JP3217906U - 熱電温度差ユニットを備える充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池の充電効率の向上と安全性の確保を達成する、熱電温度差ユニットを備える充電装置を提供する。【解決手段】充電装置は、電池１１と熱電温度差ユニット１２とを含む少なくとも一つの電池モジュール１０を含み、熱電温度差ユニットの第１面１２１が電池の表面１１４に接触するように電池が熱電温度差ユニットに設置され、熱電温度差ユニットの両電源入力端１２３が給電電圧を受け取った時に、熱電温度差ユニットの第１面１２１と第２面１２２との間に温度差があり、電池状況により電池を冷却または昇温させることで、充電効率を向上するとともに電池の加熱を防止する。【選択図】図２

Description

充電装置に関して、特に熱電温度差ユニットを備える充電装置に関する。

環境保護及び省エネは近年、科学技術発展の主な傾向の一つであるので、何回も繰り返して充放電可能な充電電池は、乾電池の規格を満たす充電電池、充電して使用可能な剃刀、集塵機などの小型のものから、電動バイク、電気自動車等の大型のものまで幅広く各種類の生活及び工業分野に用いられ、一般の消費者の使用習慣に合うとともにこの種類の製品の使用便利性を向上させるために、充電電池の充電効率及びセキュリティがこの種類の充電製品に同時に配慮・向上される重要な特徴である。どの種類の材料で作成された充電電池であっても、その適当に作動する電池温度範囲があり、電池温度が当該温度範囲より高いか低くなる場合、いずれも当該充電電池の充放電作動によくない。

例を挙げると、充電過程において当然熱エネルギーの放出を伴っているが、充電速度が速ければ、充電電流が大きくなり、充電電池には大量の熱エネルギーが生じて電池温度が上昇するようになる。発生された熱エネルギーはタイムリーに排除されない場合、充電電池の充電時の温度は耐えずに上昇して過熱ほどになり、電池が損壊しひいては爆裂で人に傷付ける危険がある。従来の技術の放熱方式はファンにより電池周囲の空気を流動駆動し、空気流動によって熱伝導方式で電池周囲の熱エネルギーを排除することが普通である。しかし、空気の熱伝導能力に限りがあり、速やかに電池の温度を冷却できないので、充電電流が大きい場合、なお過熱が発生しがちである。一方、当該充電電池は温度が当該適当に作動する環境温度範囲より遥かに低い環境に配置された場合、充電電池における電解液が凝結し、さらに充電電池の充電効率が大幅に低減し、充電電池の貯蔵可能な電力容量が大幅に低減するようになる。

以上のように、充電電池が効率よく充電できるとともに使用安全を確保して過熱を回避するには、充電電池の使用環境は環境温度の制限を受ける。故に、従来の充電電池をさらに改良しなければならない。

充電電池がいずれもその適当に作動する温度範囲を備えることに鑑みて、電池温度が当該温度範囲より低いか高くなる場合、いずれも当該充電電池の充放電作動によくなく、ひいては危険が発生する恐れがある。本考案は充電電圧を受け取って充電する正端子及び陰端子を備える電池と、熱電温度差ユニットとを含む少なくとも一つの電池モジュールを含む熱電温度差ユニットを備える充電装置を提供する。当該熱電温度差ユニットは対向する第１面及び第２面を備えるとともに、両電源入力端を備え、当該電池は、当該熱電温度差ユニットの第１面が当該電池の表面に接触するように、当該熱電温度差ユニットの第１面上に設置される。当該熱電温度差ユニットの両電源入力端は給電電圧を受け取った時、当該熱電温度差ユニットの当該第１面と当該第２面との間に温度差がある。

当該熱電温度差ユニットは熱電クーラーであり、より好ましく、半導体熱電冷却チップである。熱電クーラーは異なる２種類の熱電材料で作成され、熱電効果原理により、電圧が熱電クーラーの異なる熱電材料の両端に印加されている時、当該両端に温度差が生じている。当該熱電クーラーの両端に提供された電圧の極性が反対になる時、当該両端の温度差も反対になる。即ち、当該給電電圧を提供することで、当該熱電温度差ユニットは当該第１面の温度を当該第２面の温度より低いか高くする。これにより、異なる環境状況に対して電池の充電効率及びセキュリティを確保するように、異なる電池温度及び電池の使用状況に基づき、当該電池に降温または昇温させることができる。

本考案に係る熱電温度差ユニットを備える充電装置の外観斜視模式図。 本考案に係る熱電温度差ユニットを備える充電装置の分離斜視模式図。 本考案に係る熱電温度差ユニットを備える充電装置の回路ブロック模式図。 本考案に係る熱電温度差ユニットを備える充電装置の第５の好適な実施例の透視斜視模式図。 本考案に係る熱電温度差ユニットを備える充電装置第５の好適な実施例の一部のモジュールの斜視模式図。

図１及び図２に示すように、本考案は熱電温度差ユニットを備える充電装置であり、少なくとも一つの電池モジュール１０を含み、当該少なくとも一つの電池モジュール１０はそれぞれ電池１１と熱電温度差ユニット１２とを含み、当該少なくとも一つの電池１１はそれぞれ正端子１１１と陰端子１１２とを備え、当該正端子１１１と当該陰端子１１２は充電電圧を受け取って充電するためのものである。当該少なくとも一つの熱電温度差ユニット１２はぞれぞれ対向する第１面１２１と第２面１２２とを備え、かつ両電源入力端１２３を備えている。その中に、当該電池１１は、当該熱電温度差ユニット１２の第１面１２１が当該電池１１の表面に接触するように、当該熱電温度差ユニット１２の第１面１２１上に設置され、該熱電温度差ユニット１２の両電源入力端１２３が給電電圧を受け取っている時に、当該熱電温度差ユニット１２の第１面１２１と当該第２面１２２との間に温度差が生じている。

本好適な実施例において、好ましくは、当該熱電温度差ユニット１２は熱電クーラーであり、より好ましくは、半導体熱電冷却チップである。熱電クーラーは異なる２種類の熱電材料で作成され、熱電効果原理にもとづき、電圧が熱電クーラーの異なる熱電材料の両端に印加されている時に、当該両端には温度差が生じている。当該熱電クーラーの両端に提供された電圧の極性は反対になる場合、当該両端の温度差も反対になっている。即ち、極性の反対する給電電圧を提供することで、当該熱電温度差ユニット１２は当該第１面１２１の温度を当該第２面１２２の温度より低いか高くすることができる。これにより、異なる環境状況に対して電池１１的充電効率及びセキュリティを確保するように、異なる電池温度及び当該電池１１の使用状況に基づき、当該電池１１を降温または昇温させることができる。また、熱伝導速力をさらに増加するように、当該熱電温度差ユニット１２の第１面１２１と当該電池１１の表面との間に熱伝導性ペースト層を塗布することが好ましい。

本考案の第１好適な実施例において、当該給電電圧は第１電圧であり、当該熱電温度差ユニット１２は当該第１面１２１の温度を当該第２面１２２の温度より低くする。当該電池１１の表面が当該熱電温度差ユニット１２の第１面１２１上に貼設され、かつ当該熱電温度差ユニット１２の作用により、当該第１面１２１の温度が当該第２面１２２の温度より低く保持され、当該熱電温度差ユニット１２は当該電池１１に発生された熱エネルギーを当該第１面１２１を介して当該第２面１２２に伝導して放熱させる。これにより、温度差を維持するとともに直接接触方式で熱伝導作用を果たすことで、冷却温度が環境温度より低くなり、効果的に冷却速力を向上させ、当該電池１１はさらにより大きい電流で充電され、充電効率が向上されるとともに充電中電池１１の温度が高すぎることで過熱または爆裂が発生する危険を防ぐことができる。

本考案の第２好適な実施例において、当該給電電圧は第２電圧であり、また、当該第２電圧は当該第１電圧と極性が反対になるので、熱電効果原理により、当該熱電温度差ユニット１２は当該第１面１２１の温度を当該第２面１２２の温度より高くする。即ち、当該電池１１は温度が低すぎ環境にある時に、当該熱電温度差ユニット１２の両電源入力端１２３に当該第２電圧を提供する限り、当該熱電温度差ユニット１２は当該第１面１２１の温度を当該第２面１２２の温度より高く維持することができ、かつ当該電池１１の表面が当該熱電温度差ユニット１２の第１面１２１上に貼設されているので、当該電池１１の温度を当該環境温度より高く維持することで、電池温度が低すぎることにより充電効率がよくないことまたは電池１１の貯蔵可能な電力容量が低減することを回避する目的を達成する。

引き続き図２に示すように、本考案の第３の好適な実施例において、好ましくは、当該少なくとも一つの熱電温度差ユニット１２の形状が当該電池１１の外形に合わせ、大きい面積で直接に接触する方式で、平均且つ効果的な熱エネルギーの伝導効果を達成する。例を挙げると、当該電池１１は柱状の電池であり、対向する両端部１１３と環状の側面１１４とを備え、当該両端部１１３はそれぞれ当該環状の側面１１４の対向する両端に設置され、かつ当該電池１１の正端子１１１及び当該陰端子１１２はそれぞれ当該電池１１の両端部１１３に設置されている。従って、当該熱電温度差ユニット１２は当該電池１１を周回して中空環状の柱体に形成され、その中に、当該第１面１２１が内側に向かうが当該第２面１２２が外側に向かうことで、当該熱電温度差ユニット１２が当該第１面１２１で当該柱状の電池１１の環状の側面１１４に直接接触するとともに、当該熱電温度差ユニット１２が当該給電電圧を受け取っているときに、当該第１面１２１の温度を当該第２面１２２の温度より低いか高くし、また当該電池１１の当該環状の側面１１４が当該第１面１２１に接触して熱伝導を行うので、平均に当該柱状の電池１１の内部に降温または昇温の役割を果たす。

図３に示すように、本考案の第４の好適な実施例において、外部電圧を受け取るように外部電源（図示しない）が電気的に接続される電源モジュール２１をさらに含み、当該電源モジュール２１は当該外部電圧を転換することで当該充電電圧及び当該給電電圧を生じする。従って、当該電池１１の正端子１１１及び当該負極は当該充電電圧を受け取るとともに充電を行うようにそれぞれ当該電源モジュール２１に電気的に接続されている。当該熱電温度差ユニット１２の当該両電源入力端１２３は当該給電電圧を受け取るように当該電源モジュール２１にそれぞれ電気的に接続されている。

図４及び図５に示すように、好ましくは、当該少なくとも一つの電池モジュール１０の数量が複数であり、これらの電池モジュール１０が行列配置され、且つ、各当該電池モジュール１０の電池１１の正端子１１１がそれぞれ共同で第１方向Ａに向かっている。

本考案の第５の好適な実施例において、ハウジング２２をさらに含み、当該ハウジング２２は収容空間２２０を備え、その中に、当該少なくとも一つの電池モジュール１０及び当該電源モジュール２１が当該収容空間２２０の中に設置されている。

図５に示すように、本好適な実施例において、好ましくは、正極導電シート２３と負極導電シート２４とをさらに含み、当該正極導電シート２３が各当該電池１１の正端子１１１に電気的に接続されるが、当該負極導電シート２４が各当該電池１１の陰端子１１２電気的に接続されるとともに、当該正極導電シート２３及び当該負極導電シート２４が当該充電電圧を受け取るように当該電源モジュール２１に電気的に接続されていることで、各当該電池モジュール１０の電池１１がそれぞれ当該正極導電シート２３及び当該負極導電シート２４を介して当該電源モジュール２１に電気的に接続され、当該充電電圧を受け取るようになる。

これにより、複数の電池モジュール１１を整合することで、大容量を有する充電装置を形成して、ユーザに複数倍の電力容量を提供することができるが、各当該電池モジュール１０の熱電温度差ユニット１２がそれぞれ当該電池１１に降温または加熱させることで、それぞれ各当該電池モジュール１０における電池１１の個別の充電効率及びセキュリティを確保するので、当該充電装置全体の充電効率及びセキュリティが向上される。

本好適な実施例において、好ましくは、ファン装置２５をさらに含み、且つ駆動電圧を生じるように当該電源モジュール２１が当該外部電圧を転換する。当該ハウジング２２には、ファン開口２２１と通風口２２２とがさらに形成され、当該ファン開口２２１が当該収容空間２２０に連通している。当該ファン装置２５は当該ファン開口２２１の中に設置されるとともに、当該駆動電圧を受け取るために、当該電源モジュール２１に電気的に接続されている。

本考案の第６の好適な実施例において、当該電源モジュール２１は切替スイッチ２１１をさらに含む。当該切替スイッチ２１１は第１状態にある場合、即ち、切替スイッチ２１１が第１レンジに切り替えられた時に、当該電源モジュール２１に発生された当該給電電圧が当該第１電圧であり、各当該熱電温度差ユニット１２が当該第１面１２１の温度を当該第２面１２２の温度より低くする。当該切替スイッチ２１１が第２状態にある時に、即ち、当該切替スイッチ２１１が第２レンジに切り替えられた時、当該電源モジュール２１に発生された当該給電電圧が当該第２電圧であり、各当該熱電温度差ユニット１２が当該第１面１２１の温度を当該第２面１２２の温度より高くする。その中に、当該第２電圧は当該第１電圧と極性が反対する。

これにより、ユーザは当該充電装置が存在する環境温度の状況に基づき、各当該電池１１に降温冷却または昇温させることができる。当該充電装置が比較的高温の環境にあり、各当該電池１１が比較的大きな電力による充電中、温度が高すぎるようになる可能性があり、これで冷却させる必要がある場合、使用者は当該切替スイッチ２１１を当該第１レンジに切替えることで、当該電源モジュール２１に発生された当該給電電圧が当該第１電圧になり、従って、各該熱電温度差ユニット１２が当該第１面１２１の温度を当該第２面１２２の温度より低くすることで、各当該電池１１に発生された熱エネルギーが当該熱電温度差ユニット１２の第１面１２１を介して当該第２面１２２に伝導され、放熱降温が図られる。

さらに言えば、当該収容空間２２０における各当該電池１１に発生された熱エネルギーが空気対流帯を経て当該充電装置を出るように、当該ファン装置２５は当該起動電圧を同時に受け取って作動することで当該ハウジング２２の当該収容空間２２０における空気と当該ハウジング２２外の空気に加速流動を発生させることができるので、各当該熱電温度差ユニット１２による各当該電池１１に対する降温効率がさらに向上される。

逆には、当該充電装置は環境温度が各当該電池１１の適当に作動する温度より低い環境にある時、使用者は当該切替スイッチ２１１を当該第２レンジに切り替えて、当該電源モジュール２１に発生された当該給電電圧を当該第２電圧にするだけで、この時、各当該熱電温度差ユニット１２が当該第１面１２１の温度を当該第２面１２２の温度より高くすることで、それぞれ各当該電池１１を加熱するので、各当該電池１１の充電効率及び蓄電容量が向上される。

上記は本発明の好適な実施例だけであり、本発明にいかなる形式上に制限するわけではない。本発明は好適な実施例により上記どおり掲示されているが、それらに限定されるわけではない。いかなる当業者は本発明技術案を脱出しない範囲において、上記に記載の技術内容を利用して変更または修飾をして同等変化された同等の実施例にすることができるが、本発明の技術案の内容から離れていない限り、本発明の技術の主旨に基づき上記実施例に行ったいかなる簡単な改正、同等変化、修飾はいずれも本発明の技術案の範囲に該当している。

１０ 電池モジュール
１１ 電池
１１１ 正端子
１１２ 陰端子
１１３ 端部
１１４ 環状の側面
１２ 熱電温度差ユニット
１２１ 第１面
１２２ 第２面
１２３ 電源入力端
２１ 電源モジュール
２１１ 切替スイッチ
２２ ハウジング
２２０ 収容空間
２２１ ファン開口
２２２ 通風口
２３ 正極導電シート
２４ 負極導電シート
２５ ファン装置

Claims (10)

1. 充電電圧が受け取られる正端子及び陰端子を備える電池と、
   対向する第１面及び第２面を備えるとともにそれぞれ両電源入力端を備える熱電温度差ユニットとを、それぞれ含む少なくとも一つの電池モジュールを含む熱電温度差ユニットを備える充電装置であって、
   前記電池は、前記熱電温度差ユニットの第１面が前記電池の表面に接触するように、前記熱電温度差ユニットの第１面上に設置され、
   前記熱電温度差ユニットの両電源入力端が給電電圧を受け取った時、前記熱電温度差ユニットの第１面と前記第２面との間に温度差があることを特徴とする熱電温度差ユニットを備える充電装置。
2. 前記給電電圧が第１電圧である時、前記熱電温度差ユニットの第１面の温度が前記熱電温度差ユニットの第２面の温度より低いことを特徴とする請求項１に記載の熱電温度差ユニットを備える充電装置。
3. 前記給電電圧が第２電圧である時、前記熱電温度差ユニットの第１面の温度が前記熱電温度差ユニットの第２面の温度より高く、
   前記第２電圧は前記第１電圧と極性が反対することを特徴とする請求項２に記載の熱電温度差ユニットを備える充電装置。
4. 前記電池は柱状の電池であり、両端部と環状の側面とを含み、前記両端部がそれぞれ前記環状の側面の対向する両端に設置されるとともに、前記正端子と前記陰端子がそれぞれ前記電池の両端部に形成され、
   前記熱電温度差ユニットの第１面が前記柱状の電池の環状の側面に貼り付けられることを特徴とする請求項１に記載の熱電温度差ユニットを備える充電装置。
5. 外部電圧を受け取るように外部電源に電気的に接続されるとともに前記外部電圧を転換することで前記充電電圧及び前記給電電圧を生じる電源モジュールをさらに含み、
   前記電池の正端子及び陰端子は前記充電電圧を受け取るようにそれぞれ電源モジュールに電気的に接続され、
   前記熱電温度差ユニットの両電源入力端はそれぞれ前記電源モジュールに電気的に接続されることを特徴とする請求項３に記載の熱電温度差ユニットを備える充電装置。
6. 前記少なくとも一つの電池モジュールの数量が複数であり、これらの電池モジュールが行列配置されるとともに、これらの電池モジュールの電池の正端子が共同で第１方向に向かい、
   正極導電シートは各前記電池モジュールの電池の正端子に電気的に接続され、
   負極導電シートは各前記電池モジュールの電池の陰端子に電気的に接続され、
   前記正極導電シート及び前記負極導電シートは前記充電電圧を受け取るように前記電源モジュールにさらに電気的に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の熱電温度差ユニットを備える充電装置。
7. 収容空間を備えるハウジングをさらに含み、前記電池モジュール及び前記電源モジュールが前記ハウジングの収容空間に設置されていることを特徴とする請求項６に記載の熱電温度差ユニットを備える充電装置。
8. 前記熱電温度差ユニットが半導体熱電冷却チップであることを特徴とする請求項１に記載の熱電温度差ユニットを備える充電装置。
9. 前記ハウジングにファン開口がさらに形成されるとともに前記ファン開口が前記収容空間に連通され、
   前記電源モジュールはさらに前記外部電圧を転換して駆動電圧を生じ、
   前記ハウジングのファン開口に設置され且つ前記駆動電圧を受け取るように前記電源モジュールに電気的に接続されるファン装置をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の熱電温度差ユニットを備える充電装置。
10. 前記電源モジュールは切替スイッチを含み、
    前記切替スイッチが第１状態にある時に前記電源モジュールに発生された給電電圧が前記第１電圧であり、
    前記切替スイッチが第２状態にある時に前記電源モジュールに発生された給電電圧が前記第２電圧であることを特徴とする請求項９に記載の熱電温度差ユニットを備える充電装置。

Images