利用二次电池的电源装置及电源装置的电池模式转换方法
【专利摘要】本发明涉及利用二次电池的电源装置，上述利用二次电池的电源装置具有两个以上的二次电池，对于大部分的输出，利用一个二次电池来向负荷供电，对于剩余输出，利用于其他一个二次电池的充电，来提高蓄电池的能量效率，由此能够完全充电一次来延长使用二次电池的时间(放电时间)，并且安全。本发明的利用二次电池的电源装置的特征在于，包括：两个以上的二次电池，能够进行充电/放电，逆变器，在使上述两个以上的二次电池中的某一个二次电池进行放电的情况下，向负荷传递放电模式下的二次电池的直流输出电压，继电器，进行切换，以使上述两个以上的二次电池中的上述放电模式下的二次电池与上述逆变器相连接，另一方面，以使上述两个以上的二次电池中与上述放电模式不同的模式下的其他二次电池与上述逆变器相连接，以及控制部，控制上述继电器的切换动作，来向通过上述逆变器的上述负荷交替地供给上述两个以上的二次电池的电力；在各直流端子的(+)端子及(－)端子中，同一侧极性的端子以固定方式相连接，通过分别转换未被固定连接的另一侧极性的端子来进行控制。
【专利说明】利用二次电池的电源装置及电源装置的电池模式转换方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及利用二次电池的电源装置及上述电源装置的电池模式转换方法，更详 细地涉及利用二次电池的电源装置及上述电源装置的电池模式转换方法，上述利用二次电 池的电源装置具有两个以上的二次电池，对于一部分输出，利用一个二次电池来向负荷供 电，并且，对于其他一部分输出，利用于其他一个以上的二次电池的充电，来能够提高蓄电 池的能量效率。
【背景技术】
[0002] 通常，二次电池是指，与只能使用一次的一次电池不同，当使用后连接电源来进行 充电时，能够通过可逆反应再使用的能够充电的电池。
[0003] 然而，这种二次电池因电池的充电容量而在进行一次充电之后经过规定时间会被 放电，从而需要再次进行充电，而在二次电池的充电过程中，无法进行放电或充电/放电效 率明显下降，因此在大部分的情况下，设置两个以上的二次电池，并将它们并联连接而使 用，或者在用额外的装置来对一个二次电池进行充电期间，使其他二次电池进行放电来连 续使用。
[0004] 尤其，就这种二次电池而言，在用正常额定电流继续放电的情况下，存在实际使用 时间明显短于制造商所理想的使用时间的共同的问题。
[0005] 作为一例，二次铅蓄电池通过将化学能转换为电能的放电和将电能转换为化学能 的充电的循环起到电池的功能。
[0006] 通常，在上述二次铅蓄电池中，当进行放电时，硫酸盐（sulfate，S04)与极板相结 合，来生成水，使得比重变低，当再次进行充电时，结合的硫酸盐返回到电解液，使得比重变 大。
[0007] S卩，作为二次铅蓄电池，由浸泡于稀硫酸水溶液的铅（Pb)和二氧化铅（Pb02)的电 极构成，结果发生如下的电池反应：
[0008] 阳极：Pb (s) +HSCV - PbS04 (s) +H++2e-
[0009] 阴极：Pb02 (s) +HS(V+3H++2e- - PbS04 (s) +2H20
[0010] 二次铅蓄电池 ：Pb (s) +Pbo2 (s) +2HSCV+2H+ - 2PbS04 (s) +2H20
[0011] 两个电极反应生成不溶性的PbS04并附着于两个电极。
[0012] 当上述二次铅蓄电池进行放电时，消耗硫酸，并生成水，且上述水的密度为硫酸溶 液密度的约70%，因此，能够通过测定电解液的密度来了解电池的充电状态，且当二次铅蓄 电池再次进行充电时，电极反应成为上述反应的逆反应。
[0013] 然而，在经过长时间的充电/放电循环期间，发生当进行放电（包括自放电）时附 着于两个电极的硫酸盐在进行充电时没有脱离，而是依旧附着的情况，这种情况被称为硫 化（硫酸盐化）现象。
[0014] 二次铅蓄电池放电越多这种硫化现象就越严重，由此，化学、电反应的通道被阻 断，并起到绝缘功能，因此降低二次铅蓄电池的电压、容量及比重度。
[0015] 由此，存在因二次铅蓄电池的效率降低而明显缩短完全充电一次就能够使用二次 铅蓄电池的时间（放电时间）的问题。
[0016] 实际上，在多用于通用汽车的德科电池的情况下，一个铅蓄电池的容量为12V、 100A，电力为1200W，当并联连接两个上述铅蓄电池时，总电力为2400W，当并联连接两个上 述铅蓄电池来向300W的负荷供给电力，则理论上应使用8小时，但实际上，当连续进行放电 时只能使用远远小于8小时的1. 5小时左右。
[0017] 这也能够在下列"表1"中确认，"表1"为在并联连接两个直流（DC) 12VU00A输出 的铅蓄电池来构成电源，并通过1200W逆变器（模型SI-1000A)连接作为300W的白炽灯的 负荷来连续进行放电的情况下，以10分钟为单位检查铅蓄电池的电压和逆变器的电压的 试验结果。
[0018] 表 1
[0019]
【权利要求】
1. 一种利用二次电池的电源装置，其特征在于， 包括： 两个以上的二次电池，能够进行充电/放电， 逆变器，在使上述两个以上的二次电池中的一个二次电池进行放电的情况下，向负荷 传递放电模式下的二次电池的直流输出电压， 继电器，进行切换，以使上述两个以上的二次电池中的上述放电模式下的二次电池与 上述逆变器相连接，另一方面，以使上述两个以上的二次电池中与上述放电模式不同的模 式下的其他二次电池与上述逆变器相连接，以及 控制部，控制上述继电器的切换动作，来向通过上述逆变器的上述负荷交替地供给上 述两个以上的二次电池的电力； 在各直流端子的（+)端子及（一）端子中，同一侧极性的端子以固定方式相连接，通过 分别转换未被固定连接的另一侧极性的端子来进行控制。
2. 根据权利要求1所述的利用二次电池的电源装置，其特征在于，还包括：充电器，用 于对上述充电模式的二次电池进行充电，使得上述充电模式的二次电池具有上述两个以上 的二次电池中的上述放电模式下的二次电池的一部分输出电源，并使上述两个以上的二次 电池中与上述放电模式不同的模式下的二次电池处于充电模式。
3. 根据权利要求1所述的利用二次电池的电源装置，其特征在于，用于对上述两个以 上的二次电池中与上述放电模式不同的模式下的二次电池进行充电的商用交流电源能够 与第四开关（SW4)相连接，或者上述利用二次电池的电源装置还包括外部电源，外部电源 能够是用于直接对上述充电模式下的二次电池进行充电的外部太阳能电池（60)。
4. 根据权利要求1所述的利用二次电池的电源装置，其特征在于，上述两个以上的二 次电池中的第一电池（1)及第二电池（2)以成对形式构成。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的利用二次电池的电源装置，其特征在于，各直流 端子的（+)端子以固定方式相连接，通过分别转换（一）端子来进行控制。
6. 根据权利要求1至4中任一项所述的利用二次电池的电源装置，其特征在于， 上述继电器包括： 电池连接板（15、16)，分别与各二次电池的另一侧极性的端子相连接； 继电器部（11、12)，移动端子与各上述电池连接板（15、16)相连接； 充电器连接板（13)，同时与上述继电器部的第一固定端子（111U21)相连接；以及 逆变器连接板（14)，同时与上述继电器部的第二固定端子（112U22)相连接。
7. 根据权利要求1至4中任一项所述的利用二次电池的电源装置，其特征在于， 上述控制部包括： 电池电源输入部（210)，用于输入上述二次电池的电源； 电池电压显不部（260、270)，用于输出从上述电池电源输入部（210)输入的上述二次 电池的电压大小； 继电器控制信号输出部（250)，用于输出控制上述继电器部的动作的控制信号；以及 处理部（240)，包括控制集成电路，上述控制集成电路检测上述二次电池的电压大小， 并通过上述继电器控制信号输出部（250)来输出继电器控制信号。
8. -种利用二次电池的电源装置的电池模式转换方法，利用根据权利要求1至4中任 一项所述的二次电池，上述利用二次电池的电源装置的电池模式转换方法的特征在于，包 括： 步骤（a)，测定上述二次电池的瞬时电压，并通过各电压显示部（260、270)来输出（步 骤S1、步骤S2); 步骤（b)，对已测定的上述二次电池的瞬时电压（VB1、VB2)进行比较（步骤S3); 步骤（c)，在已测定的上述二次电池中，将瞬时电压（VB1)最大的二次电池设置为放电 模式，将瞬时电压（VB1)最小的二次电池设置为充电模式； 步骤（d)，判断处于放电模式的上述二次电池的电压是否下降预先设定的基准值以上 (步骤S5);以及 步骤（e)，若上述电压下降了预先设定的基准值以上，则将处于放电模式的二次电池转 换为充电模式，将处于充电模式的一个二次电池转换为放电模式（步骤S8)。
【文档编号】H01M10/44GK104160584SQ201380005202
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年1月11日 优先权日:2012年1月12日
【发明者】朱珍宽 申请人:朱珍宽