CN101924378B - 电池监控装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池监控装置，其包含至少一均衡模块，电性连接若干个电池，其中该若干个电池彼此串联，其中该均衡模块包含一均衡器以及一电子开关，用以逐一将该若干个电池之一电性连接至该均衡器，用以均衡该若干个电池间的电量。另外，本发明还涉及一种电池监控方法。该电池监控方法可均衡多个电池的电量，进而提高这些电池充放电的品质。

Description

电池监控装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种电子装置，且特别是一种电池监控装置及其方法。

背景技术

储存能量的零件对我们的生活相当重要，例如可携式电子装置中的可充电电池。储存电能的零件影响电子装置的效能以及工作时间。

一般而言，可充电电池有共同的电化学特性，即其中的化学反应是可逆反应，可以通过外加电源，让电能转化为化学能，使放过电的电池恢复到原来的状态。相反地，如果其中的化学反应是不可逆的，电池就不能充电，例如干电池就是如此。

然而，如果好几个电池串联在一起充电，则需要有预防措施。因为温度的变化或电池寿命的不同，会造成各个电池端电压的轻微差异；而且，电池串联得愈多，其端电压的差异愈大。然而充电器所提供给各个电池的电流是一样的，所以，可想象得到，有些电池已经充饱，而其它电池尚未完全充饱。

有鉴于此，如何更有效率地均衡多个电池的电量，便成为一个重要课题。

发明内容

本发明一方面是提供一种电池监控装置。

依照本发明一实施例，一种电池监控装置包含均衡模块，此均衡模块连接多个电池，其中这些电池彼此串联。均衡模块可包含均衡器与电子开关。电子开关可逐一将多个电池之一电性连接至均衡器。

如此，本实施例所揭露的电池监控装置可均衡多个电池的电量，进而提高这些电池充放电的品质。

本发明另一方面是提供一种电池监控方法。

依照本发明另一实施例，一种电池监控方法包含下列步骤：

(1)逐一将多个电池之一电性连接至均衡器，其中这些电池彼此串联；以及

(2)当多个电池之一电性连接至均衡器时，将多个电池中其余电池与均衡器电性隔离。

如此，本实施例所揭露的电池监控方法可均衡多个电池的电量，进而提高这些电池充放电的品质。

以下将以各种实施例，对上述的说明以及接下来的实施方式做详细的描述，并对本发明进行更进一步的解释。

附图说明

为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下：

图1是本发明一实施例的一种电池监控装置的框图。

图2是依照本发明另一实施例的一种电池监控方法的流程图。

【主要元件符号说明】

001：电池监控装置

010、020、030：均衡模块

110、120、130：均衡器

210、220、230：电子开关

211、221、231：开关电路

212、222、232：开关电路控制器

301、302、303：电容器

50：负载

400：控制器

500：切换器

510：电流计

520：电流判断模块

611、612、613、614、621、622、623、624、631、632、633、634：电池

700：电池监控方法

710、720：步骤

Vcc：电源

具体实施方式

为了使本发明的叙述更加详尽与完备，可参照附图及以下所述各种实施例，图式中相同的号码代表相同或相似的组件。另一方面，众所周知的组件与步骤并未描述于实施例中，以避免造成本发明不必要的限制。

本发明涉及一种电池监控装置，其可应用在充放电设备，或是广泛地运用在相关的技术环节。值得一提的是，本发明电池监控装置可达到电池电量均衡的效果。以下将搭配图1来说明此电池监控装置的具体实施方式。

请参照图1，图1是依照本发明一实施例的一种电池监控装置001的框图。如图1所示，电池监控装置001可包含一个以上的均衡模块010、020、030。每一均衡模块010、020、030可分别包含均衡器110、120、130与电子开关210、220、230。

在结构上，均衡模块010电性连接一个以上的电池611、612、613、614，其中这些电池611、612、613、614彼此串联。相似地，均衡模块020电性连接多个电池621、622、623、624，其中这些电池621、622、623、624彼此串联。相似地，均衡模块030电性连接多个电池631、632、633、634，其中这些电池631、632、633、634彼此串联。

使用时，均衡模块010的电子开关210可逐一将多个电池611、612、613、614其中之一电性连接至均衡器110，用以均衡这些电池611、612、613、614的电量。相似地，均衡模块020的电子开关220可逐一将多个电池621、622、623、624其中之一电性连接至均衡器120，用以均衡这些电池621、622、623、624的电量。相似地，均衡模块030的电子开关230可逐一将多个电池631、632、633、634其中之一电性连接至均衡器130，用以均衡这些电池631、632、633、634的电量。

更具体地说，若多个电池611、612、613、614其中之一电性连接至均衡器110时，电子开关210可将多个电池611、612、613、614中其余电池与均衡器110电性隔离。相似地，若多个电池621、622、623、624其中之一电性连接至均衡器120时，电子开关220可将多个电池621、622、623、624中其余电池与均衡器220电性隔离。相似地，若多个电池631、632、633、634其中之一电性连接至均衡器130时，电子开关220可将多个电池631、632、633、634中其余电池与均衡器230电性隔离。

举例来说，于均衡模块010中，首先，电子开关210可将电池614电性连接至均衡器110，并将其于电池611、612、613与均衡器110电性隔离；接着，电子开关210可将电池612电性连接至均衡器110，并将其于电池611、613、614与均衡器110电性隔离；接着，电子开关210可将电池613电性连接至均衡器110，并将其于电池611、612、614与均衡器110电性隔离；然后，电子开关210可将电池611电性连接至均衡器110，并将其于电池612、613、614与均衡器110电性隔离。应了解到，以上电子开关210切换的顺序仅为例示，实际使用中，本领域的普通技术人员可根据实际需要，弹性选择电子开关210进行切换的顺序。

另外，虽然图1中只有3个均衡模块010、020、030。然此并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员可根据实际需要，弹性选择均衡模块的数量。同样地，以上所举的该些电池皆仅为例示，并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员可根据实际需要，弹性选择电池的数目。

为了对上述电子开关210、220、230做更进一步的描述，请继续参照图1。如图所示，电子开关210包含开关电路211与开关电路控制器212。相似地，电子开关220包含开关电路221与开关电路控制器222。相似地，电子开关230包含开关电路231与开关电路控制器232。

在结构上，开关电路211与开关电路控制器212电性连接。相似地，开关电路221与开关电路控制器222电性连接。相似地，开关电路231与开关电路控制器232。

于使用时，开关电路控制器212可指示开关电路211逐一将均衡器110与多个电池611、612、613、614其中之一并联，用以均衡这些电池611、612、613、614的电量。相似地，开关电路控制器222可指示开关电路221逐一将均衡器120与多个电池621、622、623、624其中之一并联，用以均衡这些电池621、622、623、624的电量。相似地，开关电路控制器232可指示开关电路231逐一将均衡器130与多个电池631、632、633、634其中之一并联，用以均衡这些电池631、632、633、634的电量。

上述的每一均衡器110、120、130可包含并联电容器，以便于迅速地充放电。本领域的普通技术人员可根据实际需要，弹性选择并联电容器的数量。

请继续参照图1。如图所示，电池监控装置001可包含一个以上的电容器301、302、303与控制器400。

在结构上，均衡模块010系经由电容器301、302与控制器400电性连接；相似地，均衡模块020系经由电容器302与控制器400电性连接；相似地，均衡模块030系经由电容器303与控制器400电性连接。

使用时，控制器400可透过电容器301、302与均衡模块010作数字通讯，进而自开关电路控制器212取得读取均衡器110的电压值；相似地，控制器400可透过电容器302与均衡模块020作数字通讯，进而自开关电路控制器222读取均衡器120的电压值；相似地，控制器400可透过电容器303与均衡模块030作数字通讯，进而自开关电路控制器232读取均衡器130的电压值。

在应用上，开关电路控制器212可侦测均衡器110的电压值，并经由电容器301、302将均衡器110的电压值传给控制器400；相似地，开关电路控制器222可侦测均衡器120的电压值，并经由电容器302将均衡器120的电压值传给控制器400；相似地，开关电路控制器232可侦测均衡器130的电压值，并经由电容器303将均衡器130的电压值传给控制器400。

或者，控制器400可对于均衡模块010、020、030发送指示，其中此指示可经由电容器301、302传递给开关电路控制器212以执行指示；相似地，此指示可经由电容器302传递给开关电路控制器222以执行指示；相似地，此指示可经由电容器303传递给开关电路控制器232以执行指示。

举例来说，开关电路控制器212可指示开关电路211将均衡器110与电池611并联；再指示开关电路211将均衡器110与电池611电性隔离。然后，控制器400可指示开关电路控制器212去侦测均衡器110的电压值，藉以得到电池611的电压值，此时均衡器110的电压值与电池611的电压值大致相同。于是开关电路控制器212可将均衡器110的电压值以数字讯号传给控制器400。如此，控制器400可分析而得电池611的电压值。

上述的控制器400可为微处理器，以便于执行各种指令。另外，由于控制器400与每一均衡模块010、020、030的间设有电容器300，使得控制器400不至于烧掉。

请继续参照图1。如图所示，电池监控装置001可包含切换器500。在本实施例中，切换器500可将电源Vcc或负载50与多个电池611、612、613、614、621、622、623、624、631、632、633、634电性连接。

上述每一电池611、612、613、614、621、622、623、624、631、632、633、634可为可充电电池，例如像是镍镉电池、镍氢电池或锂电池等蓄电装置。当然，以上所举的镍镉电池、镍氢电池与锂电池均仅为例示，并非用以限制本发明，习知此项技艺者应视实际需要，弹性选择电池611、612、613、614、621、622、623、624、631、632、633、634的具体实施方式。

另外，上述控制器400可在均衡器110的电压值超出预定电压范围值时，令切换器500，将电源Vcc或负载50与多个电池611、612、613、614、621、622、623、624、631、632、633、634隔离；相似地，控制器400可在均衡器120的电压超出预定电压范围值时，令切换器500将电源Vcc或负载50与多个电池611、612、613、614、621、622、623、624、631、632、633、634隔离；相似地，控制器400可在均衡器130的电压值超出预定电压范围值时，令切换器500，将电源Vcc或负载50与多个电池611、612、613、614、621、622、623、624、631、632、633、634隔离。在一实施例中，负载50包括但不限定为手机、计算机或PDA。

关于上述预定电压范围值，以锂电池为例，其预定电压范围值可为2.4伏特至4.3伏特。锂电池的电压小于2.4伏特称的为过放电，大于4.3伏特称的为过量充电。

请继续参照图1。如图所示，电池监控装置001可包含电流计510与电流判断模块520。电流计510可量测自电源Vcc或负载50流经电池611、612、613、614、621、622、623、624、631、632、633、634的电流量。电流判断模块520可在电源Vcc或负载50流经电池611、612、613、614、621、622、623、624、631、632、633、634的电流量超出预定电流量时，令切换器500停止将电源Vcc或负载50与电池611、612、613、614、621、622、623、624、631、632、633、634隔离。

预定电流量可取决于过量电流，一般可藉由分路电阻器或金属化物半导体来侦测过量电流。

本发明还包括一种电池监控方法，其可应用在充放电设备，或是广泛地运用在相关的技术环节。值得一提的是，本发明电池监控方法可达到电池电量均衡的效果。以下将搭配图2来说明此电池监控方法的具体实施方式。

请参照图2，图2是依照本发明另一实施例的一种电池监控方法700的流程图。如图所示，一种电池监控方法700包含下列步骤710-720(应了解到，在本实施例中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行)：

(710)逐一将多个电池之一电性连接至均衡器，其中这些电池彼此串联；以及

(720)当多个电池之一电性连接至均衡器时，将未电性连接的其余若干个电池与该均衡器电性隔离。

关于实施该些步骤710、720的硬件装置，由于上一实施例已具体揭露，因此不再重复赘述的。

在本实施例中，上述步骤710可包含：指示开关电路逐一将均衡器与多个电池其中之一并联，藉以均衡多个电池的电量。

上述的均衡器可包含并联电容器，以便于迅速地充放电。本领域的普通技术人员可根据实际需要，弹性选择并联电容器的数量。

上述电池监控方法700还可将电源或负载的电力供应给多个电池。更具体而言，可侦测均衡器的电压值；在均衡器的电压值超出预定电压范围值时，将电源或负载与多个电池隔离。

上述电池监控方法700还可量测自电源或负载流经上述彼此串联的多个电池的电流量，并在多个电池的电流量超出预定电流量时，停止将电源或负载与多个电池隔离。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定者为准。

Claims (16)

1.一种电池监控装置，其特征在于包含：

至少一均衡模块，连接若干个电池，其中该若干个电池彼此串联，其中该均衡模块包含：

一均衡器；以及

一电子开关，用以逐一将该若干个电池之一电性连接至该均衡器，该电子开关包含一开关电路控制器，用以侦测该均衡器的一电压值；

至少一电容器，电性连接该均衡器；以及

一控制器，用以透过该电容器与该均衡器作数字通讯，进而自该开关电路控制器取得该均衡器的该电压值；

其中，该开关电路控制器指示该电子开关将该均衡器与该若干个电池其中之一电性连接，随后再指示该电子开关将该均衡器与该其中之一电池电性隔离，于电性隔离下该控制器指示该开关电路控制器去侦测该均衡器的该电压值，藉以得到该其中之一电池的电压值。

2.如权利要求1所述的电池监控装置，其特征在于：当该若干个电池中之一电性连接至该均衡器时，该电子开关用于将未电性连接的其余若干个电池与该均衡器电性隔离。

3.如权利要求1所述的电池监控装置，其特征在于：该电子开关包含一开关电路，且该开关电路控制器，用以指示该开关电路逐一将该均衡器与该若干个电池之一并联。

4.如权利要求1所述的电池监控装置，其特征在于：该控制器为一微处理器。

5.如权利要求1所述的电池监控装置，其特征在于更包含：

一切换器，用以将一电源或一负载与该若干个电池电性连接。

6.如权利要求5所述的电池监控装置，其特征在于：该控制器在该均衡器的电压值超出一预定电压范围值时，令该切换器将该电源或该负载与所述若干个电池隔离。

7.如权利要求6所述的电池监控装置，其特征在于更包含：

一电流计，用以量测自该电源或该负载流经该若干个电池之一的电流量。

8.如权利要求7所述的电池监控装置，其特征在于更包含：

一电流判断模块，用以在该若干个电池的该电流量超出一预定电流量时，令该切换器停止将该电源或该负载与所述若干个电池隔离。

9.如权利要求1所述的电池监控装置，其特征在于：该均衡器包含一并联电容器。

10.如权利要求1所述的电池监控装置，其特征在于：该若干个电池为可充电电地。

11.一种电池监控方法，其特征在于包含：

逐一将若干个电池其中之一电性连接至一均衡器，用以均衡该若干个电池间的电量，其中该若干个电池彼此串联；

于该其中之一电池电性连接至该均衡器之后，将该其中之一电池与该均衡器电性隔离，并于电性隔离下侦测该均衡器的一电压值，藉以得到该其中之一电池的电压值；以及

当该若干个电池之一电性连接至该均衡器时，将未电性连接的其余若干个电池与该均衡器电性隔离。

12.如权利要求11所述的电池监控方法，其特征在于：逐一将该若干个电池之一电性连接至该均衡器的步骤，包含：

指示一开关电路逐一将该均衡器与该若干个电池之一并联。

13.如权利要求11所述的电池监控方法，其特征在于：该均衡器包含一并联电容器。

14.如权利要求11所述的电池监控方法，其特征在于：更包含：

将一电源或一负载与该若干个电池电性连接。

15.如权利要求14所述的电池监控方法，其特征在于：将该电源或该负载与该若干个电池电性连接的步骤，包含：

侦测该均衡器的一电压值；以及

当该均衡器的该电压值超出一预定电压范围值时，将该电源或该负载与所述若干个电池隔离。

16.如权利要求15所述的电池监控方法，其特征在于更包含：

测量自该电源或该负载流经该若干个电池之一电流量；以及

在该若干个电池的电流量超出一预定电流量时，停止将该电源或该负载与所述若干个电池隔离。

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