電池組的自動控制並聯裝置的製作方法

2023-07-21 23:39:41 1

專利名稱：電池組的自動控制並聯裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種電池組的自動控制並聯裝置，尤指一種可以針對相同電壓、相同容量或是不同容量大小的電池組進行自動開始並聯及停止並聯恢復單獨供電，達到全使用的裝置。
背景技術：
隨著科技的進步與發展，各種新的技術不斷的被開發與應用，以增加產品本身的品質與精緻度。尤其隨著油價的不斷往上攀升以及環保意識的抬頭，各種強調環保節能的產品被不斷的開發研究出來。尤其交通工具與油價更是有緊密的聯結關係，包括有電動汽車、電動機車跟電動腳踏車，其中單純電動汽車因為牽涉到續航力與充電便利性的問題有待克服，所以目前市面上極大部分是油電混合車。除此之外，電動機車及電動腳踏車則已經完全進入量產以及商品化的階段。另外，電動機車的發展，雖然已有一定程度的進步，但目前均使用單一(固定)容量的電池組，因為電池組在使用上亦有一定的使用壽命限制，在經過不斷的充電、放電後會使該電池組的可使用容量慢慢減少，當動力電池的可使用電量衰減到原來的六成以下時將會明顯的影響到其正常使用(影響到電動續航能力)，此時要有效解決或改善此問題不是直接將電池換新，就是使用者要自行準備備用電池並隨時攜帶外出以便必要時更換。惟前者將尚餘六成充電力的電池組直接淘汰不僅花錢，也顯得不夠環保。而後者不僅在電池組的更換上有其一定的難度，且要使用者每次出門都要另外攜帶一個備用電池也顯得相當的不便，雖然目前的電動車輛大部分都有殘餘電量的顯示功能，但是消費者如何根據殘餘電量推算是否有足夠的電力到達目的地，畢竟不同的路況(例如爬坡上山或是塞車走走停停等)甚至騎乘者的體重也會影響到耗電量的大小及續航力。有鑑於此，本案的創作人曾提出第200920274225.0號「多組動力電池整合裝置」 的實用新型專利申請，其主要針對不同輸出電壓大小的電池組A利用一直流-直流轉換器 (DC-DC converteiOB及一控制單元C對該電池組的輸出電源作一有效的控制與管理(如圖1所示)，讓控制單元C不論是選擇由哪一組動力電池組進行供電，藉由該直流-直流轉換器(DC-DC converter^可以有效控制並固定其輸出電壓給電動車的電動馬達(圖中未示)，達到穩定輸出動力的目的。惟前述的設計，雖然確實可以達到穩定供電的效果，但因為該現有產品將電壓調整到固定電壓後輸出的設計，令車輛如果要偵測該電池組A的殘餘電量，則必須將車輛本身與控制單元C之間設置連接界面來偵測電池組A的剩餘電量，因此不可避免的會對該產品的使用範圍與相容性產生一定程度的影響。因此，為改善上述的缺失，本創作人潛心研究，並配合學理的應用，及經過不斷的努力、試驗及改進，終於提出一種巧妙的設計，且能有效改善上述缺失的電池組的自動控制並聯裝置。發明內容本實用新型的主要目的在於提供一種電池組的自動控制並聯裝置，可將一個以上的電池組透過偵測元件偵測該電池組的電壓與電容量大小，並在適當時機自動開始並聯或是停止並聯恢復單獨供電，達到低損耗的綠色節能功效。本實用新型的次要目的在於提供一種電池組的自動控制並聯裝置，其可以將電池組容量做最佳的規劃與切換，不僅提高能源利用率且可以提升續航能力。本實用新型的又一目的在於提供一種電池組的自動控制並聯裝置，其自動偵測切換的技術可以解決現有手動切換的不便，且降低對電池的損耗。本實用新型的又一目的在於提供一種電池組的自動控制並聯裝置，其可直接整合在電池組上成為一供電模組，直接放到電動車上將並聯裝置輸出的正、負供電端與電動車連接就可以完成，令其可以適用各家不同規格的電動車使用者。達到前述的目的，本實用新型提供了一種電池組的自動控制並聯裝置，其主要由至少一電池組、至少一偵測單元、一控制單元及一功率驅動單元所組成，其中，該控制單元與該電池組、該偵測單元及該功率驅動單元間均設有電氣連接，而該偵測單元及該功率驅動單元分別與電池組電氣連接，該偵測單元並將所測得的電壓或電流大小或電池容量傳送到該控制單元，令該控制單元依據每一電池組中的狀況決定單獨供電以及開始並聯或是停止並聯恢復單獨供電的時機並由功率驅動單元調整輸出功率大小。實施時，該偵測單元是電壓感測器。實施時，該偵測單元是電流感測器。實施時，每一電池組進一步包含有一剩餘電量偵測單元，該剩餘電量偵測單元與該控制單元設有電氣連接。實施時，該剩餘電量偵測單元與該控制單元間進一步設有資訊整合界面。實施時，所述控制單元進一步設有一顯示器。實施時，所述偵測單元、所述控制單元及所述功率驅動單元直接整合在電池組上成為一供電模組。實施時，該一個以上的電池組的輸出電壓規格相同。實施時，該控制單元在一個以上的電池組間的電壓差超過1.5V時則不予並聯而選擇電壓較高的電池組進行單獨供電。實施時，該控制單元在一個以上的電池組間的電壓差在1.5V以內，且電機電流在 5安培以內時，該控制單元就會自動啟動切換成並聯供電。實施時，該控制單元在一個以上的電池組間的電壓差超過1.5V時則不予並聯而選擇電壓較高的電池組進行單獨供電。實施時，該控制單元在一個以上的電池組間的電壓差在1.5V以內，且電機電流在 5安培以內時，該控制單元就會自動啟動切換成並聯供電。與現有技術相比，本實用新型電池組的自動控制並聯裝置，其主要由至少一電池組、至少一偵測單元、一控制單元及一功率驅動單元所組成，其中該控制單元與電池組、偵測單元及功率驅動單元等各個元件間均設有電氣連接，而偵測單元及功率驅動單元則分別與電池組做電氣連接，該偵測單元並可將所測得的電壓或電流大小等數值或容量傳送到控制單元，令該控制單元可以依據每一電池組中的狀況決定單獨供電以及開始並聯或是停止並聯恢復單獨供電的時機並可藉由功率驅動單元調整輸出功率大小。為了能更清楚地描述本實用新型所提出的電池組的自動控制並聯裝置，以下將配合圖示詳細說明之

圖1為現有產品的示意圖。圖2為本實用新型的示意圖。圖3為本實用新型另一實施例的示意圖。圖4A及圖4B為本實用新型的實施電路參考圖。附圖標記說明A 電池組；B 直流-直流轉換器；C 控制單元；D 電動車； E 電動馬達；1 電池組；11 剩餘電量偵測單元；2 偵測單元；3 控制單元；4 功率驅動單元；5 顯示器；6 資訊整合界面。
具體實施方式
首先請參閱圖2，其是本實用新型的示意圖，本實用新型電池組的自動控制並聯裝置；其主要由至少一電池組1、至少一偵測單元2、一控制單元3及一功率驅動單元4所組成，其中該控制單元3與電池組1、偵測單元2及功率驅動單元4等各個元件間均設有電氣連接，而偵測單元2及功率驅動單元4則分別與電池組1做電氣連接，該偵測單元2並可將所測得的電壓或電流大小等數值或容量傳送到控制單元3，令該控制單元3可以依據每一電池組1中的狀況決定單獨供電以及開始並聯或是停止並聯的時機並可藉由功率驅動單元4調整輸出功率大小。本實用新型於前段所述的結構中，該偵測單元2是可偵測電壓大小的電壓感測器以及可偵測電流大小的電流感測器或電池容量偵測。藉由前段所述的結構設計，本實用新型主要利用偵測單元2主動偵測每一電池組 1的供電狀況，包括電流及電壓大小或電池容量，並將所偵測到的數據直接傳送到控制單元 3，由控制單元3依據其所傳送過來的數值判斷要單獨使用哪個電池組1負責供電，或是將一個以上的電池組3予以並聯同時供電，藉以獲得最佳的供電效果。又前段所述的控制單元3，其選擇單獨供電或並聯供電的時機，原則上主要依據不同電池組1間的電壓差以及電流大小而定，如果該電池組1間的電壓差超過1. 5V則不予並聯而選擇電壓較高的電池組1進行單獨供電，一但電池組1間的電壓差降到1. 5V以內，且電機電流在5安培以內(代表駕駛當下並未做加速動作)時，該控制單元3就會自動啟動切換成並聯供電，藉以減少切換並聯的瞬間因為供電的不穩定造成電動馬達動力輸出受到影響而產生瞬間頓挫等不舒適的感覺。又本實用新型於前述的結構中，該控制單元3進一步設有一顯示器5，該顯示器5 可以顯示各個電池組1的剩餘電量，以及目前由哪一個電池組1負責供電(單獨供電或是並聯同時供電)等等的相關資訊，提供給使用者作為操作的參考。又本實用新型於前述的結構中，對於一些本身即設有剩餘電量偵測單元11的電池組1 (如圖3及圖4A、圖4B所示)來說，於本實用新型的控制單元3間進一步設有資訊整合界面(communication interface) 6，該資訊整合界面6可以有效讀取該電池組1上剩餘電量偵測單元11的偵測數據，並傳送給控制單元3，同時也可以適當的顯示於控制單元3 的顯示器5上，相反的其也可以接收控制單元3的各項控制指令，選擇啟動不同的電池組1 單獨供電或是開啟並聯同時供電的工作。又本實用新型於前述的結構，其可搭配至少一電池組上成為一供電模組，令其可以直接放到電動車上將電池組經過功率調整器調整後的的正、負供電端與電動車連接就可以完成，且由於本實用新型使用相同電壓的電池組，不需調整成固定的電壓值輸出，直接就可以將偵測到的電池電壓值輸出顯示，因此可以適用各家不同規格的電動車使用，藉以大幅提升其使用的彈性與相容性。因此由上可知，藉由前述的結構設計，本實用新型不僅可以有效整合一組以上的電池組，藉由偵測元件可以即時自動偵測每一個電池組的即時狀態(包括電壓及電量大小)，並在最佳的時機做出自動切換開啟並聯或是停止並聯，不僅可以將電池組的容量做最完整的使用，有效解決現有並聯出力不均以及電壓差的問題，又可以將每一個電池組的使用壽命延長。不僅可以減少使用者更新電池組的次數；減少不必要的金錢支出，且具有極佳的環保效能，惟本實用新型的產品並不一定限於使用一個以上的電池組，其亦可以搭配單一電池組單獨使用，並依使用者的需求隨時連接其他電池組並聯使用。但是以上所述的實施例不應用於限制本實用新型的可應用範圍，本實用新型的保護範圍應以本實用新型的申請專利範圍內容所界定技術精神及其均等變化所含括的範圍為主。即大凡依本實用新型申請專利範圍所做的均等變化及修飾，仍將不失本實用新型的要義所在，亦不脫離本實用新型的精神和範圍，都應視為本實用新型的進一步實施狀況。綜上所述，本實用新型的電池組的自動控制並聯裝置，其可針對電池組的使用狀況自動調整開啟並聯或是停止並聯的時機，減少人為切換時的不適感，不僅可以將每一電池組的使用壽命期限延展到極致，且可以提供電動馬達一穩定的輸出電壓及保有良好的續航能力。因此，其實用性無庸置疑，且本實用新型申請前亦未曾見於任何刊物或公開場合， 其新穎性及進步性毫無疑慮，誠已符合新型專利法所規定的要件。
權利要求1.一種電池組的自動控制並聯裝置，其特徵在於，其主要由至少一電池組、至少一偵測單元、一控制單元及一功率驅動單元所組成，其中，該控制單元與該電池組、該偵測單元及該功率驅動單元間均設有電氣連接，而該偵測單元及該功率驅動單元分別與電池組電氣連接，該偵測單元並將所測得的電壓或電流大小或電池容量傳送到該控制單元，令該控制單元依據每一電池組中的狀況決定單獨供電以及開始並聯或是停止並聯的時機並由功率驅動單元調整輸出功率大小。
2.如權利要求1所述的電池組的自動控制並聯裝置，其特徵在於，該偵測單元是電壓感測器。
3.如權利要求1所述的電池組的自動控制並聯裝置，其特徵在於，該偵測單元是電流感測器。
4.如權利要求1所述的電池組的自動控制並聯裝置，其特徵在於，每一電池組進一步包含有一剩餘電量偵測單元，該剩餘電量偵測單元與該控制單元設有電氣連接。
5.如權利要求4所述的電池組的自動控制並聯裝置，其特徵在於，該剩餘電量偵測單元與該控制單元間進一步設有資訊整合界面。
6.如權利要求1所述的電池組的自動控制並聯裝置，其特徵在於，所述控制單元進一步設有一顯示器。
7.如權利要求1所述的電池組的自動控制並聯裝置，其特徵在於，所述偵測單元、所述控制單元及所述功率驅動單元搭配至少一電池組成為一供電模組。
8.如權利要求1所述的電池組的自動控制並聯裝置，其特徵在於，該一個以上的電池組的輸出電壓規格相同。
9.如權利要求1所述的電池組的自動控制並聯裝置，其特徵在於，該控制單元在一個以上的電池組間的電壓差超過1. 5V時則不予並聯而選擇電壓較高的電池組進行單獨供 H1^ ο
10.如權利要求1所述的電池組的自動控制並聯裝置，其特徵在於，該控制單元在一個以上的電池組間的電壓差在1. 5V以內，且電機電流在5安培以內時，該控制單元就會自動啟動切換成並聯供電。
專利摘要本實用新型提供了一種電池組的自動控制並聯裝置，其主要由至少一電池組、至少一偵測單元、一控制單元及一功率驅動單元所組成，其中該控制單元與電池組、偵測單元及功率驅動單元等各個元件間均設有電氣連接，而偵測單元及功率驅動單元則分別與電池組做電氣連接，該偵測單元並可將所測得的電壓或電流大小等數值傳送到控制單元，令該控制單元可以依據每一電池組中的狀況決定單獨供電以及開始並聯或是停止並聯恢復單獨供電的時機並可藉由功率驅動單元調整輸出功率大小，不僅可以針對相同電壓但不同容量大小的電池組進行連接供電，提升電動車輛本身的續航力，且具有節能環保的效果。
文檔編號H01M10/48GK201956440SQ20112007392
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月18日 優先權日2011年3月18日
發明者張志鵬, 陳俊呈 申請人:宏境科技股份有限公司