CN202487712U - 模块并联的锂系电池 - Google Patents

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王大瑞
刘宝忠
张志贤
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Abstract

一种模块并联的锂系电池，特指可将至少二个或二个以上相同或不相同特性的锂系电池组进行充、放电作业，而该等锂系电池组系以并联方式相互连结设置，其中锂系电池组包括有至少一电芯组、电芯组管理系统(Battery Manager System，简称BMS)、充电开关、放电开关及充电器侦测电路并相互电性连接相通，又充电开关具有一隔离器。透过充电器侦测电路用以侦测锂系电池组之充电器是否接入，并由隔离器用以阻隔各锂系电池组之间电源的逆充；又当连接一负载进行放电作业时，由并联各锂系电池组可设定单一放电或并联并放，而电池模块的保护机制，由各电池模块自行管理。

Description

模块并联的锂系电池
技术领域
该技术是有关一种模块并联的锂系电池，特别指可将至少二个或二个以上相同或不相同特性之锂系电池组进行充、放电作业，而该等锂系电池组系以并联方式相互连结设置，且锂系电池组包括有至少一电芯组、电芯组管理系统(BMS)、充电开关、放电开关及充电器侦测电路。利用充电器侦测电路用以侦测锂系电池组之充电器是否接入，再透过数据传输于交换来决定是否执行充电，达到锂系电池模块并联并联单一充电或并联同时充电之目的；再利用并联各锂系电池组透过数据传输与交换来决定单一放电或并联放电，达到各锂系电池组具保护机制，以由各锂系电池组自行管理。 
背景技术
现今人类的生活上最常使用的交通工具(如汽、机车)都需要利用到石化能源，而天然石化能源却有限，使得石化能源也因长久以来的消耗而逐渐减少，况且又因石化能源的燃烧而产生废气排放，造成地球温室效应逐渐增加，致使地球生态环境渐渐改变及恶化，因此为了因应石化能源的的短缺与降低温室效应，逐渐朝向以绿能为动力的电动车，而由于电动车需藉由至少一组以上之电池组作为电源的供给，进而有研发者将锂系电池的技术大幅突破，使锂电池已可作为高电量需求的供应电源，以解决电动车每一次充满电源后之续行距离不够长等问题。 
然而锂系电池于实际使用上仍存在问题，例如电池模块体积、重量、 价格、维护问题、特性等等因素，需要多个电池组并联一起使用，但是若将至少二个或二个以上不相同特性之锂系列电池组并联使用时，往往各锂系列电池组因各种因素，产生不同特性，几种特性需要考虑，各锂系电池组因为不同时间生产与不同厂商制造的锂系列电芯、不同成份材料锂系列电池组、不同内阻的锂系列电池组、不同锂系电池组容量、不同电压锂系列电芯皆使得各锂系电池组有不同特性，导致各锂电池组充放电时，因各锂系电池组之间无法达到相互匹配，所以容易使某些锂系电池组发生过充电或过放电而保护情况，则会造成锂系电池的损伤，致使不同特性各锂电池组无法以并联方式相互连结设置进行充、放电作业。 
发明内容
鉴于以上的问题，本发明的主要目的是提供一种模块并联的锂系电池，特别指可将至少二个或二个以上相同特性或不相同特性之锂系电池组进行充、放电作业，而该等锂系电池组系以并联方式相互连结设置，其中锂系电池组包括有至少一电芯组、一电芯组管理系统(Battery Manager System，简称BMS)、充电器侦测电路、充电开关及放电开关。电芯组管理系统系与电芯组电性连接，用以监控电芯组之电量，且电芯组管理系统可用以接收及发送数据信号；充电器侦测电路系与电芯组管理系统连接，用以侦测锂系电池组与一充电器之连接状态；充电开关与放电开关分别系与电芯组电性连接，用以作外部电源导通或断路之控制，且充电开关另包含有一隔离器，用以阻隔各锂系电池组之间电源的逆充； 又各锂系电池组之电芯组管理系统可连接有一数据传输线，且各数据传输线相互接设连接导通，使各锂系电池组之间可作数据信号的传输，可由一预设韧体设定其中一锂系电池组作为发号施令之主控锂系电池组。如此，当锂系电池模块并联接入一预设充电器时，可由主控锂系电池组透过数据传输线通知其它各锂系电池组决定是否执行充电，而各锂系电池组依据所需的电量进行充电，以达到电池模块并联单一充电(一组充电完成再换下一组，循序完成充电)或并联并充(并联使用电池模块同时充电)的目的，并由隔离器用以阻隔各锂系电池组之间电源的逆充并透过电芯组管理系统之韧体来解决因隔离器所产生的热；而锂系电池模块并联连接一负载进行放电作业时，由并联各锂系电池组透过数据传输与交换来决定各锂系电池组是单一放电(一组放完电再换另外一组，直到所有电池组放完电)或并联放电(并联使用锂系电池组同时放电，直到所有电池组放完电)，而电池模块的保护机制，由各电池模块自行管理。 
以下在实施方式中详细叙述本创作之详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及图式，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本创作前述的目的及优点。 
附图说明
图1是本发明是锂系电池模块并联第一实施例架构示意图。 
图2是本发明是锂系电池模块并联的锂系电池组内部架构示意图。 
图3是本发明的锂系电池模块并联第二实施例架构示意图。 图4是本发明的锂系电池模块并联第三实施例架构示意图。图5是本发明的锂系电池模块并联第四实施例架构示意图。 
【主要组件符号说明】 
1、锂系电池组            11、电芯组 
12、电芯组管理模块       13、充电器侦测电路 
14、充电开关             141、隔离器 
15、放电开关             16、正极端 
17、负极端               2、数据传输线 
3、无线收发器            4、控制装置 
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型做进一步说明。 
如图1、2所示，本发明是揭露一种锂系电池模块并联，特别指可将至少二个或二个以上相同或不相同特性之锂系电池组1进行充、放电作业，而该等锂系电池组1系以并联方式相互连结设置，其中锂系电池组1包括有至少一电芯组11、一电芯组管理系统(Battery Manager System，简称BMS)12、充电器侦测电路13、充电开关14及放电开关15。电芯组11其包括有复数个电芯相互串联所构成。电芯组管理系统12系与电芯组11电性连接，用以监控电芯组11之电量，且电芯组管理系统12可用以接收及发送数据信号。充电器侦测电路13系与 电芯组管理系统11电性连接，用以侦测锂系电池组1与一充电器之连接状态，并发送一触发信号。充电开关14系与电芯组11电性连接，用以作外部电源导通或断路之控制，且充电开关14包含有一隔离器141，用以阻隔各锂系电池组1之间电源的逆充，而隔离器141可为二极管、金属-氧化层-半导体-场效晶体管(简称金氧半场效晶体管，MOSFET)等不同形式的同功能的电子组件。放电开关15系与电芯组11电性连接，用以作外部电源导通或断路之控制。而各锂系电池组1之电芯组管理系统12可连接有一数据传输线2，且各数据传输线2相互接设连接导通，使各锂系电池组1之间可作数据信号的传输，进而可由一预设韧体设定其中一锂系电池组1作为发号施令之主控锂系电池组1。 
本发明试举一实施例，该充电开关14与放电开关15可设置于锂系电池组1的正极端16，系将充电开关14与放电开关15与正极端16连接，藉以达到正端控制的方式；另外，该充电开关14与放电开关15可设置于锂系电池组1的负极端17(图未示)，系将充电开关14与放电开关15与负极端17连接，藉以达到负端控制的方式。 
而前述的充电器侦测电路13、隔离器141可设于电芯组管理系统12内部、或设于电芯组管理系统12外部、或以外加电路方式设于锂系电池组1外部；而本创作试举一实施例，可将充电器侦测电路13设于锂系电池组1内部、另外可将隔离器141进一步设于充电开关14内部。又电芯组管理系统12可为控制集成电路(IC)、中央处理器(CPU)、微处理器(MCU)或可程控器(PLC)，且其包含有一 韧体、电压检测、电流检测、温度检测、平衡控制、容量计算、LED驱动、定时器(Timer)、通信端口(如：SMBUS、RS232、，RS485、CANBUS、RS422…等)。 
当锂系电池模块并联于充电时，即锂系电池模块并联接入一预设充电器，由各锂系电池组1所设之充电器侦测电路13侦测到有充电器接入，并由充电器侦测电路13发送一触发信号(侦测信号)至电芯组管理系统12，而由电芯组管理系统12经数据传输线2传送一触发信号(侦测信号)至主控锂系电池组1，而当主控锂系电池组1接收到各锂系电池组1所传送已侦测到有充电器接入之触发信号(侦测信号)时，此时由主控锂系电池组1发送另一触发信号(充电信号)并经数据传输线2传送至各锂系电池组1之电芯组管理系统12，达到可由主控锂系电池组1透过数据传输线2通知其它各锂系电池组1决定是否执行充电，而各锂系电池组1依据所需的电量进行充电，以藉由各锂系电池组1所设之电芯组管理系统12控制充电开关14导通(ON)，使得各锂系电池组1依据所需的电量进行充电，而各锂系电池组1可藉由电芯组管理系统12用以监控电芯组11之电量状态，使各锂系电池组1并联单一充电(一组充电完成再换下一组，循序完成充电)或并联同步充电(并联使用电池模块同时充电)的目的，达到相同特性或不相同特性之各锂系电池组1具自行管理电量充电机制；当锂系电池组1的电芯组11的电量饱和时，可再由电芯组管理系统12经数据传输线2传送一信号(饱和通知信号)至主控锂系电池组1，并控制充电开关14断路(OFF)。此外，当各锂系电池组1于充电过程，可藉由所设的隔离器141用以 阻隔各锂系电池组1之间电源的逆充，避免因各锂系电池组1之间电源的逆充，而导致某些锂系电池组1发生过充情况，进而造成锂电池的损伤，并透过电芯组管理系统12之韧体来解决因隔离器141所产生的热。 
当锂系电池模块并联连接一负载进行放电作业时，则可由各锂系电池组1的电芯组管理系统12用以监控电芯组11之电量状态，即并联各锂系电池组1透过数据传输与交换来决定各锂系电池组1是单一放电(一组放完电再换另外一组，直到所有电池组放完电)或并联同步放电(并联使用锂系电池组同时放电，直到所有电池组放完电)，达到具自行管理电量放电机制，以利用各锂系电池组1所设的电芯组管理系统12控制放电开关15导通(ON)，直到负载拔掉或电芯组11之电量放完电，此时再由电芯组管理系统12控制放电开关15断路(OFF)。 
如图3所示，为本发明的锂系电池模块并联第二实施例架构示意图，其中，各锂系电池组1可经由数据传输线2连接有一无线收发器3，使得锂系电池组1的数据信号可经由数据传输线2传送至无线收发器3，再由无线收发器3将数据信号以无线方式发送出去，供另一锂系电池组1的无线收发器3接收，藉以达到各锂系电池组1之间的数据信号可以无线方式传递；此外，各锂系电池组1之间可由一预设韧体设定其中一锂系电池组1作为发号施令的主控锂系电池组1。 
如图4所示，为本发明的锂系电池模块并联第三实施例架构示意图，其中，各锂系电池组1可经由数据传输线2连接有一控制装置4，使得各锂系电池组1之数据信号可经由数据传输线2传送至控制装置4，由 控制装置4接收各锂系电池组1之数据信号并处理后，可发送一控制信号至各锂系电池组1，即作为各锂系电池组1之主控制装置4。 
如图5所示，为本发明的锂系电池模块并联第四实施例架构示意图，其中，各锂系电池组1可经由数据传输线2连接有一无线收发器3，且本创作之锂系电池模块并联可进一步包括有一控制装置4，而控制装置4连接有一无线收发器3；藉此，各锂系电池组1之数据信号可经由数据传输线2传送至无线收发器3，再由无线收发器3将数据信号以无线方式发送出去，供控制装置4的无线收发器3接收，使得各锂系电池组1的数据信号可以无线方式传送至控制装置4，由控制装置4接收各锂系电池组1之数据信号并处理后，再以无线方式发送一控制信号至各锂系电池组1，即作为各锂系电池组1的主控制装置4。 
综上所述，本发明的技术特征系将至少二个或二个以上相同特性或不相同特性的锂系电池组1以并联方式相互连结设置，其中锂系电池组1设有一充电器侦测电路13用以侦测锂系电池组1是否执行充电状态，并设有一隔离器141用以阻隔各锂系电池组1之间电源的逆充；以及透过各锂系电池组1所设之电芯组管理系统12可自行管理其放电机制，达到可将至少二个或二个以上相同特性或不相同特性的锂系电池组1同时进行充、放电作业。 
以上所述者，仅为本发明较佳实施例而已，并非用以限定本创作实施的范围；故当熟习此技艺所作出等效或轻易的变化者，如增加一些基本的电路零件或系统，但在不脱离本发明范围下所作的均等变化与修饰，皆应涵盖于本创作的专利范围内。 

Claims (10)

1.一种模块并联的锂系电池，包括有至少二个或二个以上之锂系电池组，该等锂系电池组系以并联方式相互连结设置，其中锂系电池组包括有：
至少一电芯组，包括有复数个电芯相互串联所构成；
一电芯组管理系统，系与电芯组电性连接，用以监控电芯组之电量，且电芯组管理系统可用以接收及发送数据信号；
一充电器侦测电路，系与电芯组管理系统电性连接，用以侦测锂系电池组与一充电器之连接状态；
一充电开关，系与电芯组电性连接，用以作外部电源导通或断路的控制，且充电开关包含有一隔离器，用以阻隔各锂系电池组之间电源的逆充；
一放电开关，系与电芯组电性连接，用以作外部电源导通或断路的控制。
2.根据权利要求1所述的模块并联的锂系电池，其特征在于：其中该等锂系电池组具有相同特性或不相同特性。
3.根据权利要求1所述的模块并联的锂系电池，其特征在于：其中该充电器侦测电路、隔离器可设于电芯组管理系统内部。
4.根据权利要求1所述的模块并联的锂系电池，其特征在于：其中该充电器侦测电路、隔离器可设于电芯组管理系统外部。
5.根据权利要求1所述的模块并联的锂系电池，其特征在于：其中该充电器侦测电路、隔离器可设于锂系电池组外部。 
6.根据权利要求1所述的模块并联的锂系电池，其特征在于：其中该隔离器可为二极管。
7.根据权利要求1所述的模块并联的锂系电池，其特征在于：其中该隔离器可为金氧半场效晶体管MOSFET。
8.根据权利要求1所述的模块并联的锂系电池，其特征在于：其中该各锂系电池组的电芯组管理系统可连接有一数据传输线，且各数据传输线相互接设连接导通，使各锂系电池组之间可作数据信号的传输。
9.根据权利要求1所述的模块并联的锂系电池，其特征在于：其中该各锂系电池组的电芯组管理系统可连接有一数据传输线，且数据传输线连接有一无线收发器，使各锂系电池组之间的数据信号可以无线方式传递。
10.根据权利要求1所述的模块并联的锂系电池，其特征在于：其中该各锂系电池组的电芯组管理系统可连接有一数据传输线，且数据传输线连接有一控制装置，而各锂系电池组的数据信号可经由数据传输线传送至控制装置，由控制装置接收各锂系电池组之数据信号并处理后，可发送一控制信号至各锂系电池组。 
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