利用二次電池的電源裝置及電源裝置的電池模式轉(zhuǎn)換方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及利用二次電池的電源裝置，上述利用二次電池的電源裝置具有兩個(gè)以上的二次電池，對于大部分的輸出，利用一個(gè)二次電池來向負(fù)荷供電，對于剩余輸出，利用于其他一個(gè)二次電池的充電，來提高蓄電池的能量效率，由此能夠完全充電一次來延長使用二次電池的時(shí)間(放電時(shí)間)，并且安全。本發(fā)明的利用二次電池的電源裝置的特征在于，包括：兩個(gè)以上的二次電池，能夠進(jìn)行充電/放電，逆變器，在使上述兩個(gè)以上的二次電池中的某一個(gè)二次電池進(jìn)行放電的情況下，向負(fù)荷傳遞放電模式下的二次電池的直流輸出電壓，繼電器，進(jìn)行切換，以使上述兩個(gè)以上的二次電池中的上述放電模式下的二次電池與上述逆變器相連接，另一方面，以使上述兩個(gè)以上的二次電池中與上述放電模式不同的模式下的其他二次電池與上述逆變器相連接，以及控制部，控制上述繼電器的切換動(dòng)作，來向通過上述逆變器的上述負(fù)荷交替地供給上述兩個(gè)以上的二次電池的電力；在各直流端子的(+)端子及(－)端子中，同一側(cè)極性的端子以固定方式相連接，通過分別轉(zhuǎn)換未被固定連接的另一側(cè)極性的端子來進(jìn)行控制。
【專利說明】利用二次電池的電源裝置及電源裝置的電池模式轉(zhuǎn)換方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及利用二次電池的電源裝置及上述電源裝置的電池模式轉(zhuǎn)換方法，更詳 細(xì)地涉及利用二次電池的電源裝置及上述電源裝置的電池模式轉(zhuǎn)換方法，上述利用二次電 池的電源裝置具有兩個(gè)以上的二次電池，對于一部分輸出，利用一個(gè)二次電池來向負(fù)荷供 電，并且，對于其他一部分輸出，利用于其他一個(gè)以上的二次電池的充電，來能夠提高蓄電 池的能量效率。

【背景技術(shù)】
[0002] 通常，二次電池是指，與只能使用一次的一次電池不同，當(dāng)使用后連接電源來進(jìn)行 充電時(shí)，能夠通過可逆反應(yīng)再使用的能夠充電的電池。
[0003] 然而，這種二次電池因電池的充電容量而在進(jìn)行一次充電之后經(jīng)過規(guī)定時(shí)間會(huì)被 放電，從而需要再次進(jìn)行充電，而在二次電池的充電過程中，無法進(jìn)行放電或充電/放電效 率明顯下降，因此在大部分的情況下，設(shè)置兩個(gè)以上的二次電池，并將它們并聯(lián)連接而使 用，或者在用額外的裝置來對一個(gè)二次電池進(jìn)行充電期間，使其他二次電池進(jìn)行放電來連 續(xù)使用。
[0004] 尤其，就這種二次電池而言，在用正常額定電流繼續(xù)放電的情況下，存在實(shí)際使用 時(shí)間明顯短于制造商所理想的使用時(shí)間的共同的問題。
[0005] 作為一例，二次鉛蓄電池通過將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的放電和將電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能 的充電的循環(huán)起到電池的功能。
[0006] 通常，在上述二次鉛蓄電池中，當(dāng)進(jìn)行放電時(shí)，硫酸鹽（sulfate，S04)與極板相結(jié) 合，來生成水，使得比重變低，當(dāng)再次進(jìn)行充電時(shí)，結(jié)合的硫酸鹽返回到電解液，使得比重變 大。
[0007] S卩，作為二次鉛蓄電池，由浸泡于稀硫酸水溶液的鉛（Pb)和二氧化鉛（Pb02)的電 極構(gòu)成，結(jié)果發(fā)生如下的電池反應(yīng)：
[0008] 陽極：Pb (s) +HSCV - PbS04 (s) +H++2e-
[0009] 陰極：Pb02 (s) +HS(V+3H++2e- - PbS04 (s) +2H20
[0010] 二次鉛蓄電池 ：Pb (s) +Pbo2 (s) +2HSCV+2H+ - 2PbS04 (s) +2H20
[0011] 兩個(gè)電極反應(yīng)生成不溶性的PbS04并附著于兩個(gè)電極。
[0012] 當(dāng)上述二次鉛蓄電池進(jìn)行放電時(shí)，消耗硫酸，并生成水，且上述水的密度為硫酸溶 液密度的約70%，因此，能夠通過測定電解液的密度來了解電池的充電狀態(tài)，且當(dāng)二次鉛蓄 電池再次進(jìn)行充電時(shí)，電極反應(yīng)成為上述反應(yīng)的逆反應(yīng)。
[0013] 然而，在經(jīng)過長時(shí)間的充電/放電循環(huán)期間，發(fā)生當(dāng)進(jìn)行放電（包括自放電）時(shí)附 著于兩個(gè)電極的硫酸鹽在進(jìn)行充電時(shí)沒有脫離，而是依舊附著的情況，這種情況被稱為硫 化（硫酸鹽化）現(xiàn)象。
[0014] 二次鉛蓄電池放電越多這種硫化現(xiàn)象就越嚴(yán)重，由此，化學(xué)、電反應(yīng)的通道被阻 斷，并起到絕緣功能，因此降低二次鉛蓄電池的電壓、容量及比重度。
[0015] 由此，存在因二次鉛蓄電池的效率降低而明顯縮短完全充電一次就能夠使用二次 鉛蓄電池的時(shí)間（放電時(shí)間）的問題。
[0016] 實(shí)際上，在多用于通用汽車的德科電池的情況下，一個(gè)鉛蓄電池的容量為12V、 100A，電力為1200W，當(dāng)并聯(lián)連接兩個(gè)上述鉛蓄電池時(shí)，總電力為2400W，當(dāng)并聯(lián)連接兩個(gè)上 述鉛蓄電池來向300W的負(fù)荷供給電力，則理論上應(yīng)使用8小時(shí)，但實(shí)際上，當(dāng)連續(xù)進(jìn)行放電 時(shí)只能使用遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于8小時(shí)的1. 5小時(shí)左右。
[0017] 這也能夠在下列"表1"中確認(rèn)，"表1"為在并聯(lián)連接兩個(gè)直流（DC) 12VU00A輸出 的鉛蓄電池來構(gòu)成電源，并通過1200W逆變器（模型SI-1000A)連接作為300W的白熾燈的 負(fù)荷來連續(xù)進(jìn)行放電的情況下，以10分鐘為單位檢查鉛蓄電池的電壓和逆變器的電壓的 試驗(yàn)結(jié)果。
[0018] 表 1
[0019]

【權(quán)利要求】
1. 一種利用二次電池的電源裝置，其特征在于， 包括： 兩個(gè)以上的二次電池，能夠進(jìn)行充電/放電， 逆變器，在使上述兩個(gè)以上的二次電池中的一個(gè)二次電池進(jìn)行放電的情況下，向負(fù)荷 傳遞放電模式下的二次電池的直流輸出電壓， 繼電器，進(jìn)行切換，以使上述兩個(gè)以上的二次電池中的上述放電模式下的二次電池與 上述逆變器相連接，另一方面，以使上述兩個(gè)以上的二次電池中與上述放電模式不同的模 式下的其他二次電池與上述逆變器相連接，以及 控制部，控制上述繼電器的切換動(dòng)作，來向通過上述逆變器的上述負(fù)荷交替地供給上 述兩個(gè)以上的二次電池的電力； 在各直流端子的（+)端子及（一）端子中，同一側(cè)極性的端子以固定方式相連接，通過 分別轉(zhuǎn)換未被固定連接的另一側(cè)極性的端子來進(jìn)行控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用二次電池的電源裝置，其特征在于，還包括：充電器，用 于對上述充電模式的二次電池進(jìn)行充電，使得上述充電模式的二次電池具有上述兩個(gè)以上 的二次電池中的上述放電模式下的二次電池的一部分輸出電源，并使上述兩個(gè)以上的二次 電池中與上述放電模式不同的模式下的二次電池處于充電模式。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用二次電池的電源裝置，其特征在于，用于對上述兩個(gè)以 上的二次電池中與上述放電模式不同的模式下的二次電池進(jìn)行充電的商用交流電源能夠 與第四開關(guān)（SW4)相連接，或者上述利用二次電池的電源裝置還包括外部電源，外部電源 能夠是用于直接對上述充電模式下的二次電池進(jìn)行充電的外部太陽能電池（60)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用二次電池的電源裝置，其特征在于，上述兩個(gè)以上的二 次電池中的第一電池（1)及第二電池（2)以成對形式構(gòu)成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的利用二次電池的電源裝置，其特征在于，各直流 端子的（+)端子以固定方式相連接，通過分別轉(zhuǎn)換（一）端子來進(jìn)行控制。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的利用二次電池的電源裝置，其特征在于， 上述繼電器包括： 電池連接板（15、16)，分別與各二次電池的另一側(cè)極性的端子相連接； 繼電器部（11、12)，移動(dòng)端子與各上述電池連接板（15、16)相連接； 充電器連接板（13)，同時(shí)與上述繼電器部的第一固定端子（111U21)相連接；以及 逆變器連接板（14)，同時(shí)與上述繼電器部的第二固定端子（112U22)相連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的利用二次電池的電源裝置，其特征在于， 上述控制部包括： 電池電源輸入部（210)，用于輸入上述二次電池的電源； 電池電壓顯不部（260、270)，用于輸出從上述電池電源輸入部（210)輸入的上述二次 電池的電壓大小； 繼電器控制信號輸出部（250)，用于輸出控制上述繼電器部的動(dòng)作的控制信號；以及 處理部（240)，包括控制集成電路，上述控制集成電路檢測上述二次電池的電壓大小， 并通過上述繼電器控制信號輸出部（250)來輸出繼電器控制信號。
8. -種利用二次電池的電源裝置的電池模式轉(zhuǎn)換方法，利用根據(jù)權(quán)利要求1至4中任 一項(xiàng)所述的二次電池，上述利用二次電池的電源裝置的電池模式轉(zhuǎn)換方法的特征在于，包 括： 步驟（a)，測定上述二次電池的瞬時(shí)電壓，并通過各電壓顯示部（260、270)來輸出（步 驟S1、步驟S2); 步驟（b)，對已測定的上述二次電池的瞬時(shí)電壓（VB1、VB2)進(jìn)行比較（步驟S3); 步驟（c)，在已測定的上述二次電池中，將瞬時(shí)電壓（VB1)最大的二次電池設(shè)置為放電 模式，將瞬時(shí)電壓（VB1)最小的二次電池設(shè)置為充電模式； 步驟（d)，判斷處于放電模式的上述二次電池的電壓是否下降預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值以上 (步驟S5);以及 步驟（e)，若上述電壓下降了預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值以上，則將處于放電模式的二次電池轉(zhuǎn) 換為充電模式，將處于充電模式的一個(gè)二次電池轉(zhuǎn)換為放電模式（步驟S8)。
【文檔編號】H01M10/44GK104160584SQ201380005202
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月12日
【發(fā)明者】朱珍寬 申請人:朱珍寬