專(zhuān)利名稱(chēng)：具有備用電芯的電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種具有備用電芯及備用充放電閘門(mén)的鋰系列電池組(batterypack),屬于電池技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于石化能源日漸減少以及環(huán)保問(wèn)題，各類(lèi)型及各種材料所構(gòu)成的電池組不斷地被運(yùn)用在各種交通工具上，例如油電混合車(chē)、電動(dòng)車(chē)等。另外，綠能電力，如風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電，也需要優(yōu)質(zhì)的電力儲(chǔ)存裝置或電池來(lái)儲(chǔ)存電能。傳統(tǒng)具有保護(hù)控制功能的電池組(battery pack)包括由多個(gè)電芯(cell)所組成的電芯組(cell pack)，且該電芯組電性連接一保護(hù)板。在充電的過(guò)程中發(fā)生過(guò)電壓，或在放電過(guò)程中發(fā)生欠電壓或過(guò)電流，或負(fù)載發(fā)生短路時(shí)，該保護(hù)板的默認(rèn)電路可自動(dòng)執(zhí)行保護(hù)機(jī)制，以防止電池組產(chǎn)生變質(zhì)損壞。然而，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間使用或頻繁充放電，電池組的電芯難免會(huì)產(chǎn)生不同程度的退化或損壞。當(dāng)任一電芯損壞到預(yù)定的程度時(shí)，該電池組將無(wú)法提供足夠的電力，進(jìn)而使得使用電池組的交通工具或用電裝置無(wú)法正常工作。以往電池組更換新電芯之前，必須利用訊號(hào)線連接保護(hù)板及檢測(cè)裝置，藉此讀取每一個(gè)電芯的信息，以及讓電芯信息顯示于檢測(cè)裝置上，進(jìn)而判斷哪一個(gè)電芯損壞。然而，以訊號(hào)線連接保護(hù)板及檢測(cè)裝置的操作方式明顯不方便。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有備用電芯的電池組，該電池組具有自動(dòng)及實(shí)時(shí)偵測(cè)各原始電芯狀態(tài)的功能，特別是在偵測(cè)到原始供應(yīng)電力的任一原始電芯發(fā)生故障或失效時(shí)，立即自動(dòng)地使備用電芯加入供電，藉此保持提供足夠的電力供應(yīng)給用電設(shè)備。本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種具有備用電芯的電池組，該電池組具有能夠藉由無(wú)線收發(fā)模塊被動(dòng)地將各原始電芯或備用電芯的信息傳送到檢測(cè)裝置或顯示設(shè)備，藉此使得獲取各電芯信息的方式更為簡(jiǎn)便。再者，在某一個(gè)電芯故障或失效而啟用備用電芯后，無(wú)線無(wú)收模塊可主動(dòng)地以顯示或警報(bào)形式將故障信息傳送給使用者、電池維修或電池制造工廠。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案:一種具有備用電芯的電池組，其特征在于:它包括:一電芯組，該電芯組由多個(gè)原始電芯互相電性串聯(lián)而成，該電芯組具有一正端及一負(fù)端；一保護(hù)板，該保護(hù)板電性連接該電芯組，該保護(hù)板上具有一處理器，且該處理器電性連接一充放電保護(hù)電路；一偵測(cè)電路，該偵測(cè)電路位于該保護(hù)板上且電性連接該處理器；一充放電閘門(mén)，該充放電閘門(mén)電性連接該充放電保護(hù)電路及該處理器；一備用電芯，該備用電芯串聯(lián)地連接該電芯組的原始電芯；一備用充放電閘門(mén)，該備用充放電閘門(mén)電性連接該備用電芯、該充放電保護(hù)電路及該處理器；其中，該電池組的任一原始電芯失效，該充放電閘門(mén)自動(dòng)停用且該備用充放電閘門(mén)自動(dòng)啟用，進(jìn)而該備用電芯加入該電芯組一同提供電力。[0010]所述具有備用電芯的電池組還包括一無(wú)線收發(fā)模塊，該無(wú)線收發(fā)模塊電性連接所述處理器。所述無(wú)線收發(fā)模塊為Bluetooth模塊、Zigbee模塊、WiMAX模塊、幅移鍵控調(diào)變/頻移鍵控調(diào)變模塊或GPRS模塊中的任一種。所述備用充放電閘門(mén)具有兩個(gè)電性相連的金氧半場(chǎng)效晶體管。所述備用電芯連接所述電芯組的一側(cè)。所述備用電芯連接所述電芯組的正端或負(fù)端。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:(I)可以在任一原始電芯失效時(shí)，實(shí)時(shí)地加入備用電芯，使電池組保持正常的供電。(2)在加入備用電芯的狀態(tài)下，備用充放電閘門(mén)取代先前的充放電閘門(mén)，可使電池組的充放電過(guò)程順利，不產(chǎn)生干擾或干涉。(3)配置無(wú)線收發(fā)模塊可主動(dòng)及被動(dòng)輸出電池組的信息，如此可使得用戶、維修者或制造者方便取得電池信息。(4)用戶可以傳送一斷路指令要求電池組不輸出電力，因此，對(duì)于使用該電池組的裝置或交通工具，可以達(dá)到無(wú)法啟動(dòng)的防盜效果。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的充放電閘門(mén)及備用充放電閘門(mén)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型的備用電芯的啟用流程圖。圖4是本實(shí)用新型被動(dòng)傳送電池組狀態(tài)及參數(shù)的流程圖。圖5是本實(shí)用新型主動(dòng)傳送電池組狀態(tài)及參數(shù)的流程圖。圖6是本實(shí)用新型限制電池組電力輸出的操作流程圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型電池組10包括一電芯組20及一保護(hù)板30。更進(jìn)一步，電芯組20包括多個(gè)原始電芯22、24、26和28。上述的原始電芯22、24、26、28的數(shù)量?jī)H為示例說(shuō)明，并非以此為限。各原始電芯22、24、26、28形成串聯(lián)，且各原始電芯22、24、26、28的電壓可以互相相加。電池組10在正常的狀態(tài)時(shí)由上述的各原始電芯22、24、26、28提供電力。保護(hù)板30電性連接該電芯組20。更進(jìn)一步，保護(hù)板30具有一處理器32，該處理器32電性連接一平衡電路34、一偵測(cè)電路36、一充放電保護(hù)電路38及一充放電閘門(mén)40。更進(jìn)一步，處理器32用以進(jìn)行信息及指令的處理與分配。該平衡電路34電性連接各原始電芯22、24、26、28，并可在充電及放電時(shí)，對(duì)各原始電芯22、24、26、28進(jìn)行平衡保護(hù)。偵測(cè)電路36具有多個(gè)偵測(cè)器，用以對(duì)應(yīng)每一個(gè)原始電芯22、24、26、28。每一個(gè)偵測(cè)器可用以獲取對(duì)應(yīng)的原始電芯22、24、26、28的狀態(tài)。上述的狀態(tài)包括電壓、電流或表面溫度。充放電保護(hù)電路38與充放電閘門(mén)40連接，其間可互相搭配使用。在放電狀態(tài)下，電流可自各原始電芯22、24、26、28輸出，且經(jīng)過(guò)由充放電保護(hù)電路38控制的充放電閘門(mén)40而進(jìn)入負(fù)載裝置；充電時(shí)，外界電力經(jīng)過(guò)由充放電保護(hù)電路38控制的充放電閘門(mén)40以及平衡電路34而儲(chǔ)存于各原始電芯22、24、26、28中。值得注意的是，本實(shí)用新型還包括一備用電芯42及一備用充放電閘門(mén)44，該備用充放電閘門(mén)44電性連接該備用電芯42、該充放電保護(hù)電路38及該處理器32。其中，該備用電芯42可配置在電芯組20的最外側(cè)，例如，位于原始電芯22的一側(cè)，例如正端。此外，備用電芯42與電芯組20的各原始電芯22、24、26、28形成串聯(lián)的形式。根據(jù)上述的技術(shù)特征，備用電芯42也可以配置在電芯組20的負(fù)端。該充放電閘門(mén)40與該電芯組20上連接有該備用電芯42的一端連接，備用充放電閘門(mén)44與該備用電芯42串聯(lián)連接，充放電閘門(mén)40、備用充放電閘門(mén)44分別與該電芯組20上沒(méi)有連接該備用電芯42的一端之間連接負(fù)載裝置。請(qǐng)參閱圖2，充放電閘門(mén)40與備用充放電閘門(mén)44為具有網(wǎng)關(guān)功能的組件，例如，兩個(gè)電性相連的P型金氧半場(chǎng)效晶體管(PMOS)，其中一個(gè)PMOS用以作為放電時(shí)的控制閘門(mén)，另一個(gè)PMOS用以作為充電時(shí)的控制閘門(mén)。請(qǐng)參閱圖1，在正常的充電或放電狀態(tài)下，備用充放電閘門(mén)44不運(yùn)作。換言之，在正常的狀態(tài)下，備用電芯42并不參與放電或充電。請(qǐng)參閱圖1及圖3，以電池組10放電為例，在放電過(guò)程中，偵測(cè)電路36會(huì)持續(xù)地偵測(cè)電芯組20的每個(gè)原始電芯22、24、26、28的使用狀態(tài)(步驟S50)，且偵測(cè)的結(jié)果傳送給處理器32進(jìn)行判斷。此外，平衡電路34及充放電保護(hù)電路38可對(duì)各原始電芯22、24、26、28執(zhí)行平衡保護(hù)的工作。步驟S52及步驟S54示出當(dāng)發(fā)現(xiàn)有任一原始電芯故障或失效(即該原始電芯內(nèi)部形成短路)，處理器32可下達(dá)命令使充放電閘門(mén)40停止作用(off)。接著，根據(jù)步驟S56及步驟S58所示，該處理器32可以下達(dá)命令啟用備用充放電閘門(mén)44，且該備用電芯42可與電芯組20 —同提供電力。根據(jù)本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)，即便任一原始電芯22、24、26、28發(fā)生損壞，備用電芯42均可實(shí)時(shí)加入供電，因此，電池組10可以持續(xù)地提供適當(dāng)?shù)碾娏?，進(jìn)而使得使用該電池組的交通工具或用電設(shè)備，例如電動(dòng)車(chē)，可以保持正常的運(yùn)作。此外，備用充放電閘門(mén)44實(shí)時(shí)地取代充放電閘門(mén)40，可使電池組10順利地進(jìn)行充電與放電，換言之，在放電狀態(tài)下，電流可自各原始電芯22、24、26、28輸出，且經(jīng)過(guò)由充放電保護(hù)電路38控制的備用充放電閘門(mén)44而進(jìn)入負(fù)載裝置，充電時(shí)，外界電力經(jīng)過(guò)由充放電保護(hù)電路38控制的備用充放電閘門(mén)44以及平衡電路34而儲(chǔ)存于各原始電芯22、24、26、28中，如此電池組10可以保持原有的功能。請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D1，本實(shí)用新型具有一無(wú)線收發(fā)模塊46，該無(wú)線收發(fā)模塊46電性連接該處理器32。該無(wú)線收發(fā)模塊46可以是短距離或長(zhǎng)距離的收發(fā)模塊，例如，藍(lán)牙(Bluetooth)模塊、Zigbee模塊、WiMax模塊、GPRS模塊或幅移鍵控調(diào)變/頻移鍵控調(diào)變模塊(ASK/FSK module)等。由于無(wú)線收發(fā)模塊46配置在保護(hù)板30上，故使用者可以藉此取得電池組10的狀態(tài)信息。請(qǐng)參閱圖4，其示出了被動(dòng)傳送電芯信息的方式。步驟S60及步驟S62示出使用者可以由外部發(fā)送一道電池組狀態(tài)回報(bào)指令，且由無(wú)線收發(fā)模塊46接收該道指令。接著，步驟S64示出處理器32可以根據(jù)指令的要求收集電池組狀態(tài)及參數(shù)。例如，藉由偵測(cè)電路36獲知各原始電芯的電壓與電流強(qiáng)度、表面溫度。步驟S66示出，處理器32獲得信息后可經(jīng)由無(wú)線收發(fā)模塊46將電池組的信息及參數(shù)傳送給一接收裝置。根據(jù)以上的說(shuō)明，本實(shí)用新型可以在不必拆開(kāi)電池組及配接訊號(hào)線的狀態(tài)下，獲得電池組的狀態(tài)信息。請(qǐng)參閱圖5，其示出主動(dòng)傳送電芯信息的方式。步驟S70及步驟S72示出利用偵測(cè)電路36來(lái)偵測(cè)電芯組的各原始電芯的狀態(tài)，并且搭配處理器32判斷原始電芯是否有任一發(fā)生失效的情形。當(dāng)有任一原始電芯發(fā)生失效，則由步驟S74所示，可立即啟用備用電芯加入供電。在啟動(dòng)備用電芯之后，步驟S76示出無(wú)線收發(fā)模塊46可主動(dòng)發(fā)出一個(gè)通報(bào)信息給使用者或維修者或制造者。該通報(bào)信息可以包括警報(bào)信號(hào)，或原始電芯的狀態(tài)信息，或電池組的制造序號(hào)。再以電動(dòng)車(chē)為例，電池組可以自動(dòng)地將自身的信息傳出且顯示在一顯示器上，如此，電動(dòng)車(chē)的使用者可以隨時(shí)查看電池組的狀態(tài)，提早預(yù)防電池組損壞。此外，也可以簡(jiǎn)化電池組與顯示器間的配線。另外，本實(shí)用新型可以搭配一個(gè)遙控器，該遙控器傳送一斷路指令。請(qǐng)參閱圖6，其示出一電動(dòng)車(chē)或一交通工具的防盜操作流程。步驟S80及步驟S82示出用戶傳送一斷路指令，經(jīng)無(wú)線收發(fā)模塊46至處理器32。步驟S84及步驟S86示出，依斷路指令的要求，處理器可用以控制該充放電閘門(mén)40及該備用充放電閘門(mén)44形成斷路。在充放電閘門(mén)40及備用充放電閘門(mén)44形成斷路的狀態(tài)下，電池組會(huì)形成無(wú)電力輸出的狀態(tài)。對(duì)一個(gè)用電設(shè)備而言，例如電動(dòng)車(chē)或需電力啟動(dòng)的交通工具，電池組無(wú)法輸出電力，該用電設(shè)備自然無(wú)法正常啟動(dòng)。換言之，藉由本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)可以達(dá)到防盜的效果。根據(jù)上述的說(shuō)明，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)可以在任一原始電芯失效時(shí)，實(shí)時(shí)地加入備用電芯，使電池組保持正常的供電。(2)在加入備用電芯的狀態(tài)下，備用充放電閘門(mén)取代先前的充放電閘門(mén)，可使電池組的充放電過(guò)程順利，不產(chǎn)生干擾或干涉。(3)配置無(wú)線收發(fā)模塊可主動(dòng)及被動(dòng)輸出電池組的信息，如此可使得用戶、維修者或制造者方便取得電池信息。(4)用戶可以傳送一斷路指令要求電池組不輸出電力，因此，對(duì)于使用該電池組的裝置或交通工具，可以達(dá)到無(wú)法啟動(dòng)的防盜效果。以上所述是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例及其所運(yùn)用的技術(shù)原理，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不背離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，任何基于本實(shí)用新型技術(shù)方案基礎(chǔ)上的等效變換、簡(jiǎn)單替換等顯而易見(jiàn)的改變，均屬于本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種具有備用電芯的電池組，其特征在于:它包括: 一電芯組,該電芯組由多個(gè)原始電芯互相電性串聯(lián)而成，該電芯組具有一正端及一負(fù)端; 一保護(hù)板，該保護(hù)板電性連接該電芯組，該保護(hù)板上具有一處理器，且該處理器電性連接一充放電保護(hù)電路； 一偵測(cè)電路，該偵測(cè)電路位于該保護(hù)板上且電性連接該處理器； 一充放電閘門(mén)，該充放電閘門(mén)電性連接該充放電保護(hù)電路及該處理器； 一備用電芯，該備用電芯串聯(lián)地連接該電芯組的原始電芯； 一備用充放電閘門(mén)，該備用充放電閘門(mén)電性連接該備用電芯、該充放電保護(hù)電路及該處理器； 其中，該電池組的任一原始電芯失效，該充放電閘門(mén)自動(dòng)停用且該備用充放電閘門(mén)自動(dòng)啟用，進(jìn)而該備用電芯加入該電芯組一同提供電力。
2.如權(quán)利要求1所述的具有備用電芯的電池組，其特征在于:還包括一無(wú)線收發(fā)模塊，該無(wú)線收發(fā)模塊電性連接所述處理器。
3.如權(quán)利要求2所述的具有備用電芯的電池組，其特征在于:所述無(wú)線收發(fā)模塊為Bluetooth模塊、Zigbee模塊、WiMAX模塊、幅移鍵控調(diào)變/頻移鍵控調(diào)變模塊或GPRS模塊中的任一種。
4.如權(quán)利要求1所述的具有備用電芯的電池組，其特征在于:所述備用充放電閘門(mén)具有兩個(gè)電性相連的金氧半場(chǎng)效晶體管。
5.如權(quán)利要求1所述的具有備用電芯的電池組，其特征在于:所述備用電芯連接所述電芯組的一側(cè)。
6.如權(quán)利要求5所述的具有備用電芯的電池組，其特征在于:所述備用電芯連接所述電芯組的正端。
7.如權(quán)利要求5所述的具有備用電芯的電池組，其特征在于:所述備用電芯連接所述電芯組的負(fù)端。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種具有備用電芯的電池組，其包括一電芯組，電性連接一保護(hù)板，其中，電芯組由多個(gè)原始電芯互相電性串聯(lián)而成；保護(hù)板具有一處理器，且處理器電性連接一充放電保護(hù)電路；一偵測(cè)電路位于該保護(hù)板上且電性連接該處理器；一充放電閘門(mén)電性連接該充放電保護(hù)電路及該處理器；一備用電芯串聯(lián)連接該電芯組的原始電芯；以及一備用充放電閘門(mén)電性連接該備用電芯、該充放電保護(hù)電路及該處理器。當(dāng)電芯組的任一原始電芯失效，該充放電閘門(mén)自動(dòng)停用且該備用充放電閘門(mén)自動(dòng)啟用，進(jìn)而使該備用電芯加入該電芯組一同提供電力。
文檔編號(hào)H01M10/42GK202917602SQ20122055998
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者周元玉, 周杰 申請(qǐng)人:周元玉, 周杰