专利名称：锂电池结合铅酸电池的复合电池装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是涉及复合电池装置，尤指一种结合铅酸电池与锂电池作为供 电基础藉以发挥其二种电池特性的优点的一种锂电池结合铅酸电池的复合电池 装置。
背景技术：
随着科技的进步与发展，各种新的技术不断的被开发与应用，以增加产品 本身的品质与精致度。尤其随着油价的不断往上攀升以及环保意识的抬头，各 种强调环保节能的产品被不断的开发研究出来。在交通工具的部份因为跟汽油 的使用有非常直接的关系，因此更是业界投入大批经费研发的重点，包括有电 动汽车、电动机车跟电动脚踏车，其中电动汽车因为牵涉到续航力不足与马力 的问题而还有待进一步的研究来突破现有的瓶颈。除此之外，电动机车及电动 脚踏车则已经完全进入量产以及商品化的阶段，尤其是电动脚踏车，因为其同 时具有人力脚踏及电动马达驱动的二种方式因此即使电力不足仍可直接以脚踏 方式骑到目的地，不会有续航力不足的问题，另一方面使用者对于该电动脚踏
此目前其市场的接受度算是最高的。
另外，电动机车的发展，虽然已有一定程度的进步，但是限于电池的问题 无法解决，导致其仍然具有续航力不足以及充电不易的问题，导致虽然政府推 广多年也提供购车补助，但迄今仍然有许多民众仍然抱持着疑虑而未能响应这 项环保的政策。因此针对前述地问题曾有业者推出一种可携式复合型电池管理
系统(如图l所示)，该件发明专利主要揭露一由可携式高能量电池组A、外接 式充电器B、 一安置于电动车上的主动力电池组C以及一直流转换器D所组成， 其中该可携式高能量电池组A是为目前市面上普遍使用于随身电子产品(例如 手机笔记型电脑等)上具有高容量、重量轻但价格较为昂贵的锂电池，利用该 可携式高能量电池组A方便携带的特性，令使用者可以方便的将该可携式高能量电池组A单独分离带回家利用外接式充电器B予以充电后，再将该高能量电 池组A与主动力电池组C连接，利用直流转换器D调整其两者间的电压差，令 该高能量电池组A可以针对设置于电动车上且充电较为不易的主动力电池组C 进行充电的动作，同时可以与主动力电池组C同时负担电源供应的工作，藉以 达到解决习用电动车对于普遍的使用者所存在充电较为不易的困扰。然而前述 的结构设计,虽然其具有可以解决习用电动机车充电不便的困扰，但实际上目前 的电动车辆不仅在电源的补充供应技术上有待克服，同时在电池耗损的部份同 样有待克服，因为锂电池虽然具有容量大、体积小、重量轻的优点，但是却有 不适合做瞬间大电流的输出以及价格成本相对偏高的缺点，相反的铅酸电池虽 然较适合做瞬间大电流的输出以及价格低廉的优点，但是却有体积大、重量较 重不适合移动以及压降大的缺点，因此如何提供电动车辆一个同时具有可以做 大电流输出且具有持久的供电能力且价格又可以控制在消费者可以接受的范围 内的供电电池，则是业者所需积极改善研发的重点。
有鉴于此，为改善上述的缺失，本实用新型人潜心研究，并配合学理的应 用，及经过不断的努力、试验及改进，终于提出一种巧妙的设计，且能有效改 善上述缺失的锂电池结合铅酸电池的复合电池装置。
发明内容
本实用新型的主要目的是在于提供一种锂电池结合铅酸电池的复合电池装 置，通过将容量大供电时间长的锂电池与价格低廉适合做大电流输出的铅酸电 池结合，并利用一控制装置来增加放电效率，提升续航力以及爬坡能力。
本实用新型的次要目的是在于提供一种锂电池结合铅酸电池的复合电池装 置，当铅酸电池因负载过大导致铅酸电池站太供电压降变大时，通过控制装置 适时提升锂电池的电压配合供应，藉以达到防止铅酸电池过度放电而造成电池 的伤害，藉以达到保护电池延长电池使用寿命的效果。
达到前述的目的，本实用新型锂电池结合铅酸电池的复合电池装置，其主 要是由至少 一锂电池组至少 一铅酸电池组及一控制电路所组成，其中该锂电池 组与铅酸电池组可以配合实际上输出电压的需求作出不同的搭配结合，而控制 电路则是分别与锂电池组及铅酸电池组作电器连接，该控制电路进一步包含有 升压单元、电压侦测单元、锂电管理单元及逻辑控制单元。
本实用新型的有益效果在于，通过前述结构的设计，令本实用新型锂电池结合铅酸电池的复合电池装置，其将二种具有互补性质的锂电池组及铅酸电池 组予以并联并利用 一控制电路来调整其电压令该两种电池组可以相互搭配，发
挥不同电池的优势，并适当的提供电力支持，不仅可以大幅增加其供电效率； 提升整体电池组的负载能力，同时可以有效防止电持过度放电(Over discharge ) 避免因为电池内压升高，导致电池内正、负极活性物质的可逆性遭到损坏，使 电池的容量产生明显减少而产生电池寿命减短的情形发生
为了能更清楚地描述本实用新型所提出的锂电池结合铅酸电池的复合电池 装置，以下将配合附图进行详细说明。
图1为现有技术电池结构的示意图2为本实用新型的示意图3是本实用新型锂电池组升压变化示意图4是本实用新型的电路图。
附图标记i兌明
A-可携式高能量电池组；B-外接式充电器；C-主动力电池组；D-直流转换； l-锂电池组；2-铅酸电池组；3-控制电路；31-升压单元；32-电压侦测单元；33-锂电管理单元；34-逻辑控制单元；35-无熔丝开关；4-电动马达。
具体实施方式
首先请参阅图2，其是为本实用新型的示意图，本实用新型锂电池结合铅酸 电池的复合电池装置；其主要是由至少一锂电池组1至少一铅酸电池组2及一 控制电路3所组成，其中该锂电池组1与铅酸电池组2可以配合实际上输出电 压的需求作出不同的搭配结合，而控制电路3则是分别与锂电池组1及铅酸电 池组2作电气连接，该控制电路3进一步包含有升压单元31、电压侦测单元32、 锂电管理单元33及逻辑控制单元34。
请继续参阅图2及图4,其是分别为本实用新型较佳实施例的示意图与电路 图，其中本实用新型的铅酸电池组2使用四串铅酸电池，电压为48伏特，而锂 电池组则4吏用12串锂电池，电压为45.6伏特，当本实用新型充电时两个无熔丝 开关35必须接通，电压最高50.4伏特对锂电池组1充电，同时通过控制电路3 中的升压单元31提升到超过52.4伏特以上对铅酸电池组2充电，另外通过锂电管理单元33的设置可以针对锂电池组1的各种运作过程当中，提供包含过充、 过放、断路保护、平衡及温控等功能，其包括一电池管理系统(BMS)及受其 控制的开关。而前述的锂电池组1原工作电压为50.4伏特到36伏特之间，通过 升压单元31将其提升到52.5伏特到42伏特，令其与铅酸电池组2工作电压范 围极为接近。另外本实用新型中的电压侦测单元32主要是针对铅酸电池组2的 输出电压做侦测，当使用本装置的电动车的电动马达4因为启动或是上坡等动 作使得本实用新型中的铅酸电池组2负载增大而导致铅酸电池组2暂态供电压 降大时，通过电压侦测单元32的侦测发现；即可即时由逻辑控制单元34驱动 升压单元31由锂电池组1升压来支援铅酸电池组2的供电，以本实施例为例； 该铅酸电池组取22AH ( lc放电40分钟)，锂电池组14.5AH ( lc放电超过55 分钟)两者可用的容量非常接近，而电压侦测单元32是在铅酸电池组2的两端 取样，并控制锂电池组1利用升压单元31升压到与铅酸电池组2相同的电压， 当负载变大至限流值50安培，铅酸电池组2因其内阻压降大，此时即由锂电池 组l提供较大的能量配合，达到稳定铅酸电池组2的电压，提高供电效率的目 的。当锂电池组1的电压降到38.18伏特时为截止点，此时通过逻辑控制单元 34控制低压断电，防止铅酸电池组2过度放电(Over discharge )而造成电池寿 命减短的情形发生。其中所述逻辑控制单元34是通过芯片逻辑控制芯片Ul及 其相应的外部电路实现。
通过前段所述的结构，本实用新型锂电池结合铅酸电池的复合电池装置， 其可以利用控制电路3，在使用本实用新型的电动车辆的运转期间，通过将两种 具有不同电压、不同负载功率还有不同充放电条件的锂电池组1及铅酸电池组2 予以并联，配合适当的控制电路3，依照不同的路况与驱动机构的需求，发挥不 同该二种不同电池组的优势，不仅可以增加整体放电效率达到提升续航力及爬
坡力的功效，且可以有效保护负责供电的电池组，避免因为过度放电(Over discharge)而导致电池组受损的情形发生者。
又，本实用新型所^使用的锂电池组1，其可以为锂离子(Li-lon)电池，同 时其也可以是另一种较锂离子(Li-lon)电池更为稳定的锂聚合物(Li-polymer) 电池。
前述的结构中，该控制电路3中的升压单元31,主要是可将锂电池组1的 电压提升到13%以内的范围，以便升压后的锂电池组1的电压可以和铅酸电池 组2的电压相匹配，至于为何限定该升压单元31的升压范围，主要是考虑到该升压电路31的工作稳定度与安全性所致，因为根据实际的使用及试验发现，当 升压电路31的升压范围过大时，整个电路就会因为工作温度的不易控制而产生 不稳定的情形，因此为了获得稳定的效果，提升整体产品在使用上的安全性， 因此特别在升压电路31的部份做了些限制条件。而该升压电路31的限制条件 也会与本实用新型中锂电池组l与铅酸电池组2间的搭配，有相当的影响。
由于本实用新型的升压电路31的最高升压范围限制在13°/。以内，因此在l故 锂电池组1与铅酸电池组2的选择与搭配时就必须特别考量，根据实际测试，
求，测试出各种不同的较佳搭配模式——例举如下(一)铅酸电池五串电压60 伏特，锂电池14串(含以上)额定电压53.2伏特，(二)铅酸电池四串电压48 伏特，锂电池12串(含以上)额定电压45.6伏特，(三)铅酸电池三串电压36 伏特，锂电池8串(含以上)额定电压30.4伏特，(四)铅酸电池二串电压24 伏特，锂电池5串(含以上)额定电压19伏特。
通过前述结构的设计，令本实用新型锂电池结合铅酸电池的复合电池装置， 其将二种具有互补性质的锂电池组1及铅酸电池组2予以并联并利用一控制电 路3来调整其电压令该两种电池组可以相互搭配，发挥不同电池的优势，并适 当的提供电力支持，不仅可以大幅增加其供电效率；提升整体电池组的负载能 力，同时可以有效防止电持过度放电(Overdischarge)避免因为电池内压升高， 导致电池内正、负极活性物质的可逆性遭到损坏，使电池的容量产生明显减少 而产生电池寿命减短的情形发生。
以上具体实施方式
仅为本实用新型的较佳实施例，其对本实用新型而言是 说明性的，而非限制性的。本领域的技术人员在不超出本实用新型精神和范围 的情况下，对之进行变换、修改甚至等效，这些变动均会落入本实用新型的权 利要求保护范围。
综上所述，本实用新型的锂电池结合铅酸电池的复合电池装置，通过将锂 电池以及铅酸电池这二种具有互补性质的电池组予以并联并利用 一控制电路来 调整其电压令其可以发挥不同电池本身的优势，有效解决习用单一种电池本身 的缺点。是以；其实用性无庸置疑，且本实用新型申请前亦未曾见于任何刊物 或公开场合，其新颖性及进步性毫无疑虑，诚已符合专利法所规定的新型要件。
权利要求1. 一种锂电池结合铅酸电池的复合电池装置，其特征在于，所述复合电池装置由至少一锂电池组、至少一铅酸电池组及一控制电路所组成，其中该锂电池组与铅酸电池组以并联的方式作电气连接，而控制电路则是分别与锂电池组及铅酸电池组作电气连接，该控制电路进一步包含有依次连接的电压侦测单元、逻辑控制单元升压单元和锂电管理单元，且所述电压侦测单元连接到所述铅酸电池组，所述锂电管理单元连接到所述锂电池组。
2. 根据权利要求1所述的锂电池结合铅酸电池的复合电池装置，其特征在 于，所述电压侦测单元连接到所述铅酸电池组的电压输出端，所述逻辑控制单 元根据所述电压侦测单元的侦测结果，控制所述升压单元提升锂电池组的电压 使之与铅酸电池组的电压相同。
3. 根据权利要求2所述的锂电池结合铅酸电池的复合电池装置，其特征在 于，所述升压单元的升压范围是介于升压前原始电压的0~13%的范围。
4. 根据权利要求1所述的锂电池结合铅酸电池的复合电池装置，其特征在 于，所述的锂电池为锂离子电池或锂聚合物电池。
5. 根据权利要求1所述的锂电池结合铅酸电池的复合电池装置，其特征在 于，所述铅酸电池组与锂电池组二者的，搭配是以铅酸电池五串电压60伏特，锂 电池14串额定电压53.2伏特方式搭配。
6. 根据权利要求1所述的锂电池结合铅酸电池的复合电池装置，其特征在 于，所述铅酸电池组与锂电池组二者的搭配是以铅酸电池四串电压48伏特，锂 电池12串额定电压45.6伏特方式"^荅配。
7. 根据权利要求1所述的锂电池结合铅酸电池的复合电池装置，其特征在 于，所述铅酸电池组与锂电池组二者的^^配是以铅酸电池三串电压36伏特，锂 电池8串额定电压30.4伏特方式搭配。
8. 根据权利要求1所述的锂电池结合铅酸电池的复合电池装置，其特征在 于，所述铅酸电池组与锂电池组二者的搭配是以铅酸电池二串电压24伏特，锂 电池5串额定电压19伏特的方式。
专利摘要一种锂电池结合铅酸电池的复合电池装置，包括一锂电池组、至少一铅酸电池组及一控制电路，其中该锂电池组与铅酸电池组可以配合实际上输出电压的需求作出不同的搭配结合且以并联的方式作电气连接，而控制电路则是分别与锂电池组及铅酸电池组作电气连接，该控制电路进一步包含有升压单元、电压侦测单元、锂电管理单元及逻辑控制单元所组成者。通过前述的结构，将二种具有互补性质的电池组予以并联并利用一控制电路来调整其电压令其两种电池组可以相互搭配，发挥不同电池的优势，并适当的提供电力支持，不仅可以大幅增加其供电效率；提升整体电池组的负载能力，同时可以有效防止电池过度放电而导致电池寿命减损的问题者的优点。
文档编号H01M16/00GK201247804SQ20082011531
公开日2009年5月27日 申请日期2008年5月19日 优先权日2008年5月19日
发明者张志鹏 申请人:张志鹏