CN108120933B - 非对称式电池检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种非对称式电池检测装置，以检测一电池单元，其包含一第一线路部、一第二线路部、一第三线路部以及一检测电路。该检测电路包含一检测致能单元与一控制单元。各该线路部具有一电阻值。该检测致能单元包含一电阻，提供一第一电阻电压值与一第二电阻电压值。该控制单元根据一电池内电压值、该线路电压值、该第一检测电压值、该第二检测电压值、该检测电阻值、该第一电阻电压值、该第二电阻电压值与各该电阻值，计算该电池单元的该电池内电阻值。藉此，达成测试时间短、接触故障率低、准确度高、耗电量低、成本低以及小型轻量化的功效。

Description

非对称式电池检测装置
技术领域
本发明是有关一种电池检测装置，尤指一种具非对称式结构的电池检测装置。
背景技术
请参见图5所示，其为现有四线式电池检测器用于检测待测电池的连接示意图。四线式连接(four-wire connection)，亦称为凯氏连接(Kelvin connection)。所述四线式电池检测器30提供一凯氏夹测试线，其具有一正极夹持件31与一负极夹持件32，分别夹固所述待测电池40的正电极端与负电极端，以对其进行测试。其中可通过检测所述待测电池40的该正电极端与该负电极端之间的一待测电阻值RX，以检测出所述待测电池40的老化程度。其中该待测电阻值RX为所述待测电池40的正电极端与负电极端之间的等效电阻值大小。
现有四线式电池检测器利用四线式连接方式，可利用一电压测量器33测量出该待测电阻值RX两端的电压差值，以及利用一电流测量器34测量出流经该待测电阻值RX的电流值，并且再将计算该电压差值与该电流值，即可求得该待测电阻值RX。
现有凯氏电池检测器所提供四线式架构，因此电气的接点多，相对地接触故障的机率也提高，并且接触不良所造成检测失准发生的机率也相对增加。再者，该凯氏夹测试线的夹组设计也相对地增加工序以及线材成本。
美国专利US7,003,411揭露一种用以检测蓄电池的电池检测器。该电池检测器包含一测试电路，其耦接于该蓄电池，测量该蓄电池的动态参数，并提供电池测试输出。其中该电池测试输出为该蓄电池通过凯氏接线法(Kelvin connection)所测量到的电池状态。
美国专利US8,958,998揭露一种具有网络通讯的电池测试器。该电池测试器通过凯氏接线的方式耦接至待测电池，以对该待测电池进行检测，并且将检测的结果数据通过网络通讯发送至远程。
请参见图6A与图6B所示，其中图6B为图6A中所标示B处的局部放大图。现有凯氏电池检测器常见地以主动测试的方式对待测电池进行电池测试，通过持续地提供电流脉冲(current pulse)Pc进行多阶段测试。举例来说，以提供持续3.5秒的连续电流脉冲进行检测，每一组电流脉冲的周期为35毫秒，包含停滞周期为10毫秒以及脉冲周期为25毫秒。因此，所述待测电池40的检测响应速度慢，而增加检测时间，再者系统运算耗电量也较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非对称式电池检测装置，用以解决现有四线式电池检测器用以检测待测电池，存在有因电气的接点多所造成接触故障的机率高、夹组设计的工序增加、线材成本提高，以及检测响应速度慢、检测时间长与系统运算耗电量较高的问题。
为达成前揭目的，本发明所提出的该非对称式电池检测装置，以检测一电池单元的一电池内电阻值。该非对称式电池检测装置包含一第一线路部、一第二线路部、一第三线路部以及一检测电路。该第一线路部具有一第一电阻值。该第二线路部具有一第二电阻值。该第三线路部连接该第一线路部或该第二线路部，且连接该电池单元任一电极端，以检测出一线路电压值。该检测电路包含一检测致能单元与一控制单元。该检测致能单元连接该第一线路部与该第二线路部，分别检测出一第一检测电压值与一第二检测电压值；该检测致能单元包含一电阻，提供一检测电阻值，分别检测出该电阻两端的一第一电阻电压值与一第二电阻电压值。该控制单元连接该检测致能单元，且接收该第一检测电压值、该第二检测电压值、该第一电阻电压值以及该第二电阻电压值。其中当该控制单元导通该检测致能单元时，该控制单元根据该电池单元的一电池内电压值、该线路电压值、该第一检测电压值、该第二检测电压值、该检测电阻值、该第一电阻电压值、该第二电阻电压值以及该第一电阻值与该第二电阻值，计算出该电池内电阻值。
本发明该非对称式电池检测装置，其根据该电池内电压值、该线路电压值、该第一检测电压值、该第二检测电压值、该检测电阻值以及该第一电阻值与该第二电阻值，可精准地计算出该电池内电阻值。此外，采用被动测试的方式进行检测，达到测试响应快，大幅地缩短测试时间与运算时间，并且降低系统运算耗电量。再者，非对称式的架构若以三线式的设计为例，因电气的接点数相较现有四线式架构的电气的接点数减少，相对地降低接触故障的机率，也减少接触不良所造成检测失准发生的机率，同时降低夹组设计的工序与线材成本，并且可小型化与轻量化该非对称式电池检测装置。
为了能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与图式，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。
附图说明
图1A：为本发明非对称式电池检测装置用于检测待测电池单元的第一实施例的连接示意图。
图1B：为本发明非对称式电池检测装置用于检测待测电池单元的第二实施例的连接示意图。
图2：为本发明非对称式电池检测装置夹固于待测电池单元的连接示意图。
图3A：为本发明非对称式电池检测装置的第一实施例的电路图。
图3B：为本发明非对称式电池检测装置的第二实施例的电路图。
图4A：为本发明非对称式电池检测装置进行检测的波形示意图。
图4B：为图4A的局部放大图。
图5：为现有四线式电池检测器用于检测待测电池的连接示意图。
图6A：为现有四线式电池检测器进行检测的波形示意图。
图6B：为图6A的局部放大图。
具体实施方式
兹有关本发明的技术内容及详细说明，配合图式说明如下。
请参见图1A、图1B与图2所示，揭示一非对称式电池检测装置10。所述非对称式电池检测方式有别于现有对称式的四线式电池检测方式。换言之，现有对称式的四线式以各两线的方式电性连接待测电池的正、负电极，相较于此，本发明非对称式的电池检测以非相同线数的方式电性连接待测电池的正、负电极。
以三线式的非对称式电池检测为例，可以两线的方式电性连接待测电池的正电极，以一线的方式电性连接待测电池的负电极。又或者，可以两线的方式电性连接待测电池的负电极，以一线的方式电性连接待测电池的正电极。
为方便与清楚说明，在本发明的实施例中皆以三线式的非对称式电池检测为例说明。该非对称式电池检测装置10包含一第一线路部11、一第二线路部12、一第三线路部13、一第一连接件17、一第二连接件18以及一检测电路19。其中该第一连接件17与该第二连接件18可以夹组的方式夹固于该电池单元20上，例如鳄鱼夹；或者，该第一连接件17与该第二连接件18可以套环(o-ring)的方式套接于该电池单元20上。在下文中，以鳄鱼夹的方式为例，说明该第一连接件17与该第二连接件18以夹组的方式夹固于该电池单元20上。
有别于现有技术的电池检测器为四线式架构，本发明该非对称式电池检测装置10具有一本体100，其中所述检测电路19设置于该本体100内。如图1A所示的实施例，该第一连接件17通过该第一线路部11与该第三线路部13连接于设置于该本体100内的该检测电路19，该第二连接件18通过该第二线路部12连接于设置于该本体100内的该检测电路19，以形成非对称式的方式夹固于待检测的该电池单元20上，以对该电池单元20进行检测。
如图1B所示的实施例，该第一连接件17通过该第一线路部11连接于设置于该本体100内的该检测电路19，该第二连接件18通过该第二线路部12与该第三线路部13连接于设置于该本体100内的该检测电路19，以形成非对称式的方式夹固于待检测的该电池单元20上，以对该电池单元20进行检测。
具体而言，通过检测该电池单元20一电池内电阻值RB，以检测出该电池单元20的老化程度。其中该电池内电阻值RB为该电池单元20的一正电极端B+与一负电极端B-之间的等效电阻值大小。
再者，本发明该非对称式电池检测装置10所检测的结果可通过无线或有线的方式，传送至使用者或操作者的终端装置，以提供用户或操作者对该电池单元20进行检测的操作与检测结果的监控。
请参见图3A所示，为本发明该非对称式电池检测装置10的第一实施例。在此实施例中，该电池单元20的该正电极端B+由具有该第一线路部11与该第三线路部13的该第一连接件17，亦即为一正电极连接件所夹持固定并形成电性连接，另外该负电极端B-由具有该第二线路部12的该第二连接件18，亦即为一负电极连接件所夹持固定并形成电性连接。换言之，在本实施例中，该第一连接件17(连接该第一线路部11与该第三线路部13)夹固于该电池单元20的该正电极端B+上，该第二连接件18(连接该第二线路部12)夹固于该电池单元20的该负电极端B-上，对应图1A的连接方式。
为简化与清楚说明，该电池单元20以等效的电池内电压串联连接电池内电阻表示，其中所述电池内电压的大小为一电池内电压值VB，所述电池内电阻的大小为一电池内电阻RB，并且该非对称式电池检测装置10以检测该电池单元20的该电池内电阻值RB。该非对称式电池检测装置10包含前述记载的该第一线路部11、该第二线路部12、该第三线路部13以及该第一连接件17、该第二连接件18之外，更包含所述检测电路19，该检测电路19包含一检测致能单元14与一控制单元16。
该第一线路部11包括一第一端111与一第二端112，且该第一端111与该第二端112之间具有一第一电阻值R11。该第一电阻值R11与该第一线路部11的长度成正比，而与该第一线路部11的截面积成反比，亦即，R11∝L1/A1，其中L1表示该第一线路部11的长度，A1表示该第一线路部11的截面积。该第一线路部11的该第一端111电性连接该电池单元20的该正电极端B+。
该第二线路部12包括一第一端121与一第二端122，且该第一端121与该第二端122之间具有一第二电阻值R12。该第二电阻值R12与该第二线路部12的长度成正比，而与该第二线路部12的截面积成反比，亦即，R12∝L2/A2，其中L2表示该第二线路部12的长度，A2表示该第二线路部12的截面积。该第二线路部12的该第一端121电性连接该电池单元20的该负电极端B-。
该第三线路部13包括一第一端131与一第二端132，且该第一端131与该第二端132之间具有一第三电阻值R13。在本实施例中，由于该第三线路部13作为开路电压的测量之用，即该第三线路部13提供所测量到的开路电压为一线路电压值，因此，该第三线路部13的该第三电阻值R13与检测该电池内电阻值RB并无直接相关，因此可忽略该第三电阻值R13的影响。该第三线路部13的该第一端131连接该第一线路部11的该第一端111以及该电池单元20的该正电极端B+。该第三线路部13的该第二端132连接该检测电路19，容后详述。
该检测致能单元14包含一第一端141、一第二端142、一二极管143、一电阻144以及一开关145。其中该检测致能单元14提供该第一端141的电压为一第一检测电压值，提供该第二端142的电压为一第二检测电压值。该二极管143用以提供防止回路电流逆流。该电阻144用以提供回路电流的检测之用，其具有一检测电阻值R144。在本实施例中，该开关145可为一金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)，然不以此为限制。
该开关145串联连接该二极管143与该电阻144，以形成串联电路结构。其中该检测致能单元14的该第一端141电性连接该第一线路部11的该第二端112。该检测致能单元14的该第二端142电性连接该第二线路部12的该第二端122，并且进一步连接一共参考点(common reference)，其电压大小为一共参考点电位VCR。在本实施例中，该共参考点电位VCR为相对于电路的正电压的一参考零电位，即VCR＝0，然不以此为限制。如图3A所示该实施例，该检测致能单元14的该第一端141为该二极管143的阳极(anode)，该检测致能单元14的该第二端142为该开关145，即N型MOSFET的源极(source)。
该控制单元16电性连接该检测致能单元14，其中该控制单元16可包含一微控制器(microcontroller unit,MCU)、一微处理器(microprocessor,μP)或为一可程序化特定用途的集成电路(application-specific integrated circuit,ASIC)。具体而言，如图3A所示该实施例，该控制单元16电性连接该检测致能单元14的该开关145的闸极(gate)。该控制单元16进一步接收在该第三线路部13的该第二端132所测量出的一第一测量电压值Vm1与在该一线路部11的该第二端112所测量出的一第二测量电压值Vm2，以及接收该电阻144两端的一第一电阻电压值V144+与一第二电阻电压值V144-。
须加以说明的是，若该电阻144与该二极管143的连接位置互换，亦即该电阻144串联连接该二极管的阳极，则上述该第一电阻电压值V144+的大小则等于该第二测量电压值Vm2，换言之，可减少一个电压点的测量信息。然而对该第二测量电压值Vm2、该第一电阻电压值V144+以及该第二电阻电压值V144-进行测量，并且将其测量结果提供给该控制单元16，对本发明而言可轻易达成，因此不以上述电压测量的位置为限制本实施例的应用。其中当该控制单元16导通该检测致能单元14的该开关145时，该控制单元16根据该电池内电压值VB、该第二电阻值R12、该检测电阻值R144、该第一测量电压值Vm1以及该第一电阻电压值V144+(或该第二测量电压值Vm2)与该第二电阻电压值V144-，计算出该电池单元20的该电池内电阻值RB，容后详述。
在本实施例中，连接该电池单元20的该正电极端B+的该第一线路部11与该第三线路部13中，其中该第三线路部13用以作为测量该第一测量电压值Vm1之用，亦可称为电压线路部；而该第一线路部11则用以提供回路电流的流经路径，亦可称为电流线路部。该第一线路部11与该第三线路部13的作用亦可对调使用，不以上述作用为限，亦即该第一线路部11可用以作为电压线路部之用，以测量该第二测量电压值Vm2，反之，该第三线路部13可用以作为电流线路部之用，以提供回路电流的流经路径。
该非对称式电池检测装置10尚未进行该电池单元20的检测之前，该检测致能单元14为禁能的状态，亦即，该控制单元16截止该检测致能单元14的该开关145，因此，当该开关145为截止状态时，该检测致能单元14内部的电气回路为开回路(open loop)的状态。
当该非对称式电池检测装置10用以提供对该电池单元20进行检测时，该控制单元16致能该检测致能单元14。换言之，当启动对该电池单元20进行检测时，该控制单元16产生一控制信号Sc至该开关145的闸极，以控制该开关145导通，因此，致能该检测致能单元14，使得该检测致能单元14内部的电气回路为闭回路(closed loop)的状态。
当该检测致能单元14致能导通时，配合该电池单元20的电池内电压提供驱动该闭回路的该电池内电压VB，该检测致能单元14、该第一线路部11、该第二线路部12以及该电池单元20所形成的一电气回路则产生一回路电流I。以下，针对该非对称式电池检测装置10对该电池单元20提供内电阻检测的原理进行说明。
根据该检测致能单元14侧的电压、电流关系，可得该回路电流I：
I＝(V144+-V144-)/R144 (1)
其中，V144+表示该电阻144的正电压值，V144-表示该电阻144的负电压值，R144表示该检测电阻值R144。
此外，根据该电池单元20侧的电压、电流关系，可得：
Vm1-VCR＝VB-(RB+R12)×I (2)
进一步整理(2)式，可得：
RB＝(VB+VCR-Vm1)/I-R12 (3)
其中，RB表示该电池内电阻值RB，VB表示该电池内电压值VB，VCR表示该共参考点电位，Vm1表示该第一测量电压值Vm1，I表示该回路电流I，R12表示该第二电阻值R12。
根据(1)式与(3)式，亦即将(1)式代入(3)式，可得：
RB＝[(VB+VCR-Vm1)/(V144+-V144-)]×R144-R12 (4)
上述(4)式的该电池内电阻值RB大小的计算，可由该控制单元16计算。具体而言，该电池内电压值VB的大小可根据该检测致能单元14为禁能(即该开关145为截止)时，该电池单元20的该正电极端B+与该负电极端B-两端之间的开路电压值(由于回路电流I＝0)得知，该第二电阻值R12的电阻值大小可根据该第二线路部12的长度、截面积以及电阻系数计算得知，或者若当该第一线路部11与该第二线路部12的长度、截面积以及电阻系数设计皆相同时，该第二电阻值R12的电阻值大小则与该第一电阻值R11的电阻值大小相同，亦即，该第二电阻值R12的电阻值可由回路上的电压、电流求即，即R12＝R11＝(Vm1-Vm2)/I。该检测电阻值R144的大小可设计为已知。该第一测量电压值Vm1，以及该第一电阻电压值V144+(或该第二测量电压值Vm2)与该第二电阻电压值V144-可经由测量得到。此外，若将该共参考点电位VCR设计为相对于电路的正电压的该参考零电位，即VCR＝0，则(4)式可简化为：
RB＝[(VB-Vm1)/(V144+-V144-)]×R144-R12 (5)
再者，若该第二线路部12采用超导体材料或金属铜材料，则该第二线路部12可提供微阻抗甚至零阻抗，因此该第二电阻值R12可视为零，如此(5)式更可简化为：
RB＝[(VB-Vm1)/(V144+-V144-)]×R144 (6)
综上所述，该控制单元16可根据开路检测求得的该电池内电压值VB的大小、经设计的该检测电阻值R144和/或该第二电阻值R12以及所测量出的该第一测量电压值Vm1、该第一电阻电压值V144+(或该第二测量电压值Vm2)与该第二电阻电压值V144-，根据(6)式准确地求出该电池单元20的该电池内电阻值RB的大小，以检测该电池单元20的使用状况与老化程度。
请参见图3B所示，为本发明该非对称式电池检测装置10的第二实施例。与图3A所示的实施例最大的差异在于，在第二实施例中，该电池单元20的该正电极端B+由具有该第一线路部11的该第一连接件17，亦即为该正电极连接件所夹持固定并形成电性连接，另外该负电极端B-由具有该第二线路部12与该第三线路部13的该第二连接件18，亦即为该负电极连接件所夹持固定并形成电性连接。换言之，在本实施例中，该第一连接件17(连接该第一线路部11)夹固于该电池单元20的该正电极端B+上，该第二连接件18(连接该第二线路部12与该第三线路部13)夹固于该电池单元20的该负电极端B-上，对应图1B的连接方式。
为简化与清楚说明，该电池单元20以等效的电池内电压串联连接电池内电阻表示，其中所述电池内电压的大小为一电池内电压值VB，所述电池内电阻的大小为一电池内电阻RB，并且该非对称式电池检测装置10以检测该电池单元20的该电池内电阻值RB。该非对称式电池检测装置10包含前述记载的该第一线路部11、该第二线路部12、该第三线路部13以及该第一连接件17、该第二连接件18之外，更包含所述检测电路19，该检测电路19包含一检测致能单元14与一控制单元16。
该第一线路部11包括一第一端111与一第二端112，且该第一端111与该第二端112之间具有一第一电阻值R11。该第一电阻值R11与该第一线路部11的长度成正比，而与该第一线路部11的截面积成反比，亦即，R11∝L1/A1，其中L1表示该第一线路部11的长度，A1表示该第一线路部11的截面积。该第一线路部11的该第一端111电性连接该电池单元20的一正电极端B+。
该第二线路部12包括一第一端121与一第二端122，且该第一端121与该第二端122之间具有一第二电阻值R12。该第二电阻值R12与该第二线路部12的长度成正比，而与该第二线路部12的截面积成反比，亦即，R12∝L2/A2，其中L2表示该第二线路部12的长度，A2表示该第二线路部12的截面积。该第二线路部12的该第一端121电性连接该电池单元20的一负电极端B-。
该第三线路部13包括一第一端131与一第二端132，且该第一端131与该第二端132之间具有一第三电阻值R13。在本实施例中，由于该第三线路部13作为开路电压的测量之用，即该第三线路部13提供所测量到的开路电压为一线路电压值，因此，该第三线路部13的该第三电阻值R13与检测该电池内电阻值RB并无直接相关，因此可忽略该第三电阻值R13的影响。该第三线路部13的该第一端131连接该第二线路部12的该第一端121以及该电池单元20的该负电极端B-。该第三线路部13的该第二端132连接该检测电路19，容后详述。
该检测致能单元14包含一第一端141、一第二端142、一二极管143、一电阻144以及一开关145。其中该检测致能单元14提供该第一端141的电压为一第一检测电压值，提供该第二端142的电压为一第二检测电压值。该二极管143用以提供防止回路电流逆流。该电阻144用以提供回路电流的检测之用，其具有一检测电阻值R144。在本实施例中，该开关145可为一金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)，然不以此为限制。
该开关145串联连接该二极管143与该电阻144，以形成串联电路结构。其中该检测致能单元14的该第一端141电性连接该第一线路部11的该第二端112，并且进一步连接一共参考点(common reference)，其电压大小为一共参考点电位VCR。在本实施例中，该共参考点电位VCR为相对于电路的负电压的一参考零电位，即VCR＝0，然不以此为限制。该检测致能单元14的该第二端142电性连接该第二线路部12的该第二端122。如图3B所示该实施例，该检测致能单元14的该第一端141为该二极管143的阳极(anode)，该检测致能单元14的该第二端142为该开关145，即N型MOSFET的源极(source)。
该控制单元16电性连接该检测致能单元14，其中该控制单元16可包含一微控制器(microcontroller unit,MCU)、一微处理器(microprocessor,μP)或为一可程序化特定用途的集成电路(application-specific integrated circuit,ASIC)。具体而言，如图3B所示该实施例，该控制单元16电性连接该检测致能单元14的该开关145的闸极(gate)。该控制单元16进一步接收在该第二线路部12的该第二端122所测量出的一第一测量电压值Vm1与在该第三线路部13的该第二端132所测量出的一第二测量电压值Vm2，以及接收该电阻144两端的一第一电阻电压值V144+与一第二电阻电压值V144-。
须加以说明的是，若该电阻144与该二极管143的连接位置互换，亦即该电阻144串联连接该二极管的阳极，则上述该第一电阻电压值V144+的大小则等于该共参考点电位VCR，换言之，可减少一个电压点的测量信息。然而对该共参考点电位VCR、该第一电阻电压值V144+以及该第二电阻电压值V144-进行测量，并且将其测量结果提供给该控制单元16，对本发明而言可轻易达成，因此不以上述电压测量的位置为本实施例的应用。其中当该控制单元16导通该检测致能单元14的该开关145时，该控制单元16根据该电池内电压值VB、该第一电阻值R11、该检测电阻值R144、该第一测量电压值Vm1以及该第一电阻电压值V144+(或该共参考点电位VCR)与该第二电阻电压值V144-，计算出该电池单元20的该电池内电阻值RB，容后详述。
在本实施例中，连接该电池单元20的该负电极端B-的该第二线路部12与该第三线路部13中，其中该第三线路部13用以作为测量该第二测量电压值Vm2之用，亦可称为电压线路部；而该第二线路部12则用以提供回路电流的流经路径，亦可称为电流线路部。该第二线路部12与该第三线路部13的作用亦可对调使用，不以上述作用为限，亦即该第二线路部12可用以作为电压线路部之用，以测量该第一测量电压值Vm1，反之，该第三线路部13可用以作为电流线路部之用，以提供回路电流的流经路径。
该非对称式电池检测装置10尚未进行该电池单元20的检测之前，该检测致能单元14为禁能的状态，亦即，该控制单元16截止该检测致能单元14的该开关145，因此，当该开关145为截止状态时，该检测致能单元14内部的电气回路为开回路(open loop)的状态。
当该非对称式电池检测装置10用以提供对该电池单元20进行检测时，该控制单元16致能该检测致能单元14。换言之，当启动对该电池单元20进行检测时，该控制单元16产生一控制信号Sc至该开关145的闸极，以控制该开关145导通，因此，致能该检测致能单元14，使得该检测致能单元14内部的电气回路为闭回路(closed loop)的状态。
当该检测致能单元14致能导通时，配合该电池单元20的电池内电压提供驱动该闭回路的该电池内电压VB，该检测致能单元14、该第一线路部11、该第二线路部12以及该电池单元20所形成的一电气回路则产生一回路电流I。以下，针对该非对称式电池检测装置10对该电池单元20提供内电阻检测的原理进行说明。
根据该检测致能单元14侧的电压、电流关系，可得该回路电流I：
I＝(V144+-V144-)/R144 (7)
其中，V144+表示该电阻144的正电压值，V144-表示该电阻144的负电压值，R144表示该检测电阻值R144。
此外，根据该电池单元20侧的电压、电流关系，可得：
VCR-Vm2＝VB-(RB+R11)×I (8)
进一步整理(8)式，可得：
RB＝(VB+Vm2-VCR)/I-R11 (9)
其中，RB表示该电池内电阻值RB，VB表示该电池内电压值VB，VCR表示该共参考点电位，Vm2表示该第二测量电压值Vm2，I表示该回路电流I，R11表示该第一电阻值R11。
根据(7)式与(9)式，亦即将(7)式代入(9)式，可得：
RB＝[(VB+Vm2-VCR)/(V144+-V144-)]×R144-R11 (10)
上述(10)式的该电池内电阻值RB大小的计算，可由该控制单元16计算。具体而言，该电池内电压值VB的大小可根据该检测致能单元14为禁能(即该开关145为截止)时，该电池单元20的该正电极端B+与该负电极端B-两端之间的开路电压值(由于回路电流I＝0)得知，该第一电阻值R11的电阻值大小可根据该第一线路部11的长度、截面积以及电阻系数计算得知，或者若当该第一线路部11与该第二线路部12的长度、截面积以及电阻系数设计皆相同时，该第一电阻值R11的电阻值大小则与该第二电阻值R12的电阻值大小相同，亦即，该第一电阻值R11的电阻值可由回路上的电压、电流求即，即R11＝R12＝(Vm1-Vm2)/I。该检测电阻值R144的大小可设计为已知。该第一测量电压值Vm1，以及该第一电阻电压值V144+(或该共参考点电位VCR)与该第二电阻电压值V144-可经由测量得到。此外，若将该共参考点电位VCR设计为相对于电路的负电压的该参考零电位，即VCR＝0，则(10)式可简化为：
RB＝[(VB+Vm2)/(V144+-V144-)]×R144-R11 (11)
再者，若该第一线路部11采用超导体材料或金属铜材料，则该第一线路部11可提供微阻抗甚至零阻抗，因此该第一电阻值R11则可视为零，如此(11)式更可简化为：
RB＝[(VB+Vm2)/(V144+-V144-)]×R144 (12)
综上所述，该控制单元16可根据开路检测求得的该电池内电压值VB的大小、经设计的该检测电阻值R144和/或该第一电阻值R11以及所测量出的该第一测量电压值Vm1、该第一电阻电压值V144+(或该共参考点电位VCR)与该第二电阻电压值V144-，根据(12)式准确地求出该电池单元20的该电池内电阻值RB的大小，进而检测出该电池单元20的使用状况与老化程度。
再者，该非对称式电池检测装置10所检测的结果可通过无线或有线的方式，传送至使用者或操作者的终端装置，以提供用户或操作者对该电池单元20进行检测的操作与检测结果的监控。
请参见图4A与图4B所示，其中图4B为图4A中所标示A处的局部放大图。本发明该非对称式电池检测装置10采用被动测试的方式检测该电池单元20的该电池内电阻值RB，通过该控制单元16导通该检测致能单元14的该开关145，使回路瞬间导通，并利用该电池单元20本身的放电电压Sv行为进行计算。连续三次对该电池单元20进行单负载放电，单次波形的周期为3.5毫秒，包含该电池单元20的放电周期为1.5毫秒以及等待电压回升周期为2毫秒。并且每次单负载放电间隔0.5秒，总共只需要1.5秒的时间即可完成该电池单元20的检测，藉此，可大幅地提高测试响应速度，降低测试时间。
在本发明中，该控制单元16包含一微控制器(MCU)、一内存(memory)、一模拟数字转换器(A/D converter)、一数字模拟转换器(D/A converter)、一输入单元或一输出单元。该内存连接该微控制器，以储存电池检测所需的数据。其中，该内存可为只读存储器(ROM)、随机存取内存(RAM)、闪存(FLASH)或电子抹除式可程序化只读存储器(EEPROM)，然不以该等存储元件为限制。该模拟数字转换器连接该微控制器，以将模拟数据转换为数字数据。该数字模拟转换器连接该微控制器，以将数字数据转换为模拟数据。该输入单元连接该微控制器，以输入电池检测所需的数据。该输出单元连接该微控制器，以输出电池检测结果的数据。
该控制单元16连接一信息输出输入设备或一信息控制装置。该控制单元可以单向或双向，以近端或远程，或以无线或有线的连接方式连接该控制单元16，与该控制单元16进行信息的通讯。其中该信息输出输入设备为一智能型手机(smart phone)、一平板电脑(tablet computer)、一笔记本电脑(laptop computer)、一个人数字助理(personaldigital assistant,PDA)、一键盘、一打印机、一桌面电脑(desktop computer)、一实体服务器(physical server)或一云端服务器(cloud server)，然不以该等装置为限制。该信息控制装置为一智能型手机、一平板电脑、一笔记本电脑、一个人数字助理、一键盘、一桌面电脑、一实体服务器或一云端服务器，然不以该等装置为限制。
该信息输出输入设备或该信息控制装置所处理的信息内容包含一电池厂商信息、一电池规格信息、一测试结果信息、一测试日期时间信息、一测试地点信息、一安装地点信息或一测试人员信息，然不以上述该等信息为限制，只要与电池检测有关的信息，皆为本发明的应用范畴。举例来说，上述信息内容具体地可包含：电池充电状态(state of charge,SOC)、电池健康状态(state of health,SOH)、电池开回路电压(open circuit voltage,OCV)、电池安培小时数值(Ampere-hour,Ah)、电池瓦时数值(Watt-hour,Wh)、保留/储能容量(reserve capacity,RC)、日本工业标准(JIS)的日规电池型号、常温起动电流(crankingampere,CA)、海事起动电流(marine cranking ampere,MCA)、美国汽车工程师学会(SAE)的美规冷起动电流(cold cranking ampere,CCA)、欧盟标准(EN)的欧规冷起动电流(coldcranking ampere,CCA)、德国标准组织(DIN)的德规冷起动电流(cold cranking ampere,CCA)、电池厂牌型号、汽车厂牌型号、汽车辨识码(vehicle identification number,VIN)…等等。
综上所述，本发明具有以下的特征与优点：
1、根据开路检测求得的该电池内电压值VB的大小、经设计的该检测电阻值R144和/或该第一电阻值R11、该第二电阻值R12以及所测量出的该第一测量电压值Vm1、该第二测量电压值Vm2、该第一电阻电压值V144+以及该第二电阻电压值V144-，可精准地计算出该电池单元20的该电池内电阻值RB。
2、采用被动测试的方式进行检测，达到测试响应快，大幅地缩短测试时间与运算时间，并且降低统运算耗电量。
3、所述非对称式的架构若以三线式的设计为例，因电气的接点数相较现有四线式架构的电气的接点数减少，相对地降低接触故障的机率，也减少接触不良所造成检测失准发生的机率，同时降低夹组设计的工序与线材成本，并且可小型化与轻量化该非对称式电池检测装置。
以上所述，仅为本发明较佳具体实施例的详细说明与图式，本发明的特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以本发明所附权利要求的保护范围为准，凡合于本发明申请专利范围的精神与其类似变化的实施例，皆应包含于本发明的范畴中，任何熟悉本领域的相关技术人员在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1.一种非对称式电池检测装置，以检测一电池单元的一电池内电阻值，其特征在于，该非对称式电池检测装置包含：
一第一线路部，包括一第一端与一第二端，且两端之间具有一第一电阻值；该第一线路部的该第一端连接该电池单元的一正电极端；
一第二线路部，包括一第一端与一第二端，且两端之间具有一第二电阻值；该第二线路部的该第一端连接该电池单元的一负电极端；
一第三线路部，包括一第一端与一第二端，连接该第一线路部或该第二线路部，且连接该电池单元的任一电极端，以检测出一线路电压值；
当该第三线路部的该第一端连接该第一线路部的该第一端以及该电池单元的该正电极端，该第三线路部的该第二端检测出该线路电压值；
当该第三线路部的该第一端连接该第二线路部的该第一端以及该电池单元的该负电极端，该第三线路部的该第二端检测出该线路电压值；及
一检测电路，包含：
一检测致能单元，该检测致能单元具有一第一端与一第二端；其中该检测致能单元的该第一端连接该第一线路部的该第二端，以检测出一第一检测电压值，该检测致能单元的该第二端连接该第二线路部的该第二端，以检测出一第二检测电压值；当该第三线路部的该第一端连接该第一线路部的该第一端，该检测致能单元的第二端连接一具参考零电位的共参考点；当该第三线路部的该第一端连接该第二线路部的该第一端，该检测致能单元的第二端连接该共参考点；该检测致能单元包含：
一电阻，提供一检测电阻值，分别检测出该电阻两端的一第一电阻电压值与一第二电阻电压值；及
一控制单元，连接该检测致能单元，且接收该第一检测电压值、该第二检测电压值、该第一电阻电压值以及该第二电阻电压值；
其中当该第三线路部的该第一端连接该第一线路部的该第一端，且当该控制单元导通该检测致能单元时，该控制单元根据该电池单元的一电池内电压值、该第一线路部的该线路电压值、该检测电阻值、该第一电阻电压值、该第二电阻电压值以及该第二电阻值，计算出该电池内电阻值；
其中当该第三线路部的该第一端连接该第二线路部的该第一端，且当该控制单元导通该检测致能单元时，该控制单元根据该电池单元的一电池内电压值、该第二线路部的该线路电压值、该检测电阻值、该第一电阻电压值、该第二电阻电压值以及该第一电阻值，计算出该电池内电阻值。
2.如权利要求1所述的非对称式电池检测装置，其特征在于，该检测致能单元更包含：
一开关，串联连接该电阻，该检测致能单元连接于该第一线路部与该第二线路部之间；
其中该控制单元连接该开关，提供一控制信号至该开关，以控制该开关的导通与截止；该控制信号导通该开关，以导通该检测致能单元。
3.如权利要求1所述的非对称式电池检测装置，其特征在于，该检测致能单元更包含：
一二极管；及
一开关，串联连接该二极管与该电阻，该检测致能单元连接于该第一线路部与该第二线路部之间；
其中该控制单元连接该开关，提供一控制信号至该开关，以控制该开关的导通与截止；该控制信号导通该开关，以导通该检测致能单元。
4.如权利要求1所述的非对称式电池检测装置，其特征在于，该第二线路部的材质为一超导体材料或一金属铜材料。
5.如权利要求1所述的非对称式电池检测装置，其特征在于，当该第二检测电压值为该参考零电位时，该电池内电阻值为：
RB＝[(VB-Vm1)/(V144+-V144-)]×R144-R12；
其中，RB表示该电池内电阻值，VB表示该电池内电压值，Vm1表示该线路电压值，V144+表示该第一电阻电压值，V144-表示该第二电阻电压值，R144表示该检测电阻值，R12表示该第二电阻值。
6.如权利要求1所述的非对称式电池检测装置，其特征在于，当该第一检测电压值为该参考零电位时，该内电阻值为：
RB＝[(VB+Vm2)/(V144+-V144-)]×R144-R11；
其中，RB表示该电池内电阻值，VB表示该电池内电压值，Vm2表示该线路电压值，V144+表示该第一电阻电压值，V144-表示该第二电阻电压值，R144表示该检测电阻值，R11表示该第一电阻值。
7.如权利要求1所述的非对称式电池检测装置，其特征在于，更包含：
一第一连接件，连接该第一线路部，以供电性连接该电池单元的一电极端；及
一第二连接件，连接该第二线路部，以供电性连接该电池单元的另一电极端；
其中该第一连接件或该第二连接件进一步连接该第三线路部。
8.如权利要求1至3中任一项所述的非对称式电池检测装置，其特征在于，该控制单元包含：
一微控制器；
一内存，连接该微控制器，以储存电池检测所需的数据；
一模拟数字转换器，连接该微控制器，以将模拟数据转换为数字数据；
一数字模拟转换器，连接该微控制器，以将数字数据转换为模拟数据；
一输入单元，连接该微控制器，以输入电池检测所需的数据；及
一输出单元，连接该微控制器，以输出电池检测结果的数据。
9.如权利要求8所述的非对称式电池检测装置，其特征在于，该控制单元连接一信息输出输入设备或一信息控制装置；
其中，上述连接的方式包括：以单向或双向连接，以近端或远程连接，或以无线或有线连接。
10.如权利要求9所述的非对称式电池检测装置，其特征在于，该信息输出输入设备为一智能型手机、一平板电脑、一笔记本电脑、一个人数字助理、一键盘、一打印机、一桌面电脑、一实体服务器或一云端服务器。
11.如权利要求9所述的非对称式电池检测装置，其特征在于，该信息控制装置为一智能型手机、一平板电脑、一笔记本电脑、一个人数字助理、一键盘、一桌面电脑、一实体服务器或一云端服务器。
12.如权利要求9至11中任一项所述的非对称式电池检测装置，其特征在于，该信息输出输入设备或该信息控制装置所处理的信息内容包含一电池厂商信息、一电池规格信息、一测试结果信息、一测试日期时间信息、一测试地点信息、一安装地点信息或一测试人员信息。
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