專利名稱：車用電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是涉及交通工具使用的電池結(jié)構(gòu)，尤其是應(yīng)用鋰電池制成的車用電池
裝置。
背景技術(shù)：
—直以來汽機(jī)車等交通工具都是利用鉛酸電池作為電瓶來供給電源，其技術(shù)成 熟，使用電壓變化平穩(wěn)，且結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，因此歷久不衰，成為一般車用的標(biāo)準(zhǔn)配備； 又，所謂的鉛酸電池也為二次電池(Secondary Battery)的一種，其電極為鉛以及硫酸鉛， 而電解液為稀釋硫酸液，以將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能使用，經(jīng)再次充電后電能將再轉(zhuǎn)換成化學(xué) 能備存；但是，鉛酸電池能量密度低，自放電率高，因此儲能效率不佳，導(dǎo)致使用壽命不長， 往往1 2年時間即必須更換新品，且電力耗盡的鉛酸電池因為電解液中含有重金屬，并不 適合采用掩埋棄置、或焚化處理，因此，近來環(huán)保法令還特別規(guī)定鉛酸電池的回收集中處置 辦法，避免更嚴(yán)重污染發(fā)生。此外，鉛酸電池重量重、體積大，且因為重量重的關(guān)系，相對消 耗更多的車輛耗油。 雖然環(huán)保意識抬頭、且油價高漲，但礙于車用電池必須具備高電壓、大電流以及 長壽命等特性，又有溫度、穩(wěn)定性等等眾多限制條件，所以市場足以替代鉛酸電池者仍不 多。其中，現(xiàn)有技術(shù)，例如臺灣專利M358463號提出的車用電池裝置，或者另一臺灣專利 M333711號提出的車用電池結(jié)構(gòu)，該等裝置結(jié)構(gòu)大至包括一盒體、一鋰電組以及二端子，其 中鋰電組是由多個磷酸鋰鐵電池串聯(lián)連接組成，具有體積小、重量輕、輸出功率大、電壓平 穩(wěn)等優(yōu)點；利用磷酸鋰鐵電池特有體積小、重量輕、供電源足夠、使用壽命長等特點改善現(xiàn) 有缺失，又因，耐用性長且無電解水，所以污染性更低，更顯環(huán)保。除此之外，鋰電池還能解 決鉛酸電池過度放電容易損壞的問題。 但是，傳統(tǒng)鋰電池多采硬殼式包裝，即將電極片巻繞或堆疊后與隔離紙以及電解 液組合，后續(xù)放入不銹鋼殼或鋁制硬殼內(nèi)，但因為鋰鐵電池充放電之際，電池內(nèi)部可能產(chǎn)生 氣體造成內(nèi)容物體積膨脹，且硬殼包裝不具有延展性，車內(nèi)安裝環(huán)境嚴(yán)苛，故有其潛藏危險 存在。 有鑒于此，為改善上述現(xiàn)有缺失，本實用新型提出另一種車用電池結(jié)構(gòu)，以解決前 述問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的主要目的是在提出一種車用電池裝置，其體積小、質(zhì)量輕，可以降低 車輛載具的耗油量，且其電池組的化學(xué)與物理性質(zhì)穩(wěn)定，安全性高、續(xù)電力強(qiáng)，適合在嚴(yán)苛 行車環(huán)境中使用。 本實用新型的次要目的是在提供一種車用電池裝置，其具有高倍速率放電能力以 及低自放電性，因此使用壽命長。 本實用新型的再一目的是在提供一種車用電池裝置，其相較于鉛酸電池具有更長使用壽命，且無鉛制程，電芯使用可回收重復(fù)使用材料，而無環(huán)境污染問題。 本實用新型的又一 目的是再提供一種車用電池裝置，其置換性高，適用在各種車
系上使用。 本實用新型的又一 目的是在提供一種車用電池裝置，其具有短路保護(hù)，防止正負(fù) 極誤觸而損壞。 本實用新型的又一目的是在提供一種車用電池裝置，其具有最低電量限制，預(yù)防 電力耗盡造成車子無法啟動。 為達(dá)上述目的，本實用新型提出一種車用電池裝置，是包括有一電池箱、一電池 組、一控制板以及一端子接頭組；且電池箱由一底盒以及一頂蓋組成，此頂蓋并具有至少二 貫穿孔；電池組設(shè)在電池箱之中，且電池組至少包括一鋰電池單元，此鋰電池單元更是由多 個串聯(lián)的電芯組成，而每一電芯更都是由一鋁箔軟外袋包覆正負(fù)極片所構(gòu)成；其次，控制板 設(shè)在電池以及頂蓋之間，其具有一輸出功率控制電路，其電性連接電池組的正負(fù)極，以監(jiān)視 以及控制電池組輸出電流；此外，端子接頭組至少包含二導(dǎo)電接頭設(shè)在電池箱的頂蓋上，且 此二導(dǎo)電接頭底端分別穿過二貫穿孔電性連接控制板線路正負(fù)極。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于 本實用新型的車用電池裝置適用各廠家生產(chǎn)的車輛，應(yīng)用的范圍非常廣泛，且鋰 電池單元的電芯是使用磷酸鋰鐵作為電極材料，磷酸鋰鐵材料的磷酸根與金屬鐵離子構(gòu)成 特殊橄欖石結(jié)構(gòu)，其化學(xué)特性與物理性皆比以往鉛酸電池穩(wěn)定，因此不易產(chǎn)生放熱等溫度 效應(yīng)或因充放電反應(yīng)而改變結(jié)構(gòu)或形狀，再者，其能量密度高、重量輕，相同電容量規(guī)格中， 本車用電池裝置的體積及重量約僅是以往鉛酸電池的三分之一，經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，本車用電池 充電率在O. 05C、0. 2C、1C時，可用電量均與標(biāo)稱容量相同，不因充電率的變化而衰減，也無 記憶效應(yīng)，因此具有長壽命，適合作為長時間的能源儲存，又由于高電壓、低內(nèi)阻、以及高能 量的關(guān)系，因此安裝本車用電池裝置可以幫助汽車啟動、減少啟動需要時間、以及讓汽油燃 燒更完全，以達(dá)到節(jié)能減碳效果。 并且，本實用新型每一個電芯都采用鋁箔式軟外袋包裝，柔軟泄壓方式加上鋰鐵 的耐溫特性，又比現(xiàn)有硬殼式電池組更為安全，不會有瞬間爆炸的危險顧慮及安全性。更 進(jìn)一步，本實用新型還以控制板的電路回路設(shè)計重重安全保護(hù)，利用電位平衡保護(hù)電路以 及過充放電保護(hù)電路監(jiān)視以及控制每一電芯的狀態(tài)，同時以溫度警報保護(hù)電路監(jiān)控電芯溫 度，利用低電壓保護(hù)電路避免電池組電力耗盡，有效在駕駛?cè)舜鬅敉涥P(guān)閉等情況下，還預(yù) 留足夠車輛啟動的電力，在利用復(fù)位保護(hù)電路，供駕駛?cè)耸謩訉㈦娐坊芈分匦聦?dǎo)通。
圖1為本實用新型立體示意圖； 圖2為本實用新型的立體分解圖； 圖3為本實用新型另一視角的立體分解圖； 圖4為本實用新型把手位在收納位置時的立體示意圖； 圖5為顯示本實用新型電池組的鋰電池單元以及第一導(dǎo)電片的立體分解圖； 圖6電池組的鋰電池單元以及第二導(dǎo)電片的立體分解圖； 圖7為本實用新型控制板的電路方塊圖。[0023] 附圖標(biāo)記說明10-電池箱；ll-底盒；12-避震架；3-頂蓋；131、131'、132、 132'-貫穿孔；133-容置槽；14-把手；20-電池組；21、22-鋰電池單元；211、221_電芯； 212、222-第二導(dǎo)電片；23-第一導(dǎo)電片；24-正極導(dǎo)電片；25-負(fù)極導(dǎo)電片；30-控制板； 31-輸出功率控制電路；32-電位平衡保護(hù)電路；33過充放電保護(hù)電路；34溫度警報保護(hù)電 路；35低電壓保護(hù)電路；36-復(fù)位保護(hù)電路；37短路保護(hù)電路；38-線路正極；39線路負(fù)極； 40-端子接頭組；41-第三導(dǎo)電片；42-第四導(dǎo)電片；43、44-導(dǎo)電接頭；45、46_絕緣接頭。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點作更詳細(xì)的說明。 本實用新型是通過改變鋰電池包裝的方式，提高鋰電池在車用電池裝置中的品質(zhì) 安定性。 如圖1的立體圖，以及圖2與圖3的分解圖所示，本實用新型的車用電池主要包括 有一電池箱10、一電池組20、一控制板30以及一端子接頭組40。電池箱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頂端的頂蓋13以及一樞設(shè)于頂蓋13上 方的門型把手14 ;其中，避震架12采用彈性橡膠材質(zhì)，以減緩振動力；頂蓋13左右側(cè)各設(shè) 有二貫穿孔131、131'、132、132'，另在其表面中間還凹設(shè)一門型容置槽133 ;所述把手14兩 端樞設(shè)于容置槽133的二端內(nèi)，以把手14可以如第圖1所示樞轉(zhuǎn)至一收納位置，或者如圖 4所示樞轉(zhuǎn)至一提取位置。 再觀看圖5，本實施例的電池組20是采用4S2P鋰電池單元組合，共包括二鋰電池 單元21、22、一用以并接所述二鋰電池單元21、22的第一導(dǎo)電片23、一連接所述二鋰電池 單元21、22正極的正極導(dǎo)電片24，以及一連接所述二鋰電池單元21、22負(fù)極的負(fù)極導(dǎo)電片 25 ;且如圖6所示，鋰電池單元21更是由四顆電芯211以及一用以串接所述多個電芯211 的一第二導(dǎo)電片212構(gòu)成，同樣地，鋰電池單元22也是由四顆電芯221以及一用以串接所 述多個電芯221的一第二導(dǎo)電片222構(gòu)成，以利用串并聯(lián)的方式獲得車輛啟動必須的大電 流輸出。特別的是，所述多個電芯211、221是都是以磷酸鋰鐵材料作為電極制作材料，電極 外部再采用鋁箔軟包裝外袋包覆，此外袋具有延展性，當(dāng)內(nèi)部電極起化學(xué)作用產(chǎn)生氣泡時， 外袋同時會膨脹以降低內(nèi)部壓力。關(guān)于本實施使用的鋰電池結(jié)構(gòu)以及包裝內(nèi)容是可一并參 閱本發(fā)明人先前于中國臺灣省專利公告第529200號以及公告第M334474號的說明。其次， 視應(yīng)用交通工具而定，串并聯(lián)數(shù)目不同的電芯，電池組20輸出電流也不同。此外，上述用以 串并聯(lián)的導(dǎo)電片是都以螺栓鎖固，以增加抗震的穩(wěn)定性。 控制板30裝置于電池組20上方，且如圖7所示，控制板30內(nèi)部回路以一電性連 接所有電芯211、221的輸出功率控制電路31為中心，此輸出功率控制電路31電性連接一 電位平衡保護(hù)電路32、一過充放電保護(hù)電路33、一溫度警報保護(hù)電路34、一低電壓保護(hù)電 路35、一復(fù)位保護(hù)電路36、一短路保護(hù)電路37 ;且電位平衡保護(hù)電路32以及過充放電保護(hù) 電路33分別監(jiān)視以及控制每一電芯211、221的充放電動作，再由溫度警報器保護(hù)電路34 電性連接過充放電保護(hù)電路33，以獲得每一電芯211、221溫度，并任一在電芯211、221溫度 異常時發(fā)出警示，其次，復(fù)位保護(hù)電路36介于低電壓保護(hù)電路35與輸出功率控制電路31 之間，當(dāng)?shù)碗妷罕Ｗo(hù)電路35偵測到電池組20內(nèi)電位低于一警戒容量時即刻切斷供電源，以 保留足夠啟動交通工具的電量，而復(fù)位保護(hù)電路36是提供操作者手動復(fù)位功能，經(jīng)由手控
5方式重新連接線路正負(fù)極38、39與電池組50間的供電；除此之外，更將短路保護(hù)電路37 二 端電性連接輸出線路正負(fù)極38、39前方，利用線路正負(fù)極38、39誤觸時將產(chǎn)生瞬間大電流 的特性，短路保護(hù)電路37可以先讀取通過電流且瞬間切斷導(dǎo)通電流，由此避免電池組20燒 毀。 再看圖2以及圖3，在本實施中，端子接頭組40包括一第三導(dǎo)電片41、一第四導(dǎo)電 片42、二導(dǎo)電接頭43、44以及二絕緣接頭45、46。其中，第三導(dǎo)電片41設(shè)在頂蓋13于貫穿 孔131、131'下方，且第三導(dǎo)電片41并與控制板30的線路正極38電性連接，相同方式，第 四導(dǎo)電片42則設(shè)在頂蓋13于貫穿孔132、132'下方并電性連接電路板30的線路負(fù)極39， 由此，當(dāng)導(dǎo)電接頭43、44鎖設(shè)于貫穿孔131、132時，其底端將各自抵頂?shù)谌龑?dǎo)電片41以及 第四導(dǎo)電片42而電性相通，而二絕緣接頭45、46則用已封閉另二貫穿孔131' 、 132'，以避免 異物接觸第三或第四導(dǎo)電片41、42，造成控制板30短路，所述二導(dǎo)電接頭43、44是可以與所 述二絕緣接頭45、46對換位置。然而，頂蓋20在對應(yīng)第三導(dǎo)電片41或者第四導(dǎo)電片42的 區(qū)域上是可以設(shè)置更多貫穿孔，以方便導(dǎo)電接頭43、44變化設(shè)置位置，同理可推，將貫穿孔 改成長型溝槽的設(shè)計方式亦有異曲同工之效。 生產(chǎn)時，本電池裝置即順應(yīng)市面常見車用電瓶規(guī)格先串并聯(lián)不同數(shù)量電芯211、 211，完成標(biāo)稱容量35Ah、45Ah、50Ah等多種規(guī)格，安裝前，確認(rèn)車輛必須的電瓶規(guī)格，接著 將正確標(biāo)稱容量的本電池裝置安裝到車輛中，調(diào)整導(dǎo)電接頭43、44與絕緣接頭45、46位置， 以方便組線更容易，接著將車輛的正負(fù)極線連接到二導(dǎo)電接頭43、44上，即完成全部安裝 過程。 換言之，本實用新型的車用電池裝置適用各廠家生產(chǎn)的車輛，應(yīng)用的范圍非常廣 泛，且鋰電池單元的電芯是使用磷酸鋰鐵作為電極材料，磷酸鋰鐵材料的磷酸根與金屬鐵 離子構(gòu)成特殊橄欖石結(jié)構(gòu)，其化學(xué)特性與物理性皆比以往鉛酸電池穩(wěn)定，因此不易產(chǎn)生放 熱等溫度效應(yīng)或因充放電反應(yīng)而改變結(jié)構(gòu)或形狀，再者，其能量密度高、重量輕，相同電容 量規(guī)格中，本車用電池裝置的體積及重量約僅是以往鉛酸電池的三分之一，經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，本 車用電池充電率在0. 05C、0. 2C、1C時，可用電量均與標(biāo)稱容量相同，不因充電率的變化而 衰減，也無記憶效應(yīng)，因此具有長壽命，適合作為長時間的能源儲存，又由于高電壓、低內(nèi) 阻、以及高能量的關(guān)系，因此安裝本車用電池裝置可以幫助汽車啟動、減少啟動需要時間、 以及讓汽油燃燒更完全，以達(dá)到節(jié)能減碳效果。 最重要的是，本實用新型每一個電芯都采用鋁箔式軟外袋包裝，柔軟泄壓方式加 上鋰鐵的耐溫特性，又比現(xiàn)有硬殼式電池組更為安全，不會有瞬間爆炸的危險顧慮及安全 性。更進(jìn)一步，本實用新型還以控制板的電路回路設(shè)計重重安全保護(hù)，利用電位平衡保護(hù)電 路以及過充放電保護(hù)電路監(jiān)視以及控制每一 電芯的狀態(tài)，同時以溫度警報保護(hù)電路監(jiān)控電 芯溫度，利用低電壓保護(hù)電路避免電池組電力耗盡，有效在駕駛?cè)舜鬅敉涥P(guān)閉等情況下， 還預(yù)留足夠車輛啟動的電力，在利用復(fù)位保護(hù)電路，供駕駛?cè)耸謩訉㈦娐坊芈分匦聦?dǎo)通。 以上說明對本實用新型而言只是說明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 理解，在不脫離以下所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可做出許多修改，變化，
或等效，但都將落入本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種車用電池裝置，其特征在于，其包括一電池箱，包括一底盒以及一密合所述底盒的頂蓋，所述頂蓋具有至少二貫穿孔；一電池組，設(shè)置于所述底盒中，所述電池組包括至少一鋰電池單元，且所述鋰電池單元具有多個串聯(lián)的電芯，每一所述電芯并由一鋁箔軟外袋包覆正負(fù)極片組成；一控制板，設(shè)置在所述電池組以及所述頂蓋間，所述控制板至少具有一輸出功率控制電路，其電性連接所述電池組的正負(fù)極；以及一端子接頭組，其至少包括二設(shè)在所述頂蓋上的導(dǎo)電接頭，且所述二導(dǎo)電接頭底端分別穿過所述二貫穿孔，再電性連接所述控制板的輸出線路正負(fù)極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電池裝置，其特征在于，所述鋰電池單元更包括至少一 導(dǎo)電片，且由所述導(dǎo)電片電性連接所述多個電芯正負(fù)極而串聯(lián)所述多個電芯。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電池裝置，其特征在于，所述電池組包括多個所述鋰電 池單元以及一導(dǎo)電片，且由所述導(dǎo)電片電性連接相鄰所述二鋰電池單元正負(fù)極而并聯(lián)所述 多個鋰電池單元。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電池裝置，其特征在于，所述多個電芯是以磷酸鋰鐵材 料作為電極。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電池裝置，其特征在于，所述電池箱更包括一包覆所述 底盒底端的避震架，所述避震架的材質(zhì)為彈性橡膠材質(zhì)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電池裝置，其特征在于，所述電池箱更包括一樞設(shè)在所 述頂蓋上的把手，且所述把手是在一收納位置以及一提取位置間活動。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電池裝置，其特征在于，所述端子接頭組更包括至少二 導(dǎo)電片以及多個絕緣接頭，所述二導(dǎo)電片設(shè)在所述頂蓋底端且分別電性連接所述控制板的 所述輸出線路正負(fù)極，所述頂蓋在對應(yīng)所述二導(dǎo)電片上設(shè)置多個所述貫穿孔，其中二所述 貫穿孔供設(shè)置所述二導(dǎo)電接頭，其余所述多個貫穿孔是供設(shè)置所述多個絕緣接頭。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電池裝置，其特征在于，所述控制板更包括電性連接所 述輸出功率控制電路與每一所述電芯正負(fù)極的一電位平衡保護(hù)電路以及一過充放電保護(hù) 電路，所述電位平衡保護(hù)電路監(jiān)視每一所述電芯電位平衡，所述過充放電保護(hù)電路控制每 一所述電芯充放電動作。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的車用電池裝置，其特征在于，所述控制板更包括一溫度警報 保護(hù)電路，其電性連接所述過充放電保護(hù)電路，用以監(jiān)控每一所述電芯溫度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電池裝置，其特征在于，所述控制板更包括一低電壓保 護(hù)電路以及一電性連接所述低電壓保護(hù)電路與所述輸出功率控制電路的復(fù)位保護(hù)電路，所 述低電壓保護(hù)電路用以偵測所述電池組電壓，當(dāng)所述電池組電壓低于一警戒容量時，即切 斷電路回路的電流，而所述復(fù)位保護(hù)電路是再次接通所述電路回路的電流。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用電池裝置，其特征在于，所述控制板更包括一電性連接 所述輸出功率控制電路的短路保護(hù)電路，且所述短路保護(hù)電路還電性連接所述輸出線路正 負(fù)極前方，用以在偵測到所述電池組正負(fù)極導(dǎo)通前，立即切斷所述電路回路的電流。
專利摘要本實用新型公開一種車用電池裝置，包括一電池箱、一設(shè)于所述電池箱中的電池組，以及一設(shè)于所述電池箱且于電池組上方的控制板，且本車用電池裝置是使用鋰電池作為電池組的電芯，特別的是，每一電芯結(jié)構(gòu)都是由鋁箔軟包裝外袋包覆正負(fù)電極形成，軟包裝外袋，以其柔軟泄壓方式，使得本車用電池裝置無爆炸疑慮，更適用在嚴(yán)苛安裝環(huán)境中，且相同容量下，鋰電池的重量以及體積僅約傳統(tǒng)鉛酸電池1/3，與傳統(tǒng)鉛酸電池相比，鋰電池并具有高電壓、低內(nèi)阻以及高能量儲存性，鋰電池還為無鉛制成，內(nèi)部材料并可回收再利用，兼具環(huán)保省能源的效果。
文檔編號H01M2/34GK201490285SQ200920170069
公開日2010年5月26日 申請日期2009年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月17日
發(fā)明者李孟倫, 李桐進(jìn), 王銘泉, 謝鴻源, 黃慶樟 申請人:威力能源股份有限公司