专利名称：具有备用电芯的电池组的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有备用电芯及备用充放电闸门的锂系列电池组(batterypack),属于电池技术领域。
背景技术：
由于石化能源日渐减少以及环保问题，各类型及各种材料所构成的电池组不断地被运用在各种交通工具上，例如油电混合车、电动车等。另外，绿能电力，如风力发电、太阳能发电，也需要优质的电力储存装置或电池来储存电能。传统具有保护控制功能的电池组(battery pack)包括由多个电芯(cell)所组成的电芯组(cell pack)，且该电芯组电性连接一保护板。在充电的过程中发生过电压，或在放电过程中发生欠电压或过电流，或负载发生短路时，该保护板的默认电路可自动执行保护机制，以防止电池组产生变质损坏。然而，经长时间使用或频繁充放电，电池组的电芯难免会产生不同程度的退化或损坏。当任一电芯损坏到预定的程度时，该电池组将无法提供足够的电力，进而使得使用电池组的交通工具或用电装置无法正常工作。以往电池组更换新电芯之前，必须利用讯号线连接保护板及检测装置，藉此读取每一个电芯的信息，以及让电芯信息显示于检测装置上，进而判断哪一个电芯损坏。然而，以讯号线连接保护板及检测装置的操作方式明显不方便。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种具有备用电芯的电池组，该电池组具有自动及实时侦测各原始电芯状态的功能，特别是在侦测到原始供应电力的任一原始电芯发生故障或失效时，立即自动地使备用电芯加入供电，藉此保持提供足够的电力供应给用电设备。本实用新型的另一目的在于提供一种具有备用电芯的电池组，该电池组具有能够藉由无线收发模块被动地将各原始电芯或备用电芯的信息传送到检测装置或显示设备，藉此使得获取各电芯信息的方式更为简便。再者，在某一个电芯故障或失效而启用备用电芯后，无线无收模块可主动地以显示或警报形式将故障信息传送给使用者、电池维修或电池制造工厂。为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案:一种具有备用电芯的电池组，其特征在于:它包括:一电芯组，该电芯组由多个原始电芯互相电性串联而成，该电芯组具有一正端及一负端；一保护板，该保护板电性连接该电芯组，该保护板上具有一处理器，且该处理器电性连接一充放电保护电路；一侦测电路，该侦测电路位于该保护板上且电性连接该处理器；一充放电闸门，该充放电闸门电性连接该充放电保护电路及该处理器；一备用电芯，该备用电芯串联地连接该电芯组的原始电芯；一备用充放电闸门，该备用充放电闸门电性连接该备用电芯、该充放电保护电路及该处理器；其中，该电池组的任一原始电芯失效，该充放电闸门自动停用且该备用充放电闸门自动启用，进而该备用电芯加入该电芯组一同提供电力。[0010]所述具有备用电芯的电池组还包括一无线收发模块，该无线收发模块电性连接所述处理器。所述无线收发模块为Bluetooth模块、Zigbee模块、WiMAX模块、幅移键控调变/频移键控调变模块或GPRS模块中的任一种。所述备用充放电闸门具有两个电性相连的金氧半场效晶体管。所述备用电芯连接所述电芯组的一侧。所述备用电芯连接所述电芯组的正端或负端。本实用新型的优点是:(I)可以在任一原始电芯失效时，实时地加入备用电芯，使电池组保持正常的供电。(2)在加入备用电芯的状态下，备用充放电闸门取代先前的充放电闸门，可使电池组的充放电过程顺利，不产生干扰或干涉。(3)配置无线收发模块可主动及被动输出电池组的信息，如此可使得用户、维修者或制造者方便取得电池信息。(4)用户可以传送一断路指令要求电池组不输出电力，因此，对于使用该电池组的装置或交通工具，可以达到无法启动的防盗效果。
图1是本实用新型的结构示意图。图2是本实用新型的充放电闸门及备用充放电闸门的结构示意图。图3是本实用新型的备用电芯的启用流程图。图4是本实用新型被动传送电池组状态及参数的流程图。图5是本实用新型主动传送电池组状态及参数的流程图。图6是本实用新型限制电池组电力输出的操作流程图。
具体实施方式
请参阅图1，本实用新型电池组10包括一电芯组20及一保护板30。更进一步，电芯组20包括多个原始电芯22、24、26和28。上述的原始电芯22、24、26、28的数量仅为示例说明，并非以此为限。各原始电芯22、24、26、28形成串联，且各原始电芯22、24、26、28的电压可以互相相加。电池组10在正常的状态时由上述的各原始电芯22、24、26、28提供电力。保护板30电性连接该电芯组20。更进一步，保护板30具有一处理器32，该处理器32电性连接一平衡电路34、一侦测电路36、一充放电保护电路38及一充放电闸门40。更进一步，处理器32用以进行信息及指令的处理与分配。该平衡电路34电性连接各原始电芯22、24、26、28，并可在充电及放电时，对各原始电芯22、24、26、28进行平衡保护。侦测电路36具有多个侦测器，用以对应每一个原始电芯22、24、26、28。每一个侦测器可用以获取对应的原始电芯22、24、26、28的状态。上述的状态包括电压、电流或表面温度。充放电保护电路38与充放电闸门40连接，其间可互相搭配使用。在放电状态下，电流可自各原始电芯22、24、26、28输出，且经过由充放电保护电路38控制的充放电闸门40而进入负载装置；充电时，外界电力经过由充放电保护电路38控制的充放电闸门40以及平衡电路34而储存于各原始电芯22、24、26、28中。值得注意的是，本实用新型还包括一备用电芯42及一备用充放电闸门44，该备用充放电闸门44电性连接该备用电芯42、该充放电保护电路38及该处理器32。其中，该备用电芯42可配置在电芯组20的最外侧，例如，位于原始电芯22的一侧，例如正端。此外，备用电芯42与电芯组20的各原始电芯22、24、26、28形成串联的形式。根据上述的技术特征，备用电芯42也可以配置在电芯组20的负端。该充放电闸门40与该电芯组20上连接有该备用电芯42的一端连接，备用充放电闸门44与该备用电芯42串联连接，充放电闸门40、备用充放电闸门44分别与该电芯组20上没有连接该备用电芯42的一端之间连接负载装置。请参阅图2，充放电闸门40与备用充放电闸门44为具有网关功能的组件，例如，两个电性相连的P型金氧半场效晶体管(PMOS)，其中一个PMOS用以作为放电时的控制闸门，另一个PMOS用以作为充电时的控制闸门。请参阅图1，在正常的充电或放电状态下，备用充放电闸门44不运作。换言之，在正常的状态下，备用电芯42并不参与放电或充电。请参阅图1及图3，以电池组10放电为例，在放电过程中，侦测电路36会持续地侦测电芯组20的每个原始电芯22、24、26、28的使用状态(步骤S50)，且侦测的结果传送给处理器32进行判断。此外，平衡电路34及充放电保护电路38可对各原始电芯22、24、26、28执行平衡保护的工作。步骤S52及步骤S54示出当发现有任一原始电芯故障或失效(即该原始电芯内部形成短路)，处理器32可下达命令使充放电闸门40停止作用(off)。接着，根据步骤S56及步骤S58所示，该处理器32可以下达命令启用备用充放电闸门44，且该备用电芯42可与电芯组20 —同提供电力。根据本实用新型的设计，即便任一原始电芯22、24、26、28发生损坏，备用电芯42均可实时加入供电，因此，电池组10可以持续地提供适当的电力，进而使得使用该电池组的交通工具或用电设备，例如电动车，可以保持正常的运作。此外，备用充放电闸门44实时地取代充放电闸门40，可使电池组10顺利地进行充电与放电，换言之，在放电状态下，电流可自各原始电芯22、24、26、28输出，且经过由充放电保护电路38控制的备用充放电闸门44而进入负载装置，充电时，外界电力经过由充放电保护电路38控制的备用充放电闸门44以及平衡电路34而储存于各原始电芯22、24、26、28中，如此电池组10可以保持原有的功能。请再参阅图1，本实用新型具有一无线收发模块46，该无线收发模块46电性连接该处理器32。该无线收发模块46可以是短距离或长距离的收发模块，例如，蓝牙(Bluetooth)模块、Zigbee模块、WiMax模块、GPRS模块或幅移键控调变/频移键控调变模块(ASK/FSK module)等。由于无线收发模块46配置在保护板30上，故使用者可以藉此取得电池组10的状态信息。请参阅图4，其示出了被动传送电芯信息的方式。步骤S60及步骤S62示出使用者可以由外部发送一道电池组状态回报指令，且由无线收发模块46接收该道指令。接着，步骤S64示出处理器32可以根据指令的要求收集电池组状态及参数。例如，藉由侦测电路36获知各原始电芯的电压与电流强度、表面温度。步骤S66示出，处理器32获得信息后可经由无线收发模块46将电池组的信息及参数传送给一接收装置。根据以上的说明，本实用新型可以在不必拆开电池组及配接讯号线的状态下，获得电池组的状态信息。请参阅图5，其示出主动传送电芯信息的方式。步骤S70及步骤S72示出利用侦测电路36来侦测电芯组的各原始电芯的状态，并且搭配处理器32判断原始电芯是否有任一发生失效的情形。当有任一原始电芯发生失效，则由步骤S74所示，可立即启用备用电芯加入供电。在启动备用电芯之后，步骤S76示出无线收发模块46可主动发出一个通报信息给使用者或维修者或制造者。该通报信息可以包括警报信号，或原始电芯的状态信息，或电池组的制造序号。再以电动车为例，电池组可以自动地将自身的信息传出且显示在一显示器上，如此，电动车的使用者可以随时查看电池组的状态，提早预防电池组损坏。此外，也可以简化电池组与显示器间的配线。另外，本实用新型可以搭配一个遥控器，该遥控器传送一断路指令。请参阅图6，其示出一电动车或一交通工具的防盗操作流程。步骤S80及步骤S82示出用户传送一断路指令，经无线收发模块46至处理器32。步骤S84及步骤S86示出，依断路指令的要求，处理器可用以控制该充放电闸门40及该备用充放电闸门44形成断路。在充放电闸门40及备用充放电闸门44形成断路的状态下，电池组会形成无电力输出的状态。对一个用电设备而言，例如电动车或需电力启动的交通工具，电池组无法输出电力，该用电设备自然无法正常启动。换言之，藉由本实用新型的设计可以达到防盗的效果。根据上述的说明，本实用新型具有以下优点:(I)可以在任一原始电芯失效时，实时地加入备用电芯，使电池组保持正常的供电。(2)在加入备用电芯的状态下，备用充放电闸门取代先前的充放电闸门，可使电池组的充放电过程顺利，不产生干扰或干涉。(3)配置无线收发模块可主动及被动输出电池组的信息，如此可使得用户、维修者或制造者方便取得电池信息。(4)用户可以传送一断路指令要求电池组不输出电力，因此，对于使用该电池组的装置或交通工具，可以达到无法启动的防盗效果。以上所述是本实用新型的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。
权利要求1.一种具有备用电芯的电池组，其特征在于:它包括: 一电芯组,该电芯组由多个原始电芯互相电性串联而成，该电芯组具有一正端及一负端; 一保护板，该保护板电性连接该电芯组，该保护板上具有一处理器，且该处理器电性连接一充放电保护电路； 一侦测电路，该侦测电路位于该保护板上且电性连接该处理器； 一充放电闸门，该充放电闸门电性连接该充放电保护电路及该处理器； 一备用电芯，该备用电芯串联地连接该电芯组的原始电芯； 一备用充放电闸门，该备用充放电闸门电性连接该备用电芯、该充放电保护电路及该处理器； 其中，该电池组的任一原始电芯失效，该充放电闸门自动停用且该备用充放电闸门自动启用，进而该备用电芯加入该电芯组一同提供电力。
2.如权利要求1所述的具有备用电芯的电池组，其特征在于:还包括一无线收发模块，该无线收发模块电性连接所述处理器。
3.如权利要求2所述的具有备用电芯的电池组，其特征在于:所述无线收发模块为Bluetooth模块、Zigbee模块、WiMAX模块、幅移键控调变/频移键控调变模块或GPRS模块中的任一种。
4.如权利要求1所述的具有备用电芯的电池组，其特征在于:所述备用充放电闸门具有两个电性相连的金氧半场效晶体管。
5.如权利要求1所述的具有备用电芯的电池组，其特征在于:所述备用电芯连接所述电芯组的一侧。
6.如权利要求5所述的具有备用电芯的电池组，其特征在于:所述备用电芯连接所述电芯组的正端。
7.如权利要求5所述的具有备用电芯的电池组，其特征在于:所述备用电芯连接所述电芯组的负端。
专利摘要本实用新型公开了一种具有备用电芯的电池组，其包括一电芯组，电性连接一保护板，其中，电芯组由多个原始电芯互相电性串联而成；保护板具有一处理器，且处理器电性连接一充放电保护电路；一侦测电路位于该保护板上且电性连接该处理器；一充放电闸门电性连接该充放电保护电路及该处理器；一备用电芯串联连接该电芯组的原始电芯；以及一备用充放电闸门电性连接该备用电芯、该充放电保护电路及该处理器。当电芯组的任一原始电芯失效，该充放电闸门自动停用且该备用充放电闸门自动启用，进而使该备用电芯加入该电芯组一同提供电力。
文档编号H01M10/42GK202917602SQ20122055998
公开日2013年5月1日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者周元玉, 周杰 申请人:周元玉, 周杰