CN201490285U - 车用电池装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种车用电池装置，包括一电池箱、一设于所述电池箱中的电池组，以及一设于所述电池箱且于电池组上方的控制板，且本车用电池装置是使用锂电池作为电池组的电芯，特别的是，每一电芯结构都是由铝箔软包装外袋包覆正负电极形成，软包装外袋，以其柔软泄压方式，使得本车用电池装置无爆炸疑虑，更适用在严苛安装环境中，且相同容量下，锂电池的重量以及体积仅约传统铅酸电池1/3，与传统铅酸电池相比，锂电池并具有高电压、低内阻以及高能量储存性，锂电池还为无铅制成，内部材料并可回收再利用，兼具环保省能源的效果。

Description

车用电池装置

技术领域

本实用新型是涉及交通工具使用的电池结构，尤其是应用锂电池制成的车用电池装置。

背景技术

一直以来汽机车等交通工具都是利用铅酸电池作为电瓶来供给电源，其技术成熟，使用电压变化平稳，且结构简单，价格低廉，因此历久不衰，成为一般车用的标准配备；又，所谓的铅酸电池也为二次电池(Secondary Battery)的一种，其电极为铅以及硫酸铅，而电解液为稀释硫酸液，以将化学能转换成电能使用，经再次充电后电能将再转换成化学能备存；但是，铅酸电池能量密度低，自放电率高，因此储能效率不佳，导致使用寿命不长，往往1～2年时间即必须更换新品，且电力耗尽的铅酸电池因为电解液中含有重金属，并不适合采用掩埋弃置、或焚化处理，因此，近来环保法令还特别规定铅酸电池的回收集中处置办法，避免更严重污染发生。此外，铅酸电池重量重、体积大，且因为重量重的关系，相对消耗更多的车辆耗油。

虽然环保意识抬头、且油价高涨，但碍于车用电池必须具备高电压、大电流以及长寿命等特性，又有温度、稳定性等等众多限制条件，所以市场足以替代铅酸电池者仍不多。其中，现有技术，例如：台湾专利M358463号提出的车用电池装置，或者另一台湾专利M333711号提出的车用电池结构，该等装置结构大至包括一盒体、一锂电组以及二端子，其中锂电组是由多个磷酸锂铁电池串联连接组成，具有体积小、重量轻、输出功率大、电压平稳等优点；利用磷酸锂铁电池特有体积小、重量轻、供电源足够、使用寿命长等特点改善现有缺失，又因，耐用性长且无电解水，所以污染性更低，更显环保。除此之外，锂电池还能解决铅酸电池过度放电容易损坏的问题。

但是，传统锂电池多采硬壳式包装，即将电极片卷绕或堆叠后与隔离纸以及电解液组合，后续放入不锈钢壳或铝制硬壳内，但因为锂铁电池充放电之际，电池内部可能产生气体造成内容物体积膨胀，且硬壳包装不具有延展性，车内安装环境严苛，故有其潜藏危险存在。

有鉴于此，为改善上述现有缺失，本实用新型提出另一种车用电池结构，以解决前述问题。

发明内容

本实用新型的主要目的是在提出一种车用电池装置，其体积小、质量轻，可以降低车辆载具的耗油量，且其电池组的化学与物理性质稳定，安全性高、续电力强，适合在严苛行车环境中使用。

本实用新型的次要目的是在提供一种车用电池装置，其具有高倍速率放电能力以及低自放电性，因此使用寿命长。

本实用新型的再一目的是在提供一种车用电池装置，其相较于铅酸电池具有更长使用寿命，且无铅制程，电芯使用可回收重复使用材料，而无环境污染问题。

本实用新型的又一目的是再提供一种车用电池装置，其置换性高，适用在各种车系上使用。

本实用新型的又一目的是在提供一种车用电池装置，其具有短路保护，防止正负极误触而损坏。

本实用新型的又一目的是在提供一种车用电池装置，其具有最低电量限制，预防电力耗尽造成车子无法启动。

为达上述目的，本实用新型提出一种车用电池装置，是包括有一电池箱、一电池组、一控制板以及一端子接头组；且电池箱由一底盒以及一顶盖组成，此顶盖并具有至少二贯穿孔；电池组设在电池箱之中，且电池组至少包括一锂电池单元，此锂电池单元更是由多个串联的电芯组成，而每一电芯更都是由一铝箔软外袋包覆正负极片所构成；其次，控制板设在电池以及顶盖之间，其具有一输出功率控制电路，其电性连接电池组的正负极，以监视以及控制电池组输出电流；此外，端子接头组至少包含二导电接头设在电池箱的顶盖上，且此二导电接头底端分别穿过二贯穿孔电性连接控制板线路正负极。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的车用电池装置适用各厂家生产的车辆，应用的范围非常广泛，且锂电池单元的电芯是使用磷酸锂铁作为电极材料，磷酸锂铁材料的磷酸根与金属铁离子构成特殊橄榄石结构，其化学特性与物理性皆比以往铅酸电池稳定，因此不易产生放热等温度效应或因充放电反应而改变结构或形状，再者，其能量密度高、重量轻，相同电容量规格中，本车用电池装置的体积及重量约仅是以往铅酸电池的三分之一，经实验发现，本车用电池充电率在0.05C、0.2C、1C时，可用电量均与标称容量相同，不因充电率的变化而衰减，也无记忆效应，因此具有长寿命，适合作为长时间的能源储存，又由于高电压、低内阻、以及高能量的关系，因此安装本车用电池装置可以帮助汽车启动、减少启动需要时间、以及让汽油燃烧更完全，以达到节能减碳效果。

并且，本实用新型每一个电芯都采用铝箔式软外袋包装，柔软泄压方式加上锂铁的耐温特性，又比现有硬壳式电池组更为安全，不会有瞬间爆炸的危险顾虑及安全性。更进一步，本实用新型还以控制板的电路回路设计重重安全保护，利用电位平衡保护电路以及过充放电保护电路监视以及控制每一电芯的状态，同时以温度警报保护电路监控电芯温度，利用低电压保护电路避免电池组电力耗尽，有效在驾驶人大灯忘记关闭等情况下，还预留足够车辆启动的电力，在利用复位保护电路，供驾驶人手动将电路回路重新导通。

附图说明

图1为本实用新型立体示意图；

图2为本实用新型的立体分解图；

图3为本实用新型另一视角的立体分解图；

图4为本实用新型把手位在收纳位置时的立体示意图；

图5为显示本实用新型电池组的锂电池单元以及第一导电片的立体分解图；

图6电池组的锂电池单元以及第二导电片的立体分解图；

图7为本实用新型控制板的电路方块图。

附图标记说明：10-电池箱；11-底盒；12-避震架；3-顶盖；131、131’、132、132’-贯穿孔；133-容置槽；14-把手；20-电池组；21、22-锂电池单元；211、221-电芯；212、222-第二导电片；23-第一导电片；24-正极导电片；25-负极导电片；30-控制板；31-输出功率控制电路；32-电位平衡保护电路；33过充放电保护电路；34温度警报保护电路；35低电压保护电路；36-复位保护电路；37短路保护电路；38-线路正极；39线路负极；40-端子接头组；41-第三导电片；42-第四导电片；43、44-导电接头；45、46-绝缘接头。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

本实用新型是通过改变锂电池包装的方式，提高锂电池在车用电池装置中的品质安定性。

如图1的立体图，以及图2与图3的分解图所示，本实用新型的车用电池主要包括有一电池箱10、一电池组20、一控制板30以及一端子接头组40。电池箱10包括一底盒11、一包覆底盒11底端的避震架12、一密合于底盒11顶端的顶盖13以及一枢设于顶盖13上方的门型把手14；其中，避震架12采用弹性橡胶材质，以减缓振动力；顶盖13左右侧各设有二贯穿孔131、131’、132、132’，另在其表面中间还凹设一门型容置槽133；所述把手14两端枢设于容置槽133的二端内，以把手14可以如第图1所示枢转至一收纳位置，或者如图4所示枢转至一提取位置。

再观看图5，本实施例的电池组20是采用4S2P锂电池单元组合，共包括二锂电池单元21、22、一用以并接所述二锂电池单元21、22的第一导电片23、一连接所述二锂电池单元21、22正极的正极导电片24，以及一连接所述二锂电池单元21、22负极的负极导电片25；且如图6所示，锂电池单元21更是由四颗电芯211以及一用以串接所述多个电芯211的一第二导电片212构成，同样地，锂电池单元22也是由四颗电芯221以及一用以串接所述多个电芯221的一第二导电片222构成，以利用串并联的方式获得车辆启动必须的大电流输出。特别的是，所述多个电芯211、221是都是以磷酸锂铁材料作为电极制作材料，电极外部再采用铝箔软包装外袋包覆，此外袋具有延展性，当内部电极起化学作用产生气泡时，外袋同时会膨胀以降低内部压力。关于本实施使用的锂电池结构以及包装内容是可一并参阅本发明人先前于中国台湾省专利公告第529200号以及公告第M334474号的说明。其次，视应用交通工具而定，串并联数目不同的电芯，电池组20输出电流也不同。此外，上述用以串并联的导电片是都以螺栓锁固，以增加抗震的稳定性。

控制板30装置于电池组20上方，且如图7所示，控制板30内部回路以一电性连接所有电芯211、221的输出功率控制电路31为中心，此输出功率控制电路31电性连接一电位平衡保护电路32、一过充放电保护电路33、一温度警报保护电路34、一低电压保护电路35、一复位保护电路36、一短路保护电路37；且电位平衡保护电路32以及过充放电保护电路33分别监视以及控制每一电芯211、221的充放电动作，再由温度警报器保护电路34电性连接过充放电保护电路33，以获得每一电芯211、221温度，并任一在电芯211、221温度异常时发出警示，其次，复位保护电路36介于低电压保护电路35与输出功率控制电路31之间，当低电压保护电路35侦测到电池组20内电位低于一警戒容量时即刻切断供电源，以保留足够启动交通工具的电量，而复位保护电路36是提供操作者手动复位功能，经由手控方式重新连接线路正负极38、39与电池组50间的供电；除此之外，更将短路保护电路37二端电性连接输出线路正负极38、39前方，利用线路正负极38、39误触时将产生瞬间大电流的特性，短路保护电路37可以先读取通过电流且瞬间切断导通电流，由此避免电池组20烧毁。

再看图2以及图3，在本实施中，端子接头组40包括一第三导电片41、一第四导电片42、二导电接头43、44以及二绝缘接头45、46。其中，第三导电片41设在顶盖13于贯穿孔131、131’下方，且第三导电片41并与控制板30的线路正极38电性连接，相同方式，第四导电片42则设在顶盖13于贯穿孔132、132’下方并电性连接电路板30的线路负极39，由此，当导电接头43、44锁设于贯穿孔131、132时，其底端将各自抵顶第三导电片41以及第四导电片42而电性相通，而二绝缘接头45、46则用已封闭另二贯穿孔131’、132’，以避免异物接触第三或第四导电片41、42，造成控制板30短路，所述二导电接头43、44是可以与所述二绝缘接头45、46对换位置。然而，顶盖20在对应第三导电片41或者第四导电片42的区域上是可以设置更多贯穿孔，以方便导电接头43、44变化设置位置，同理可推，将贯穿孔改成长型沟槽的设计方式亦有异曲同工之效。

生产时，本电池装置即顺应市面常见车用电瓶规格先串并联不同数量电芯211、211，完成标称容量35Ah、45Ah、50Ah等多种规格，安装前，确认车辆必须的电瓶规格，接着将正确标称容量的本电池装置安装到车辆中，调整导电接头43、44与绝缘接头45、46位置，以方便组线更容易，接着将车辆的正负极线连接到二导电接头43、44上，即完成全部安装过程。

换言之，本实用新型的车用电池装置适用各厂家生产的车辆，应用的范围非常广泛，且锂电池单元的电芯是使用磷酸锂铁作为电极材料，磷酸锂铁材料的磷酸根与金属铁离子构成特殊橄榄石结构，其化学特性与物理性皆比以往铅酸电池稳定，因此不易产生放热等温度效应或因充放电反应而改变结构或形状，再者，其能量密度高、重量轻，相同电容量规格中，本车用电池装置的体积及重量约仅是以往铅酸电池的三分之一，经实验发现，本车用电池充电率在0.05C、0.2C、1C时，可用电量均与标称容量相同，不因充电率的变化而衰减，也无记忆效应，因此具有长寿命，适合作为长时间的能源储存，又由于高电压、低内阻、以及高能量的关系，因此安装本车用电池装置可以帮助汽车启动、减少启动需要时间、以及让汽油燃烧更完全，以达到节能减碳效果。

最重要的是，本实用新型每一个电芯都采用铝箔式软外袋包装，柔软泄压方式加上锂铁的耐温特性，又比现有硬壳式电池组更为安全，不会有瞬间爆炸的危险顾虑及安全性。更进一步，本实用新型还以控制板的电路回路设计重重安全保护，利用电位平衡保护电路以及过充放电保护电路监视以及控制每一电芯的状态，同时以温度警报保护电路监控电芯温度，利用低电压保护电路避免电池组电力耗尽，有效在驾驶人大灯忘记关闭等情况下，还预留足够车辆启动的电力，在利用复位保护电路，供驾驶人手动将电路回路重新导通。

以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。

Claims (11)

1.一种车用电池装置，其特征在于，其包括：

一电池箱，包括一底盒以及一密合所述底盒的顶盖，所述顶盖具有至少二贯穿孔；

一电池组，设置于所述底盒中，所述电池组包括至少一锂电池单元，且所述锂电池单元具有多个串联的电芯，每一所述电芯并由一铝箔软外袋包覆正负极片组成；

一控制板，设置在所述电池组以及所述顶盖间，所述控制板至少具有一输出功率控制电路，其电性连接所述电池组的正负极；以及

一端子接头组，其至少包括二设在所述顶盖上的导电接头，且所述二导电接头底端分别穿过所述二贯穿孔，再电性连接所述控制板的输出线路正负极。

2.根据权利要求1所述的车用电池装置，其特征在于，所述锂电池单元更包括至少一导电片，且由所述导电片电性连接所述多个电芯正负极而串联所述多个电芯。

3.根据权利要求1所述的车用电池装置，其特征在于，所述电池组包括多个所述锂电池单元以及一导电片，且由所述导电片电性连接相邻所述二锂电池单元正负极而并联所述多个锂电池单元。

4.根据权利要求1所述的车用电池装置，其特征在于，所述多个电芯是以磷酸锂铁材料作为电极。

5.根据权利要求1所述的车用电池装置，其特征在于，所述电池箱更包括一包覆所述底盒底端的避震架，所述避震架的材质为弹性橡胶材质。

6.根据权利要求1所述的车用电池装置，其特征在于，所述电池箱更包括一枢设在所述顶盖上的把手，且所述把手是在一收纳位置以及一提取位置间活动。

7.根据权利要求1所述的车用电池装置，其特征在于，所述端子接头组更包括至少二导电片以及多个绝缘接头，所述二导电片设在所述顶盖底端且分别电性连接所述控制板的所述输出线路正负极，所述顶盖在对应所述二导电片上设置多个所述贯穿孔，其中二所述贯穿孔供设置所述二导电接头，其余所述多个贯穿孔是供设置所述多个绝缘接头。

8.根据权利要求1所述的车用电池装置，其特征在于，所述控制板更包括电性连接所述输出功率控制电路与每一所述电芯正负极的一电位平衡保护电路以及一过充放电保护电路，所述电位平衡保护电路监视每一所述电芯电位平衡，所述过充放电保护电路控制每一所述电芯充放电动作。

9.根据权利要求8所述的车用电池装置，其特征在于，所述控制板更包括一温度警报保护电路，其电性连接所述过充放电保护电路，用以监控每一所述电芯温度。

10.根据权利要求1所述的车用电池装置，其特征在于，所述控制板更包括一低电压保护电路以及一电性连接所述低电压保护电路与所述输出功率控制电路的复位保护电路，所述低电压保护电路用以侦测所述电池组电压，当所述电池组电压低于一警戒容量时，即切断电路回路的电流，而所述复位保护电路是再次接通所述电路回路的电流。

11.根据权利要求1所述的车用电池装置，其特征在于，所述控制板更包括一电性连接所述输出功率控制电路的短路保护电路，且所述短路保护电路还电性连接所述输出线路正负极前方，用以在侦测到所述电池组正负极导通前，立即切断所述电路回路的电流。

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