本發(fā)明主要涉及一電池管理技術，特別涉及藉由一判斷機制使并聯(lián)的多個電池裝置達成一均衡狀態(tài)的電池管理技術。

背景技術：

多組電池裝置的連接方式可分為串聯(lián)及并聯(lián)連接，且無論串聯(lián)或并聯(lián)連接都需電池均衡技術。串聯(lián)的應用中目前已廣泛地應用在產(chǎn)品中，技術已相當成熟。在并聯(lián)的應用中，并聯(lián)的電池裝置比較像是競爭的關系，當電池裝置不匹配時，能量較小的電池裝置不是無法供給負載所需的電源，就是會被其他能量較大的電池裝置所充電，因而造成環(huán)流現(xiàn)象或單一電池提供負載的情形。然而，并聯(lián)應用雖然遇到的問題較為復雜，但是相較于串聯(lián)的連接，并聯(lián)有備源的效果、整體提供電流大等優(yōu)點。

在目前電池裝置并聯(lián)應用中，都需配置一中央控制系統(tǒng)來匯集各個電池裝置的電池信息來進行均衡控制。雖使用中央控制系統(tǒng)可有效解決并聯(lián)連接時遇到的環(huán)流現(xiàn)象或者單一電池提供負載等問題，但這樣會增加成本及功耗，且匯集各個電池裝置的電池信息做運算處理將會增加復雜度

因此如何當多組并聯(lián)的電池裝置，無需匯集各個電池裝置信息或中央控制系統(tǒng)控制，即可達到充放電的均衡，將是值得討論的課題。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于上述現(xiàn)有技術的問題，本發(fā)明提供了一種藉由一判斷機制使并聯(lián)的多個電池裝置達成一均衡狀態(tài)的電池管理系統(tǒng)和方法。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例提供了一種電池管理系統(tǒng)。此電池管理系統(tǒng)包括多個電池裝置，其中每一上述電池裝置以并聯(lián)的方式相連接。每一上述電池裝置分別包括，一或多個電池單元、一開關電路以及一控制器。電池單元用以提供電源。控制器用以檢測一逆電流。當控制器檢測到逆電流時，失能上述開關電路，并執(zhí)行一判斷機制，以判斷是否重新致能上述開關電路。

在上述實施例中，上述判斷機制可包括，判斷一端電壓差值是否大于一第一臨界值，其中當上述端電壓差值大于上述第一臨界值，上述控制器重新致能上述開關電路。在上述實施例中，上述判斷機制也可包括，判斷一延遲時間是否大于或等于一第二臨界值，其中當上述延遲時間大于或等于上述第二臨界值，上述控制器重新致能上述開關電路。

在上述實施例中，上述控制器還用以檢測一過電流，當上述控制器檢測到上述過電流時，限制其所對應的上述電池裝置之一電流值至一設定值。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例提供了一種電池管理方法，適用以并聯(lián)的方式相連接的一電池裝置。上述電池管理方法的步驟包括，檢測是否有一逆電流；當上述控制器檢測到上述逆電流時，失能上述電池裝置的一開關電路；以及執(zhí)行一判斷機制，以判斷是否重新致能上述開關電路。

在上述實施例中，上述判斷機制可包括：判斷一端電壓差值是否大于一第一臨界值；以及當上述端電壓差值大于上述第一臨界值時，重新致能上述開關電路。在上述實施例中，上述判斷機制也可包括：判斷一延遲時間是否大于或等于一第二臨界值；以及當上述延遲時間大于或等于上述第二臨界值，重新致能上述開關電路。

在上述實施例中，上述電池管理方法的步驟還包括，檢測是否有一過電流；當檢測到上述過電流時，限制其所對應的上述電池裝置的電流值至一設定值。

關于本發(fā)明其他附加的特征與優(yōu)點，本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可根據(jù)本申請實施方法中所公開的執(zhí)行聯(lián)系程序的使用者裝置、系統(tǒng)、以及方法，做些許的更動與潤飾而得到。

附圖說明

圖1A是顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例所述的電池管理系統(tǒng)100在一放電狀態(tài)(discharge state)的方塊圖。

圖1B是顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例所述的電池管理系統(tǒng)100在一充電狀態(tài)(charge state)的方塊圖。

圖2A是根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的電池管理方法的流程圖200A。

圖2B是根據(jù)本發(fā)明另一實施例所述的電池管理方法的流程圖200B。

圖3A是根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的電池管理方法的流程圖300A。

圖3B是根據(jù)本發(fā)明另一實施例所述的電池管理方法的流程圖300B。

圖4A是根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的電池管理方法的流程圖400A。

圖4B是根據(jù)本發(fā)明另一實施例所述的電池管理方法的流程圖400B。

【符號說明】

100 電池管理系統(tǒng)

110-1～110-N 電池裝置

111 電池單元

112 開關電路

113 控制器

120 負載

130 充電裝置

200A、200B、300A、300B、400A、400B 流程圖

V_c、V_o 端點電壓

具體實施方式

本章節(jié)所敘述的是實施本發(fā)明的最佳方式，目的在于說明本發(fā)明的精神而非用以限定本發(fā)明的保護范圍，本發(fā)明的保護范圍當視所附權(quán)利要求書界定范圍為準。

圖1A是顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例所述的電池管理系統(tǒng)100在一放電狀態(tài)(discharge state)的方塊圖。如圖1A所示，電池管理系統(tǒng)100中包括了多個電池裝置110-1～110-N，且每一電池裝置110-1～110-N以并聯(lián)的方式相連接。每一電池裝置110-1～110-N中分別包括了，一或多個電池單元111、一開關電路112，以及一控制器113。當在放電狀態(tài)時，電池管理系統(tǒng)100會連接一負載120以提供電源。特別說明的是，在圖1A中的方塊圖，僅為了方便說明本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明并不以此為限。每一電池裝置110-1～110-N中也可包含其他元件。此外，注意的是，電池裝置110-1～110-N所包含的電池單元、開關電路以及控制器都以電池單元111、開關電路112，以及控制器113表示，僅為了方便說明本發(fā)明的實施例，并非代表其是同一個元件。

圖1B是顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例所述的電池管理系統(tǒng)100在一充電狀態(tài)(charge state)的方塊圖。如圖1B所示，當在充電狀態(tài)時，電池管理系統(tǒng)100會連接一充電裝置130以進行充電。特別說明的是，在圖1B中的方塊圖，亦僅是為了方便說明本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明并不以此為限。每一電池裝置110-1～110-N中也可包含其他元件。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，多個電池單元111用以提供電源。開關電路112則以兩顆金屬氧化物半導體場效應晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)所組成，用以開啟或關閉電池裝置110-1～110-N?？刂破?13用以致能或失能開關電路112，以決定開啟或關閉電池裝置110-1～110-N。根據(jù)本發(fā)明的實施例，控制器113可表示一電子裝置、一處理器或一芯片。

在并聯(lián)的電池裝置110-1～110-N中，因為電池新或舊的關系，所以每一電池裝置的電量可能會不相同。因此在并聯(lián)的電池裝置110-1～110-N在未達成充放電的均衡時，可能會發(fā)生具有較大電量的電池裝置有可能會對電量較低的電池裝置進行充電的動作，因而造成逆電流(reverse current)的產(chǎn)生。

根據(jù)本發(fā)明一實施例，控制器113可用以檢測一逆電流，也就是說控制器113會判斷電流的流向是否符合目前的狀態(tài)，舉例來說，若是在一充電狀態(tài)，卻有放電流向的電流產(chǎn)生，控制器113就會判斷有逆電流產(chǎn)生，或是在一放電狀態(tài)，卻有充電流向的電流產(chǎn)生，控制器113就會判斷有逆電流產(chǎn)生。當電池裝置110-1～110-N被啟動后，每一電池裝置的控制器113就會開始判斷其所對應的電池裝置是否有逆電流產(chǎn)生。當控制器113檢測到有逆電流產(chǎn)生時，控制器113就會失能開關電路112，以關閉其所對應的電池裝置。接著，控制器113將會開始執(zhí)行一判斷機制，以判斷是否重新致能開關電路112。舉例來說，當電池裝置110-1的控制器113檢測到有逆電流產(chǎn)生時，就會失能開關電路112以關閉電池裝置110-1。

根據(jù)本發(fā)明一實施例，判斷機制可表示，控制器113會判斷一端電壓差值是否大于一第一臨界值。當端電壓差值大于第一臨界值時，控制器113就會重新致能開關電路112以重新啟動其所對應的電池裝置。當端電壓差值小于或等于第一臨界值時，控制器113就會繼續(xù)判斷端電壓差值是否大于第一臨界值，直到電池模塊110-1～110-N達成充電或放電均衡為止。根據(jù)本發(fā)明一實施例，第一臨界值可一小于電池裝置110-1～110-N的最大電壓值的一設定值。

根據(jù)本發(fā)明一實施例，在一放電狀態(tài)時，端電壓差值表示電池單元111與負載120的一電壓差值。如圖1所示，在此實施例中，端電壓可是指電池單元111的端電壓V_c和負載120的端電壓V_o的一電壓差值。根據(jù)本發(fā)明另一實施例，在一放電狀態(tài)時，端電壓差值表示負載120在不同時間點的第一電壓值和第二電壓值的一電壓差值。如圖1所示，在此實施例中，端電壓也可是指負載120的端電壓V_o在第一時間點的第一電壓值與在第二時間點的第二電壓值的一電壓差值。

根據(jù)本發(fā)明一實施例，在一充電狀態(tài)時，端電壓差值表示電池單元111與充電裝置130的一電壓差值。如圖1所示，在此實施例中，端電壓可是指電池單元111的端電壓V_c和充電裝置130端電壓V_o的一電壓差值。根據(jù)本發(fā)明另一實施例，在一充電狀態(tài)時，端電壓差值是充電裝置130在不同時間點的一第一電壓值和一第二電壓值的一電壓差值。如圖1所示，在此實施例中，端電壓也可是指充電裝置130的端電壓V_o在第一時間點的第一電壓值與在第二時間點的第二電壓值的一電壓差值。

此外，根據(jù)本發(fā)明另一實施例，判斷機制可表示，控制器113會判斷一延遲時間是否大于或等于一第二臨界值，也就是判斷電池裝置的關閉的時間是否已大于或等于一第二臨界值。當延遲時間大于或等于第二臨界值，控制器113就會重新致能開關電路112以重新啟動其所對應的電池裝置。當延遲時間小于第二臨界值，控制器113就會繼續(xù)判斷延遲時間是否大于或等于第二臨界值，直到電池模塊110-1～110-N達成充電或放電均衡為止。根據(jù)本發(fā)明一實施例，第二臨界值可是一任意設定的時間長度值。根據(jù)本發(fā)明一實施例，每一電池裝置110-1～110-N所設定的第二臨界值的數(shù)值會不相同。

根據(jù)本發(fā)明另一實施例，判斷機制也可同時包括判斷端電壓差值和判斷延遲時間的流程。舉例來說，當控制器113判斷端電壓差值小于或等于第一臨界值時，控制器113就會接著判斷延遲時間是否大于或等于第二臨界值。當延遲時間大于或等于第二臨界值時，控制器113就會重新致能開關電路112。當延遲時間小于第二臨界值時，控制器113就會重新回到判斷端電壓差值是否大于第一臨界值的流程，直到電池模塊110-1～110-N達成充電或放電均衡為止。

根據(jù)本發(fā)明一實施例，控制器113也可用以檢測一過電流(over current)，也就是說控制器113會判斷目前電流是否超過一電池裝置所能負荷的最大電流值。舉例來說，在放電狀態(tài)時，當負載突然抽了大電流，具有較大電量的電池裝置可能就會需要提供其所能負荷的最大電流給負載，因而造成過電流的產(chǎn)生?；蛘撸诔潆姞顟B(tài)時，當充電裝置130已在恒電壓(Constant Voltage，CV)模式，具有較小電量的電池裝置可能會接受超過其所能負荷的最大電流的電流，因而造成過電流的產(chǎn)生。

因此，若是目前電流已超過一電池裝置所能負荷的最大電流值，控制器113就會判斷有過電流產(chǎn)生。當控制器113檢測到過電流發(fā)生時，控制器113就會限制其所對應的電池裝置的一電流值至一設定值(例如：電池裝置所能負荷的最大電流值)。更明確的來說，當在一放電狀態(tài)時，控制器113就會限制其所對應的電池裝置的一輸出電流值至一設定值(例如：電池裝置所能負荷的最大電流值)。當在一充電狀態(tài)時，控制器113就會限制其所對應的電池裝置的一輸入電流值至一設定值(例如：電池裝置所能負荷的最大電流值)。舉例一實例來說，若電池裝置110-1所能負荷的最大電流值為30安培，當電池裝置110-1的控制器113檢測到有超過電池裝置110-1所能負荷的最大電流的電流(例如：40A)產(chǎn)生時，控制器113就會限制電池裝置110-1的電流值至30A。

特別說明的是，控制器113檢測逆電流和過電流的順序可任意調(diào)整。也就是說，控制器113可先檢測是否有逆電流產(chǎn)生，或是先檢測是否有過電流產(chǎn)生。

根據(jù)本發(fā)明一實施例，每一電池裝置110-1～110-N分別還包括一保護裝置(圖未顯示)，用以保護電池管理系統(tǒng)100。當電池裝置110-1～110-N中的一個發(fā)生異常時，例如：電池裝置的一溫度超過一臨界值，電壓高過一臨界值、電壓低于一臨界值，或過電流的情況持續(xù)已超過一既定時間都無法改善，此電池裝置的保護裝置就會直接關閉此電池裝置，且不再啟動此發(fā)生異常的電池裝置(也就是此電池裝置不會再進行本發(fā)明的電池管理機制)。

圖2A是根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的電池管理方法的流程圖200A，此信號傳輸方法適用于每一電池裝置110-1～110-N。如圖2A所示，在步驟S210，開啟電池裝置。在步驟S220，藉由控制器113檢測是否有一逆電流產(chǎn)生。若控制器113有檢測到逆電流時，進行步驟S230。在步驟S230，藉由控制器113失能電池裝置的開關電路112。接著，在步驟S240，藉由控制器113執(zhí)行一判斷機制，以判斷一端電壓差值是否大于一第一臨界值。當端電壓差值大于第一臨界值時，回到步驟S210，藉由控制器113重新致能開關電路112，以開啟電池裝置。當端電壓差值小于或等于第一臨界值時，則回到步驟S240。

若控制器113沒有檢測到逆電流時，進行步驟S250。在步驟S250，藉由控制器113檢測是否有一過電流產(chǎn)生。當控制器113檢測到有過電流產(chǎn)生時，進行步驟S260。在步驟S260，藉由控制器113限制其所對應的電池裝置的一電流值至一設定值。當控制器113沒有檢測到過電流產(chǎn)生時，則回到步驟S220。

圖2B是根據(jù)本發(fā)明另一實施例所述的電池管理方法的流程圖200B，此信號傳輸方法適用于每一電池裝置110-1～110-N。如圖2B所示，根據(jù)本發(fā)明另一實施例，步驟S220和步驟S250是可以對調(diào)的，也就是說可先進行S250的相關流程，再進行S220的相關流程。詳細的流程可參照圖2B所示。由于其進行的流程類似圖2A所示。因此在此就不再贅述。

圖3A是根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的電池管理方法的流程圖300A，此信號傳輸方法適用于每一電池裝置110-1～110-N。如圖3A所示，在步驟310，開啟電池裝置。在步驟S320，藉由控制器113檢測是否有一逆電流產(chǎn)生。若控制器113有檢測到逆電流時，進行步驟S330。在步驟S330，藉由控制器113失能電池裝置的一開關電路112。接著，在步驟S340，藉由控制器113執(zhí)行一判斷機制，以判斷一延遲時間是否大于或等于一第二臨界值。當延遲時間大于或等于第二臨界值，回到步驟S310，藉由控制器113重新致能開關電路112，以開啟電池裝置。當延遲時間小于第二臨界值，則回到步驟S340。

若控制器113沒有檢測到逆電流時，進行步驟S350。在步驟S350，藉由控制器113檢測是否有一過電流產(chǎn)生。當控制器113檢測到有過電流產(chǎn)生時，進行步驟S360。在步驟S360，藉由控制器113限制其所對應的電池裝置的一電流值至一設定值。當控制器113沒有檢測到過電流產(chǎn)生時，則回到步驟S310。

圖3B是根據(jù)本發(fā)明另一實施例所述的電池管理方法的流程圖300B，此信號傳輸方法適用于每一電池裝置110-1～110-N。如圖3B所示，根據(jù)本發(fā)明另一實施例，步驟S320和步驟S350是可以對調(diào)的，也就是說可先進行S350的相關流程，再進行S320的相關流程。詳細的流程可參照圖3B所示。由于其進行的流程類似圖3A所示。因此在此就不再贅述。

圖4A是根據(jù)本發(fā)明一實施例所述的電池管理方法的流程圖400A，此信號傳輸方法適用于每一電池裝置110-1～110-N。如圖4A所示，在步驟410，開啟電池裝置。在步驟S420，藉由控制器113檢測是否有一逆電流產(chǎn)生。若控制器113有檢測到逆電流時，進行步驟S430。在步驟S430，藉由控制器113失能電池裝置的一開關電路112。接著，在步驟S440，藉由控制器113執(zhí)行一判斷機制，以判斷一端電壓差值是否大于一第一臨界值。當端電壓差值大于第一臨界值時，回到步驟S410，藉由控制器113重新致能開關電路112，以開啟電池裝置。當端電壓差值小于或等于第一臨界值時，則進行步驟S450。在步驟S450，更藉由控制器113判斷一延遲時間是否大于或等于一第二臨界值。當延遲時間大于或等于第二臨界值，回到步驟S410，藉由控制器113重新致能開關電路112，以開啟電池裝置。當延遲時間小于第二臨界值時，則再回到步驟S430。

若控制器113沒有檢測到逆電流時，進行步驟S460。在步驟S460，藉由控制器113檢測是否有一過電流產(chǎn)生。當控制器113檢測到有過電流產(chǎn)生時，進行步驟S470。在步驟S470，藉由控制器113限制其所對應的電池裝置的一電流值至一設定值。當控制器113沒有檢測到過電流產(chǎn)生時，回到步驟S420。

圖4B是根據(jù)本發(fā)明另一實施例所述的電池管理方法的流程圖400B，此信號傳輸方法適用于每一電池裝置110-1～110-N。如圖4B所示，根據(jù)本發(fā)明另一實施例，步驟S420和步驟S460是可以對調(diào)的，也就是說可先進行S460的相關流程，再進行S420的相關流程。詳細的流程可參照圖4B所示。由于其進行的流程類似圖4A所示。因此在此就不再贅述。

根據(jù)本發(fā)明一實施例，在上述實施例的電池管理方法中，在一放電狀態(tài)時，端電壓差值表示電池裝置的電池單元111與一負載120的一電壓差值，或表示負載120在不同時間點的一第一電壓值和一第二電壓值的一電壓差值。

根據(jù)本發(fā)明另一實施例，在上述實施例的電池管理方法中，在一充電狀態(tài)時，端電壓差值表示電池裝置的電池單元111與一充電裝置130的一電壓差值，或充電裝置130在不同時間點的一第一電壓值和一第二電壓值的一電壓差值。

根據(jù)本發(fā)明一實施例，在上述實施例的電池管理方法中還包括，當上述電池裝置的一溫度超過一第三臨界值時，藉由一保護裝置失能開關電路112。根據(jù)本發(fā)明另一實施例，在上述實施例的電池管理方法中還包括，當上述電池裝置的一電壓超過一第四臨界值時，藉由一保護裝置失能開關電路112。根據(jù)本發(fā)明另一實施例，在上述實施例的電池管理方法中還包括，當上述電池裝置的一電壓低于一第五臨界值時，藉由一保護裝置失能開關電路112。根據(jù)本發(fā)明另一實施例，在上述實施例的電池管理方法中還包括，當上述電池裝置的過電流情況已持續(xù)超過一既定時間都無法改善，藉由一保護裝置失能開關電路112。

根據(jù)本發(fā)明所提出的電池管理方法，將可實現(xiàn)一個簡單、低成本及低功耗的并聯(lián)電池裝置的均衡控制系統(tǒng)，且無需中央控制系統(tǒng)來匯集各個電池裝置的電池信息做運算處理。也就是說，本發(fā)明的每一電池裝置，可自行通過本身的判斷機制來決定是否開啟、關閉或限制電流，以達成所有并聯(lián)的電池裝置的充放電的均衡。此外，本發(fā)明所提出的電池管理方法，可直接應用在目前的電池裝置架構(gòu)上，無需新增任何元件，并解決并聯(lián)操作下的環(huán)流現(xiàn)象或者單一電池提供負載等問題，達到并聯(lián)連接的電池裝置的充放電的均衡。

本發(fā)明的說明書所公開的方法和演算法的步驟，可直接通過執(zhí)行一處理器直接應用在硬件以及軟件模塊或兩者的結(jié)合上。一軟件模塊(包括執(zhí)行指令和相關數(shù)據(jù))和其它數(shù)據(jù)可存儲在數(shù)據(jù)存儲器中，像是隨機存取存儲器(RAM)、快閃存儲器(flash memory)、只讀存儲器(ROM)、可抹除可編程只讀存儲器(EPROM)、電子可抹除可編程只讀存儲器(EEPROM)、暫存器、硬盤、可攜式應碟、光盤只讀存儲器(CD-ROM)、DVD或在此領域已知技術中任何其它計算機可讀取的存儲介質(zhì)格式。一存儲介質(zhì)可耦接至一機器裝置，舉例來說，像是計算機/處理器(為了說明的方便，在本說明書以處理器來表示)，上述處理器可通過存儲介質(zhì)來讀取信息(像是程序代碼)，以及寫入信息至存儲介質(zhì)。一存儲介質(zhì)可整合一處理器。一特殊應用集成電路(ASIC)包括處理器和存儲介質(zhì)。一用戶設備則包括一特殊應用集成電路。換句話說，處理器和存儲介質(zhì)以不直接連接用戶設備的方式，包含于用戶設備中。此外，在一些實施例中，任何適合計算機程序的產(chǎn)品包括可讀取的存儲介質(zhì)，其中可讀取的存儲介質(zhì)包括和一或多個所公開實施例相關的程序代碼。在一些實施例中，計算機程序的產(chǎn)品可包括封裝材料。

本說明書中所提到的“一實施例”或“實施例”，表示與實施例有關的所述特定的特征、結(jié)構(gòu)、或特性是包含根據(jù)本發(fā)明的至少一實施例中，但并不表示它們存在于每一個實施例中。因此，在本說明書中不同地方出現(xiàn)的“在一實施例中”或“在實施例中”詞組并不必然表示本發(fā)明的相同實施例。

以上段落使用多種層面描述。顯然的，本文的教示可以多種方式實現(xiàn)，而在范例中公開的任何特定架構(gòu)或功能僅為一代表性的狀況。根據(jù)本文的教示，本領域技術人員應理解在本文公開的各層面可獨立實作或兩種以上的層面可以合并實作。

雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視所附權(quán)利要求書界定范圍為準。