具阻尼功能的共振型锂电池装置的制作方法

本发明涉及一种将锂离子电池与锂聚合物电池以并联连接而组成的锂电池装置，其内部会产生电流、电压的共振转态，从而具有阻尼功能，有利于快速充电及快速放电。

背景技术：

锂离子电池(Lithium-ion battery)为各式消费型电子产品中使用最为广泛的电池，例如：各种可携式电子产品中的充电电池多为锂离子电池。锂离子电池具高能量密度、体积小、输出功率大、无记忆效应，且在不使用时自放电率低的特点。锂离子电池的工作温度范围宽，可在20℃～60℃之间正常工作。

在对锂电子电池充电时，因电容性的反法拉力(反抗电容两端电压变化的静电力)，故需较长时间充电。锂离子电池的使用寿命与环境的温度、工作时的温度息息相关。若锂离子电池经常在高温下储存放置或工作，容量会慢慢衰退。又，锂离子电池不得过充及过放。因此，锂离子电池必须搭配保护电路，以防止过充、过放、过载及过热。

锂聚合物电池(Lithium-ion polymer batteries)在制作上能做成各种形状。这种特色能够令锂聚合物电池在追求轻、薄、短小的手机制造业中占有一席之地。在空气枪产品与遥控模型上也都有使用锂聚合物电池。

锂聚合物电池在负载放电时，电池芯不得低于3.0伏特。若电池芯低于3.0伏特时仍未立即停止供电，将导致电池无法再达到完全充电的状态，也会令锂聚合物电池供电时的内阻升高。目前采用芯片来防止电池过充、 过放。锂聚合物电池必须使用特殊的充电器，该充电器可监控每个电池芯，以进行平衡充电。该充电器能防止锂聚合物电池因温度升高而爆炸或起火。

锂离子电池与锂聚合物电池在使用时均存在充电时间长以及温度容易升高的问题，这些都会影响电池的使用效率与使用寿命，故本案发明人针对上述问题发明出一种能够快速充电及快速放电，且不会产生高温的锂电池装置。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种具阻尼功能的共振型锂电池装置，其主要将锂离子电池与锂聚合物电池并联，从而在二者之间产生共振的阻尼效应，以达到快速充电及快速放电的目的。

本发明的次一目的在于提供一种具阻尼功能的共振型锂电池装置，由于锂离子电池与锂聚合物电池的共振，从而在充电、放电时不会产生高温，能够延长电池的使用寿命。

本发明的再一目的在于提供一种具阻尼功能的共振型锂电池装置，其可产生内部锂离子电池与锂聚合物电池的电压自动平衡的作用，从而无须使用电池管理系统(BMS)。

为了达到以上目的，本发明提供的具阻尼功能的共振型锂电池装置由至少一个相同的电池电堆串/并联所组成。每一电池电堆包含一锂离子电池和一锂聚合物电池。该锂离子电池与该锂聚合物电池之间为并联连接。该锂离子电池的电压为该锂聚合物电池的电压的90％～110％。该锂离子电池与该锂聚合物电池之间会因电压自动平衡关系产生共振的阻尼效应。

为了达到以上目的，本发明还提供了另一种具阻尼功能的共振型锂电池装置，该具阻尼功能的共振型锂电池装置包含一锂离子电池和一锂聚合物电池；该锂离子电池与该锂聚合物电池之间为并联连接；该锂离子电池的电压为该锂聚合物电池的电压的90％～110％；该锂离子电池与该锂聚合 物电池之间因电压自动平衡关系产生共振的阻尼效应。

本发明提供的具阻尼功能的共振型锂电池装置通过锂离子电池与锂聚合物电池之间的共振阻尼效应，从而具备以下有益技术效果：

1.在充电、放电时，该锂离子电池与锂聚合物电池之间共振的阻尼效应使充电与放电都更为顺畅，从而能达到快充、快放的目的。

2.可令该锂离子电池与锂聚合物电池之间自动达到电压平衡，从而无须设置电池管理系统(BMS)。

3.该锂离子电池与锂聚合物电池之间因共振而形成低内阻，所以在充电、放电时均不会发生温度升高的情形，稳定性高。

4.可通过多组电池电堆的串/并联组成的锂电池装置提升储能电压与放电电流，更能构成多组充、放电路径，更能提升充、放电速度。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1所示实施例中电池电堆的结构图；

图3为阻尼充电装置对图1所示实施例进行充电的电路方块图。

附图标记说明：10-锂电池装置；11-电池电堆；12-锂离子电池；13-锂聚合物电池；20-充电装置；21-电源输出装置；22-控制电路；23-阻尼电感；24-高频振荡开关；30-电能产生装置；40-负载。

具体实施方式

如图1、图2所示。本发明提供的具阻尼功能的共振型锂电池装置10由至少一个相同的电池电堆11串/并联所组成。每一电池电堆11包含一锂离子电池(Lithium-ion battery)12和一锂聚合物电池(Lithium-ion polymer batteries)13。该锂离子电池12与该锂聚合物电池13之间为并联连接。

该锂离子电池12为一种电流型态的电池，有利于放电。该锂聚合物电 池13为一种电压型态的电池，有利于充电。该锂离子电池12的电压与该锂聚合物电池13的电压为相同或接近相同。由于该锂离子电池12与该锂聚合物电池13之间为并联关系，二者储存电能后的电压必须相同。因此，该锂离子电池12与该锂聚合物电池13之间会自动达到电压平衡，从而产生电流、电压的共振转态的阻尼效应。

该锂离子电池12的电压与该锂聚合物电池13的电压相同为最佳的实施例。但在实际实施时，不易做到该锂离子电池12的电压与该锂聚合物电池13的电压相同。经实际操作，该锂离子电池12的电压为该锂聚合物电池13的电压的90％～110％，就足以令该锂离子电池12与该锂聚合物电池13之间自动产生电压平衡的共振作用。

该锂离子电池12与该锂聚合物电池13的能阶不同。其中，该锂离子电池12利于储存电流型态的电能；该锂聚合物电池13利于储存电压型态的电能。

由于该锂离子电池12与该锂聚合物电池13之间必须达到电压完全相等的平衡关系，令该电池电堆11在充电、放电过程中，该锂离子电池12与锂聚合物电池13之间会造成的瞬间电压失衡(有较大的电压差别)，则瞬间电压偏高的该锂聚合物电池13自动将电能传输到电压相对偏低的该锂离子电池12内；或者，瞬间电压偏高的该锂离子电池12自动将电能传输到电压相对偏低的该锂聚合物电池13内，使该锂离子电池12与该锂聚合物电池13之间的电压趋向相等的完全平衡状态。这种会自动做自体内部共振的现象即为阻尼效应(Damping effect)。即使在该电池电堆11未进行充电、放电时，其内部也会产生自体共振的阻尼效应，使该锂离子电池12与该锂聚合物电池13之间的电压趋向相等的平衡状态。

前述具阻尼功能的共振型锂电池装置10必须使用具有阻尼功能的充电装置来充电，例如：已授权的中国台湾实用新型第M484854号“阻尼充 电装置”。如图3所示。所述充电装置20包含一电源输出装置21、一控制电路22、一阻尼电感23及一高频振荡开关24。该电源输出装置21能够与一电能产生装置30连接，其主要将电能产生装置30输出的电能做升压或降压后输出电源。该锂电池装置10的正极端与该阻尼电感23连接，负极端与该高频振荡开关24连接。该电能产生装置30可以是再生能产生装置，也可以是家用电源。该充电装置20通过该高频振荡开关24使该阻尼电感23进行高频率的储电和放电。该高频振荡开关24在ON的状态下，该阻尼电感23会储存电能。该高频振荡开关24在OFF的状态下，该阻尼电感23会将所储存电能释放出来对该锂电池装置10充电。所以该充电装置20放出的电能是具有频率响应的电能。该锂电池装置10可放电以驱动负载40工作。

前述阻尼充电装置20对该电池电堆11充电时，会将电能充入该锂聚合物电池13内，使该锂聚合物电池13的电压瞬间升高，从而高于该锂离子电池12的电压。则该锂聚合物电池13会自动输出电能并流入该锂离子电池12内，从而产生共振作用，最终使二者的电压相等。该充电装置20输出有频率响应的电能，该锂电池装置10的内部即产生有频率的共振作用。

当锂电池装置10放电驱动该负载40工作时，该锂离子电池12内的电能即输出供电，使该锂离子电池12的电压瞬间降低，即该锂聚合物电池13的电压瞬间高于该锂离子电池12的电压。则该锂聚合物电池13会自动输出电能并流入该锂离子电池12内，从而产生共振作用，最终使二者的电压相等。

该锂离子电池12与锂聚合物电池13之间以瞬间快速的共振型态来达到电压平衡，是一种阻尼效应。由于该锂电池装置10中的每一电池电堆11在充电、放电过程中都会产生自体共振，从而不会出现温度升高现象， 自然能延长该锂电池装置10的使用寿命。由于锂离子电池12与锂聚合物电池13之间的电压会自动趋向相等的平衡状态，所以无须使用电池管理系统(BMS)，则电器内无需装设电池管理系统(BMS)电路板，可降低电器的生产成本以及减轻机体的重量。

由于该锂电池装置10的每一电池电堆11都具有自体共振的阻尼特性，则构成该锂电池装置10的电池电堆11数量愈多，其充电与放电的路径就愈多，就能使充电与放电的速度越快。

综上所述，本发明提供的具阻尼功能的共振型锂电池装置10通过锂离子电池12与锂聚合物电池13之间的共振阻尼效应，从而具备以下有益技术效果：

1.在充电、放电时，该锂离子电池12与锂聚合物电池13之间共振的阻尼效应使充电与放电都更为顺畅，从而能达到快充、快放的目的。

2.可令该锂离子电池12与锂聚合物电池13之间自动达到电压平衡，从而无须设置电池管理系统(BMS)。

3.该锂离子电池12与锂聚合物电池13之间因共振而形成低内阻，所以在充电、放电时均不会发生温度升高的情形，稳定性高。

4.可通过多组电池电堆11的串/并联组成的锂电池装置10提升储能电压与放电电流，更能构成多组充、放电路径，更能提升充、放电速度。

以上所述为利用较佳实施例详细说明本发明，而非限制本发明的范围。大凡熟知此类技艺人士皆能明了，适当而作些微的改变及调整，仍将不失本发明的要义所在，亦不脱离本发明的精神和范围。