二次電池、充電裝置與其電池系統的製作方法

2023-05-09 12:15:46

專利名稱：：二次電池、充電裝置與其電池系統的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種電池，特別是一種二次電池、充電裝置與其電池系統。
背景技術：
：科技日益進步，帶動電子產品不斷推陳出新，且可攜式電子產品，由於具有便攜性(portable)、可移動性(mobile)等多項優點，因此更為消費者所熱愛。其中，可攜式電子產品的動力來源即由電池所提供。再者，隨著環保意識的增強，節能減碳已成為大眾耳熟能詳的口號，因此針對交通工具方面，也由傳統的以石化燃料做為動力的技術，逐漸朝向以電池作為動力的方向發展，也促使諸如電動腳踏車、電動機車或電動汽車等產品相繼問世。由上述說明可知，電池的應用範圍極為廣泛，其中又以二次電池(secondarybattery)最廣為被利用。由於二次電池具有可重複使用的特性，也就是說，當電池電量用罄後，藉由充電的過程即可再次使用二次電池，因此大多數的電子產品或電動交通工具所使用的電池皆為二次電池。然而，傳統上使用充電器對二次電池進行充電時，使用者並無法得知二次電池於充電過程中的相關信息，相對的，使用者大多僅能知道電池的電量是否充飽。舉例說明，實務上大多以指示燈作為標示，於充電中若電池電量尚未充飽，指示燈顯示紅燈，當電量充飽時，指示燈轉為顯示綠燈，由此可知，使用者並無法得知更多相關的充電信息。
發明內容有鑑於此，本發明提出一種二次電池、充電裝置與其電池系統。藉由本發明所提出的二次電池、充電裝置或電池系統，可記錄二次電池於充電時，所對應的相關充電信息，並且可將充電信息輸出予使用者。如此，不僅使用者可清楚得知充電信息，更可藉由所取得的充電信息，進一步擴大二次電池於商業模式上的應用。本發明提出一種二次電池，運用充電裝置以進行充電，該充電裝置提供電源並控制充電動作並產生充電信息，包含電池單元，接收該電源，而進行該充電動作；及記憶單元，耦接該充電裝置，儲存該充電信息。本發明更提出一種二次電池，運用充電裝置以進行充電，該充電裝置提供電源並控制充電動作，包含電池單元，接收該電源，而進行該充電動作；記憶單元，儲存對應於該充電動作的充電信息；控制單元，耦接該記憶單元、該電池單元及該充電裝置，產生該充電信息，儲存、擷取該充電信息於該記憶單元，傳輸該充電信息予該控制單元。本發明尚提出一種充電裝置，用以對具有記憶單元的二次電池進行充電動作，且該記憶單元儲存對應於該充電動作的充電信息，該充電裝置包含電源單元，耦接該二次電池，提供電源以進行該充電動作；控制單元，耦接該記憶單元與該電源單元，進行該充電動作的控制，產生該充電信息，儲存、擷取該充電信息於該記憶單元；及輸出單元，耦接該控制單元，輸出該控制單元所擷取的該充電信息。本發明亦提出一種充電裝置，用以對具有記憶單元與第一控制單元的二次電池進4行充電動作，該控制單元依據該充電動作產生充電信息並儲存、擷取於該記憶單元，該充電裝置包含電源單元，耦接該二次電池，提供電源以進行該充電動作；第二控制單元，耦接該電源單元與第一控制單元，進行該充電動作的控制，擷取該充電信息；及輸出單元，耦接該第二控制單元，輸出該第二控制單元所擷取的該充電信息。本發明亦提出一種電池系統包含電池單元，接收電源，而進行充電動作；記憶單元，儲存對應於該充電動作的充電信息；電源單元，耦接該電池單元，用以提供該電源；控制單元，耦接該記憶單元與該電池單元，控制該充電動作，產生該充電信息，儲存並擷取該充電信息於該記憶單元；及輸出單元，耦接該控制單元，輸出該控制單元所擷取的該充電信肩、O有關本發明的較佳實施例及其功效，茲配合如後。圖IA二次電池第一實施例的方塊圖；圖IB二次電池第二實施例的方塊圖；圖2A充電裝置第一實施例的方塊圖；圖2B充電裝置第二實施例的方塊圖；圖3A電池系統第一實施例的方塊圖；圖3B電池系統第二實施例的方塊圖；圖4A電池系統第一實施例的方塊圖；圖4B電池系統第二實施例的方塊圖；及圖5充電裝置的輸出單元50的一實施例。符號說明1二次電池3電池系統20記憶單元30電源單元50輸出單元52條狀圖案70計費單元具體實施例方式請參照圖1A，該圖所示為二次電池第一實施例的方塊圖。本發明所提出的二次電池1包含電池單元10及記憶單元20。電池單元10接收電源，而進行充電動作。由於，本發明所提出的電池為二次電池，因此電池單元10可接外部提供的電源，以進行充電動作，讓二次電池1可重複使用。其中，電池單元10可為磷酸鋰鐵電池、鋰鈷電池、鋰錳電池、鋰鎳電池、鋰鎳鈷電池、鋰鎳錳電池或鋰鎳錳鈷電池等鋰離子類的二次電池，或如鉛酸電池類的二次電池。上述各種不同材質的電池，各自具有不同的優缺點，以磷酸鋰鐵電池為例，磷酸鋰鐵電池具有多項優點，例如高溫特性佳、循環壽命長、材料成本低等，且磷酸鋰鐵電池的安2充電裝置10電池單元22控制單元40控制單元51圖案60網絡通信單元80伺服器全性更為目前電池材料中最佳者。因此本發明所提出的電池單元10可特別選用磷酸鋰鐵電池，用以提升二次電池1整體的安全性等多項特點。記憶單元20耦接外部的充電裝置，儲存對應於充電動作的充電信息。其中，記憶單元20可為非揮發性內存(non-volatilememory)，因此儲存於記憶單元20中的數據不會因電源的消失而不見。於此，非揮發性內存可為鐵電隨機存取內存(FerroRandomAccessMemory，FRAM)、可抹除程序化只讀存儲器(ElectricallyProgrammableReadOnlyMemory,EPR0M)、電氣可抹除式只讀存儲器(ElectricallyErasableProgrammableReadOnlyMemory,EEPR0M)(FlashMemory)(MagnetoresistiveRandomAccessMemory,MRAM)或雙向通用內存(OvonicUnifiedMemory,0UM)等多種不同形式的內存。上述的多種內存中，鐵電隨機存取內存比起其它的內存具有多項優點，例如寫入速度快、讀取速度快、可無限次抹除寫入、消耗功率低等，因此本發明所提出的記憶單元20可特別選用鐵電隨機存取內存，用以提升記憶單元20整體的效能。於此，記憶單元20所儲存的充電信息，是當二次電池1進行充電時，由外部的充電裝置所產生的相關信息，例如電池編號，代表此顆二次電池1的身份；充電次數，代表此顆二次電池1總共已充電的總次數；充電電量，代表二次電池1目前充電的電量為何，可利用百分比或其它數值方式表示；已充電時間，代表二次電池1此次充電動作已經歷的時間，此可以充電狀態來代表，例如充電中、電力狀態的百分比；尚需充電時間，代表二次電池1距離電量完全充飽尚需多久的時間；尚餘充電次數，代表二次電池1尚可充電的次數；平均可使用時間，代表二次電池1以目前已充電的電量，使用於所對應的產品上，平均可讓產品正常運轉多久的時間；日期，代表二次電池1此次的充電日。充電過程中，理想上是充電完成後，使用者方能拆卸二次電池1。不過，有可能會發生使用者在二次電池1尚未充飽的狀態下即停止充電，並將二次電池1拆卸。負責提供充電信息的外部控制單元不知使用者何時會停止充電，必須動態地儲存充電信息於記憶單元20當中。由於記憶單元20的內存容量有限，因此，儲存充電信息時，可採取當次充電時，動態地更新所儲存的充電信息。一旦停止充電時，即可保持當次最新的充電信息。請參照圖1B，該圖所示為二次電池第二實施例的方塊圖。本發明所提出的二次電池1包含電池單元10、記憶單元20及控制單元22。電池單元10接收電源，而進行充電動作。記憶單元20耦接控制單元22，儲存對應於充電動作的充電信息。控制單元22耦接外部的充電裝置，用以接收外部充電裝置所產生的充電信息，或者，由控制單元22產生充電信息。外部的充電裝置控制了整體的充電動作，並且，可產生充電信息。運用圖IA的實施例，外部的充電裝置則必須產生充電信息並儲存於記憶單元20當中。而運用圖IB的實施例，充電信息則可由二次電池1本身所內建的控制單元22來產生。於是，外部的充電器，進行充電控制及其它本發明所需要進行的動作即可。請參照圖2A，其為充電裝置第一實施例的方塊圖。本發明所提出的充電裝置2，可與上述圖IA具有儲存充電信息的記憶單元20的二次電池1相配合，而由充電裝置2對二次電池1進行充電動作以及充電信息的儲存、擷取、顯示動作。於此，充電裝置2與二次電池1的連接關係，可先參照圖3A。本發明所提出的充電裝置2包含電源單元30、控制單元640及輸出單元50。電源單元30耦接二次電池1，而提供電源以進行充電動作。控制單元40耦接記憶單元20，控制整體的充電動作，產生充電信息，儲存、擷取充電信息於記憶單元20。輸出單元50耦接控制單元40，輸出控制單元40所擷取的充電信息。如此，每次進行充電時，二次電池1的記憶單元20可實時儲存一筆充電信息。新的充電信息，其充電次數系依據前一次的充電次數的記載再增加一即可。並且，可依據充電技術的精進，不斷地提供新的充電信息給記憶單元20。記憶單元20除了可變成二次電池1的身份證明組件外，亦可成為二次電池1的壽命紀錄。而二次電池1的充電信息顯示，即由輸出單元50負責。透過輸出單元50，使用者可輕易地看到每個擺在充電裝置2的二次電池1的充電狀態，如前述的電池編號、充電時間、充電次數、充電日期，進而可判斷是否繼續使用二次電池1。輸出單元50可為液晶顯示器(LiquidCrystalDisplay,LCD)、發光二極體(Light-EmittingDiode,LED)顯示器或有機發光二極體(OrganicLight-EmittingDiode,0LED)顯示器等多種可用以顯示充電信息的顯示器。此外，本發明所提出的充電裝置2，可與上述圖IB具有儲存充電信息的記憶單元20與控制單元22的二次電池1相配合，而由充電裝置2對二次電池1進行充電動作以及充電信息的儲存、擷取、顯示動作。於此，充電裝置2與圖IB的二次電池1的連接關係，可先參照圖4A。電源單元30耦接二次電池1，而提供電源以進行充電動作。控制單元40耦接二次電池1的控制單元22，用以控制充電動作，並擷取充電信息於控制單元22。輸出單元50耦接控制單元40，輸出控制單元40所擷取的充電信息。圖3A與圖4A的充電裝置2動作差別在於，控制單元40於圖3A的實施例中，需擔負產生充電信息的工作，而圖4A的實施例中，則不須擔負產生充電信息的工作，其由二次電池1內建的控制單元22完成。請參照圖2B，其為充電裝置第二實施例的方塊圖。圖2B與圖2A的差異之處在於，圖2B多增加網絡通信單元60與計費單元70，兩單元可依需求而設置，並不限制兩者要同時設置，也就是說，可僅設置網絡通信單元60或計費單元70，或者同時設置網絡通信單元60及計費單元70，依需求而決定設置方式。網絡通信單元60耦接控制單元40，依據網絡通信協而傳送控制單元40所擷取的充電信息，進而將充電信息透過網絡通信單元60而傳送至後端的伺服器80，此點於後將有更詳盡的說明。計費單元70耦接控制單元40，依據充電信息而決定充電費用，此點同樣於後有更詳盡的說明。請參照圖3A與圖3B，其為電池系統第一實施例的方塊圖與電池系統第二實施例的方塊圖。由圖中所示可知，圖3A電池系統3即為前述圖IA的二次電池1與圖2A的充電裝置2的組合；圖3B電池系統3為前述圖IB的二次電池1與圖2B的充電裝置2的組合。其中，電池單元10接收電源以進行充電動作，而所接收的電源，即由耦接於電池單元10的電源單元30所提供。其餘單元，例如記憶單元20、控制單元40、輸出單元50，與前述相同，於此不再贅述。此外，如圖3B所示電池系統3，其增加網絡通信單元60與計費單元70，詳細的動作如前所述。請參照圖4A與圖4B，其為電池系統第三實施例的方塊圖與電池系統第四實施例的方塊圖。由圖中所示可知，圖4A電池系統3即為前述圖IB的二次電池1與圖2A的充電裝置2的組合；圖4B電池系統3為前述圖IB的二次電池1與圖2B的充電裝置2的組合。詳細的動作說明如前所述，不再贅述。以商業模式的一實施例舉例說明，但不以此為限。本發明提出二次電池租賃市場的商業模式，用以因應電動交通工具的盛行。此商業模式為出租二次電池1，且二次電池1可裝設於電動腳踏車或電動機車等電動交通工具，而提供動力的來源。其中，由充電裝置2與二次電池1所組成的電池系統3可設置於已廣泛設點的便利商店，如此使用者只要遇到便利商店即可更換新的二次電池1，不需擔心因電池電量用罄，而造成電動交通工具無法運轉，而又無法實時充電所產生的不便。於此，每一個便利商店可擺設一個充電裝置2，而每一個充電裝置2可同時對多個二次電池1進行充電動作，並且充電裝置2藉由控制單元40，可分別擷取各個二次電池1的記憶單元20中所儲存的充電信息。再透過輸出單元50而輸出各個二次電池1所對應的充電信息。請參照圖5，本發明充電裝置的輸出單元50的一實施例，其中包含的充電信息有電池編號、日期、已充電次數、尚餘充電次數、平均可使用時間、狀態及電力狀態等。其中，電池編號為98012345；日期為98年4月23日；已充電次數為151次；尚餘充電次數為1349次，預設為1，500次，減去已充電次數而得；平均可使用時間為29小時；狀態為充電中；電力狀態為90%充飽。狀態為充電中，可搭配充電中的圖案51來讓使用者亦於辨識；而電力狀態為90%，可搭配充飽狀態的條狀圖案52。其中，充電裝置2對多個二次電池1進行充電的動作，可採取兩種方式I.由一個充電裝置2拉出多個充電連接埠，以分別對不同的二次電池1進行同時充電。此種設計的方式，在輸出單元50的部份，可設計為每個二次電池1均配置一個輸出單元50的方式。控制單元40必需同時進行多個二次電池1的充電、多個記憶單元20的充電信息的產生、儲存、擷取，以及多個輸出單元50的充電信息顯示，因此，其運算能力要較強。II.由一個充電裝置2負責一個二次電池的充電、充電信息的顯示。如此的設計，較易實現。若採用圖2B的設計時，無論採用前述的I.或者II.方案，網絡通信單元均只需要採用一個即可。由於二次電池1的狀態，並無立即傳輸的需求，因此，只要將每個充電器的充電信息依序傳輸出去即可。假設，一使用者騎著電動腳踏車，當電動腳踏車的二次電池1電量即將用磬，此時可到附近的便利商店租用二次電池1。使用者可透過充電裝置2的輸出單元50，而得知便利商店所擺放的電池系統3中各個二次電池1相關的充電信息。於此，當使用者選定某顆二次電池1時，計費單元70即可利用充電信息而決定充電費用，也就是，所謂租用此顆二次電池1所需的費用。例如當電池信息中的充電電量較少時，所對應的充電費用就會較低，相對的，當充電電量較多，表示此時二次電池1可使用的時間也會較長，因此所對應的充電費用就會較高。此外，使用者也可透過詳細的充電信息而選擇所需的二次電池，例如藉由電池信息中的充電次數多少，可得知此顆二次電池的新舊，因此當使用者想選用較新的二次電池8時，僅需選擇充電次數較少的二次電池即可。相對的，若以計費角度思考，計費單元70也可依據電池信息中的充電次數，而決定充電費用。另一方面，提供租賃二次電池的公司，可於充電裝置2中加裝網絡通信單元60，如此便可把各個二次電池1的充電信息，依據網絡通信協議而傳送至伺服器80，而伺服器80可為租賃公司內部的伺服器或租賃公司可控管的遠程伺服器等。其中，網絡通信傳送的方式，可為有線(例如，數字用戶迴路DSL、纜線數據傳輸等)或無線(無線電信通信網路)的傳送方式。如此，提供租賃二次電池的公司即可於遠程輕鬆的控管各個二次電池。例如當二次電池的充電次數到達可充電次數的壽命門坎值時，即可提前得知進而更換新的二次電池；或者，當充電時間過長，而充電電量仍然很低時，表示此顆二次電池有故障產生，即可派員維修等。因此，藉由上述說明可知，透過本發明所提出的二次電池、充電裝置或電池系統，可讓使用者清楚得知充電信息，更可經由所取得的充電信息，而實現二次電池多種不同商業模式上的應用。雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此項技術人員，在不脫離本發明的精神所作些許的更動與潤飾，都應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明的保護範圍當根據權利要求所界定的內容為準。權利要求一種二次電池，運用一充電裝置以進行充電，其特徵在於，該充電裝置提供一電源並控制一充電動作並產生一充電信息，包含一電池單元，接收該電源，而進行該充電動作；及一記憶單元，耦接該充電裝置，儲存該充電信息。2.如權利要求1的二次電池，其特徵在於，還包含一控制單元，耦接該充電裝置與該記憶單元，用以接收該充電信息並儲存於該記憶單兀。3.一種二次電池，運用一充電裝置以進行充電，其特徵在於，該充電裝置提供一電源並控制一充電動作，包含一電池單元，接收該電源，而進行該充電動作；一記憶單元，儲存對應於該充電動作的一充電信息；及一控制單元，耦接該記憶單元、該電池單元及該充電裝置，產生該充電信息，儲存、擷取該充電信息於該記憶單元，傳輸該充電信息予該控制單元。4.一種充電裝置，用以對具有一記憶單元的一二次電池進行一充電動作，且該記憶單元儲存對應於該充電動作的一充電信息，其特徵在於，該充電裝置包含一電源單元，耦接該二次電池，提供一電源以進行該充電動作；一控制單元，耦接該記憶單元與該電源單元，進行該充電動作的控制，產生該充電信息，儲存、擷取該充電信息於該記憶單元；及一輸出單元，耦接該控制單元，輸出該控制單元所擷取的該充電信息。5.如權利要求4的充電裝置，其特徵在於，還包含一網絡通信單元，耦接該控制單元，依據一網絡通信協而傳送該充電信息。6.如權利要求4的充電裝置，其特徵在於，還包含一計費單元，耦接該控制單元，依據該充電信息而決定一充電費用。7.一種充電裝置，用以對具有一記憶單元與一第一控制單元的一二次電池進行一充電動作，該控制單元依據該充電動作產生一充電信息並儲存、擷取於該記憶單元，其特徵在於，該充電裝置包含一電源單元，耦接該二次電池，提供一電源以進行該充電動作；一第二控制單元，耦接該電源單元與第一控制單元，進行該充電動作的控制，擷取該充電信息；及一輸出單元，耦接該第二控制單元，輸出該第二控制單元所擷取的該充電信息。8.如權利要求7的充電裝置，其特徵在於，還包含一網絡通信單元，耦接該第二控制單元，依據一網絡通信協而傳送該充電信息。9.一種電池系統，其特徵在於，包含一電池單元，接收一電源，而進行一充電動作；一記憶單元，儲存對應於該充電動作的一充電信息；一電源單元，耦接該電池單元，用以提供該電源；一控制單元，耦接該記憶單元與該電池單元，控制該充電動作，產生該充電信息，儲存並擷取該充電信息於該記憶單元；及一輸出單元，耦接該控制單元，輸出該控制單元所擷取的該充電信息。10.如權利要求9的電池系統，其特徵在於，還包含一網絡通信單元，耦接該控制單元，依據一網絡通信協而傳送該充電信息。全文摘要一種二次電池、充電裝置與其電池系統。其中，電池系統包含電池單元、記憶單元、電源單元、控制單元及輸出單元。電池單元接收電源，而進行充電動作。記憶單元耦接控制單元，儲存對應於充電動作的充電信息。電源單元耦接電池單元，用以提供電源。控制單元耦接記憶單元，產生、儲存並擷取充電信息於記憶單元。輸出單元耦接控制單元，輸出控制單元所擷取的充電信息。文檔編號H01M10/42GK101887984SQ20091013844公開日2010年11月17日申請日期2009年5月13日優先權日2009年5月13日發明者陳宏昇申請人:寰群科技股份有限公司