TW200841552A - Battery management system, battery pack and charging method thereof - Google Patents

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200841552 w 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種電池管理系統，尤其是關於一種具有 可控適配器輸出的電池管理系統。 5 【先前技術】

圖1所示為傳統電池充電電路100的示意圖。如圖 示也充電電路係由一適配器（adapter)l〇2、一脈 衝寬度調變控制器108、一充電器控制器11〇和一電池組1〇4 内的電池保護電路（圖中未示）來實現。適配器1〇2輪出一 固疋電壓，而充電器106 (圖中所示為脈衝寬度調變控制器 108以及充電器控制器110)透過控制方塊112中的電源開關 和降壓轉換器（buck converter)將適配器102的輸出電壓 轉化為較低的電壓。因此，傳統的電池充電電路體積相對較 大，且昂貴。 圖2所示為另一種傳統電池充電電路2〇〇示意圖。 電池充電電路200包括一可控適配器202和一外部控制 晶片（如獨2中所示之充電器控制器21 〇 )。外部控制晶 片（充電裔控制裔210 )根據電池組2 0 4的電流/電壓控 2〇 制可控適配器202的輸出功率。如圖2所示，電池充電 電路200也需要一額外開關212來控制電池組204的充 電電流。因此，這種電池充電電路也是體積大且昂貴。 除此之外，由於電池失衡（unbalance)規象（例如， 電池組内之電池單元（cell)之間有著不同的電壓/容 25 量），在某些電池單元未被完全充電的情況下，另外有 0411-TW-CH Spec+Claim(filed-20080604).doc 5 200841552 些電池單元卻可能出現過度充電 改可田虚短姑一仏a 包兄冢雖然電池平衡電 路了用綠解㈣電池不平衡的問題。然而， !池單元接近完全充電時，為了防止電池過熱現象= 2能這種電池平衡模式。由於平衡時間有限，電池平 衡笔路並非有效率。換句話說，對所有電池單 過程，其準確度並不高。 死電 【發明内容】 本發明要解決的技術_在於提供—種電池管 統’能夠根據電池組内每—電池單元之狀態，以多種雷^ ^對該電池組充電，從而提升對該電池組的充電效率與準： 度，以及起到對該電池組的保護作用。 為解決上述技術問題，本發明提供一種電池管理系絲， 15 20 制電路和-適配器。控制電路用於根據電池組内的 稷數個電池單元中每個電池單元的狀態產生—内％ 可根據控制信號做調整。 1手 另外，本發明概供-種電池組充t方法。充電方法的 步驟包括根據電池組_複數個電池單元中每個電、也單元 :狀，一個控制信號。且根據控制信號調細 出功率。 /除此之外，本發明還提供—種電池組。電池組包括複數 個電池單元、-與複數個電池單㈣接的監控電路、和一個 與監控電_接的指令轉換器。監控電路可用於產生指示複 數個電池單元中每個電池單元之狀態的監控信號。指令轉換 0411-TW-CH Spec+Claim(filed-20080604).doc 6 25 200841552 出功率的控制信號，其中控制信 【實施方式】 以下將對本發明的實施例給出詳細的說明。雖然本發 =結合實_進行_，但應理解這鱗意指將本發明 些實關。相反’本發明意麵蓋由後附申請專 :範圍所界定的本發明精神和範定義的各種替 換、修正和等效物。 =，在町縣發_詳細描料，為了提供一個 對柄明的完全的理解，_ 了大量的具體細節。缺 而丄於本技術領域具有通常知識者將理解，沒有這些具體 細^本發明同樣可以實施。在另外的一些實例中，對於 15 20 大豕，知的方法、流程、元件和電路未作詳細描述，以便 於凸顯本發明之主旨。 在-實施例巾’本發明提供了—種 控制輸 =電ί管理'钱。在—實施例中，電池管_統可根 固電池早70的狀g (例如，電池電壓、電池電流、電池溫度 或電池容量）且透過整合於電池組内之控制電路來調整適^ 益的輸出（例如，適配器輸出功率、適配器輸出電或適配 器輸出電流）。這樣既可節省空間，也可減少成本。^配 ^明巾的電池管理系統可根據個㈣池單元的狀態致 rfenable)多種充電模式（例如，標準定電流充電模式、 電流充電模式、標準定電壓充電模式或微量 U充電模式）。在一實施例中，當電池組中的所有電池 04*11 TW-CH Spec+Claim(filed-20080604).doc 7 25 200841552 =皆被充滿時，該電池組充電過程可被終止，因此可避免 組出現異常現象（例如’過電壓、過電流或者充電過 ^ 3所不為本發明—實施例電池管理系統糊示意圖。 5 ί管理系統3⑼包括一適配器3G2 (例如，一可控適配哭） 二，一電池組綱充電，其中電池組綱包減數個j 早兀 31(U—31(U〇 ，一控制電路320可用於監控電池組3〇4，以及產生一控 號350以控制適配器302之輸出功率，進而致能多種^ ^=更具體地說，控制電路320用於根據電池組304中 i六龟’也單元31〇—1—310 一 η的狀態（例如，電池電麗、電池 、電池溫度和電池容量）來產生控制信號35〇。在一實 ]中與控制電路320麵接的適配器302可對電池組304 充電。有利的是，適配器302之輪出端340的輸出功率可以 I5 根控制信號350而被調整。此外，上述控制電路32〇還控 制私池組304内的充電開關306和放電開關308。在一實施 例中，當充電開關306被斷開時，電池充電過程將被終止。 畜電池組304對一個系統負載（圖中未示）供電時，放電開 關308會被接通。 2〇 在一實施例中，控制電路32〇被整合至電池組3〇4内。 因此，電池組304可根據每個電池單元之狀態直接控制適配 器302之輸出端340。因此，外部控制晶片（例如，充電器 控制器）和外部電源開關可被省去。 在一實施例中，控制電路320可以致能標準定電流充電 25 模式CCn(n=0)、微量定電流充電模式(χη (η=1，2, …，max， 041 l-TW-CH Spec+Claim(filed-20080604).doc 8 200841552 其中max是數字n的一預設最大值，數字n則代表不同定電 流充電模式之數量）、標準定電壓充電模式CVin (m=〇)、微 量定電壓充電模式CVm (m=l，2, ··smax，，其中max，是數 字m的一預設最大值，數字m則代表不同定電壓充電模式之 5 數置）、以及充電終止模式，但不以此為限。在一實施例中， 當出現電池失衡現象時，微量定電流充電模式或微量定電壓 充電模式可被致能。在一實施例中，當出現任何異常現象或 錯誤時，又或者當所有電池單元都被充滿時，充電終止模式 可被致能。 ⑺ 有利的是，在一實施例中，當控制信號35〇控制適配器 302在其輸出端340提供一定充電電流ίο時，標準定電流充 電模式CCo可被致能。因此，電池組304由此定充電電流1〇 進行充電。當控制信號350控制適配器302在其輸出端340 挺供一被置定充電電流Ιη (η=ι，2，…，max)時，一微量定 I5 電流充電模式CCn (n=l，2，…，max)被致能。此時，電池組 304由此微量定充電電流in (η=ι，2，…，max)進行充電。 在一個實施例中，I〇>Ii>l2>.">lmax。 同理，當控制信號350控制適配器302在其輸出端340 提供一個定充電電壓VG時，標準定電壓充電模式cVG被致 20 能。此時，電池組3CM由此定充電電壓v〇進行充電。當控制 信號350控制適配器302在其輸出端340提供一微量定充電 電壓Vm (m=l，2，.'max’）時，一微量定電壓充電模式cVm (m=l，2，.ίχ’）被致能。此時，電池組3〇4由微量定 充電電壓Vm(m=l，2，..smax’）進行充電。在一實施例中， 25 Vo>Vi>V2> …〉Vmax’ 。 • _ 0411 -TW-CH Spec+Claim(filed-20080604).doc 9 200841552 有利的是’透過根據每個電池單元的狀態來致能不同的 充電模式（CCo, CCi，."CCmax，和 CVo, CVi，…，cvmax，），電 池組304中所有的電池單元可以被充滿，並且可以避免異常 現象的出現進而延長了電池壽命。 5 如前面所述，在一實施例中，控制電路320監控每個電 池單元的狀態，以及控制適配器302的輸出功率，以致能多 種充電模式（CCo, CCi，."CCmax，和 CVo, CVi，…，CVmax，）。 在另一實施例中，控制電路320也可設置在電池組3〇4的外 部，用於監控電池組304(例如，電池組電壓和電池組電流）， 10 並產生一控制信號350，用於致能多種充電模式 (CCo, CCi，···CCmax，和 CVo, CVi，···，cymax，）。 圖4所示為本發明另一實施例之電池管理系統4〇〇的示 意圖。在圖4與圖3中標記相同的元件具有相似的功能，為 了簡明起見，在此將不對這些元件進行詳細描述。在圖4的 is 例子中，電池組304包括了三個電池單元31{U、31〇_2 j 310一3 〇 圖4中，一個監控電路424 (例如，電池容量計量電路 gas gauge)被設置以監控每個電池單元的狀 態，並且保護任何一個電池單元31〇士31〇一3·以避免出現異 2〇常現象（例如，過電壓、過電流、電池過溫以及電池過度充 電）。在一貫施例中，監控電路424監控每個電池單元 31G_1-31G—3，並產生-代表這些電池單元卜則―3狀 態的監控信號。 舉例來說，監控電路424監控電池單元的 25電壓’亚且產生分別代表這些電壓的監控信號 041 l-TW-CH Spec+Claim(filed-20080604).doc 10 200841552 ϋ!： 49Μ °在—實施例中’由於電池單元_卜310 3 流’監控電路424可透過一感應電阻—谓監控 一、 =，亚且產生代表此電池電流的監控信號492。在 控:=!产監控電路424也可透過-溫度感應器472來監 ^一每Γ又亚且產生代表此電池溫度的監控信號494。 只知例巾’監控電路424還可監控電池單元 31(μ1 的電池容量，並且產生分別代表電池單元 —310 -3電池容量的監控信號（圖中未示）。 八艟是，在—實施例中，—與監控電路似編妾的指 二、 為426可根據監控信號49〇士49〇一3、492和綱產 15 20 2控制信號·。更具體地說，整合至電池組編中之指 ^換☆ 426可基於每個電池單元之狀態來產生控制信號 、以控制適配器302之輸出功率。因此，在一實施例中， =以據XI些電池單元的狀態致能不同的充電模式。在一實 轭例中’扣令轉換态426係被設置於電池組3〇4外部。指令 轉換斋426可以透過耦接於指令轉換器4郜與電池組3〇4之 間之一串聯匯流排（serial bus)接收監控信號 490—1-490—3、492 和 494。比如說，單線（1—wire)匯流排 或者二線式匯流排（例如，系統管理匯流排（System Management Bus，SMBus)、内部積體電路（Inter—Integra1：ed Circuit，I2C )匯流排等）。 在一實施例中，指令轉換器426可由一處理器（例如， 破處理為）或者一狀態機（statemachine)來實現。在一實 施例中，指令轉換器426致能標準定電流充電模式CCn (n=0)、微量定電流充電模式(χη (n=l，2，..smax)、標準 041 l-TW-CH Spec+Claim(filed-20080604).doc 11 25 200841552 定電壓充電模式CVm ( m=0 )、微量定電壓充電模式 (m=l，2，…，max )、以及充電終止模式，但不以此為限。 10 15

20 在一實施例中，控制信號350是類比控制信號。控制信 號350可用於控制由一脈衝寬度調變（Pulse Wid1± Modulation，PWMM§號產生器480產生的脈衝寬度調變信號 的責任週期。在一實施例中，脈衝寬度調變信號產生器48〇 係設置於適配器302中。透過調整該脈衝寬度調變信號的責 任週期，適配器302之輸出端340輸出功率相應的得到調 整。換句話說，可以透過控制適配器302内之脈衝寬度調變 信號的責任週期來致能不同的充電模式。比如說，如果需要 根據電池單元狀態來致能標準定電流充電模式（ccG)，控制 信號350將調整脈衝寬度調變信號的責任週期，進而使^配 器302輸出一定電流1〇。 在另-實施例中，控制信號350是—數位控制信號。適 =器302中設置有-解碼器（圖中未示），用於將數位控制 尨號轉化為類比控制信號，以控制適配器3〇2内之脈声 調變信號的責任週期。 、又 此外，上述指令轉換器426還控制電池組3〇4内的充^ 開關榻和放制關432。在—實施例中，當充電開關犯 被斷開時，電池充電過程將被終止。當電池组綱對一则 統負載（圖中未示）供電時，放電開關432會被接通。 在-實施例中’為了改善複數個電池.單元31U_3i〇 的性能，電池組304包括-用於平衡電池養元31〇卜跡 的電池平衡電路428。電池平衡電路428可錄在監控電―忠 424内部或外部。在-實施例中，為了降低流經失衡電叫 0411-TW-CH Spec+Claim(filed-20080604).doc 12 25 200841552 電池平衡電路428可為失衡電池單元分流出一個 4&、s + 1 千衡電路428所示，當開關410_1 5

10 15 20 ^二B:，：池Ϊ疋Μ0之漏電流被致能。當開關410-2 ^二寸士電池單1 310-2之漏電流被致能。當開關410-3 Ln ，電池單元31〇一3之漏電流被致能。開關 _ 。 —3可由監控電路424或指令轉換器4邡所控制。 因=電池平衡電路428可由監控電路创或指令轉換器 所控制。 包池失衡現象包括以下幾種，但不以此為限。在一實施 例^胃電/也單元之電壓比其他電池單元之電壓相對高出一 預設值广_電池單元處於失衡狀態。在另—實施例中， 當電池單it之電壓超過—預設之臨界電壓值偏纖時，則 ，電池單元處於失衡狀態。又，在另—個實補中，當電池 早兀的電壓變化率·（電池單元電壓對時間的微分）超過 -預設之臨界值_4時，_電池單元處於失衡狀態。又， ^-實_中’當-個電池單元之容量與其他電池單元之 合里相對相差-預⑦值△(；，則該電池單元處於失衡狀態。 有利的是，如上所述，當電池失衡現象發生時，適配器 302可輸出-較小的充電電流（微量定電流充電模式）對^ 池組3G4充電。因此’電池平衡電路428需要較長的電池平 衡時間，才能將所有電池單元充滿。 圖5所示為根據本發明一實施例電池管理系統執行的方 法流程圖5G0。在-實施例中，可對指令轉換器鄕進行配 置，以使圖4中的電池管理系統以流程目_的模式運作。 更具體地說，流程圖500闡明了指令轉換器426如何根據不 0411-TW-CH Spec+Claim(filed-20080604).doc 13 25 200841552 同的電池單元狀態來致能不同的充電模式。以下將結合圖3 和圖4對圖5進行描述。 圖5所示之例子中，電池管理系統首先以標準定電流充 電模式CCo對電池組3〇4充電。在一實施例中，如果出現電 池失衡現象，電池管理系統則以微量定電流充電模式CCn (n=1，2，··'max)對電池組304充電。在一實施例中，如 果電池組304的最高電池單元電壓（例如，電池單元31〇】 的電壓為3· 8V，電池單元310一2的電壓為3· 9V，電池單元 310—3的電壓為4· 〇5V，那麼最高電池單元電壓為4· 05V)大 於一預設電壓VI (例如，鋰離子電池的預設電壓為3· 9V)， 電池管理系統則執行失衡檢查，以確認是否出現電池失衡情 況。在一實施例中，當檢查出電池失衡現象時，電池管理系 統不僅透過電池平衡電路428在失衡的電池單元上分流出漏 電流’更調整電池組304之充電電流（例如，減少充電電流)。 如果電池組304的電池單元平均電壓大於一預設電壓V2(例 如，鐘離子電池的預設電壓為4·2ν)，電池管理系統則以一 定電壓充電模式（例如，標準定電壓充電模式CVg)對電池 組304充電。另外，在一實施例中，電池管理系統還可執行 一保護檢查。 在步驟502中，電池管理系統開始對電池組304充電， 並且將象徵不同定電流充電模式之數字η初始化為零。在步 驟504中，一定電流充電模式cCn被控制信號350致能。比 如說，當η被設為零時，一標準定電流充電模式CCg將被致 能。當η介於1到max之間時，一微量定電流充電模式ccn (n=l，2，…，max)將被致能。步驟506則是執行一保護檢 0411-TW-CH Spec+Claim(filed-20080604).doc 14 200841552 查，例如，在-實施例中’指令轉換器426接收來自監控電 路424的監控信號，以確認是否出現異常現象（例如，過電 壓、過電流’以及電池溫度過高）。如果出現任何異常 流程則將轉到步驟53〇中，以終止對電池充電（致能充電故 止模式）。因此，指令轉換器426將斷開充電開關以綠 止對電池充電。如果無異常現象出現，流程將轉到步驟5〇8 中。 在步驟508巾’指令控制器426將電池組304的電池單 籲 元平均與-預設賴V2進行比較’㈣認是否能夠致 1〇能一定電麈充電模式（例如，標準定電壓充電模式CV0)。在 -實施财，如果電驗3G4_池單元平均電壓大於預設 t壓V2，也就是說可透過電壓充電模式（例如，桿 電壓充電模式⑽）對電池組謝充電，那麼該流程將轉到 步驟524中。 I5 在步驟524中，定電壓充電模式（例如，標準定電壓充 «模式CV0)被控制信號350致能。倾咖是執行一保罐 • 檢查（類似於步驟506)。如果出現任何異常現象，該流程^ 轉到频530終止對電池充電（致能充電終止模式）。否則， 流程將轉到步驟528中。 、 20 在步驟528中，如果電池組3〇4中的所有電池單元都被 充滿，流程將轉到步驟530中終止對電池充電（致能充電終 止模式）。否則，流程將返回到步驟524中繼續以一定電歷 充電模式（例如，標較電壓充電模式㈤對電池组綱 充電。在-實施例中，指令轉換器426接收來自監控電路傾 25 的監控信號，以確認所有的電池單元是否被充滿。 0411 -TW-CH Spec+Claim(filed-20080604).doc 15 200841552 在步驟508中，如果電池組304的電池單元平均電壓小 於=設電壓V2，也就是說可以透過一種標準定電流/微量定 電流充電模式對電池組3〇4充電，那麼流程將轉到步驟51〇 中。 5 在步驟510巾，指令控制器426蔣電池組3〇4的最高電 池単το電壓與—個預糾壓V1 ，鋰離子電池的3 9v) =仃比較，預設賴V1制以確認是否應職行電池失衡 才欢查、在一貫施例中，如果最高電池單元電壓大於預設電壓 V1 i將執行電池失衡檢查，流程將轉到步驟512中。如果最 H)高電=單元電壓小於預設電壓V1，該流程將返回到步驟5〇4 中。^已經對步驟504以及其後面的步驟進行詳細描述， 為了簡明起見，在此將不對其重複描述。 在步驟512中，執行失衡檢查。如果無異常現象出現， 流程將返回到步驟5〇4中。如果檢查出任何異常現象，在失 b衡的電池單元上將會致能—職流（齡驟未鶴示在流程 圖500中），且流程將轉到步驟514中。 在步驟514中，計時器開始計時。在步驟516中，指令 彳工制裔426將電池組304的電池單元平均電壓與一預設電壓 V2進行比較（類似於步驟5〇8)，以確認是否致能一定電壓 2〇 充電模式（例如，標準定電壓充電模式CVg)。在一實施例中， 如果電池組304㈤電池單元平均電壓大於預設電^ y2，也就 ^說可以透過-種定賴充電模式（例如，標準定電壓充電 杈式CVo)對電池組304充電，那麼流程將轉到步驟524中。 月丨J面已經對步驟.524以及其後面的步驟進行詳細描述，為了 -5 簡明起見，在此將不對其重複描述。 041 l-TW-CH Spec+Claim(filed-20080604).doc 16 200841552 在步驟516中，如果電池組304的電池單元平均電壓小 =叹^壓V2，也就是說可以透過—標準定電流/微量定電 抓電板式對電池組304充電，那麼流程將轉到步驟518。 在^^ 518巾，如果計時器超時（例如，計時器運轉超過一 5 ，"又日守間）’流程將轉到步驟520中。如果計時器尚未超時， 流程則返回步驟516中。 在步驟520中，指令轉換器426將數字n與一預設最大 狀進行比較。如果n等於預設最大值max，流程則返回 到步驟504中繼續以微量定電流充電模式CCmax對電池組 1〇 =4充電。否則，流程將轉到步驟522。在步驟522中，數 子η加1，然後流程返回到步驟5〇4中。前面已經對步驟5〇4 以及其後面的步驟進行詳細描述，為了簡明起見，在此將不 對其重複描述。 圖6所示為根據本發明另一實施例電池管理系統執行的 is 方法流程圖600。在一實施例中，可對指令轉換器426進行 配置’使圖4中所示之電池管理系統以流程圖600的模式運 作。以下將結合圖3和圖4對圖6進行描述。 在圖6給出的例子中，電池管理系統首先以標準定電流 充笔模式CCo對電池組304充電。在一實施例中，如果出現 2〇 包池失衡現象，電池管理系統則以微量定電流充電模式CCn (的1，2，.ΊΧ)對電池組304充電。如果電池組304的 電’也單元平均電壓大於一預設電壓V2 (例如，鐘離子電池的 4·2Υ)，電池管理系統則以一定電壓充電模式（例如，標準 疋電壓充電模式CVo)對電池組304充電。如果電池組304 25 的最高電池單元電壓大於一預設電壓V3 (例如，鋰離子電池 041 l-TW-CH Spee+Claim(flled_20()8_4) dQe 17 200841552 的4. 3V)，且電池單元平均電壓小於預設電壓v2，電池管理 系統則將定電流充電模式CCn改為定電流充電模式， 進而減少充電電流以及致能電池組3〇4的過電壓保護。在一 實施例中，電池管理系統也可執行保護檢查。 5 在步驟6〇2中’電池管理系統開始對電池組304充電， 並且將象徵不同定電流充賴式的數以初始化為零。在步 驟604中，定電流充電模式CCn由控制錢致能。比如 說，當η被設鱗時，-鮮定電流充賴式⑽將被致能。 當η介於1到max之間時’—微量定電流充電模式ccn ίο (n=1’2’ ."，max)將被致能。步驟β〇6執行一保護檢查。 比如說，指令轉換器426接收來自監控電路424的監控信 號，以確為疋否出現異常現象（例如，過電壓、過電流，以 及電池溫度過高）。如果出現任何異常現象，流程將轉到步 驟636中，以終止對電池充電（致能充電終止模式因此， I5 私令轉換态426將關斷充電開關430來終止電池充電。如果 無異常現象出現，該流程將轉到步驟608。 在步驟608中，指令轉換器426將電池組304的最高電 池單元電壓與一預設電壓¥3進行比較，以檢測是否出現電 池過電壓現象。如果最高電池單元電壓大於預設電壓V3 (表 20 示出現電池過電壓現象），流程將轉到步驟614。在步驟614 中，數字η自加1。然後流程轉到步驟624中，進而檢查是 否可以致能一定電壓充電模式（例如，標準定電壓充電模式 CVG)。如果最高電池單元電壓小於預設電壓V3 (表示沒有出 現電池過電壓現象)，流程則轉到步驟610。 25 在步驟610中，系統執行失衡檢查。如果無失衡現象出 0411-TW-CH Spec+CIaim(filed-20080604).doc 18 200841552 現’ 5亥流程將轉到步驟β24進而檢查是否可以致能一定電壓 充電模式（例如，標準定電壓充電模式CVG)。如果檢查出現 電池失衡現象，在失衡的電池單元上將會致能一漏電流（此 步驟未被顯示在流程圖600中），且流程將轉到步驟615。 5 在步驟615中，計時器開始計時。在步驟616中，如果 計時器超時，流程將轉到步驟618，且數字n自加1。然後 μ私將轉到步驟624，檢查是否可以致能一定電壓充電模式 (例如’標準定電壓充電模式CVo)。 在步驟624中，指令轉換器426將電池單元平均電壓與 10 預°又笔壓V2進行比較，以確認是否可以致能一定電壓充電 杈式。如果電池單元平均電壓小於預設電壓V2，該流程將返 =到步驟604。前面已經對步驟604以及其後面的步驟進行 洋細描述，為了簡明起見，在此將不對其重複描述。 如果電池單元平均電壓大於預設電壓V2,流程將轉到步 15 驟626 ’致能一定電壓充電模式（例如，標準定電壓充電模 式 CVo)。 ' 返叫步驟⑽，如料時器財超時，該流程將轉到 622 (X員似於步驟624)，檢查是否可以致能一定電壓充 =模式（例如，標準定電壓充電模式CVg)。在步驟622中， 2〇 = 7 ‘換為426將電池組304的電池單元平均電壓與預設電 壓V2進行比較。如果電池單元平均電壓小於預設電壓π， =程則返回到步驟⑽。冑面已經對步驟616以及其後面的 7進行詳細描述’為了簡明起見’在此將不對其重複插 25驟6^ t電池單元平均電壓大於預設電壓V2，流程將轉到步 *'、 中，致能一定電壓充電模式（例如，標準定電壓充電 0411-TW-CH Spec+Claim(f^^ 19 200841552 模式CV〇)。 在步驟628中，執行一你謹认太,& ® ^ Η . …又核查（類似於步驟606)。如 果出現任何異巾現象，流程將轉勢驟 電（致能充電終止模式）。如果I Ί 5 10 15 20 到步驟630。在步驟630巾，於Γ趙Γ 程將轉 …^ ^ 中‘令轉換器426將電池組304 ^電池早元電壓與預設電壓V3進行比較（類似於步驟 608)，檢查是否出現過電壓現象。如果最高電池單元電壓大 於預设電壓V3 (表TFih現電池過電壓現象），流程將轉到步 驟634巾。在步驟634中，η被設定為預設最大值max，且 流程將返回財驟，巾。因此，—個最小定電流imax (Ιο>Ιι>Ι2>…>Imax)被致能。如果最高電池單元電壓小於 預設電壓V3 (表示沒有出現電池過電壓現象），該流程將轉 到步驟632中。在步驟632中，如果所有電池單元都被充滿， 流程將轉到步驟636，終止電池充電。否則，流程將返回到 步驟626繼續執行定電壓充電模式。前面已經對步驟62β以 及其後面的步驟進行詳細描述，為了簡明起見，在此將不對 其重複描述。 圖7所示為本發明提供一實施例的電池管理系統執行的 另一種方法流程圖700。在一實施例中，對於填酸鹽鐘離子 (phosphate Lithium ion)電池，當其電池電壓達到一臨界 電壓時，電池電壓將會迅速增加（出現電壓跳變v〇ltage jump)。那麼，可以透過流程圖700提供的方法，即當電池 出現電壓跳變時，透過減少電池充電電流，對磷酸鹽鋰離子 電池進行充電。在本實施例中，可對指令轉換器426進行配 置，使圖4中的電池管理系統以流程圖700的模式運作。以 0411-TW-CH Spec+Claim(filed-20080604).doc 25 200841552 下將結合圖3和圖4對圖7進行描述。 在圖7給出的例子中，電池管理系統首先以一標準定電 流充電模式CCo對電池組304充電。如果出現電池過電壓現 象，電池管理系統以一微量定電流充電模式CCn 5 (n=l，2，…，max)對電池組304充電。在一實施例中，當 電池組304的最高電池單元電壓大於一預設電壓V3 (例如， 鋰離子電池的4· 3V)時，代表出現電池過電壓現象。如果發 生電池電壓跳變，電池管理系統則以一微量定電流充電模式 (例如，以充電電流為Imax (Iq>Ii>I2>…>Imax)的微量定 10 電流充電模式CCmax)對電池組304充電。在一實施例中， 當一電壓（例如，一電池單元電壓或者電池單元平均電壓） 的增量Δν與其變化時間Δΐ的比值Δν/Δΐ:大於一臨界值 △th時，代表出現電池電壓跳變現象。當電池組304的電池 單元平均電壓大於一預設電壓V2(例如，鋰離子電池的4. 2V) 15 時，電池管理系統則以一定電壓充電模式（例如，標準定電 壓充電模式CVo)對電池組304充電。另外電池管理系統還 可執行一保護檢查。 在步驟702中，電池管理系統開始對電池組304充電， 並且將象徵不同定電流充電模式的數字η初始化為零。在步 2〇 驟704中，一種定電流充電模式〇：11係由控制信號350致能。 比如說，當η設為0時，一標準定電流充電模式c〇)將被致 能。當η介於1到max之間時，一微量定電流充電模式CCn (n=l, 2，…，max)將被致能。步驟706執行一保護檢查， 比如說，指令轉換器426接收來自監控電路424的監控信 25 说’以確認疋否出現異常現象（例如，電池過電壓、電池過 0411-TW-CH Spec+Claim(filed-20080604).doc 21 200841552 電流，以及電池溫度過高）。如果出 將轉到步驟728，終止對電池充 吊見象，&私 此，指令轉換器426將關斷^ ^充電終止模式）。因 t 〇 池單===:__ 池過電壓現象。如果是否出現電 +中招帝ϋ兩” 甩池早兀电壓大於預設電壓V3(表 由、，* ^ '電壓現象），流程將轉到步驟710。在步驟710 跳自力1 ^後/細轉到步驟712，執行電池電壓 ^欢―。如果最高電池單元電壓小於預設電壓v3(表示沒 有出現電池過電壓現象），流程將直接轉到步驟712。 15 20 步驟714中’當-電壓（例如’―電池單元電壓或者 ，池早π平均賴）的增量Δν與其變化時間&的比值△ △ t ’小於-臨界值△ 1; h，流程返回到步驟7 〇 4。前面已經 對步驟704以及其後面的步驟進行詳細描述，為了簡明起 見，在此將不對其重複描述。 、在步驟716中’如果一電壓（例如，一電池單元電壓或 者電池單元平均電壓）的增量Δν與其變化時^ 的比值 △VMt大於一臨界值Mh，則以一微量定電流充電模式（例 ^ ’ CCmax)對電池組304充電。控制信號35〇將控制適配 态302輸出一個定充電電流（imax)對電池組充電。 在步驟720中，執行定電壓充電模式（cv)檢查。更具 體地說，將電池組304的電池單元平均電壓與一預設電壓V2 進行比較，以確定是否可以致能定電壓充電模式（例如，標 準定電壓充電模式CVg)。在步驟720中，如果電池組304的 041 l-TW-CH Spec+Claim(filed-20080604).doc 22 25 200841552 早^平均電壓小於預設電M V2，流程將返回到步驟 ’繼續以-微量定電流充電模式對該電池組綱充電。 2步驟7财，如果電池組3Q4電池單元平均電壓大於 :气壓V2，流程將轉到步驟恐中，以—歡電壓充電模 5 ^例如’標準定電壓充電模式CV〇)對電池組304充電。 =起鄉制倾724巾，以較财電解元被完全充 滿0 在步驟724巾，如果檢查到所有電池單元均被充滿，流 程將轉到步驟728，終止充電過程。否則，流程將返回到步 10 驟722繼續以定電壓充電模式對電池組3〇4充電。 如圖5至圖7之描述，本發明一實施例之電池管理系統 可以透過多種定電流充電模式（例如，標準定電流充電模式 CCo彳放里疋電流充電模式卜ccmax)，以及一種定電壓充 電模式（例如，標準定電壓充電模式CVq)對電池組3〇4充 I5 電。透過對指令轉換器426進行配置/編程（pr〇gramming)， 則可以執行其他的充電模式。比如說，在一實施例中，電池 官理系統可以透過一定電流充電模式（例如，標準定電流充 電模式CCg)，以及多種定電壓充電模式（例如，標準定電壓 充電模式CVo、微量定電壓充電模式cv卜CVmax，）對電池組 20 304充電。另外，還可以透過多種定電流充電模式（例如， 標準定電流充電模式CCg、微量定電流充電模式 CC卜CCmax)，以及多種定電壓充電模式（例如，標準定電壓 充電模式CVo、微量定電壓充電模式cvi-CVmax，）對電池組 304充電。 25 圖8所不為根據本發明提供的一實施例的電池管理系統 041 l-TW-CH Spec+Claim(filed-20080604).doc 23 200841552 執行的另一種方法流程圖8⑽ 8進行描述。 。以下將結合圖3和圖4對圖 8所不’在步驟802中，電池管理纽監控一電池 =Γ數個電池單元令每-電池單元。比如說，監控電 以/控&些電池單元的電壓、電流，和溫度等等，並且 產生4曰不母個電池單元狀態的監控信號。 在步驟8G4中’ t池管理系統根據 的 10 固!池單元中每個電池單元的狀態產生-控制信號35= ^兄，可以根據如圖4中所示的監控信號棚 、 492,和494來產生控制信號35〇。 —- 在乂驟806中’電池管理系統根據控制信號咖調整一 =:=寬度調變信號的責任週期，進而調整適 15 因此，本發明中提供了―種電池管理系統。在這樣的一 個實施例中，一電池組可以透過整合在1 7 器的輸出功率。有利的是’可以根 内母個電池早元的狀_整適配器的輸出功率。因此，一 實補巾’可錄據電池單元陳紐Μ觀電模式。舍 2〇所有的電池單元均被充滿時，可致能充電終止模式。除此二 外，透過致能充電終止模式，可以避免任何異f現象出現。 根據電池組的狀態還可以致能多種充電模式。比如說， 在-實_中’在電池充電初期，可以致能—標較妨充 電模式。當電池組電壓大於-第—臨界值時，可以致能二種 25微量定電流充電模式。當電池組電壓在—時間内的增^大於 0411 -TW-CH Spec+Claim(filed-20080604).doc 24 200841552 2二臨界值時，也可以致能—種微量定電流充電模式。去 電池組的電壓大於一第三臨界值時， 插〜平厂田 電模式。 〗μ致I-較電霍充 上文具體實施模式和附圖僅為本發明之常用告於 ^。賴，在不麟後㈣料補騎界㈣本發明 神和保護難的前提下可以有各種增補、修改和替換 本技術領域具有通常知識者應該理解，本發明在實際應用 ^可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前 才疋下在形式、架構、佈局、比例、材料、元素、組件及其 他方面有所變化。因此，在此披露之實施例僅用於說明^ 非限制，本發明之範圍由後附申請專利範圍及其合法等效 物界疋’而不限於此前之描述。 【圖式簡單說萌】 15 以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方案進 行詳細的描述，以使本發明的特徵和優點更為明顯。其中: 圖1所示為一種傳統的電池充電電路的示意圖。 圖2所示為另一種傳統的電池充電電路的示意圖。 圖3所示為本發明一實施例中一種電池管理系統的示意 20 圖。 圖4所示為本發明一實施例中一種電池管理系統的示意 圖。 圖5所示為根據本發明一實施例的電池管理系統執行的 方法流程圖。 % 圖6所示為根據本發明一實施例的電池管理系統執行的 0411-TW-CH Spec+Claim(filed-20080604).doc 200841552 另一種方法流程圖。 圖7所示為根據本發明一實施例的電池管理系統執行的 另一種方法流程圖。 圖8所示為本根據發明一實施例的電池管理系統執行的 5 一種方法流程圖。 【主要元件符號說明】 100 :電池充電電路 102 :適配器 ίο 104 :電池組 106 :充電器 108 :脈衝寬度調變控制器 110 :充電器控制器 112 :電源開關/降壓轉換器 15 200 :電池充電電路 202 ·•可控適配器 204 :電池組 210:充電器控制器 212 :開關 20 3 00 ··電池管理系統 302 :適配器 304 :電池組 306 :充電開關 308:放電開關 25 310_1〜310jn :電池單元 0411-TW-CH Spec+Claim(filed-20080604).doc 200841552 320 :控制電路 340 :輸出端 350 :控制信號 400 :電池管理系統 5 410—1 〜410_3 :開關 424 :監控電路 426:指令轉換器 428 :電池平衡電路 430:充電開關 ίο 432 :放電開關 470 ··感應電阻 472 :溫度感應器 480 :脈衝寬度調變信號產生器 490_1〜490_3 :監控信號 15 492:監控信號 494 :監控信號 500 :流程圖 502〜530 :步驟 600 :流程圖 2〇 602〜636 :步驟 700 :流程圖 702〜728 :步驟 800 :流程圖 802〜806 :步驟 0411-TW-CH Spec4-Claim(filed-20080604).doc

Claims (1)

1. 200841552 十、申請專利範圍： 1· 一種電池管理系統，包括： =電路，用於根據_電池組内的複數個電池單元 一亥電池皁70的一狀態產生一控制信號；以及 和也ΓΪ制電路耦接之適配器（adapter)，用於對該 ::二其中該適配器之-輸出功率係根據該控 2. 如申請專利範圍第1項的電池管理系統，其中，仲 制電路係被整合於該電池組中。 Μ工 3. 如申請專利範圍第i項的電池管理系統，進一步包括 一監控電路，用於監控每一該電池單元，及產生代表 每一該電池單元之該狀態的一監控信號。 、 4. 士口申請專利範圍第3項的電池管理系統，進一步包括 一與邊監控電路耦接之指令轉換器，用於根據該監控 15 20 信號產生該控制信號。" 5·如申請專利範圍第4項的電池管理系統，其中，該指 令轉換器包括一處理器。 6.如申請專利範圍第4項的電池管理系統，其中，該指 令轉換器包括一狀態機（state machine)。 7·如申請專利範圍第1項的電池管理系統，進一步包括 一脈衝寬度調變（Pulse Width Modulation)信號產生 器’用於產生一脈衝寬度調變信號，其中該脈衝寬度 調變信號的一責任週期由該控制信號所控制。 8·如申請專利範圍第1項的電池管理系統，其中，該控 制信號包括一類比控制信號。 0411-TW-CH Spec+Claim(filed-20080604).doc 28 25 200841552 9.如^睛專利範圍第！項的電池管理系統，其中，該控 制仏號包括一數位控制作赛 請專鄉圍第電池管理系統，進一步包括 。又置於錢池組巾之電池平衡電路，用於平衡該複 5 數個電池單元。 Π·Ϊ申請ί利範圍第1項的電池管理系統，其中，該狀 怨包括母一該電池單元的電壓。 12· ^申請專利範圍第！項的電池管理系統，其中，該狀 態包括每一該電池單元的電流。 0 I3·如申請專利範圍第1項的電池管理系統，其中，該狀 態包括每一該電池單元的溫度。 14· 一種對一電池組的充電方法，包括: 根據該電池組内複數個電池單元中每一電池單元的一 狀態產生一控制信號；以及 15 根據邊控制信號調整一適配器（adapter)之一輸出功 率。 15·如申請專利範圍第14項的充電方法，進一步包括產 生指示每一該電池單元之該狀態的監控信號。 16·如申請專利範圍第14項的充電方法，進一步包括根 20 據該控制信號控制一脈衝寬度調變（Pulse Width Modulation)信號的一責任週期。 17·如申請專利範圍第14項的充電方法，進一步包括監 控每一該電池單元的電流。 18·如申請專利範圍第14項的充電方法，進一步包括監 25 控每一該電池單元的電壓。 041 l-TW-CH Spec+Claim(filed-20080604).doc 29 200841552 19.如申請專利範圍第14 控每-該電池單元的溫度。、⑨進—步包括監 20· —種電池組，包括·· 複數個電池單元； 一與該複數個電池單元输 複數電池單元中每—電該 辑指示每-简池單元之-狀態；《及…。〜控 與，控電路輕接之指令轉換器，用於產生控制一 10 15 、配益之—輸出功率之—控制信號，其中該控制信號 係根據該監控信號所產生。 21·如申請專利範圍第20項的電池組，其中，該指令轉 換器包括一處理器。 22·如申請專利範圍第2〇項的電池組，其中，該指令轉 換杰包括一狀態機（state machine)。 23·如申請專利範圍第2〇項的電池組，其中，該控制信 號包括一類比控制信號。 041 l-TW-CH Spec+Claim(filed-20080604).doc 30