CN115693828A - 锂电池的电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明为一种锂电池的电池管理系统，适用于一电动载具的一电池芯组，该锂电池的电池管理系统包含：一微处理器、一储存有电池使用资讯的记忆体、一通讯界面、以及一电力传输元件；当电池芯组无法正常供电给电池管理系统时，本发明可外接一外部供电装置或一诊断装置而得到一辅助电源，该辅助电源借由该电力传输元件提供至微处理器，唤醒该微处理器恢复运作，使连接该通讯界面的一诊断装置能读取该电池使用资讯，作为诊断分析的参考依据。

Description

锂电池的电池管理系统

技术领域

本发明关于电池管理技术，特别是指一种应用于电动车辆的电池管理系统(BMS)。

背景技术

目前电动车辆中的电力系统主要采用锂电池产品，其中二轮电动车辆系统因其需求功率较低，一般多使用60V以下的电池组，四轮电动车辆因功率需求较高，为提升效率，一般多是使用300V以上的电池组

请参考图7，在二轮电动车辆内部的电池组100主要包含一电池管理系统(BMS)110及一电池芯组120，该电池管理系统110的具体形态通常是一电路板。因电池电源电压为60V以下，所以电池管理系统110的工作电源一般是直接取用电池芯组120的电力，使电池管理系统110可以提供保护控制、参数诊断通讯等功能。

因为该电池芯组110中的各个电池芯为锂电池，若锂电池长期放置不充电、存放温度不正确、充放电周期(cycle)数过大导致电池容量衰退或有其它异常因素，导致锂电池损坏时，该电池管理系统110无法从锂电池得到供电，该电池管理系统110将无法正常运作。当该电池组100发生故障而有必要对其诊断时，因为没有足够的电力供该电池管理系统110正常运作，维修人员无法借由外部诊断装置从该电池管理系统110取出电池使用资讯，便难以得知发生异常问题的原因，最终只能破坏该电池组100的外壳结构，直接取出该电池管理系统110才能进行诊断。

发明内容

[发明欲解决的技术问题]

鉴于已知电池管理系统在电池芯电压过低时无法获得工作电力，外部诊断装置无法借由该电池管理系统获知电池使用资讯，本发明系针对此问题提出一种锂电池的电池管理系统。

[解决问题的技术手段]

依据本发明一较佳技术手段，本发明锂电池的电池管理系统，系适用于一电动载具的一电池芯组，该锂电池的电池管理系统包含：

一微处理器；

一电力保护开关，系连接在该电池芯组与一电池充放电埠之间，由该微处理器控制该电力保护开关导通或关闭；

一记忆体，系储存有该电池芯组的电池使用资讯；

一降压单元，系连接该电池芯组及该微处理器；

一通讯界面，系与该微处理器连接；

一电力传输元件，系连接于该电池充放电埠与该降压单元之间；

其中，该电池充放电埠供与一外部供电装置连接，以接收该外部供电装置提供的一辅助电源以唤醒该微处理器，令外部的一诊断装置借由该通讯界面读取该电池使用资讯

依据本发明另一较佳技术手段，本发明锂电池的电池管理系统，系适用于一电动载具的一电池芯组，该锂电池的电池管理系统包含：

一微处理器；

一电力保护开关，系连接在该电池芯组与一电池充放电埠之间，由该微处理器控制该电力保护开关导通或关闭；

一记忆体，系储存有该电池芯组的电池使用资讯；

一降压单元，系连接该电池芯组及该微处理器；

一通讯界面，系与该微处理器连接；

一电力传输元件，系连接于一辅助供电埠与该微处理器之间；

其中，该辅助供电埠供及该通讯界面用以与一诊断装置连接，该辅助供电埠接收该诊断装置输出的一辅助电源而用以唤醒该微处理器，令该诊断装置借由该通讯界面读取该电池使用资讯。

[发明的功效]

当电池芯组无法正常供电给电池管理系统时，本发明可外接一外部供电装置或一可提供电力的诊断装置而得到一辅助电源，利用该辅助电源唤醒电池管理系统中的微处理器恢复运作，如此一来，在不必破坏电池的情况下，诊断装置可与该电池管理系统通讯，从电池管理系统中读取作为诊断参考的电池使用资讯。

附图说明

图1：本发明第一实施例的电路方块图。

图2：本发明第二实施例的电路方块图。

图3：本发明第三实施例的电路方块图。

图4：本发明第四实施例的电路方块图。

图5：本发明第五实施例的电路方块图。

图6：本发明第六实施例的电路方块图。

图7：现有锂电池的电池系统方块图。

附图标记列表

10:电池芯组

11:电池芯

20:电池管理系统

21:微处理器

22:电力保护开关

23:记忆体

24:降压单元

25:通讯界面

26:时脉单元

27:保护二极管

30:电池充放电埠

40a,40b,40c:电力传输元件

50:辅助供电埠

200:外部供电装置

300:诊断装置

100:电池组

110:电池管理系统

120:电池芯组

Va:辅助电源。

具体实施方式

参考图1所示，本发明提供的锂电池的电池管理系统20系应用于控制一电动载具的一电池芯组(battery pack)10，该电动载具举例而言可以是电动摩托车、电动脚踏车等，其中，该电池管理系统20的其中一种实施态样系为一电路板，且该电路板与该电池芯组10共同包覆在一外壳中，整体构成一电池组。

该电池芯组10包含多个可重复充电的电池芯11，各电池芯11可以是锂电池。该电池芯组10中的多个电池芯11可以借由串联、并联或串并联混合的方式互相连接而输出一电池电压，以提供电动载具需要的电源，例如提供60V以下的电池电压。

该电池管理系统20电连接该电池芯组10，其中，该电池芯组10提供的电池电压可借由该电池管理系统20从电池充放电埠30输出给电动载具中的各元件，该电池充放电埠30为电池芯组10的充/放电接点。该电池管理系统20包含了一微处理器21、一电力保护开关22、一记忆体23、一降压单元24、一通讯界面25以及一电力传输元件40a。

该电力保护开关22设置在电池芯组10及该电池充放电埠30之间，由该微处理器21控制该电力保护开关22的动作。当该电力保护开关22导通(ON)时，该电池芯组10的电池电压借由该电力保护开关22传送到该电池充放电埠30，进而提供电压给整车的电动载具；或是在充电时，外部的充电电源经由该电力保护开关22对电池芯组10充电。一旦该电力保护开关22关闭(OFF)时，即中断该电池芯组10的电力传输路径。

该记忆体23储存该电池芯组10的电池使用资讯，该电池使用资讯包含了在不同时间点记录的多笔资料，包括电动载具在骑乘过程中、在整车电源开关机时等不同时间进行记录，该电池使用资讯可包含像电池电压、电池电流、电池温度等多种资讯。在本实施例中，该记忆体23系设置在该微处理器21外部并且电连接该微处理器21。其中，该微处理器21可进一步连接一时脉单元(RTC)26，该时脉单元26为微处理器21提供计时功能，以及为每笔记录的电池资料提供记录时间，例如该微处理器21依据时脉单元26的计时，可定期收集电池芯组10的电池使用资讯并储存在该记忆体23中。

该降压单元24用于将一输入电压转换为一较低准位的直流工作电压，该直流工作电压主要提供给该电池管理系统20内部的电子元件。例如该降压单元24将电池芯组10输出的电池电压进行降压转换后，产生一5V或一3.3V的直流工作电压，使该微处理器21获得需求的直流工作电压。

该通讯界面25电连接该微处理器21，用以与一外部的诊断装置300连接，令诊断装置300读取储存在该记忆体23中的电池使用资讯。该通讯界面25的规格可采用RS485、RS232或是控制器区域网路(CAN bus)等通讯规格。

该电力传输元件40a连接在该降压单元24与该电池充放电埠30之间，可将从电池充放电埠30轮入的电源传输到该降压单元24。在本实施例中，该电力传输元件40a包含二极管，该二极管的正极连接该电池充放电埠30，该二极管的负极连接该降压单元24。

在图1的第一实施例中，当电池芯组10进行放电作业时，该微处理器21控制该电力保护开关22导通，令电池芯组10的电池电压借由该电力保护开关22传送到该电池充放电埠30，进而提供电压给整车的电动载具；当电池芯组10进行充电作业时，该电池充放电埠30连接一外部供电装置200，例如充电器、充电桩等，该外部供电装置200输出一充电电源，该充电电源的大小依据该电池芯组10的输出电压决定，例如该充电电源的大小为48V，借由该电池管理系统20而对该电池芯组10充电。

一旦电池芯组10因为电力过低、异常故障等原因，导致无法供应足够的电力给微处理器21时，也可以利用该外部供电装置200先提供一辅助电源Va来唤醒该微处理器21。具体作法是将该外部供电装置200连接到该电池充放电埠30，该外部供电装置200借由该电池充放电埠30及该电力传输元件40a提供一辅助电源Va给该降压单元24，该降压单元24将辅助电源Va降压为微处理器21需要的直流工作电压，当微处理器21获得足够的电力并恢复运作时，外部的诊断装置300便能够读取该记忆体23中的电池使用资讯，达到诊断目的且不需要破坏包覆该电池管理系统20及该电池芯组10的外壳。在此实施例中，因为该外部供电装置200提供的辅助电源Va与电池芯组10提供的额定电池电压相等，因此需借由该降压单元24进行降压再供应该微处理器21。

本发明还可在电池芯组10以及降压单元24之间连接一保护二极管27，避免该外部供电装置200的辅助电源Va直接进入到该电池芯组10，对该电池芯组10造成损坏。

请参考图2的第二实施例，与前述第一实施例的差异之处在于该记忆体23系整合在该微处理器21内部，而其电路动作原理并无不同，在此不再赘述。

请参考图3的第三实施例，与前述第一实施例的差别在于该电池管理系统20具有一辅助供电埠50，该电力传输元件40b为一传输线且连接在该辅助供电埠50及该微处理器21之间。可提供电力的一诊断装置300连接该辅助供电埠50，并借由该传输导线提供一辅助电源Va给该微处理器21，该辅助电源Va的电压大小与该微处理器21需要的直流工作电压相等，例如该诊断装置300提供5V或3.3V的辅助电源Va给微处理器21。同理，当微处理器21获得足够的电力恢复运作时，可利用该诊断装置300读取在记忆体23中的电池使用资讯，达到诊断目的。

图4为本发明的第四实施例，与前述第三实施例的差异之处在于该记忆体23系整合在该微处理器21内部，而其电路动作原理并无不同，在此不再赘述。

请参考图5的第五实施例，与前述第三实施例的差别在于该电力传输元件40c为一电压转换元件，该诊断装置300系连接该辅助供电埠50以提供一辅助电源Va给该电压转换元件，由于该辅助电源Va的电压大小不等同于该微处理器21的直流工作电压，因此需借由该电压转换元件进行降压再供应该微处理器21。例如该辅助电源Va为12V的直流电，而该微处理器21的直流工作电压为5V，则该电压转换元件将该12V的辅助电源Va转换为5V后再提供给微处理器21。同理，当微处理器21获得足够的电力恢复运作时，可利用外部的诊断装置300读取储存在记忆体23中的电池使用资讯，达到诊断目的。

请参考图6，为本发明的第六实施例，与前述第五实施例的差异之处在于该记忆体23系整合在该微处理器21内部，而其电路动作原理并无不同，在此不再赘述。

综合上述本发明的各实施例，本发明可以在电池芯组10无法正常供电给电池管理系统20时，允许一外部供电装置200或是可提供电力的一诊断装置300输出一辅助电源给电池管理系统20，唤醒电池管理系统20中的微处理器21以恢复运作，如此一来，该诊断装置300可以与该电池管理系统20互相通讯，从电池管理系统20中读取电池使用资讯，而不必破坏任何电池结构。

Claims (13)

1.一种锂电池的电池管理系统，其特征在于，适用于一电动载具的一电池芯组，所述锂电池的电池管理系统包含：

一微处理器；

一电力保护开关，连接在所述电池芯组与一电池充放电埠之间，由所述微处理器控制所述电力保护开关导通或关闭；

一记忆体，储存有所述电池芯组的电池使用资讯；

一降压单元，连接所述电池芯组及所述微处理器；

一通讯界面，与所述微处理器连接；

一电力传输元件，连接于所述电池充放电埠与所述降压单元之间；

其中，所述电池充放电埠供与一外部供电装置连接，接收所述外部供电装置提供的一辅助电源以唤醒所述微处理器，令外部的一诊断装置借由所述通讯界面读取所述电池使用资讯。

2.根据权利要求1所述锂电池的电池管理系统，其特征在于，所述降压单元将所述辅助电源转换为所述微处理器的一直流工作电压，以唤醒所述微处理器。

3.根据权利要求1所述锂电池的电池管理系统，其特征在于，所述电力传输元件包含一个二极管，所述二极管的正极连接所述电池充放电埠，所述二极管的负极连接所述降压单元。

4.根据权利要求1所述锂电池的电池管理系统，其特征在于，所述降压单元与所述电池芯组之间连接一保护二极管。

5.根据权利要求1所述锂电池的电池管理系统，其特征在于，所述微处理器连接一时脉单元，所述时脉单元为所述微处理器提供计时功能，以定期收集所述电池芯组的所述电池使用资讯。

6.根据权利要求1至5中任一项所述锂电池的电池管理系统，其特征在于，所述记忆体设置在所述微处理器外部。

7.根据权利要求1至5中任一项所述锂电池的电池管理系统，其特征在于，所述记忆体内建在所述微处理器内部。

8.一种锂电池的电池管理系统，其特征在于，适用于一电动载具的一电池芯组，所述锂电池的电池管理系统包含：

一微处理器；

一电力保护开关，连接在所述电池芯组与一电池充放电埠之间，由所述微处理器控制所述电力保护开关导通或关闭；

一记忆体，储存有所述电池芯组的电池使用资讯；

一降压单元，连接所述电池芯组及所述微处理器；

一通讯界面，与所述微处理器连接；

一电力传输元件，连接于一辅助供电埠与所述微处理器之间；

其中，所述辅助供电埠供及所述通讯界面用以与一诊断装置连接，所述辅助供电埠接收所述诊断装置输出的一辅助电源以唤醒所述微处理器，令所述诊断装置借由所述通讯界面读取所述电池使用资讯。

9.根据权利要求8所述的锂电池的电池管理系统，其特征在于，所述电力传输元件为一传输线；所述诊断装置借由所述传输导线提供所述辅助电源给所述微处理器，所述辅助电源相等于所述微处理器的所述直流工作电压。

10.根据权利要求8所述的锂电池的电池管理系统，其特征在于，所述电力传输元件为一电压转换元件；所述诊断装置借由所述电压转换元件提供所述辅助电源给所述微处理器，所述电压转换元件将所述辅助电源转换为所述微处理器的所述直流工作电压。

11.根据权利要求8所述锂电池的电池管理系统，其特征在于，所述微处理器连接一时脉单元，所述时脉单元为所述微处理器提供计时功能，以定期收集所述电池芯组的所述电池使用资讯。

12.根据权利要求8至11中任一项所述锂电池的电池管理系统，其特征在于，所述记忆体设置在所述微处理器外部。

13.根据权利要求8至11中任一项所述锂电池的电池管理系统，其特征在于，所述记忆体内建在所述微处理器内部。

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