TWM525002U - 具阻尼功能的共振型鋰電池裝置 - Google Patents

Description

具阻尼功能的共振型鋰電池裝置

本創作有關於一種將鋰離子電池與鋰聚合物電池以電性並聯連接而組成的鋰電池裝置，其內部會產生電流、電壓的共振轉態，而具有阻尼功能，有利於快充、快放。

鋰離子電池(Lithium-ion battery)為各式消費型電子產品中使用最為廣泛的電池，例如：各種可攜式電子產品的充電電池多為鋰離子電池。鋰離子電池具高能量密度，體積小，輸出功率大，無記憶效應，且在不使用時自放電率低。鋰離子電池的工作溫度範圍寬，可在20℃~60℃之間正常運作。

在對鋰電子電池充電時，因電容性的反法拉力(反抗電容兩端電壓變化的靜電力)，故需較長時間充電。鋰離子電池的使用壽命，與環境的溫度、工作時的溫度息息相關。若鋰離子電池經常在高溫下儲放或工作，容量會慢慢衰退。又，鋰離子電池不得過充、過放。因此，鋰離子電池必須搭配保護電路，以防止過充、過放、過載、過熱。

鋰聚合物電池(Lithium-ion polymer batteries)在製作上，能做成各種形狀。這種特色能夠令鋰聚合物電池在追求輕、薄、短小的手機製造業中佔有一席之地。在空氣槍產品與遙控模型上也都有使用鋰聚合 物電池。

鋰聚合物電池在負載放電時，電池芯不得低於3.0伏特。若此時未立即停止供電，將導致電池無法再達到完全充電的狀態，也會令鋰聚合物電池供電時的內阻升高。目前以晶片來防止電池過充、過放。鋰聚合物電池必須使用特殊的充電器，該充電器可監控每個電池芯，作平衡充電。該充電器能防止鋰聚合物電池因溫升而爆炸與起火。。

本發明主要目的在提供一種具阻尼功能的共振型鋰電池裝置，其主要將鋰離子電池與鋰聚合物電池作電性並聯，而在二者之間內產生共振的阻尼效應，以達到快充、快放的目的。

本發明次一目的在提供一種具阻尼功能的共振型鋰電池裝置，由於鋰離子電池與鋰聚合物電池的共振，使充電、放電時不會產生高溫，提高電池的使用壽命。

本發明再一目的在提供一種具阻尼功能的共振型鋰電池裝置，其可產生內部鋰離子電池與鋰聚合物電池的電壓自動平衡的作用，而無須使用電池管理系統(BMS)。

為達到以上的目的，本發明所提供之具阻尼功能的共振型鋰電池裝置，是由至少一個相同的電池電堆做串/並聯所組成。每一電池電堆包含有：一鋰離子電池、一鋰聚合物電池。該鋰離子電池與該鋰聚合物電池之間為電性並聯連接。該鋰離子電池的電位與該鋰聚合物電池的電位為相等或接近相等。該鋰離子電池與該鋰聚合物電池之間會因電壓自動平衡關係，產生共振的阻尼效應。

該鋰離子電池的電位為該鋰聚合物電池的電位的90~110%。

10‧‧‧鋰電池裝置

11‧‧‧電池電堆

12‧‧‧鋰離子電池

13‧‧‧鋰聚合物電池

20‧‧‧充電裝置

21‧‧‧電源輸出裝置

22‧‧‧控制電路

23‧‧‧阻尼電感

24‧‧‧高頻振盪開關

30‧‧‧電能產生裝置

40‧‧‧負載

圖一為本創作實施例的結構示意圖。

圖二為圖一所示實施例中電池電堆的結構圖。

圖三為阻尼充電裝置對圖一所示實施例進行充電的電路方塊圖。

請參閱圖一、圖二。本發明所揭露之具阻尼功能的共振型鋰電池裝置10，其是由至少一個相同的電池電堆11做串/並聯所組成。每一電池電堆11包含有：一鋰離子電池(Lithium-ion battery)12、一鋰聚合物電池(Lithium-ion polymer batteries)13。該鋰離子電池12與該鋰聚合物電池13之間為電性並聯連接。

該鋰離子電池12為一種電流型態的電池，有利於放電。該鋰聚合物電池13為一種電壓型態的電池，有利於充電。該鋰離子電池12的電位與該鋰聚合物電池13的電位為相同或接近相同。由於該鋰離子電池12與該鋰聚合物電池13之間為電性並聯關係，二者儲存電能後的電壓必須為相同。因此，該鋰離子電池12與該鋰聚合物電池13之間會自動達到電壓平衡關係，而產生電流、電壓的共振轉態的阻尼效應。

該鋰離子電池12的電位與該鋰聚合物電池13的電位相同，為最佳的實施例。但在實作中，不易做到該鋰離子電池12的電位與該鋰聚合物電池13的電位相同。經實際操作，該鋰離子電池12的電位為該鋰聚合物電池13的電位的90~110%，就足以令該鋰離子電池12與該鋰聚合物電池13 之間自動產生電壓平衡的共振作用。

該鋰離子電池12與該鋰聚合物電池13的能階不同。其中，該鋰離子電池12利於儲存電流型態的電能；該鋰聚合物電池13利於儲存電壓型態的電能。

由於該鋰離子電池12與該鋰聚合物電池13之間的必須達到電壓完全相等的平衡關係，令該電池電堆11在充電、放電過程中，該鋰離子電池12與鋰聚合物電池13之間會造成的瞬間電壓失衡(有較大的電壓差別)，則瞬間電壓偏高的該鋰聚合物電池13，自動將電能傳輸到電壓相對偏低的該鋰離子電池12內；或者，瞬間電壓偏高的該鋰離子電池12，自動將電能傳輸到電壓相對偏低的該鋰聚合物電池13內，使該鋰離子電池12與該鋰聚合物電池13之間的電壓趨向相等的完全平衡狀態。這種會自動做自體內部共振的現象，即為阻尼效應(Damping effect)。即使在該電池電堆11未做充電、放電時，其內部也會產生自體共振的阻尼效應，使該鋰離子電池12與該鋰聚合物電池13之間的電壓趨向相等的平衡狀態。

前述具阻尼功能的共振型鋰電池裝置10，必須使用具有阻尼功能的充電裝置來充電，例如：已核准之新型第M484854號「阻尼充電裝置」。請參閱圖三。所述充電裝置20包含：一電源輸出裝置21、一控制電路22、一阻尼電感23、及一高頻振盪開關24。該電源輸出裝置21能夠與一電能產生裝置30連接，其主要將電能產生裝置30所輸出的電能做升壓或降壓的作用後輸出電源。該鋰電池裝置10的正極端與該阻尼電感23連接，負極端與該高頻振盪開關24連接。該電能產生裝置30可以是再生能產生裝置，也可以是家用電源。該充電裝置20憑藉該高頻振盪開關24的作動，使該阻 尼電感23作高頻率的儲電、放電的連續動作。該高頻振盪開關24在ON的狀態下，該阻尼電感23會儲存電能。該高頻振盪開關24在OFF的狀態下，該阻尼電感23會將所儲存電能釋放出來對該鋰電池裝置10充電。故該充電裝置20所放出的電能是具有頻率響應的電能。該鋰電池裝置10可放電供負載40作功。

前述阻尼充電裝置20對該電池電堆11充電時，會將電能充入該鋰聚合物電池13內，使該鋰聚合物電池13的電壓瞬間升高，而高於該鋰離子電池12的電壓。則該鋰聚合物電池13會自動輸出電能，並流入該鋰離子電池12內，而產生共振作用，終使二者的電壓為相等。該充電裝置20係輸出有頻率響應的電能，該鋰電池裝置10的內部即產生有頻率的共振作用。

當鋰電池裝置10放電供該負載40作功時，該鋰離子電池12內的電能即輸出供電，使該鋰離子電池12的電壓瞬間降低，即該鋰聚合物電池13的電壓瞬間高於該鋰離子電池12的電壓。則該鋰聚合物電池13會自動輸出電能，並流入該鋰離子電池12內，而產生共振作用，終使二者的電壓為相等。

該鋰離子電池12與與鋰聚合物電池13之間，以瞬間快速的共振型態來達到電壓平衡，是一種阻尼效應。由於該鋰電池裝置10中的每一電池電堆11在充電、放電過程中都會產生自體共振，而不會造成升溫現象，自然能提高該鋰電池裝置10的使用壽命。由於鋰離子電池12與鋰聚合物電池13之間的電壓會自動趨向相等的平衡狀態，所以無須使用電池管理系統(BMS)，則電器內無需裝設電池管理系統(BMS)電路板，可降低電器的生產成本，以及降低機體的重量。

因為該鋰電池裝置10的每一電池電堆11都具有自體共振的阻尼特性，則構成該鋰電池裝置10的電池電堆11數量愈多，其充電與放電的路徑就愈多，就能使充電與放電的速度加快。

綜上所陳，本發明所提供的具阻尼功能的共振型鋰電池裝置10，憑藉鋰離子電池12與鋰聚合物電池13之間的共振阻尼效應，而具備下列的特性：

1.在充電、放電時，該鋰離子電池12與鋰聚合物電池13之間共振的阻尼效應，使充電與放電都更為順暢，而能達到快充、快放的目的。

2.可令該鋰離子電池12與鋰聚合物電池13之間自動達到電壓平衡，而無須設置電池管理系統(BMS)。

3.該鋰離子電池12與鋰聚合物電池13之間因共振而形成低內阻，故充電、放電時不會發生溫度升高的情形，穩定性高。

4.可藉由多組電池電堆11的串/並聯組成的鋰電池裝置10，來提升儲能電壓與放電電流，更能構成多組充、放電路徑，更能提升充、放電速度。

以上所述係利用較佳實施例詳細說明本創作，而非限制本創作之範圍。大凡熟知此類技藝人士皆能明瞭，適當而作些微的改變及調整，仍將不失本創作之要義所在，亦不脫離本創作之精神和範圍。

10‧‧‧鋰電池裝置

11‧‧‧電池電堆

12‧‧‧鋰離子電池

13‧‧‧鋰聚合物電池

Claims (2)

1. 一種具阻尼功能的共振型鋰電池裝置，其是由至少一個相同的電池電堆做串/並聯所組成；每一電池電堆包含有：一鋰離子電池、一鋰聚合物電池；該鋰離子電池與該鋰聚合物電池之間為電性並聯連接；該鋰離子電池的電位為該鋰聚合物電池的電位的90~110%；該鋰離子電池與該鋰聚合物電池之間會因電壓自動平衡關係，產生共振的阻尼效應。
2. 一種具阻尼功能的共振型鋰電池裝置，其包含有：一鋰離子電池、一鋰聚合物電池；該鋰離子電池與該鋰聚合物電池之間為電性並聯連接；該鋰離子電池的電位為該鋰聚合物電池的電位的90~110%；該鋰離子電池與該鋰聚合物電池之間會因電壓自動平衡關係，產生共振的阻尼效應。