電流值、 脈衝訊號、引擎轉速、重力值、角度值、時速、輪胎轉速。 . 5. 如請求項1所述的智慧型過放電保護裝置’其特徵在於：•’ 所述鋰鐵電池(300)，是為下列之一：車用電池型鋰鐵電池、動 · 力電池型鋰鐵電池。 . M416582 ίόόΓδΤΐο 年月 四、指定代表圖： (一)本案指定代表圖為 ϋ修J日補多 100年8月8日修正替換頁 第（ )圖 本代表圖之元件符號簡單說明： 1 電池管理系統電路板 2 保護迴路 3 判斷元件 31 判斷條件 4 狀態感應裝置 5 電壓控管元件 51 電壓條件 100 過放電保護裝置