專利名稱：多段式電池模塊充電方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種電池模塊的充電方法及裝置，可調(diào)整電流方向，針對(duì)電壓較低的電芯，進(jìn)行充電的多段式電池模塊充電方法及裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)對(duì)電池模塊的充電，多采取單串電池組或電池整體模塊的狀態(tài)進(jìn)行多段式充電，第一階段為定電流充電，第二階段為定電壓充電。如圖5所示為ー傳統(tǒng)電池充電狀態(tài)示意圖。電池第一階段UqcTt1)進(jìn)行定電流(IB)充電，曲線(Vrc)代表電池模塊電壓的變化。當(dāng)電池模塊電壓達(dá)到電器提供的電壓(vinc)吋，則進(jìn)入第二階段(t=t~t2)定電壓(Vinc)充電，直到電池模塊充飽(t=t2)為止。此做法是先提供一定電流對(duì)電池模塊充電一段時(shí)間至預(yù)設(shè)電壓，充電過程中不僅溫度會(huì)隨之升高，且因是對(duì)電池模塊整體的電壓進(jìn)行充電，并無法針對(duì)其中各個(gè)電芯的充電狀態(tài)做調(diào)整，但每個(gè)電芯的電阻值、初始電壓未必相同，因此充電達(dá)預(yù)設(shè)電壓的過程中，有可能某一電芯或電芯組的電壓已經(jīng)超過安全值(即每ー電芯或每ー電芯組之間的電壓不平衡)，會(huì)造成電池模塊過熱而影響壽命的問題。為解決上述問題，遂有人提供另ー種電池充電狀態(tài)，如圖6所示。此充電方法是先測(cè)出各電芯組的最大電壓以及最小電壓的變化。第一階段(t、')是采用定電流(Ib)充電，當(dāng)電芯組最大電壓(V6niax)達(dá)到額定電壓(VMff)時(shí)，就關(guān)閉充電器，當(dāng)電芯組的最大電壓下降至電壓下限(VcJ時(shí)，充電器再恢復(fù)供電至電芯組，待再次達(dá)到額定電壓(VMff)時(shí)，再關(guān)閉充電器，如此反復(fù)開關(guān)充電器，直到各電芯充飽電為止。第二階段(t=trt2)中，是根據(jù)電芯組最小電壓的變化來決定電流的大小，當(dāng)電芯組最小電壓(V6min)超過充電器給予的電壓(Vin。)時(shí)，即進(jìn)入第二階段逐步調(diào)降充電電流的大小，并同樣隨著電芯組最大電壓的變化，間斷地給予供電，直到電池充飽(t=t2)為止。此充電方法雖能平衡各電芯組(或電芯)之間的電壓，避免電流過充、電壓過高、溫度過高的問題，但反復(fù)開關(guān)充電器，頻繁地對(duì)電池充電、放電會(huì)折損電池壽命，并且延長(zhǎng)整個(gè)充電的時(shí)間。圖7提供了另ー種充電方式，其是以第一預(yù)設(shè)電流(I1)對(duì)電池模塊進(jìn)行第一階段UqcTt1)充電，當(dāng)電池模塊中，有電芯達(dá)到預(yù)設(shè)電壓(V1)，則改以ー小于第一預(yù)設(shè)電流
(I1)的第二預(yù)設(shè)電流(I2)進(jìn)行第二階段(t=t~t2)充電，當(dāng)電池模塊中有電芯達(dá)到預(yù)設(shè)電壓(V1)，則以該預(yù)設(shè)電壓、進(jìn)行充電，直到電池模塊充飽為止。此種方式，是利用調(diào)整電流大小，將各電芯的電壓控制在預(yù)設(shè)電壓以下，雖然也可以避免電芯的電壓過大，但其每階段充電只觀察是否有電芯超過預(yù)設(shè)電壓，仍無法確保每顆電芯都達(dá)到預(yù)設(shè)電壓，各電芯之間的電壓無法平衡。而臺(tái)灣地區(qū)專利公告第1366322號(hào)，提供了一種充電裝置，包含一第一電壓轉(zhuǎn)換器、一第二電壓轉(zhuǎn)換器及ー控制模塊。第一電壓轉(zhuǎn)換器會(huì)輸出電力，對(duì)第一儲(chǔ)能組件及第ニ儲(chǔ)能組件充電，第二電壓轉(zhuǎn)換器會(huì)輸出電カ，對(duì)該第二儲(chǔ)能組件充電。當(dāng)?shù)诙?chǔ)能組件充電達(dá)ー飽和臨界電壓時(shí)，控制模塊控制第二電壓轉(zhuǎn)換器停止對(duì)第二儲(chǔ)能組件充電，同時(shí)使欲流進(jìn)第二儲(chǔ)能組件的電流回授至第一電壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，第一電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，再對(duì)第一儲(chǔ)能組件充電，以降低供應(yīng)電源的輸出電力，達(dá)到節(jié)能的功效。其中，欲流進(jìn)第二儲(chǔ)能組件的電流會(huì)先流向一電感，該電感因發(fā)生反向激磁而開始儲(chǔ)能，并經(jīng)控制模塊控制開關(guān)后，電感會(huì)釋放其所儲(chǔ)存的能量，并回授至第一電壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。上述充電裝置雖能避免單個(gè)儲(chǔ)能組件過充，以及可針對(duì)電壓較低的儲(chǔ)能組件進(jìn)行充電，但因電感無法用于控制多余的電流的流向，多的電流僅能止于鄰近的儲(chǔ)能組件，因此，當(dāng)充電裝置需要對(duì)多個(gè)儲(chǔ)能組件充電時(shí)，每個(gè)儲(chǔ)能組件都需搭配一電壓轉(zhuǎn)換器，以進(jìn)行充電的判斷，進(jìn)而達(dá)到平衡各儲(chǔ)能組件的電壓的目的。據(jù)此，這種充電技術(shù)在針對(duì)高功率儲(chǔ)能的應(yīng)用，如電動(dòng)腳踏車(E-bike)、電動(dòng)車(EV)或儲(chǔ)能裝置(ESS)時(shí)，會(huì)因?yàn)樵摰妊b置中儲(chǔ)能組件動(dòng)輒上百顆，甚至千顆，迫使該充電裝置必須相應(yīng)該儲(chǔ)存組件的數(shù)目增加使用電壓轉(zhuǎn)換器，不僅增加整體充電電路的復(fù)雜度和不確定因素，也會(huì)造成整體成本的提聞。因此，如何使充電模塊中的各電芯或電芯組之間的電壓達(dá)到平衡，進(jìn)而避免電池模塊溫度過高、提高電池模塊壽命，為待解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于，提供一種多段式電池模塊充電方法，該方法是將定電流充電分成數(shù)階段，每階段有不同的電流值以及充電時(shí)間，當(dāng)充電達(dá)預(yù)定電壓后，再進(jìn)行定電壓充電。采階段式定電流充電的方法，可以解決習(xí)知在一短時(shí)間內(nèi)一次充達(dá)預(yù)設(shè)電壓而導(dǎo)致電池溫度過高,降低電池壽命的問題。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種多段式電池模塊充電方法，該方法是將定電流充電分成第一階段充電、第二階段充電及第三階段充電，并在第二階段充電達(dá)預(yù)設(shè)電壓時(shí)，調(diào)整電流值，以一微小電流對(duì)尚未充達(dá)預(yù)設(shè)電壓的電芯進(jìn)行第三階段充電，等待預(yù)設(shè)電壓再度達(dá)到后，進(jìn)行定電壓充電。針對(duì)充電未達(dá)預(yù)設(shè)電壓的電芯充電的方法，可以避免充電器不斷的對(duì)已經(jīng)充飽的電芯充電，造成過充、溫度過高的問題，也可確保每個(gè)電芯皆能充達(dá)預(yù)設(shè)電壓，維持各電芯間電壓平衡。本發(fā)明的又一目的在于，提供一種多段式電池模塊充電裝置，以實(shí)現(xiàn)前述的多段式電池模塊充電方法。為達(dá)上述各項(xiàng)目的，本發(fā)明的一手段是，提供一多段式電池模塊充電方法，該方法包括下列步驟:
a.以一第一預(yù)設(shè)電流對(duì)電池模塊進(jìn)行第一階段充電；
b.以一判斷單元判斷該電池模塊是否達(dá)到一預(yù)設(shè)電壓；
c.若判斷該預(yù)設(shè)電壓達(dá)到時(shí)，以一第二預(yù)設(shè)電流對(duì)電池模塊進(jìn)行第 二階段充電；
d.若判斷該預(yù)設(shè)電壓再度達(dá)到，且各電芯之間達(dá)到一預(yù)設(shè)壓差或其 中一電芯超過所述預(yù)設(shè)電壓時(shí)，針對(duì)電壓較低的電芯以一第三預(yù) 設(shè)電流進(jìn)行第三階段充電；
e.若判斷該預(yù)設(shè)電壓再度達(dá)到時(shí)，以該預(yù)設(shè)電壓對(duì)該電池模塊進(jìn)行 定電壓充電，并以該第二預(yù)設(shè)電流做為起始充電電流，至該電池 模塊充飽。
其中，本發(fā)明使第二預(yù)設(shè)電流為該第一預(yù)設(shè)電流減去ー電流差值，該第三預(yù)設(shè)電流為該第二預(yù)設(shè)電流減去ー電流差值，且每階段電流搭配適當(dāng)?shù)某潆姇r(shí)間，如此一歩一歩的充電達(dá)預(yù)設(shè)電壓，可改良習(xí)知，在一短時(shí)間內(nèi)一次充達(dá)預(yù)設(shè)電壓的做法，使本發(fā)明電池模塊充電吋，不會(huì)發(fā)生溫度過高而影響電池壽命的問題。其中，本發(fā)明針對(duì)電壓較低的電芯進(jìn)行第三階段充電的手段，是對(duì)應(yīng)各電芯設(shè)置ー開關(guān)回路，當(dāng)判斷有電芯充電達(dá)預(yù)設(shè)電壓或各電芯間達(dá)ー預(yù)設(shè)壓差吋，該開關(guān)回路便被導(dǎo)通，供電流通過，并對(duì)電壓較低的電芯進(jìn)行充電，使各電芯皆能充電達(dá)預(yù)定電壓，不會(huì)有電芯過充的情形發(fā)生。本發(fā)明的另一手段是，提供一多段式電池模塊充電裝置，該裝置包括:
ー電池模塊，包括復(fù)數(shù)串聯(lián)的電芯；
一充電器，與該電池模塊連接形成一充電回路，以提供電流給該電池模塊；以及ー電池管理系統(tǒng)，連接于各該電芯的兩極，用以監(jiān)測(cè)各電芯的電壓或各電芯之間的壓差，并據(jù)以調(diào)整該充電回路。其中，該電池管理系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于各該電芯設(shè)置一所述開關(guān)回路，開關(guān)回路包括ー電阻、一開關(guān)組件。該開關(guān)回路初始為尚未與充電回路導(dǎo)通的狀態(tài)，當(dāng)電池管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到各電芯的間達(dá)ー預(yù)設(shè)壓差或其中一電芯超過ー預(yù)設(shè)電壓吋，則透過控制該開關(guān)組件來導(dǎo)通開關(guān)回路與充電回路，此時(shí)，電流不會(huì)再流向已充飽的電芯，而會(huì)流向開關(guān)回路，經(jīng)由該電阻消耗電流。上述手段可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明「針對(duì)電壓較低的電芯進(jìn)行充電」的目的，且相較于前述習(xí)知技術(shù)，以電感儲(chǔ)能，再以多數(shù)開關(guān)引導(dǎo)電流方向的充電裝置，本發(fā)明更能節(jié)省成本。


圖1為本發(fā)明多段式電池模塊充電方法的步驟流程圖。圖2為本發(fā)明電池模塊充電狀態(tài)示意圖。圖3為本發(fā)明多段式電池模塊充電裝置電路示意圖。圖4表現(xiàn)電池模塊每階段充電時(shí)的溫度變化示意圖。圖5為ー傳統(tǒng)電池充電狀態(tài)示意圖。圖6為另ー傳統(tǒng)電池充電狀態(tài)示意圖。圖7為又ー傳統(tǒng)電池充電狀態(tài)示意圖。主要組件符號(hào)說明
S1(TS70為本發(fā)明實(shí)施例的多段式電池模塊充電方法的各步驟
I1第一預(yù)設(shè)電流 I2第二預(yù)設(shè)電流 I3第三預(yù)設(shè)電流 V1預(yù)設(shè)電壓
S1第一階段充電時(shí)，電池模塊的電壓曲線變化。S2第二階段充電時(shí)，電池模塊的電壓曲線變化。S3第三階段充電時(shí)，電池模塊的電壓曲線變化。S4最后ー階段定電流充電，電池模塊的電壓曲線變化。
Δ Ia電流差值 Δ Ib電流差值
1.電池模塊
11.電芯
12.電芯
2.電池管理系統(tǒng)
21.開關(guān)組件
211.源極
212.汲極
213.閘極
22.開關(guān)回路
23.電阻
24.放電控制開關(guān)
25.充電控制開關(guān)
3.充電器 Ib定電流
Vpc電池模塊電壓的變化
Vinc電壓
Vemax電芯組最大電壓 Vcoff額定電壓 Vcon電壓下限 Vemin電芯組最小電壓
具體實(shí)施例方式以下配合圖式及組件符號(hào)對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做更詳細(xì)的說明，俾使熟習(xí)該項(xiàng)技藝者在研讀本說明書后能據(jù)以實(shí)施。請(qǐng)參閱圖1為本發(fā)明多段式電池模塊充電方法的步驟流程圖。該方法包括下列步驟:以一第一預(yù)設(shè)電流對(duì)電池模塊進(jìn)行第一階段充電(步驟S10);以一判斷單元判斷該電池模塊是否達(dá)到一預(yù)設(shè)電壓，若尚未達(dá)到該預(yù)設(shè)電壓，則繼續(xù)以該第一預(yù)設(shè)電流充電，直到達(dá)到預(yù)設(shè)電壓(步驟S20);若判斷該預(yù)設(shè)電壓達(dá)到時(shí)，以一第二預(yù)設(shè)電流對(duì)電池模塊進(jìn)行第二階段充電(步驟S30);以該判斷單元判斷該電池模塊是否達(dá)到該預(yù)設(shè)電壓，若尚未達(dá)到該預(yù)設(shè)電壓，則繼續(xù)以該第二預(yù)設(shè)電流充電，直到達(dá)到預(yù)設(shè)電壓(步驟S40);若判斷該預(yù)設(shè)電壓再度達(dá)到，且各電芯之間達(dá)到一預(yù)設(shè)壓差或其中一電芯超過所述預(yù)設(shè)電壓時(shí)，針對(duì)電壓較低的電芯以一第三預(yù)設(shè)電流進(jìn)行第三階段充電(步驟S50);以該判斷單元判斷該電壓較低的電芯是否達(dá)到該預(yù)設(shè)電壓，若該電芯尚未達(dá)到預(yù)設(shè)電壓，則繼續(xù)以第三預(yù)設(shè)電流充電，直到該電芯達(dá)到預(yù)設(shè)電壓(步驟S60);若判斷該預(yù)設(shè)電壓再度達(dá)到時(shí)，以該預(yù)設(shè)電壓對(duì)該電池模塊進(jìn)行定電壓充電，并以該第二預(yù)設(shè)電流做為起始充電電流，至該電池模塊充飽為止(步驟S70)。請(qǐng)配合參閱圖2為本發(fā)明電池模塊充電狀態(tài)示意圖。其中橫軸代表電流充電的時(shí)間，縱軸同時(shí)表現(xiàn)出電流大小以及ー預(yù)設(shè)電壓值。本發(fā)明的較佳實(shí)施方式是，先提供一第一預(yù)設(shè)電流I1對(duì)電池模塊進(jìn)行時(shí)間為的第一階段定電流充電，然后以ー判斷単元(容后揭露)判斷電池模塊是否達(dá)到ー預(yù)設(shè)電壓V1,圖中，S1為第一階段充電時(shí)，電池模塊的電壓曲線變化，圖中顯示當(dāng)時(shí)間到吋，電池模塊的電壓值正好達(dá)到該預(yù)設(shè)電壓V1 ;其中預(yù)設(shè)電壓V1代表一個(gè)電芯安全運(yùn)作時(shí)，所能承受的電壓最大值，例如4.1V。接下來改以ー第二預(yù)設(shè)電流I2對(duì)電池模塊進(jìn)行時(shí)間為t^t2的第二階段定電流充電，由于考慮到第一階段充電時(shí)，電池模塊可充電的位置已經(jīng)減少，所以第二階段所提供的電流必須為第一預(yù)定電流減去ー電流差值A(chǔ)Ia后的數(shù)值，以維護(hù)電池模塊的安全性。然后以該判斷単元判斷電池模塊是否達(dá)到該預(yù)設(shè)電壓V1，圖中，S2為第二階段充電時(shí)，電池模塊的電壓曲線變化，圖中顯示當(dāng)時(shí)間到達(dá)セ2時(shí)，電池模塊的電壓值正好達(dá)到該預(yù)設(shè)電壓V1 ;同時(shí)，判斷単元會(huì)監(jiān)測(cè)各電芯之間是否達(dá)到ー預(yù)設(shè)壓差或是否有其中ー電芯超過預(yù)設(shè)電壓V1 (即判斷是否有電芯已經(jīng)充飽電，但其它電芯尚未充飽電的狀況)，若達(dá)到該預(yù)設(shè)壓差或其中ー電芯超過預(yù)設(shè)電壓，則改以ー第三預(yù)設(shè)電流13對(duì)電壓較低的電芯進(jìn)行時(shí)間為t2、3的第三階段定電流充電，同理，第三階段所提供的電流必須為第二預(yù)定電流減去ー電流差值A(chǔ) Ib的數(shù)值。然后以該判斷単元判斷電池模塊是否達(dá)到該預(yù)設(shè)電壓V1,圖中，S3為第三階段充電時(shí)，電池模塊的電壓曲線變化，圖中顯示當(dāng)時(shí)間達(dá)到t3吋，電池模塊的電壓值正好達(dá)到該預(yù)設(shè)電壓V115再以該判斷単元判斷電池模塊是否達(dá)到該預(yù)設(shè)電HV1，若達(dá)到預(yù)設(shè)電壓，則改以該預(yù)設(shè)電壓V1及第二預(yù)設(shè)電流I2對(duì)電池模塊進(jìn)行時(shí)間為t3'的定電壓充電，直到電池模塊充飽為止，圖中顯示S4為此階段的電壓曲線，系維持在一定電壓，隨著電池模塊幾近充飽電，所需電流量逐漸減少。請(qǐng)將圖2配合參閱圖4，更能理解電池模塊在各充電階段的溫度變化。該第一階段充電是以第一預(yù)設(shè)電流I1在這段時(shí)間內(nèi)充電，過程中當(dāng)電壓達(dá)到預(yù)設(shè)電壓V1吋，其相應(yīng)溫度會(huì)上升至T1，而使電池模塊有`過熱的危機(jī)，因此，本發(fā)明將對(duì)該電池模塊進(jìn)行第二次充電，該第二階段的充電是以遠(yuǎn)低于第一預(yù)設(shè)電流I1的第二預(yù)設(shè)電流I2對(duì)電池模塊充電，該電池模塊由ー較低的電壓開始進(jìn)行充電至該預(yù)設(shè)電壓'，第二階段充電歷經(jīng)時(shí)間為t^t2，相較于第一階段充電時(shí)間為長(zhǎng)，該電池模塊的溫度因而從T1降至T2 ;接著，進(jìn)行該第三階段充電，本階段充電是以第三預(yù)設(shè)電流I3對(duì)尚未達(dá)到預(yù)設(shè)電壓V1的電芯進(jìn)行充電，其中，I3小于I2和I1 ;而該階段由啟始的充電電壓達(dá)到預(yù)設(shè)電壓V1，需要?dú)v經(jīng)時(shí)間為ぐt3，小于第二階段充電的時(shí)間，溫度則從T2降至T3 ;最后一個(gè)充電階段相較于前幾個(gè)充電階段不同的是以預(yù)設(shè)電壓V1進(jìn)行定電壓充電，并以第二預(yù)設(shè)電流I2做為起始的充電電流，本階段充電歷經(jīng)的時(shí)間為t3、4，溫度大約維持在T3左右。請(qǐng)參閱圖3為本發(fā)明多段式電池模塊充電裝置電路示意圖。包括ー電池模塊1、ー電池管理系統(tǒng)2及一充電器3。該電池模塊I可如圖所不為復(fù)數(shù)串聯(lián)的電芯11，12,亦可為復(fù)數(shù)相互串接的電芯串聯(lián)組(圖未示)；該充電器3與該電池模塊I連接形成一充電回路，以提供ー電流給該電池模塊I ;該電池管理系統(tǒng)2，連接于各該電芯11，12的兩極，用以監(jiān)測(cè)各電芯11，12的電壓及各電芯11，12之間的壓差，并據(jù)以調(diào)整該充電回路，使各電芯11，12的電壓能保持平衡。其中，該電池管理系統(tǒng)2還包括ー開關(guān)回路22，用以調(diào)整對(duì)于各電芯充電的回路，此開關(guān)回路22初始為尚未與充電回路導(dǎo)通的狀態(tài)；其中，該開關(guān)回路22具有用于控制充電回路的開關(guān)組件21，該開關(guān)組件21為場(chǎng)效晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET),分別設(shè)置在對(duì)應(yīng)于各電芯電路的位置，該開關(guān)組件21的源極211透過一電阻23連接于各電芯的正極，汲極212則連接于各該電芯的負(fù)極，而閘極213與該電池管理系統(tǒng)2連接。電池管理系統(tǒng)2、充電器3及電池模塊I之間連結(jié)有一放電控制開關(guān)24及一充電控制開關(guān)25，該放電控制開關(guān)24系于電芯電壓過低、放電電流過大、短路時(shí)啟動(dòng)保護(hù)，該充電控制開關(guān)25作為電芯電壓過高保護(hù)。請(qǐng)同時(shí)參閱圖1至圖3，來理解本發(fā)明多段式電池模塊的充電方法。由充電器3供應(yīng)第一預(yù)設(shè)電流I1，對(duì)電池模塊I進(jìn)行第一階段充電(步驟10)，以判斷單元(即電池管理系統(tǒng)2)判斷電池模塊I是否達(dá)到預(yù)設(shè)電壓V1，若尚未達(dá)到該預(yù)設(shè)電壓V1，則繼續(xù)以該第一預(yù)設(shè)電流I1充電，直到達(dá)到預(yù)設(shè)電壓(步驟S20)，若判斷到達(dá)該預(yù)設(shè)電壓V1，充電器3改以供應(yīng)第二預(yù)設(shè)電流I2對(duì)電池模塊I進(jìn)行第二階段充電(步驟S30)，由圖2可知，第二階段充電的第二預(yù)定電流I2小于第一階段充電的第一預(yù)設(shè)電流I1 ;其中，在第一階段充電及第二階段充電時(shí)，電流走向如圖3中所標(biāo)示的I1及I2方向。以該判斷單元(即電池管理系統(tǒng)2)判斷該電池模塊I是否達(dá)到該預(yù)設(shè)電壓V1，若尚未達(dá)到該預(yù)設(shè)電壓，則繼續(xù)以該第二預(yù)設(shè)電流I2充電，直到達(dá)到預(yù)設(shè)電壓(步驟S40)，若判斷單元(電池管理系統(tǒng)2)判斷充電到達(dá)預(yù)設(shè)電壓V1，判斷單元(電池管理系統(tǒng)2)會(huì)同時(shí)偵測(cè)各電芯11，12間是否達(dá)到一預(yù)設(shè)壓差或是否有其中一電芯超過預(yù)設(shè)電壓V1 (如圖3電芯11在歷經(jīng)兩階段充電后，電壓已達(dá)預(yù)設(shè)電壓，而下面的電芯12則尚未充飽)，此時(shí)，電池管理系統(tǒng)2會(huì)透過提供電訊號(hào)給開關(guān)組件21的閘極213，使源極211與汲極212相導(dǎo)通，開關(guān)回路22便與充電回路連通，充電器3釋出的電流不再流向電芯11，而會(huì)流向開關(guān)回路22，經(jīng)由電阻23消耗電流，再以該判斷單元(電池管理系統(tǒng)2)判斷電芯12是否達(dá)到該預(yù)設(shè)電壓V1，若該電芯12尚未達(dá)到預(yù)設(shè)電壓，則繼續(xù)以第三預(yù)設(shè)電流I3充電，直到該電芯12達(dá)到預(yù)設(shè)電壓V1 (步驟S60)，當(dāng)判斷單元(電池管理系統(tǒng)2)偵測(cè)每顆電芯11，12皆達(dá)到預(yù)設(shè)電壓V1時(shí)，充電器3會(huì)改以所述預(yù)設(shè)電壓V1進(jìn)行定電壓充電，直到電池模塊I充飽為止(步驟S70)。
本發(fā)明主要特征在于，充電器對(duì)電池模塊進(jìn)行數(shù)階段充電后，電池管理系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)開關(guān)回路，使充電器針對(duì)最小電壓的電芯進(jìn)行充電，以使各電芯間電壓平衡，避免已經(jīng)飽和的電芯過充，導(dǎo)致溫度過高影響電池壽命。另一特征在于，本發(fā)明對(duì)電池模塊分?jǐn)?shù)階段充電，每階段以不同的電流值配合不同充電時(shí)間來充到預(yù)設(shè)電壓，相較習(xí)知技術(shù)，以一定電流一次對(duì)電池充到預(yù)設(shè)電壓的方式，或是反復(fù)開關(guān)充電器的方式，本發(fā)明的做法能避免充電時(shí)電池溫度隨的升高，以及提升充電效率，延長(zhǎng)電池壽命。此外，本發(fā)明所提供的多段式電池模塊充電方法，可應(yīng)用于各種移動(dòng)式電源管理與儲(chǔ)能系統(tǒng)。以上所述者僅為用以解釋本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非企圖具以對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，是以，凡有在相同的發(fā)明精神下所作有關(guān)本發(fā)明的任何修飾或變更，皆仍應(yīng)包括在本發(fā)明意圖保護(hù)的范疇。
權(quán)利要求
1.一種多段式電池模塊充電方法，該方法包括下列步驟: a.以一第一預(yù)設(shè)電流對(duì)電池模塊進(jìn)行第一階段充電； b.以一判斷單元判斷該電池模塊是否達(dá)到一預(yù)設(shè)電壓； c.若判斷該預(yù)設(shè)電壓達(dá)到時(shí)，以一第二預(yù)設(shè)電流對(duì)電池模塊進(jìn) 行第二階段充電； d.若判斷該預(yù)設(shè)電壓再度達(dá)到，且各電芯之間達(dá)到一預(yù)設(shè)壓差 或其中一電芯超過所述預(yù)設(shè)電壓時(shí)，針對(duì)電壓較低的電芯以 一第三預(yù)設(shè)電流進(jìn)行第三階段充電； e.若判斷該預(yù)設(shè)電壓再度達(dá)到時(shí)，以該預(yù)設(shè)電壓對(duì)該電池模塊 進(jìn)行定電壓充電，并以該第二預(yù)設(shè)電流做為起始的充電電流， 至該電池模塊充飽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多段式電池模塊充電方法，其 中，該第二預(yù)設(shè)電流為該第一預(yù)設(shè)電流減去一電流差值，該第三預(yù)設(shè)電流為該第二預(yù)設(shè)電流減去一電流差值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多段式電池模塊充電方法，其中，所述預(yù)設(shè)電壓為各電芯安全運(yùn)作時(shí)，所能承受的一電壓最大值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多段式電池模塊充電方法，其中，所述判斷單元為一電池管理系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多段式電池模塊充電方法,其中，該電池管理系統(tǒng)提供一開關(guān)回路，于步驟d中，當(dāng)各該電芯達(dá)到一預(yù)設(shè)壓差或其中一電芯超過所述預(yù)設(shè)電壓時(shí)，該電池管理系統(tǒng)控制導(dǎo)通該開關(guān)回路，供所述第三預(yù)設(shè)電流通過，以對(duì)電壓較低的電芯，進(jìn)行第三階段充電。
6.一種多段式電池模塊充電裝置,包括: 一電池模塊，包括復(fù)數(shù)串聯(lián)的電芯； 一充電器，與該電池模塊連接形成一充電回路，以提供一電流給該電池模塊；以及 一電池管理系統(tǒng)，連接于各該電芯的兩極，用以監(jiān)測(cè)各電芯的電壓與各電芯間的壓差，并據(jù)以調(diào)整該充電回路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多段式電池模塊充電裝置，其中，該電池管理系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于各該電芯設(shè)置一開關(guān)回路，該開關(guān)回路初始為尚未與充電回路導(dǎo)通的狀態(tài)，當(dāng)電池管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到各電芯之間達(dá)一預(yù)設(shè)壓差或其中一電芯超過一預(yù)設(shè)電壓時(shí)，則控制將該開關(guān)回路與充電回路導(dǎo)通，供電流通過，使充電器對(duì)較小電壓的電芯進(jìn)行充電。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多段式電池模塊充電裝置，其中，所述開關(guān)回路包括一電阻及一開關(guān)組件，該開關(guān)組件為場(chǎng)效晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor, M0SFET)，所述開關(guān)回路設(shè)置在對(duì)應(yīng)于各電芯電路的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多段式電池模塊充電裝置，其中，該開關(guān)組件的一源極和一汲極兩端，分別連接相應(yīng)電芯的兩極，而一閘極與該電池管理系統(tǒng)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多段式電池模塊充電裝置，其中，所述電流為第一預(yù)設(shè)電流、第二預(yù)設(shè)電流及第三預(yù)設(shè)電流，該第一預(yù)設(shè)電流大于該第二預(yù)設(shè)電流，該第二預(yù)設(shè)電流大于該第三預(yù)設(shè)電流。
全文摘要
一種多段式電池模塊充電方法及其裝置，該方法包括下列步驟a.以一第一預(yù)設(shè)電流對(duì)電池模塊進(jìn)行第一階段充電；b.以一判斷單元判斷該電池模塊是否達(dá)到一預(yù)設(shè)電壓；c.若判斷該預(yù)設(shè)電壓達(dá)到時(shí)，以一第二預(yù)設(shè)電流對(duì)電池模塊進(jìn)行第二階段充電；d.若判斷該預(yù)設(shè)電壓再度達(dá)到，且各電芯的間達(dá)到一預(yù)設(shè)壓差或其中一電芯超過該預(yù)設(shè)電壓時(shí)，針對(duì)電壓較低的電芯以一第三預(yù)設(shè)電流進(jìn)行第三階段充電；e.若判斷該預(yù)設(shè)電壓再度達(dá)到時(shí)，以該預(yù)設(shè)電壓對(duì)該電池模塊進(jìn)行定電壓充電，并以該第二預(yù)設(shè)電流做為起始充電電流，至該電池模塊充飽。此方法可避免電池模塊充電時(shí)，有部分電芯過充或尚未充飽電的狀態(tài)，即能穩(wěn)定電壓、提升電池充電效率、延長(zhǎng)電池使用壽命。
文檔編號(hào)H02J7/00GK103094944SQ20121027522
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者鄭世仁, 曾志宏 申請(qǐng)人:德臻科技股份有限公司