專利名稱::高效能啟動(dòng)電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本實(shí)用新型涉及車輛/船舶使用的啟動(dòng)電池,更具體的說是一種高效能的啟動(dòng)電池。
背景技術(shù):
:磷酸鋰鐵(LiMP04,LFP)電池是指鋰電池的正極材料采用磷酸鋰鐵。磷酸鋰鐵(LFP)可以確保鋰電池的大電流輸出輸入的安全性。磷酸鋰鐵電池和一般鋰電池同為綠色環(huán)保電池,但兩者最大不同點(diǎn)是,磷酸鋰鐵電池完全沒有過熱或爆炸等安全性顧慮,再加上電池循環(huán)壽命約是鋰電池的45倍,高于鋰電池810倍高放電功率(可瞬間產(chǎn)生大電流),加上同樣能量密度下整體重量約較鋰電池減少3050%,因此,甚具發(fā)展價(jià)值。而鋰電池目前主要應(yīng)用在可攜式的消費(fèi)性電子產(chǎn)品部份,以手機(jī)、NB、DSC等為主,鋰電池依正極材料的不同又可以區(qū)分成鋰鈷、鋰錳、鋰鎳鈷、磷酸鋰鐵電池等。其中以鋰鈷電池為主流,占比重達(dá)九成以上(一般所稱的鋰電池即是指鋰鈷電池)。但鋰鈷電池因?yàn)榫哂邪踩詥栴}及缺貨問題,近來各電池大廠已開始尋找新替代性的正極材料,如鋰錳電池,但鋰錳、鋰鎳鈷電池相較于磷酸鋰鐵電池仍具有安全性問題,故未來鋰電池將逐漸朝完全沒有安全性問題的磷酸鋰鐵電池發(fā)展。其次,磷酸鋰鐵電池因?yàn)榫哂幸韵聝?yōu)勢(shì),未來將取代鉛酸、鎳氫電池應(yīng)用于大功率電池首先,磷酸鋰鐵電池的循環(huán)壽命高達(dá)2000次以上,為鉛酸的5倍、鎳氫的4倍以上。其次,磷酸鋰鐵電池的放電功率分別為鉛酸、鎳氫電池的6.6、2.5倍,極適用在需要高功率的大型動(dòng)力電池,特別是車用電池部份。再有,磷酸鋰鐵電池的充電時(shí)間不到2小時(shí),僅需鉛酸電池的1/4、鎳氫的1/2。另外,磷酸鋰鐵電池的體積重量?jī)H為鉛酸的50%,鎳氫的70%。再有,就鉛酸電池而言,其長(zhǎng)久以來一直作為汽車與機(jī)車等車輛的啟動(dòng)電池,乃是因?yàn)槠渚哂须妱?dòng)勢(shì)大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作溫度廣、技術(shù)成熟及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。不過,其仍有環(huán)保問題、重量重及使用壽命不長(zhǎng)等需克服缺點(diǎn)。例如,鉛酸電池所分解出的重金屬與有毒廢液對(duì)于環(huán)保及人體健康均具有威脅,亦產(chǎn)生回收的麻煩。而電容量約65安培小時(shí)(Ah)的鉛酸電池約重1520公斤,重量不輕,對(duì)于車輛的油耗有一定影響,其使用約1至2年即需更換,顯得使用壽命不長(zhǎng)。為解決前述鉛酸電池的缺點(diǎn),有專利采用磷酸鋰鐵電池取代鉛酸電池作為車輛的啟動(dòng)、儲(chǔ)能電池。不過,其并無電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì),萬(wàn)一發(fā)生過放電、過充、過熱等情形并無法自動(dòng)調(diào)整、解決,使用壽命不見得較鉛酸電池長(zhǎng),顯然仍有需改善之處。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目在于提供一種可解決現(xiàn)有技術(shù)問題的高效能啟動(dòng)電池,其電池組采用磷酸鋰鐵電池,不僅可解決現(xiàn)有鉛酸電池使用于車輛上的缺點(diǎn),使駕駛者可輕易、快速啟動(dòng)車輛,更可使車輛的行駛里程變長(zhǎng)而更省油。而且,其內(nèi)建的電池管理系統(tǒng)可避免電池組過放電、過充、過熱及平衡各磷酸鋰鐵電池的電壓,使用功效甚佳,甚具經(jīng)濟(jì)價(jià)值。[0008]本實(shí)用新型的目的是通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的—種高效能啟動(dòng)電池,其特征在于包含—盒體,包含相對(duì)蓋合的一上蓋與一下蓋;一救援按鈕與兩個(gè)導(dǎo)電端子,設(shè)置于該上蓋;—電池組,設(shè)置于該盒體內(nèi),包含串聯(lián)的數(shù)個(gè)磷酸鋰鐵電池;—電池管理系統(tǒng),設(shè)置于該盒體內(nèi)并電連接電池組、救援按鈕,用以可避免該電池組過放電、過充、過熱及平衡各磷酸鋰鐵電池的電壓。所述電池管理系統(tǒng)包含電連接的一偵測(cè)單元與一電流開關(guān)單元;該偵測(cè)單元用以偵測(cè)電池組放電、充電狀態(tài)、運(yùn)作溫度及平衡各磷酸鋰鐵電池的電壓;該電流開關(guān)單元用以控制電池組的電力是否可輸出。所述偵測(cè)單元包含感測(cè)器元件、電路的微電腦晶片電路板;該電流開關(guān)單元包含開關(guān)控制器元件、電路的微電腦晶片電路板。所述電流開關(guān)單元的開關(guān)控制器為M0S電源開關(guān)晶片。所述電池組的電壓低于11.525伏特時(shí),該電流開關(guān)單元可動(dòng)作使電池組停止輸出電力、避免電池組過度放電。還包含有一資料輸出埠,設(shè)置于該上蓋并電連接電池管理系統(tǒng),用以讀取該電池組內(nèi)部資料。所述資料輸出埠為RS232連接埠。所述電池組的各磷酸鋰鐵電池相鄰并排,通過數(shù)個(gè)連接件電性連接成串聯(lián)關(guān)系。所述電池組為采最密堆積強(qiáng)化的設(shè)計(jì)。還包含有一重新啟動(dòng)按鈕,設(shè)置于該上蓋并電連接電池管理系統(tǒng),用以當(dāng)該救援按鈕失效時(shí)重新啟動(dòng)電池管理系統(tǒng)。本實(shí)用新型的有益效果是該高效能啟動(dòng)電池,其電池組為磷酸鋰鐵電池,不僅可解決現(xiàn)有鉛酸電池使用于車輛上的缺點(diǎn),使駕駛者可輕易、快速啟動(dòng)車輛,更可使車輛的行駛里程變長(zhǎng)而更省油。而且,其內(nèi)建的電池管理系統(tǒng)可避免電池組過放電、過充、過熱及平衡各磷酸鋰鐵電池的電壓,使用功效甚佳,甚具經(jīng)濟(jì)價(jià)值。圖1為本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的立體組合圖。圖2為本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的立體分解圖。圖3為本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的電路配置示意圖。圖4為本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例使用于2001年份老車上所量測(cè)到的啟動(dòng)電流波形圖。圖5為本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例與鉛酸電池、車輛發(fā)電機(jī)的電壓波形示意圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。首先,參見圖1至圖3所示,本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的高效能啟動(dòng)電池IO,包含有一盒體12、一電池組14、兩個(gè)導(dǎo)電端子16、17與一電池管理系統(tǒng)18。[0030]該盒體12,由一上蓋22與一下蓋24相對(duì)蓋合組成。該上蓋22—側(cè)設(shè)有一救援按鈕26、一資料輸出埠28及一重新啟動(dòng)按鈕30。各該救援按鈕26、資料輸出埠28及重新啟動(dòng)按鈕30電連接電池管理系統(tǒng)18。該救援按鈕26用以還原電力輸出(詳述如后)。該資料輸出埠28是RS232連接埠,用以讀取該電池組14內(nèi)部資料。該重新啟動(dòng)按鈕30用以當(dāng)救援按鈕26失效時(shí)重新啟動(dòng)電池管理系統(tǒng)18。為便于使用者區(qū)別,該救援按鈕26設(shè)為黃色按鈕,該重新啟動(dòng)按鈕30設(shè)為紅色按鈕。該電池組14,設(shè)置于該盒體12內(nèi),采最密堆積強(qiáng)化的設(shè)計(jì)由數(shù)個(gè)相鄰并排的磷酸鋰鐵電池利用數(shù)個(gè)連接件32串聯(lián)而成,各該連接件32為可導(dǎo)電的金屬薄片(如銅、鋁片)。該兩個(gè)導(dǎo)電端子16、17,分別為陽(yáng)極螺絲(銅)與陰極螺絲(鋁),設(shè)置于上蓋22的兩端并電連接電池組14,用以供輸出該電池組14的電力。該電池管理系統(tǒng)18,設(shè)置于該盒體12內(nèi)并電連接電池組14、救援按鈕26、資料輸出埠28及重新啟動(dòng)按鈕30,包含一承載板34及設(shè)置于承載板34上的一偵測(cè)單元36與一電流開關(guān)單元38。該承載板34為塑膠板。該偵測(cè)單元36包含感測(cè)器元件及電壓、時(shí)間延遲、短路檢測(cè)電路的微電腦晶片電路板,用以偵測(cè)該電池組14的放電、充電狀態(tài)、運(yùn)作溫度及平衡各磷酸鋰鐵電池的電壓。該電流開關(guān)單元38包含開關(guān)控制器(如MOS電源開關(guān)晶片)元件、電路的微電腦晶片電路板,用以控制該電池組14的電力是否可輸出。通過上述各該構(gòu)件的配合,該高效能啟動(dòng)電池10的工作電壓最高可達(dá)14.2伏特,內(nèi)電阻極低,約36mQ,輸出峰值電流500安培,可輕易輸出200-400安培的電流。而且,其自放電甚低,每月低于8%,整體重量約4.2公斤。其次,當(dāng)該高效能啟動(dòng)電池10的電壓低于11.525伏特時(shí),該偵測(cè)單元36可輸出控制訊號(hào)至電流開關(guān)單元38,使該電流開關(guān)單元38動(dòng)作(開關(guān)控制器OFF)而自動(dòng)停止電池組14電力的輸出、避免過度放電,從而保存該電池組14的電力。欲還原該高效能啟動(dòng)電池10的電力輸出時(shí),只需按壓該救援按鈕26(電流開關(guān)單元38的開關(guān)控制器ON),即可使該電池組14恢復(fù)電力的輸出。以此,本實(shí)用新型該高效能啟動(dòng)電池10可作為車輛(或船舶)的啟動(dòng)電池,其特色及功效如下—般車輛良好的啟動(dòng)狀態(tài)瞬間電流可能高達(dá)460安培(大燈先打開),啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中也需要150200安培的電流。而該高效能啟動(dòng)電池10的工作電壓最高可達(dá)14.2伏特,相較現(xiàn)有車用的鉛酸電池高0.60.8伏特。而且,其輸出峰值電流可達(dá)500安培,并可輕易輸出200-400安培的電流。因此,如圖4示,即使是已使用八年的老車,裝設(shè)該高效能啟動(dòng)電池10后亦可在2秒內(nèi)輕松啟動(dòng)。其次,電池內(nèi)電阻較低同時(shí)也可提升車輛發(fā)電機(jī)的效率。車輛發(fā)電機(jī)是由引擎所帶動(dòng),若儲(chǔ)能設(shè)備(電池)具有較好的高頻特性,將有助于電能的儲(chǔ)存?,F(xiàn)有鉛酸電池由于內(nèi)電阻較高(2030mQ),當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出的電壓隨引擎轉(zhuǎn)速而快速起伏時(shí),鉛酸電池?zé)o法吸納隨之變化的電荷,會(huì)出現(xiàn)電壓上升較慢的現(xiàn)象。而且,鉛酸電池的工作電壓較低,若發(fā)電機(jī)在無法順暢的將電能傳送至電池時(shí),自然產(chǎn)生發(fā)電效率低落的結(jié)果。如圖5所示,該高效能啟動(dòng)電池IO(A曲線)內(nèi)電阻較鉛酸電池(B曲線)低、頻率特性較好,顯然是較好的車用啟動(dòng)、儲(chǔ)能電池。再有,該高效能啟動(dòng)電池10的低內(nèi)電阻及高工作電壓的較高燃燒效率更可提升車輛引擎汽缸內(nèi)的燃燒效率。如下面表一所示,該高效能啟動(dòng)電池10安裝于2001年份老車(MitsubishiLancer)上經(jīng)過約2500公里的道路實(shí)測(cè)之后,燃油效率提升了將近30%,車輛省油效果甚為顯著。表一<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由上可知,該高效能啟動(dòng)電池10的工作電壓較現(xiàn)有鉛酸電池高。而且,其輸出峰值電流可達(dá)500安培,并可輕易輸出200-400安培的電流,內(nèi)電阻36mQ遠(yuǎn)低于鉛酸電池的2030mQ內(nèi)電阻。因此,車輛駕駛者可輕易、快速啟動(dòng)汽車引擎,并可明顯感覺油門變輕、引擎的反應(yīng)變快,行駛里程變長(zhǎng)而更省油。綜上所述,本實(shí)用新型所提供的高效能啟動(dòng)電池,其電池組為磷酸鋰鐵電池,不僅可解決現(xiàn)有鉛酸電池使用于車輛上的缺點(diǎn),使駕駛者可輕易、快速啟動(dòng)車輛,更可使車輛的行駛里程變長(zhǎng)而更省油。而且,其內(nèi)建的電池管理系統(tǒng)可避免電池組過放電、過充、過熱及平衡各磷酸鋰鐵電池的電壓,使用功效甚佳,甚具經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此,本實(shí)用新型確實(shí)符合新型專利的要件,依法提出申請(qǐng)。權(quán)利要求一種高效能啟動(dòng)電池,其特征在于該高效能啟動(dòng)電池包含一盒體,包含相對(duì)蓋合的一上蓋與一下蓋;一救援按鈕與兩個(gè)導(dǎo)電端子,設(shè)置于該上蓋;一電池組,設(shè)置于該盒體內(nèi),包含串聯(lián)的數(shù)個(gè)磷酸鋰鐵電池;一電池管理系統(tǒng),設(shè)置于該盒體內(nèi)并電連接電池組、救援按鈕,用以可避免該電池組過放電、過充、過熱及平衡各磷酸鋰鐵電池的電壓。2.如權(quán)利要求1所述的高效能啟動(dòng)電池,其特征在于所述電池管理系統(tǒng)包含電連接的一偵測(cè)單元與一電流開關(guān)單元;該偵測(cè)單元用以偵測(cè)電池組放電、充電狀態(tài)、運(yùn)作溫度及平衡各磷酸鋰鐵電池的電壓;該電流開關(guān)單元用以控制電池組的電力是否可輸出。3.如權(quán)利要求2所述的高效能啟動(dòng)電池,其特征在于所述偵測(cè)單元包含感測(cè)器元件、電路的微電腦晶片電路板;該電流開關(guān)單元包含開關(guān)控制器元件、電路的微電腦晶片電路板。4.如權(quán)利要求3所述的高效能啟動(dòng)電池,其特征在于所述電流開關(guān)單元的開關(guān)控制器為M0S電源開關(guān)晶片。5.如權(quán)利要求2所述的高效能啟動(dòng)電池,其特征在于所述電池組的電壓低于11.525伏特時(shí),該電流開關(guān)單元可動(dòng)作使電池組停止輸出電力、避免電池組過度放電。6.如權(quán)利要求1所述的高效能啟動(dòng)電池,其特征在于該高效能啟動(dòng)電池還包含有一資料輸出埠,設(shè)置于該上蓋并電連接電池管理系統(tǒng),用以讀取該電池組內(nèi)部資料。7.如權(quán)利要求6所述的高效能啟動(dòng)電池,其特征在于所述資料輸出埠為RS232連接埠。8.如權(quán)利要求1所述的高效能啟動(dòng)電池,其特征在于所述電池組的各磷酸鋰鐵電池相鄰并排,通過數(shù)個(gè)連接件電性連接成串聯(lián)關(guān)系。9.如權(quán)利要求1所述的高效能啟動(dòng)電池,其特征在于所述電池組為采最密堆積強(qiáng)化的設(shè)計(jì)。10.如權(quán)利要求l所述的高效能啟動(dòng)電池,其特征在于該高效能啟動(dòng)電池還包含有一重新啟動(dòng)按鈕,設(shè)置于該上蓋并電連接電池管理系統(tǒng),用以當(dāng)該救援按鈕失效時(shí)重新啟動(dòng)電池管理系統(tǒng)。專利摘要本實(shí)用新型提供了一種高效能啟動(dòng)電池,包含有一盒體及設(shè)置于盒體內(nèi)并電連接的一電池組與一電池管理系統(tǒng),該盒體上設(shè)有一救援按鈕與兩個(gè)導(dǎo)電端子,該電池組包含串聯(lián)的數(shù)個(gè)磷酸鋰鐵電池,該救援按鈕與兩個(gè)導(dǎo)電端子電連接電池管理系統(tǒng),該電池管理系統(tǒng)可避免該電池組過放電、過充、過熱及平衡各磷酸鋰鐵電池的電壓;以此,當(dāng)該電池組過放電時(shí),該電池管理系統(tǒng)可促使電池組停止輸出電力,按壓該救援按鈕則可還原電池組輸出電力的狀態(tài)。文檔編號(hào)H01M10/42GK201540927SQ20092021703公開日2010年8月4日申請(qǐng)日期2009年9月24日優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日發(fā)明者姚慶意,林文彬,黃棟樑申請(qǐng)人:瑞能科技股份有限公司;林文彬