CN103545868A - 藉助于可插入机制来进行电池平衡控制的方法与装置 - Google Patents

藉助于可插入机制来进行电池平衡控制的方法与装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种藉助于可插入机制来进行电池平衡控制的方法，该方法应用于一电源供应装置，包含有下列步骤：提供一可插入外接模块，其中该可插入外接模块包含一组外接平衡电路与一第一端口，而该组外接平衡电路分别对应于该电源供应装置中的一特定电池模块的一组电池单元；以及于该特定电池模块的外壳上提供对应于该第一端口的一第二端口，容许该可插入外接模块藉助于该第一端口与该第二端口所形成的可插入机制来耦接至该特定电池模块，以利用该组外接平衡电路对该组电池单元进行平衡运作。本发明另提供该方法相关的装置。

Description

藉助于可插入机制来进行电池平衡控制的方法与装置
技术领域
本发明有关于电源供应装置，尤指一种藉助于可插入（Pluggable）机制来进行电池平衡（Balancing）控制的方法与装置。
背景技术
传统的电源供应装置诸如一备用电源供应器中通常设置有为了特殊目的的控制电路，以供对该传统的电源供应装置中的电池的某些运作进行控制。依据相关技术，该传统的电源供应装置当中的这样的控制电路往往需要特别的设计，这会产生某些问题。例如：当该传统的电源供应装置的输出电压的规格需要更动时，该控制电路必须对应地修改，而导致相关成本的增加。又例如：因应不同的使用者的需求而造成该控制电路的设计更新，会使得该传统的电源供应装置中的机构组件诸如某些外壳零件必须修改，而导致相关成本的增加。因此，需要一种新颖的方法于不产生任何副作用的状况下加强电源供应装置的相关控制、并且改善电源供应装置的基本架构。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种藉助于可插入（Pluggable）机制来进行电池平衡（Balancing）控制的方法与装置，以解决上述问题。
本发明的另一目的在于提供一种藉助于可插入机制来进行电池平衡控制的方法与装置，以在不产生任何副作用的状况下以最经济的方式实现一电池模块当中的一组电池单元（Battery Cell）之间的自动化平衡。
本发明的较佳实施例中提供一种藉助于可插入机制来进行电池平衡控制的方法，该方法应用于一电源供应装置，该方法包含有下列步骤：提供一可插入外接模块，其中该可插入外接模块包含一组外接平衡电路与一第一端口，而该组外接平衡电路分别对应于该电源供应装置中的一特定电池模块的一组电池单元；以及于该特定电池模块的外壳上提供对应于该第一端口的一第二端口，容许该可插入外接模块藉助于该第一端口与该第二端口所形成的可插入机制来耦接至该特定电池模块，以利用该组外接平衡电路对该组电池单元进行平衡运作。
本发明于提供上述方法的同时，亦对应地提供一种藉助于可插入机制来进行电池平衡控制的装置，该装置包含一电源供应装置的至少一部分，该装置包含有：一可插入外接模块，其中该可插入外接模块包含一组外接平衡电路与一第一端口。尤其是，该组外接平衡电路用来进行平衡运作，其中该组外接平衡电路分别对应于该电源供应装置中的一特定电池模块的一组电池单元。另外，该第一端口包含复数个端子，而该复数个端子分别耦接至该组外接平衡电路。此外，该特定电池模块的外壳上设置有对应于该第一端口的一第二端口，容许该可插入外接模块藉助于该第一端口与该第二端口所形成的可插入机制来耦接至该特定电池模块，以利用该组外接平衡电路对该组电池单元进行平衡运作。
本发明于提供上述方法的同时，亦对应地提供一种藉助于可插入机制来进行电池平衡控制的装置，该装置包含一电源供应装置的至少一部分，该装置包含有：一电源供应模块（Power Supply Module），其中该电源供应模块包含一特定电池模块与一外壳。尤其是，该电源供应模块对应于该电源供应装置的一可插入外接模块，而该可插入外接模块包含一组外接平衡电路与一第一端口。另外，该特定电池模块包含一组电池单元，其中该组外接平衡电路分别对应于该组电池单元。此外，该外壳上设置有对应于该第一端口的一第二端口，容许该可插入外接模块藉助于该第一端口与该第二端口所形成的可插入机制来耦接至该特定电池模块，以利用该组外接平衡电路对该组电池单元进行平衡运作，其中该第二端口包含复数个端子，以及该复数个端子系分别耦接至该组电池单元。
本发明的好处之一是，所述的藉助于可插入机制来进行电池平衡控制的方法与装置，能在不产生任何副作用的状况下以最经济的方式实现一电池模块当中的一组电池单元之间的自动化平衡，故本发明的方法与装置能实现具备多电池单元的电源供应装置的自我平衡。另外，本发明的方法与装置能实现具备架构修改弹性的电源供应装置，其中电源供应装置中的电池模块数可于需要时机动地调整，并且，藉由利用上述的可插入外接模块，电源供应装置中的任一电池模块的电路系统可于需要时修改或升级。因此，本发明的方法与装置对于该电源供应装置的制造、测试、安装、使用、检修（例如：抽换故障的电池模块）、弹性升级（例如：藉由新增或移除至少一电池模块来改变输出电压之规格；又例如：藉由新增或移除至少一可插入外接模块来修改用户手中的任一电池模块的电路系统）均有极大的帮助。
附图说明
图1为依据本发明第一实施例的一种藉助于可插入（Pluggable）机制来进行电池平衡（Balancing）控制的装置的示意图。
图2为依据本发明一实施例的一种藉助于可插入机制来进行电池平衡控制的方法的流程图。
图3为图2所示的方法中所涉及的上壳、内部散热器（Internal Heat Sink）、印刷电路板（Printed Circuit Board）、与连接器的结构图。
图4为3图所示的各个组件的组装示意图。
图5为2图所示的方法于图3所示实施例中所涉及的下壳与电池模块。
图6为图5所示的各个组件的组装示意图。
图7为图2所示的方法于图3所示实施例中所涉及的可插入外接模块。
图8为图4、图6、与图7所示的各个组件的组装示意图。
图9为图2所示的方法于另一实施例中所涉及的外部散热器（External HeatSink）。
图10为图2所示的方法于至少一较佳实施例中所涉及的内部电气系统。
图11为图2所示的方法于图10所示实施例中所涉及的一组外接平衡电路。
图12为图11所示的该组外接平衡电路中的一外接平衡电路于一实施例中所涉及的某些实施细节。
图13为图12所示的振荡器于一实施例中所涉及的某些实施细节。
图14为图2所示的方法于另一实施例中所涉及的内部电气系统。
图15为图2所示的方法于图14所示实施例中所涉及的一组外接平衡电路。
图16为图15所示的该组外接平衡电路中的一外接平衡电路于一实施例中所涉及的某些实施细节。
符号说明
100藉助于可插入机制来进行电池平衡控制的装置
110                            上壳
112                            内部散热器
114                            印刷电路板
1141,CONRJ45                   连接器
118                            外部散热器
120                            下壳
130                            电池模块
140,142,152                    端口
150,550                        可插入外接模块
151-1,151-2,151-3,151-4,151-i,
551-1,551-2,551-3,551-4,551-i  外接平衡电路
200                            藉助于可插入机制来进行电池平衡控制的方法
210,220                        步骤
310                            侦测电路
320                            电池管理电路
330-1,330-2,330-3,330-4        内部平衡电路
410                            振荡器
420,620                        切换单元
B1,B2,B3,B4                    电池单元
C(1),C(2),C(3),C(4),C2(i)      电容器
CB1,CB2,CB3,CB4,En(i),
VBAT-,VBAT+,
VB0,VB1,VB2,VB3,VB4,
VC0,VC1,VC2,VC3,VC4,
VC(0),VC(1),VC(2),VC(3),VC(4),
VD1,VD2,VD3,VD4,
VD(1),VD(2),VD(3),VD(4),
VC(i-1),VC(i),VD(i)            端子
D(1),D(2),D(3),D(4)            二极管
OP(i)                          运算放大器
Q(1),Q(2),Q(3),Q(4)            金属氧化物半导体场效晶体管
R0(0),R0(1),R0(2),R0(3),R0(4),
R1(1),R1(2),R1(3),R1(4),
R2(1),R2(2),R2(3),R2(4),
R1(i),R4(i),R5(i),R10(i)        电阻器
VBS(i)                          电压位准
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的组件标号代表类似的组件。
第1图为依据本发明一第一实施例之一种藉助于可插入（Pluggable）机制来进行电池平衡（Balancing）控制之装置100的示意图，其中装置100包含一电源供应装置之至少一部分（例如一部分或全部），而该电源供应装置的例子可包含（但不限于）备用电源供应器。例如：装置100可包含该电源供应装置之整体。又例如：装置100可包含该电源供应装置中之多个模块中之至少一者，诸如多个电源供应模块（Power Supply Module）中之至少一者。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明之限制。依据本发明的某些实施例，诸如该第一实施例之某些变化例，装置100可包含该电源供应装置当中的电气系统，而该电气系统包含该电源供应装置之至少一控制电路。依据本发明的某些实施例，诸如该第一实施例之某些其它变化例，装置100可代表该电气系统当中除了电池之外的部分，诸如上述之至少一控制电路。依据本发明的某些实施例，诸如该第一实施例之某些其它变化例，装置100可代表包含该电源供应装置之一系统，而该电源供应装置为这个系统的子系统。
如第1图所示，装置100包含至少一外壳诸如一上壳110与一下壳120，且包含至少一端口，诸如一端口140与至少一其它端口142，且另包含设置于上述之至少一外壳当中之某些组件（未显示于第1图），其中上述之至少一外壳以及其内之该些组件形成一个电源供应模块，其可作为上述多个电源供应模块中之任一者之一例。请注意，本实施例之端口140与其它端口142均设置于上述之至少一外壳诸如上壳110之上。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明之限制。依据本发明的某些实施例，诸如该第一实施例之某些变化例，端口140与其它端口142中之至少一部分（例如一部分或全部）可设置于上述之至少一外壳诸如下壳120之上。另外，于第1图所示之实施例中，端口140以及其它端口142可用来作为上述之至少一端口的例子。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明之限制。依据本发明的某些实施例，诸如该第一实施例之某些变化例，端口140可用来作为上述之至少一端口的例子，其中在该些变化例当中，上述之至少一端口不包含其它端口142。
实际上，上述之多个电源供应模块中之每一电源供应模块可实施成为一个电池箱／电池盒（Battery Pack），诸如第1图所示之架构。如此，对使用者而言，上述之多个电源供应模块可分别视为具备独立结构之模块。
图2为依据本发明一实施例之一种藉助于可插入机制来进行电池平衡控制之方法200的流程图。该方法可应用于第1图所示之装置100。该方法说明如下：
于步骤210中，提供一可插入外接模块（未显示于第2图），其中该可插入外接模块包含一组外接平衡电路与一第一端口，而该组外接平衡电路分别对应于该电源供应装置中之一特定电池模块（例如第1图所示架构所代表之电源供应模块中之电池模块）之一组电池单元。该可插入外接模块之实施细节容后描述。
于步骤220中，于该特定电池模块之外壳（例如第1图所示架构所代表之电源供应模块之上述至少一外壳，诸如上壳110）上提供对应于该第一端口之一第二端口（例如端口140），容许该可插入外接模块藉助于该第一端口与该第二端口所形成之可插入机制来耦接至该特定电池模块，以利用该组外接平衡电路对该组电池单元进行平衡运作。
为了便于理解，请参考图3至图8。图3绘示图2所示之方法200于一实施例中所涉及之上壳110、内部散热器（Internal Heat Sink）112、印刷电路板（Printed Circuit Board，可简称为PCB）114、与连接器CONRJ45，而图4则绘示图3所示之各个组件的组装示意图，其中本实施例之连接器CONRJ45可为RJ45规格之连接器，诸如一般个人计算机上用来连接网络线之连接器。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明之限制。依据本实施例之某些变化例，连接器CONRJ45可代换为其它类型的连接器。另外，图5绘示图2所示之方法200于图3所示实施例中所涉及之下壳120与电池模块130，而图6则绘示图5所示之各个组件的组装示意图，其中电池模块130可为步骤210所述之该特定电池模块之一例。图5所示之电池模块130中之这组电池单元可包含彼此串联之四个电池单元，而本实施例中之这组电池单元可为步骤210所述之该组电池单元之一例。此外，图7绘示图2所示之方法200于图3所示实施例中所涉及之可插入外接模块150，而图8则绘示图4、图6、与图7所示之各个组件的组装示意图，其中可插入外接模块150包含端口152。请注意，可插入外接模块150可为步骤210所述之该可插入外接模块之一例，而端口152可为步骤210所述之该第一端口之一例。
实际上，图3所示之连接器CONRJ45之至少一部分于图4中暴露于上述之至少一外壳（诸如上壳110）之至少一开口，故如图4所示，上述之至少一外壳上设置有包含多个连接器{CONRJ45}之端口142。相仿地，图3所示之另一连接器1141之至少一部分于图4中暴露于上述至少一外壳（诸如上壳110）之至少一开口，故如图4所示，上述至少一外壳上设置有对应于该第一端口之该第二端口，诸如包含连接器1141之端口140。
依据本实施例，装置100可包含一电源供应模块，诸如图1所示架构所代表之电源供应模块，其中该电源供应模块包含该特定电池模块诸如第5图所示之电池模块130，且另包含上述至少一外壳诸如上壳110与下壳120。尤其是，装置100可包含步骤210所述之该可插入外接模块，诸如图7所示之可插入外接模块150，其中该电源供应模块对应于可插入外接模块150。例如：该第二端口诸如端口140可包含复数个端子，而该第二端口之该复数个端子可分别耦接至该组电池单元，诸如图5所示之电池模块130中之该组电池单元。另外，该第一端口诸如端口152可包含复数个端子，而该第一端口之该复数个端子可分别耦接至上述之该组外接平衡电路。如此，上述之至少一外壳（例如上壳110）上设置有对应于该第一端口之该第二端口，诸如对应于端口152之端口140，容许可插入外接模块150藉助于端口152与端口140所形成之该可插入机制来耦接至电池模块130，尤其是容许上述之该组外接平衡电路藉助于该可插入机制来分别耦接至电池模块130中之该组电池单元，以利用该组外接平衡电路对该组电池单元进行平衡运作。
如图3所示，装置100包含内部散热器112。如此，方法200可另包含：于上述之至少一外壳之内提供至少一内部散热器，诸如内部散热器112，容许上述之至少一外壳之内的至少一组件（例如一组内部平衡电路，其可用来对该组电池单元进行平衡运作）所产生的热透过上述之至少一内部散热器与上述之至少一外壳而消散（Dissipate）。于本实施例中，该组内部平衡电路可设置于印刷电路板114。基于图3与图4所示之架构，内部散热器112可从上述之至少一组件诸如该组内部平衡电路吸收热，并且上述之至少一外壳诸如上壳110可从内部散热器112吸收热，以将热消散至上述之至少一外壳之外。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明之限制。依据图3所示实施例之某些变化例，诸如图9所示之实施例，装置100可包含一外部散热器（External Heat Sink）118。如此，方法200可另包含：于上述之至少一外壳上提供至少一外部散热器，诸如外部散热器118，容许上述之至少一外壳之内的至少一组件（例如上述之该组内部平衡电路）所产生的热透过上述之至少一内部散热器、上述之至少一外壳、与上述之至少一外部散热器而消散。尤其是，基于图3、图4、与图9所示之架构，内部散热器112可从上述之至少一组件诸如该组内部平衡电路吸收热，而上述之至少一外壳诸如上壳110可从内部散热器112吸收热，并且上述之至少一外部散热器诸如外部散热器118可从上述之至少一外壳诸如上壳110吸收热，以将热消散至上述之至少一外壳之外。
如图8所示，装置100中之电源供应模块的数量可大于或等于一，且装置100中之可插入外接模块的数量可大于或等于一。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明之限制。依据本发明的某些实施例，诸如图3所示实施例之某些变化例，装置100中之电源供应模块的数量可大于一。例如：该特定电池模块诸如电池模块130可为该电源供应装置中彼此串联之一组电池模块中之一电池模块，而该组电池模块中之每一者系与该组电池模块中之任一其它电池模块彼此相同。尤其是，装置100可包含该组电池模块各自所属之复数个电源供应模块（诸如上述之多个电源供应模块），其中该复数个电源供应模块中之每一者与该复数个电源供应模块中之任一其它电源供应模块彼此相同。又例如：不但装置100中之电源供应模块的数量可大于一，而且装置100中之可插入外接模块的数量可大于一。尤其是，装置100可包含分别对应于该复数个电源供应模块之复数个可插入外接模块，其中该复数个可插入外接模块中之每一者系与该复数个可插入外接模块中之任一其它可插入外接模块彼此相同。
图10绘示图2所示之方法200于至少一较佳实施例中所涉及之内部电气系统，其中端口140可包含一组端子{VC0,VC1,VC2,VC3,VC4,VD1,VD2,VD3,VD4}，而该组端子{VC0,VC1,VC2,VC3,VC4,VD1,VD2,VD3,VD4}中之至少一部分端子，诸如端子{VC0,VC1,VC2,VC3,VC4}，可作为图3至图8所示之实施例所涉及之端口140之该复数个端子之一例。
依据图10所示之架构，该内部电气系统包含一组电池单元{B1,B2,B3,B4}，而该组电池单元{B1,B2,B3,B4}可作为图3至图8所示之实施例所涉及之该组电池单元之一例，其中端子{VBAT-,VBAT+}可用来作为该组电池单元{B1,B2,B3,B4}之整体的对外端子。当有需要时，端子VBAT-可选择性地接地。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明之限制。例如：在装置100中之电源供应模块的数量大于一的状况下，上述彼此串联之该组电池模块当中最多只能有一组电池模块的端子VBAT-可接地，而该组电池模块中之其它组电池模块可串联于这一组电池模块（其端子VBAT-可接地）之端子VBAT＋。另外，端子{VB0,VB1,VB2,VB3,VB4}可用来作为该组电池单元{B1,B2,B3,B4}当中之各个电池单元的对外端子。例如：端子{VB0,VB1}可用来作为电池单元B1的对外端子。又例如：端子{VB1,VB2}可用来作为电池单元B2的对外端子。又例如：端子{VB2,VB3}可用来作为电池单元B3的对外端子。又例如：端子{VB3,VB4}可用来作为电池单元B4的对外端子。
依据本实施例，该内部电气系统可包含一侦测电路310以及一电池管理电路320，而电池管理电路320可依据侦测电路310对该组电池单元{B1,B2,B3,B4}之侦测结果（诸如该组电池单元{B1,B2,B3,B4}的各个端子之电压位准）进行该组电池单元{B1,B2,B3,B4}之平衡控制。尤其是，侦测电路310可包含分别对应于该组电池单元{B1,B2,B3,B4}之一组电容器{C(1),C(2),C(3),C(4)}，且可另包含一组电阻器{R0(0),R0(1),R0(2),R0(3),R0(4)}，其中该组电阻器{R0(0),R0(1),R0(2),R0(3),R0(4)}分别耦接于该组电池单元{B1,B2,B3,B4}的各个端子以及该组电容器{C(1),C(2),C(3),C(4)}的各个端子之间的一组电阻器{R0(0),R0(1),R0(2),R0(3),R0(4)}之间。请注意，本实施例之电池管理电路320可利用至少一闸控逻辑电路（诸如一个或多个闸控逻辑电路）来实施，其中上述之至少一闸控逻辑电路（诸如该个或多个闸控逻辑电路）可包含复数个逻辑闸以及相关之控制电路。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明之限制。依据本发明的某些实施例，诸如图10所示实施例之某些变化例，电池管理电路320可包含一微处理器及该微处理器之外围电路。
另外，该内部电气系统可另包含分别对应于该组电池单元{B1,B2,B3,B4}之一组内部平衡电路{330-1,330-2,330-3,330-4}，而这组内部平衡电路{330-1,330-2,330-3,330-4}可作为图3至图8所示之实施例所涉及之该组内部平衡电路之一例。例如：对应于电池单元B1之内部平衡电路330-1可包含一金属氧化物半导体场效晶体管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，以下简称为「MOSFET」）Q(1)以及复数个电阻器诸如电阻器{R1(1),R2(1)}，其中二极管（Diode）D(1)可实施为该MOSFET Q(1)内部之反向平行二极管（Anti-parallel Diode），而端子CB1可用来控制该MOSFET Q(1)之闸极以选择性地致能（Enable）或禁能（Disable）这个内部平衡电路330-1。又例如：对应于电池单元B2之内部平衡电路330-2可包含一MOSFET Q(2)以及复数个电阻器诸如电阻器{R1(2),R2(2)}，其中二极管D(2)可实施为该MOSFET Q(2)内部之反向平行二极管，而端子CB2可用来控制该MOSFET Q(2)之闸极以选择性地致能或禁能这个内部平衡电路330-2。又例如：对应于电池单元B3之内部平衡电路330-3可包含一MOSFET Q(3)以及复数个电阻器诸如电阻器{R1(3),R2(3)}，其中二极管D(3)可实施为该MOSFET Q(3)内部之反向平行二极管，而端子CB3可用来控制该MOSFET Q(3)之闸极以选择性地致能或禁能这个内部平衡电路330-3。又例如：对应于电池单元B4之内部平衡电路330-4可包含一MOSFET Q(4)以及复数个电阻器诸如电阻器{R1(4),R2(4)}，其中二极管D(4)可实施为该MOSFET Q(4)内部之反向平行二极管，而端子CB4可用来控制该MOSFET Q(4)之闸极以选择性地致能或禁能这个内部平衡电路330-4。
基于图10所示之架构，电池管理电路320可致能该组内部平衡电路{330-1,330-2,330-3,330-4}中之任一内部平衡电路，以消耗该组电池单元{B1,B2,B3,B4}当中对应的电池单元之能量。例如：当上述之侦测结果指出该组电池单元{B1,B2,B3,B4}中之某一个电池单元Bi的两端子之间的跨压超过该组电池单元{B1,B2,B3,B4}之各自的两端子之间跨压的平均值时，电池管理电路320可致能该组内部平衡电路{330-1,330-2,330-3,330-4}当中对应于这一个电池单元Bi之内部平衡电路330-i，以利用电阻器R1(i)消耗电池单元Bi之能量（及／或进行被动平衡运作），其中索引i可为落入区间[1,4]的范围之正整数。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明之限制。依据本发明的某些实施例，诸如图10所示实施例之某些变化例，电池模块130中之电池单元的数量可予以变化，而对应之内部平衡电路的数量可等于电池模块130中之电池单元的数量，故索引i的范围亦可对应地变化。
依据图10所示实施例之一变化例，当上述之侦测结果指出该组电池单元{B1,B2,B3,B4}中之某一个电池单元Bi的两端子之间的跨压超过该组电池单元{B1,B2,B3,B4}之各自的两端子之间跨压的平均值、并且这一个电池单元Bi的两端子之间的跨压减去该平均值所得的差值达到一预定门坎值时，电池管理电路320可致能该组内部平衡电路{330-1,330-2,330-3,330-4}当中对应于这一个电池单元Bi之内部平衡电路330-i，以利用电阻器R1(i)消耗电池单元Bi之能量（及／或进行被动平衡运作），其中索引i可为落入区间[1,4]的范围之正整数。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明之限制。依据第10图所示实施例之另一变化例，电池模块130中之电池单元的数量可予以变化，而对应之内部平衡电路的数量可等于电池模块130中之电池单元的数量，故索引i的范围亦可对应地变化。
实际上，于图10所示实施例中，电阻器{R0(0),R0(1),R0(2),R0(3),R0(4)}各自的电阻值可分别等于510奥姆（Ohm），而电阻器{R1(1),R1(2),R1(3),R1(4)}各自的电阻值可分别等于13.3奥姆，且电阻器{R2(1),R2(2),R2(3),R2(4)}各自的电阻值可分别等于1K奥姆，其中符号「K」代表103。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明之限制。依据第10图所示实施例之某些变化例，这些电阻器中之至少一部分电阻器（例如：电阻器{R0(0),R0(1),R0(2),R0(3),R0(4)}、电阻器{R1(1),R1(2),R1(3),R1(4)}、或电阻器{R2(1),R2(2),R2(3),R2(4)}；又例如：电阻器{R0(0),R0(1),R0(2),R0(3),R0(4),R1(1),R1(2),R1(3),R1(4),R2(1),R2(2),R2(3),R2(4)}）的电阻值可予以变化。
另外，如图3至图8所示之实施例所揭露，上述之至少一外壳之内的该些组件包含上述之该组内部平衡电路；而装置100可包含至少一判断电路（未显示于图10），其可用来依据可插入外接模块150是否耦接至该特定电池模块诸如电池模块130，选择性地禁能该组内部平衡电路，即禁止内部平衡电路进行平衡运作。例如：上述之至少一判断电路可设置于上述之至少一外壳之内（尤其是位于第1图所示架构所代表之电源供应模块当中）。尤其是，当侦测到可插入外接模块150耦接至该特定电池模块诸如电池模块130时，上述之至少一判断电路可禁能该组内部平衡电路；否则，上述之至少一判断电路可选择性地致能该组内部平衡电路，以利用组内部平衡电路进行平衡运作。实际上，在上述之至少一判断电路系设置于上述之至少一外壳之内的状况下，上述之至少一判断电路可藉由利用电池管理电路320来实施，并且，举例来说，上述之至少一判断电路可整合进上述之至少一闸控逻辑电路。又例如：上述之至少一判断电路可设置于可插入外接模块150之内。尤其是，当侦测到可插入外接模块150耦接至该特定电池模块诸如电池模块130时，上述之至少一判断电路可禁能该组内部平衡电路。如此，方法200可另包含：于上述之至少一外壳之内设置前述之该组内部平衡电路（即图3至图8所示之实施例所涉及之该组电池单元），诸如图10所示之架构中之该组内部平衡电路{330-1,330-2,330-3,330-4}，以供在可插入外接模块150未藉助于该可插入机制来耦接至该特定电池模块诸如电池模块130的状况下，利用该组内部平衡电路对该组电池单元{B1,B2,B3,B4}进行平衡运作。例如：该组内部平衡电路可为“被动平衡电路”（其可称为无源平衡电路，诸如于对电池进行平衡运作时不需要电源之平衡电路），而步骤210所述之该组外接平衡电路可为“主动平衡电路”（其可称为有源平衡电路，诸如能进行监控以决定是否对电池进行平衡运作之平衡电路、及／或于监控或对电池进行平衡运作时需要电源之平衡电路），其中图10所示之架构中之该组内部平衡电路{330-1,330-2,330-3,330-4}可作为被动平衡电路的例子。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明之限制。依据本实施例之某些变化例，该组内部平衡电路之架构可予以变化。例如：该组内部平衡电路可包含至少一主动平衡电路。又例如：该组内部平衡电路可包含至少一主动平衡电路与至少一被动平衡电路。依据本实施例之某些其它变化例，不论可插入外接模块150是否藉助于该可插入机制来耦接至该特定电池模块诸如电池模块130，该组内部平衡电路均可对该组电池单元{B1,B2,B3,B4}进行平衡运作。
依据本实施例之某些其它变化例，上述之至少一判断电路可用来依据可插入外接模块150是否耦接至该特定电池模块诸如电池模块130，选择性地致能该组外接平衡电路之至少一部分，即选择性地使得该组外接平衡电路的至少一部分工作。例如：上述之至少一判断电路可设置于上述之至少一外壳之内（尤其是位于图1所示架构所代表之电源供应模块当中）。又例如：上述之至少一判断电路可设置于可插入外接模块150之内。如此，方法200可另包含：于可插入外接模块150或上述之至少一外壳之内提供上述之至少一判断电路，以供决定是否致能该组外接平衡电路之至少一部分。实作上，当侦测到可插入外接模块150耦接至该特定电池模块诸如电池模块130时，上述之至少一判断电路致能该组外接平衡电路之该至少一部分。
图11绘示图2所示之方法200于图10所示实施例中所涉及之一组外接平衡电路{151-1,151-2,151-3,151-4}，其中端口152可包含一组端子{VC(0),VC(1),VC(2),VC(3),VC(4),VD(1),VD(2),VD(3),VD(4)}，而该组端子{VC(0),VC(1),VC(2),VC(3),VC(4),VD(1),VD(2),VD(3),VD(4)}中之至少一部分端子，诸如端子{VC(0),VC(1),VC(2),VC(3),VC(4)}，可作为图3至图8所示之实施例所涉及之端口152之该复数个端子之一例。另外，本实施例之该组外接平衡电路{151-1,151-2,151-3,151-4}可作为步骤210所述之该组外接平衡电路的例子。
依据图11所示之架构，端口152之该组端子{VC(0),VC(1),VC(2),VC(3),VC(4),VD(1),VD(2),VD(3),VD(4)}分别对应于端口140之该组端子{VC0,VC1,VC2,VC3,VC4,VD1,VD2,VD3,VD4}。在可插入外接模块150藉助于该可插入机制来耦接至该特定电池模块诸如电池模块130的状况下，端口152之该组端子{VC(0),VC(1),VC(2),VC(3),VC(4),VD(1),VD(2),VD(3),VD(4)}分别电气连接至端口140之该组端子{VC0,VC1,VC2,VC3,VC4,VD1,VD2,VD3,VD4}。
图12绘示图11所示之该组外接平衡电路{151-1,151-2,151-3,151-4}中之一外接平衡电路151-i于一实施例中所涉及之某些实施细节，其中索引i可为落入区间[1,4]的范围之正整数。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明之限制。依据本发明的某些实施例，诸如第10图所示实施例之某些变化例，电池模块130中之电池单元的数量可予以变化，而对应之外接平衡电路的数量可等于电池模块130中之电池单元的数量，故索引i的范围亦可对应地变化。
如图12所示，外接平衡电路151-i可包含振荡器410、切换单元420、复数个电容器、复数个MOSFET、至少一线圈、复数个双极性接面晶体管（Bipolar Junction Transistor，可简称为「BJT」）、复数个电阻器诸如电阻器R10(i)…等。振荡器410可用来产生一振荡讯号，而切换单元420可依据端子En(i)上之控制讯号是否处于一低位准来选择性地将振荡器410之输出端子导通至下一级，其中这个控制讯号之低位准、高位准可分别用来使切换单元420闭路（Close）、开路（Open）。例如：当这个控制讯号处于低位准时，切换单元420处于闭路状态（于第12图中系标示为“关”），使得振荡器410之输出端子导通至下一级。又例如：当这个控制讯号处于高位准时，切换单元420处于开路状态（于第12图中系标示为“开”），使得振荡器410之输出端子不能导通至下一级。上述之端子En(i)可用来作为致能端子。由于端子En(i)系电气连接至端口152之该组端子{VC(0),VC(1),VC(2),VC(3),VC(4),VD(1),VD(2),VD(3),VD(4)}中之端子VD(i)，故在可插入外接模块150藉助于该可插入机制来耦接至该特定电池模块诸如电池模块130的状况下，端子En(i)可透过端子VD(i)电气连接至端口140之该组端子{VC0,VC1,VC2,VC3,VC4,VD1,VD2,VD3,VD4}中之对应的端子VDi。另外，为了便于理解，外接平衡电路151-i中之某些讯号路径上标示有讯号波形的符号。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明之限制。此外，图12的左上角所示之电容器之正端子上之电压位准VBS(i)可用来作为振荡器410的电源，而这个电容器与端子VC(i)之间的路径上之MOSFET可视为振荡器410的电源之开关，其中在这个MOSFET被端子En(i)上之该控制讯号开启的状况下，维持电压位准VBS(i)所需之电能可透过端口140与152取自该组电池单元{B1,B2,B3,B4}当中对应于外接平衡电路151-i之电池单元Bi。请注意，外接平衡电路151-i中绘示了另一种接地符号（其有别于图10的最下面所示之接地符号），其中该另一种接地符号代表外接平衡电路151-i的局部接地（Local Ground），而非装置100之广域接地（Global Ground）。为了避免影响装置100之正常运作，该组外接平衡电路{151-1,151-2,151-3,151-4}各自的局部接地不可彼此相连。
图12所示架构中的其它部分系用来进行平衡运作，尤其是主动平衡运作。例如：外接平衡电路151-i可利用第12图的左上角所示之线圈，将对应的电池单元Bi之能量传送予该组电池单元{B1,B2,B3,B4}中之其它电池单元中之至少一部分电池单元（诸如上述之其它电池单元中之一个或多个电池单元）。又例如：外接平衡电路151-i可利用第12图的左上角所示之线圈，将能量输入至对应的电池单元Bi，尤其是将能量从该组电池单元{B1,B2,B3,B4}中之其它电池单元中之至少一部分电池单元（诸如上述之其它电池单元中之一个或多个电池单元）传送予对应的电池单元Bi。
请注意，如前面所述，图12的左上角所示之电容器之正端子上之电压位准VBS(i)可用来作为振荡器410的电源，而这个电容器与端子VC(i)之间的路径上之MOSFET可视为振荡器410的电源之开关。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明之限制。依据本实施例之一变化例，设置这个开关是不必要的，并且原本位于这个开关之左、右两侧的连接线改成彼此导通。尤其是，本变化例中不必设置这个MOSFET以及这个MOSFET上方之二极管，其中维持电压位准VBS(i)所需之电能可随时透过端口140与152取自该组电池单元{B1,B2,B3,B4}当中对应于外接平衡电路151-i之电池单元Bi。
图13绘示图12所示之振荡器410于一实施例中所涉及之某些实施细节。本实施例之振荡器410可包含至少一电容器诸如电容器C2(i)、至少一运算放大器OP(i)、复数个电阻器诸如电阻器{R1(i),R4(i),R5(i)}…等，而图12的左上角所示之电容器的正端子上之电压位准VBS(i)可用来作为运算放大器OP(i)的电源，并且电阻器R5(i)系耦接至一预定电压位准诸如3.3V之电压位准，其中符号「V」代表伏特（Volt）。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明之限制。依据本实施例之某些变化例，振荡器410之架构可以予以变化。
请注意，图13的左上角所示之电容器之正端子上之电压位准VBS(i)可用来作为运算放大器OP(i)的电源，而这个电容器与端子VC(i)之间的路径上之MOSFET可视为运算放大器OP(i)的电源之开关。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明之限制。依据本实施例之一变化例，设置这个开关是不必要的，并且原本位于这个开关之左、右两侧的连接线改成彼此导通。尤其是，本变化例中不必设置这个MOSFET以及这个MOSFET上方之二极管，其中维持电压位准VBS(i)所需之电能可随时透过端口140与152取自该组电池单元{B1,B2,B3,B4}当中对应于外接平衡电路151-i之电池单元B_i。
图14绘示图2所示之方法200于另一实施例中所涉及之内部电气系统。相较于图10所示之架构，本实施例中之端子{VD1,VD2,VD3,VD4}系分别电气连接至上述之端子{CB1,CB2,CB3,CB4}，而非分别直接连接至电阻器{R1(1),R1(2),R1(3),R1(4)}的端子。本实施例与前述实施例／变化例相仿之处不再重复赘述。
图15绘示图2所示之方法200于图14所示实施例中所涉及之一组外接平衡电路{551-1,551-2,551-3,551-4}。本实施例之端口152可等同于图11所示之实施例中之端口152。另外，因应图14所示之架构的改变，上述之该组外接平衡电路也对应地变化，故上述之可插入外接模块改标示为550，其中本实施例之该组外接平衡电路{551-1,551-2,551-3,551-4}可作为步骤210所述之该组外接平衡电路的例子。本实施例与前述实施例／变化例相仿之处不再重复赘述。
图16绘示图15所示之该组外接平衡电路{551-1,551-2,551-3,551-4}中之一外接平衡电路551-i于一实施例中所涉及之某些实施细节。相较于图12所示之架构，上述之切换单元420于本实施例中系被代换为切换单元620，以因应其控制讯号的改变。尤其是，切换单元620可依据端子En(i)上之控制讯号是否处于一高位准来选择性地将振荡器410之输出端子导通至下一级，其中这个控制讯号之高位准、低位准可分别用来使切换单元620闭路（Close）、开路（Open）。例如：当这个控制讯号处于高位准时，切换单元620处于闭路状态（于图16中标示为「关」），使得振荡器610之输出端子导通至下一级。又例如：当这个控制讯号处于低位准时，切换单元620处于开路状态（于图16中标示为「开」），使得振荡器610之输出端子不能导通至下一级。另外，相较于图12所示之架构，图16的左上角所示之MOSFET的闸极以及端子En(i)之间设置有一反向器，其中在这个MOSFET被端子En(i)上之该控制讯号之反向讯号开启的状况下，维持电压位准VBS(i)所需之电能可透过端口140与152取自该组电池单元{B1,B2,B3,B4}当中对应于外接平衡电路551-i之电池单元Bi。本实施例与前述实施例／变化例相仿之处不再重复赘述。
请注意，图16的左上角所示之电容器之正端子上之电压位准VBS(i)可用来作为振荡器410的电源，而这个电容器与端子VC(i)之间的路径上之MOSFET可视为振荡器410的电源之开关。这只是为了说明的目的而已，并非对本发明之限制。依据本实施例之一变化例，设置这个开关是不必要的，并且原本位于这个开关之左、右两侧的连接线改成彼此导通。尤其是，本变化例中不必设置这个MOSFET、这个MOSFET上方之二极管、以及上述之反向器，其中维持电压位准VBS(i)所需之电能可随时透过端口140与152取自该组电池单元{B1,B2,B3,B4}当中对应于外接平衡电路551-i之电池单元Bi。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (19)

1.一种藉助于可插入机制来进行电池平衡控制的方法，所述方法应用于一电源供应装置，其特征在于，所述方法包含有下列步骤：
提供一可插入外接模块，其中所述可插入外接模块包含一组外接平衡电路与一第一端口，所述外接平衡电路分别对应于所述电源供应装置中的一特定电池模块的一组电池单元；以及
于所述特定电池模块的外壳上提供对应于所述第一端口的一第二端口，容许所述可插入外接模块藉助于所述第一端口与所述第二端口形成的可插入机制来耦接至所述特定电池模块，以利用所述外接平衡电路对所述电池单元进行平衡运作。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，“于所述特定电池模块的外壳上提供对应于所述第一端口的第二端口”的步骤还包括：
容许所述外接平衡电路藉助于所述可插入机制来分别耦接至所述电池单元，以利用所述外接平衡电路对所述电池单元进行平衡运作。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
于所述特定电池模块的外壳内提供至少一内部散热器，容许所述特定电池模块的所述外壳内的至少一组件所产生的热透过所述至少一内部散热器与所述特定电池模块的所述外壳而消散；以及
于所述特定电池模块的外壳上提供至少一外部散热器，容许所述特定电池模块的外壳内的至少一组件所产生的热透过所述至少一内部散热器、所述特定电池模块的外壳、与所述至少一外部散热器而消散。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
于所述特定电池模块的外壳内设置一组内部平衡电路，以供在所述可插入外接模块未藉助于所述可插入机制来耦接至所述特定电池模块的情况下，利用所述内部平衡电路对所述电池单元进行平衡运作，其中所述内部平衡电路分别对应于所述电池单元。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
依据所述可插入外接模块是否耦接至所述特定电池模块，选择性地禁止所述内部平衡电路对所述电池单元进行平衡运作。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
于所述可插入外接模块内或所述特定电池模块的外壳内提供至少一判断电路，以决定是否使得所述外接平衡电路的至少一部分工作。
7.一种藉助于可插入机制来进行电池平衡控制的装置，所述装置包含一电源供应装置的至少一部分，其特征在于，所述装置包含有：
一可插入外接模块，其中所述可插入外接模块包含：
一组外接平衡电路，用来进行平衡运作，其中所述外接平衡电路分别对应于所述电源供应装置中的一特定电池模块的一组电池单元；以及
一第一端口，其中所述第一端口包含复数个端子，复数个所述端子分别耦接至所述外接平衡电路；
其中所述特定电池模块的外壳上设置有对应于所述第一端口的一第二端口，所述特定电池模块容许所述可插入外接模块藉助于所述第一端口与所述第二端口所形成的可插入机制来耦接至所述特定电池模块，以利用所述外接平衡电路对所述电池单元进行平衡运作。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述特定电池模块的外壳上设置有对应于所述第一端口的所述第二端口，所述特定电池模块容许所述外接平衡电路藉助于所述可插入机制来分别耦接至所述电池单元，以利用所述外接平衡电路对所述电池单元进行平衡运作。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述可插入外接模块内或所述特定电池模块的外壳内设置有至少一判断电路，所述至少一判断电路用来决定是否使得所述外接平衡电路的至少一部分工作。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述特定电池模块的外壳内设置有一组内部平衡电路，以供在所述可插入外接模块未藉助于所述可插入机制来耦接至所述特定电池模块的情况下，利用所述组内部平衡电路对所述电池单元进行平衡运作；以及所述至少一判断电路用来依据所述可插入外接模块是否耦接至所述特定电池模块，选择性地禁止所述内部平衡电路对所述电池单元进行平衡运作。
11.如权利要求7所述的装置，其特征在于，包含：
一电源供应模块，其中所述电源供应模块包含：
所述特定电池模块；
所述特定电池模块的外壳；以及
一组内部平衡电路，设置于所述特定电池模块的所述外壳内，用来对所述电池单元进行平衡运作。
12.一种藉助于可插入机制来进行电池平衡控制的装置，所述装置包含一电源供应装置的至少一部分，其特征在于，所述装置包含有：
一电源供应模块，其中所述电源供应模块对应于所述电源供应装置的一可插入外接模块，而所述可插入外接模块包含一组外接平衡电路与一第一端口，以及所述电源供应模块包含：
一特定电池模块，所述特定电池模块包含一组电池单元，其中所述外接平衡电路分别对应于所述电池单元；以及
一外壳，所述外壳上设置有对应于所述第一端口的一第二端口，所述特定电池模块容许所述可插入外接模块藉助于所述第一端口与所述第二端口所形成的可插入机制来耦接至所述特定电池模块，以利用所述外接平衡电路对所述电池单元进行平衡运作，其中所述第二端口包含复数个端子，复数个所述端子分别耦接至所述电池单元。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述外壳上设置有对应于所述第一端口的一第二端口，所述特定电池模块容许所述外接平衡电路藉助于所述可插入机制来分别耦接至所述电池单元，以利用所述外接平衡电路对所述电池单元进行平衡运作。
14.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述电源供应模块还包含：
至少一内部散热器，设置于所述特定电池模块的外壳内，容许所述特定电池模块的外壳内的至少一组件所产生的热透过所述至少一内部散热器与所述特定电池模块的外壳而消散。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述电源供应模块还包含：
至少一外部散热器，设置于所述特定电池模块的外壳上，容许所述特定电池模块的外壳内的至少一组件所产生的热透过所述至少一内部散热器、所述特定电池模块的外壳、与所述至少一外部散热器而消散。
16.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述电源供应模块还包含：
一组内部平衡电路，耦接至所述电池单元，用来在所述可插入外接模块未藉助于所述可插入机制来耦接至所述特定电池模块的状况下，对所述电池单元进行平衡运作，其中所述内部平衡电路分别对应于所述电池单元。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述可插入外接模块内或所述特定电池模块的外壳内设置有至少一判断电路，所述至少一判断电路用来决定是否使得所述外接平衡电路的至少一部分工作；以及依据所述可插入外接模块是否耦接至所述特定电池模块，所述至少一判断电路选择性地禁止所述内部平衡电路对所述电池单元进行平衡运作。
18.如权利要求12所述的装置，其特征在于，还包含：
所述可插入外接模块。
19.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述特定电池模块为所述电源供应装置中彼此串联的一组电池模块中的一电池模块，而该组电池模块中的每一者与该组电池模块中的任一其它电池模块彼此相同；以及所述装置包含：
该组电池模块各自所属的复数个电源供应模块，而复数个所述电源供应模块中的每一者与复数个所述电源供应模块中的任一其它电源供应模块彼此相同。
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