CN106936165A - 均充器及使用该均充器的电池模块充电方法 - Google Patents

均充器及使用该均充器的电池模块充电方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种均充器及使用该均充器的电池模块充电方法，其中，该均充器包括电性连接的多个充电单元以及多个电池监控单元。使用该均充器的电池模块充电方法先使用一充电器对至少一电池模块进行串充，使电池模块内的至少一电池芯的电量到达预设标准值；再连接均充器及电池模块，使用多个电池监控单元分别监测各电池芯的电量；多个电池监控单元分别依据各电池芯的电量的不同分别控制多个充电单元对各相对应的电池芯进行充电。藉此，即可使各电池芯的电量能平均充满。

Description

均充器及使用该均充器的电池模块充电方法
技术领域
本发明涉及一种均充器及使用该均充器的电池模块充电方法，能够使电池模块内的各电池芯的电量能平均充满，以提高电池模块的使用效率及延长使用寿命。
背景技术
电池管理系统(Battery Management System,BMS)为电动车辆必不可少的核心系统，主要负责对电池模块进行安全监控及管理，以提高电池模块的使用效率及可靠性，并延长电池模块的使用寿命。电池管理系统主要包括一电池模块管理单元(Battery Management Unit,BMU)及一电池模块控制单元(Battery Control Unit,BCU)。电池模块管理单元(BMU)之间可通过各种通讯协议传送相关信息，将信息传送给电池模块控制单元(BCU)，以对电池模块进行管理、警示与安全保护控制。
当电动车辆起动而使串联的电池模块反复充放电之后，将会导致电池芯之间有电压差异、容量不均的现象，这个现象会让电池模块的使用效率变差，也会造成电池模块的寿命缩短。电池模块管理单元(BMU)除了可以监控电池芯的状态外，还可以进行主动式或被动式电池平衡，补偿轻微的电池芯不匹配，以延长电池模块的使用寿命。
电池模块管理单元(BMU)中的平衡控制电路主要分为被动式平衡及主动式平衡两种。其中，被动式平衡将较高电压的电池芯的能量直接在负载电阻上做功，将多余的能量转换成热量消耗掉，此种方法只适用于在充电模式下抑制最强电池芯的电压攀升，为限制功率损耗。其对于多个电池模块的组合而言，当其中一个电池芯充满电之后，系统即会显示已充电完成，但实际上仍可能会有多个电池芯尚在电量不足的状态，因此，若要使各个电池芯的电量平均充满，即会消耗很多能量。
主动式平衡将多个较高电压的电池芯的多余能量一个一个进行能量搬移，给其他电压较低的电池芯使用。但以多个开关回路调节各个电池芯的充电量时，过多的开关会降低可靠度。开关一旦发生短路现象，即会造成电池芯过充受损，甚至于起火燃烧。因此，上述两种电池平衡的管理模式，其在平衡效率、制造成本及可靠度上尚有待改进的空间。
发明内容
有鉴于此，为了提供一种有别于现有技术的结构，并改善上述缺点，本案发明人积多年的经验及不断的研发改进，遂有本发明的产生。
本发明的主要目的在于提供一种以充电器对至少一电池模块进行串充，并通过电池监控单元监测各电池模块内的电池芯电量，再以充电单元分别对电量过低的电池芯进行充电的均充器及使用该均充器的电池模块充电方法，以解决现有的电池模块需要加装主动式或被动式电池平衡电路，从而增加制造成本、无法有效达到平衡效率及安全可靠度不足的问题，进而能有效提高平衡效率以延长使用寿命、降低成本，并确保使用安全。
为了达到上述目的，本发明提供的均充器连接至少一电池模块，电池模块具有多个电池芯，均充器包括多个充电单元以及多个电池监控单元。其中，多个充电单元分别与多个电池芯电性连接；多个电池监控单元与多个电池芯电性连接，以分别监测各电池芯的电量，且多个电池监控单元分别与多个充电单元电性连接，以控制多个充电单元分别对相对应的电池芯进行充电。
实施时，本发明还包括一壳体，多个充电单元及多个电池监控单元容纳于壳体中。
实施时，该多个充电单元相互串联。
实施时，本发明还包括一等化控制单元，等化控制单元与多个充电单元连接，以等化平均多个充电单元的电压。
使用上述均充器，本发明提供的电池模块充电方法包括下列步骤：a.使用一充电器对至少一电池模块进行串充，使电池模块内的至少一电池芯的电量到达一预设标准值；b.连接均充器及电池模块，使用多个电池监控单元分别监测多个电池芯的电量；以及c.多个电池监控单元依据各电池芯的电量不同分别控制多个充电单元对各相对应的电池芯进行充电。
实施时，步骤a中的预设标准值为电池芯的电量充满的状态。
实施时，步骤c中的多个充电单元分别对各个相对应且未达到预设标准值的电池芯进行充电。
实施时，该多个充电单元相互串联。且本发明还包括以下步骤：使用一等化控制单元连接多个充电单元，以等化平均多个充电单元的电压。
为进一步了解本发明，以下举较佳的实施例，配合图式、图号，将本发明的具体构成内容及其所达成的功效详细说明如下。
附图说明
图1为本发明提供的均充器连接电池模块的较佳实施例的立体外观示意图；
图2为本发明提供的均充器连接电池模块的较佳实施例的电路方块示意图；
图3为本发明提供的使用均充器的电池模块充电方法的电路连接方块示意图。
附图标记说明：1-均充器；2-壳体；21-第一连接端；3-充电单元；4-等化控制单元；5-电池监控单元；51-监测单元；52-控制单元；6-电池模块；61-第二连接端；62-电池芯；7-电缆线；8-充电器。
具体实施方式
本发明公开了一种均充器及使用该均充器的电池模块充电方法，其中，该均充器连接至少一电池模块，电池模块内具有多个并排的电池芯。
如图1、图2所示，本发明提供的均充器1的较佳实施例包括一壳体2、多个充电单元3、一等化控制单元4以及多个电池监控单元5。其中，该壳体2大致呈长方体形状，其内部具有一容纳空间，以容纳并定位多个充电单元3、多个电池监控单元4及等化控制单元5。壳体2的一侧面上设有第一连接端21。电池模块6的一侧面上设有第二连接端61，经由电缆线7两端的接头连接，均充器1与电池模块6形成电性连接。
多个充电单元3相互串联，多个充电单元3连接等化控制单元4，通过等化控制单元4等化平均多个充电单元3的电压。多个充电单元3的正、负极集中于壳体2的第一连接端21，经由电缆线7的连接，使多个充电单元3分别与电池模块6内的多个电池芯62电性连接，并使一个充电单元3的正、负极对应连接一个电池芯62的正、负极。
该电池监控单元5具有一监测单元51及一控制单元52。多个电池监控单元5中的其中一个电池监控单元5对应多个电池芯62中的其中一个电池芯62。多个电池监控单元5分别与多个电池芯62电性连接，以分别监测各相对应的电池芯62的电量。多个控制单元52分别与多个充电单元3电性连接，以分别控制多个充电单元3对相对应的电池芯62进行充电。
实施时，使用上述均充器1的电池模块充电方法包括下列步骤：
a.如图3所示，使用充电器8对一电池模块6进行串充，使电池模块6内的至少一电池芯62的电量到达一预设标准值。
b.连接均充器4及电池模块6，以多个电池监控单元5的监测单元51分别监测多个电池芯62的电量。以及
c.多个电池监控单元5中的控制单元52分别依据各电池芯62的电量不同，分别控制多个充电单元3对各相对应的电池芯62进行充电。
其中，步骤a中的电池模块6亦可设为多个，电池模块6内的电池芯62的电量可以是一个到达预设标准值，也可以是两个以上同时到达预设标准值，该预设标准值为电池芯62的电量充满的状态。在步骤b中，以电缆线7连接均充器4及电池模块6为较佳。步骤c中的多个充电单元3分别对各个相对应且未达到预设标准值的电池芯62进行充电。在步骤c之后还包括一步骤：使用等化控制单元4连接多个串联的充电单元3，以等化平均多个充电单元3的电压，使多个分别充电后的充电单元3的电量不会有太大的差异。
因此，本发明具有以下的优点：
1、本发明以充电器对电池模块进行串充，并通过电池监控单元监测各电池模块内电池芯的电量，再以充电单元分别对电量过低的电池芯分别进行充电，因此，不但能有效提高平衡效率以延长电池模块的使用寿命，且由于电池模块不需要再加装主动式或被动式电池平衡电路，从而可降低生产成本，并确保使用安全。
2、本发明以多个充电单元分别对电量过低的多个电池芯分别进行充电，再经由等化控制单元等化平均多个充电单元的电压，因此，可有效提高充电效率及延长充电单元的使用寿命。
综上所述，依上文所揭示的内容，本发明确可达到预期的目的，提供一种不仅能有效提高平衡效率以延长电池模块及充电单元的使用寿命、能降低生产成本，且可确保使用安全的均充器及使用该均充器的电池模块充电方法，极具产业上利用的价值。

Claims (9)

1.一种均充器，该均充器连接至少一电池模块，该电池模块具有多个电池芯，其特征在于，该均充器包括：
多个充电单元，分别与该多个电池芯电性连接；以及
多个电池监控单元，与该多个电池芯电性连接，用于监测各电池芯的电量，且该多个电池监控单元分别与该多个充电单元电性连接，以控制该多个充电单元分别对相对应的电池芯进行充电。
2.根据权利要求1所述的均充器，其特征在于，还包括一壳体，该多个充电单元及该多个电池监控单元容纳于该壳体中。
3.根据权利要求1或2所述的均充器，其特征在于，该多个充电单元相互串联。
4.根据权利要求3所述的均充器，其特征在于，还包括一等化控制单元，该等化控制单元与该多个充电单元连接，该等化控制单元用于等化平均该多个充电单元的电压。
5.一种使用权利要求1所述的均充器的电池模块充电方法，其特征在于，包括下列步骤：
a.使用一充电器对至少一电池模块进行串充，使该电池模块内的至少一电池芯的电量到达一预设标准值；
b.连接该均充器及该电池模块，使用该多个电池监控单元分别监测该多个电池芯的电量；以及
c.该多个电池监控单元依据各电池芯的电量不同分别控制该多个充电单元对各相对应的该电池芯进行充电。
6.根据权利要求5所述的电池模块充电方法，其特征在于，步骤a中的预设标准值为该电池芯的电量充满的状态。
7.根据权利要求5所述的电池模块充电方法，其特征在于，步骤c中的该多个充电单元分别对各个相对应且未达到该预设标准值的该电池芯进行充电。
8.根据权利要求5所述的电池模块充电方法，其特征在于，该多个充电单元相互串联。
9.根据权利要求8所述的电池模块充电方法，其特征在于，还包括以下步骤：使用一等化控制单元连接该多个充电单元，以等化平均该多个充电单元的电压。
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