TW201223792A - Battery management system, battery management method and electric vehicle - Google Patents

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Description

201223792 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關-種電路管理技術領域，特別關於—種 應用於電動車的電池管理系統、電池管理方法及電動車。 【先前技術】 在過去的幾十年裡，對電子裝置（例如，電源）的各種應 :需求越來越大，進而使得電池組（例如，可充電電池㈤獲 得了長足的發展。現有技術中包含多種類型的電池組，例如， 鉛酸電池組、鐘電池組，其令電池組還可以包含多個相串聯的 電池模組，每一個電池模組包含多個電池單元和對應的兩個電 極。由於透過每一個電池模組的兩個電極只能監測該電池模组 的外部賴，若該電池模組中的某一個電池單元損壞，則將損 壤整個電池模組，進而影響到整個電池組；並且，若每—個電 池模組中的多個電池單元中任意兩個電池單元之間發生不平 衡’將加速整個電池組的老化過程，進而縮短電池組的壽命。 、針對上述電池組中存在的問題，現有技術透過對每一個 模、、且配置轉門監测該電池模組的控制器，以實現對該 電池模組的各個電池單元進行監測，並透過控制器控制每一個/ 、、模、、且各自對應的平衡電路對各個電池單元進行平衡，進一 2現:電池組中的各個電池模組進行平衡;由於現有技術需 -母個電池模組均配置—個相對應的控制器，當電池組中 201223792 器的數量也相應的增 包含的電池模組的個數較多時，則控制 加，進而增加了控制器的硬體成本。 【發明内容】 本發明要解決的技術_在於提供—種電池管理系統' ^也管财敍f鱗，減知餘卿衡魏的控制器的數 1 ’降低硬體成本。 為解決上述技術問題，本發明提供—種電池管理系統， 匕含.-f撕列，依據該開關陣列的—導通狀態(咖如_ 7)從—電池組中的多個電池模組中選擇-電池模組;-第一 =:無開關陣_’並透過該開關陣列接收該電池組 中的心個電池模組中的多個電池單㈣測量資訊· 該開關陣列和該第一控制_，並提供二嫌 =工制销_列_導通狀態，其中，如果被選中的1 池核組依據與被選中的該電池模組有關的測量㈣㈣ 的-平衡電路，一二=制與該電池_ 本發明進—步提供了一種電池管理方法，包含 第—控制轉得—電池組巾的多 元的測量資u , + ϋ植中的多個電池單 第，電，舆該 組中的每—個崎,輸=蝴== 5 201223792 模組依據測量資訊被確定為-未平衡電池模组時，對—被選中 的電池模組中的多個電池單元進行平衡。 本發明進-步提供了-種電動車，包含：一電源系統， 提供-電能；-引擎，與該電源系統輕接，以將該電能轉化為 -動能；-車身’容納該電源系統和該引擎；以及多個車輪， 位於該車身下方，在該引擎發動後驅動該電動車，其中，該電 源系統包含電池組；—開關陣列，依據該開辦列的—導 通狀態(―state)從該電池組中的多個電池模組中選擇 -電池模組；-第-控制器，與該開關陣列祕，並透過該開 關陣列接收該電池組中的該多個電池模組中的多個電池單元 的測量纽卜第二控制器’與該開關陣列和該第-控制器轉 接並提供-控制信號以控制該開關陣列的該導通狀態，其 中’如果破射_電池额爾與被射的該電池模組有關 ^量資訊而被判斷為-未平衡電池模組時，該第—控制器控 …亥電池_接的—平衡電路，以平衡被射的該電池模 組0 、 陣列’本發财闕物_透過控制開關 了為=簡㈣·#需要平衡㈣賴組，避免 每I個=、見對母個電池模組進行平衡控制而為電池組中的 2池模組均配置—個控制器，減少 電路的控制器的數量，進而降低了硬體成本。綱 s 6 201223792 以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方案進行 洋細的說明，以使本發明的特性和優點更為明顯。 【實施方式】 以下將對本發_實_及其關給出詳細的說明。雖然 本發明將結合實施例進行闡述’但應理解為這並非意指將本 發明限紐這些實施例。相反地，本發明意在涵蓋由所附權利 要求所界定的本發鴨神和細崎定義的各種可選項、可修 改項和等同項。此外’細下對本發_詳細描述巾，為了提 供針對本發明的完全的理解，_ 了大量的具體細節。然而， 本領域技術人貞將理解’沒有這些具體細節，本發明同樣可以 實施。在另外的-些實關巾，對於絲熟知的方案、流程、 70件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明的主旨。 圖1為根據本發明實施例提供的一個電池管理系統 的結構示意圖。本發明實施例中所適用的電池組11〇具體可以 為但不限練電池組或輕@《電池組。本發明實關—方面透 過平衡電路12G對需要做平衡的電池模組進行平衡以延長電池 組的壽命’另—方面透過第二控制器15G控制開關陣列13〇的 導電狀態來控織池組11G中需要平衡的電賴組的平衡時 間，使得第-控制器140可以透過控制與該需要平衡的電池模 組相對應的平衡電路實現平衡，降低硬體成本。在—實施例 中’電池組110包含多個電池模組，每個f池模組包含多個電 201223792 池單元。如圖i所示’電池管理系統⑽&含：與電池組ιι〇 耦接的平衡電路12〇、與開關陣列130_的第一控制器14〇、 與第-控制器M0和開關_13()_接的第二控制器15〇以 及與第-控繼140雛的開斷列13()。具體地，如圖】所 不’平衡電路120可以透過開關陣列13〇與第一控制器14〇耦 接。可替換地’平衡電路120也可以與第一控制器14〇直懸 接’開關陣列130透過平衡電路12〇與第一控制器14〇耦接。 在一實施例中，開關陣列130依據開關陣列13〇的導通 狀態從電池組11G巾選擇—個電池模組與第—控湘14〇搞 接，第-控制器140透過開關陣列13〇從電池組11〇中接收電 池組m巾㈣池單元_4#訊，並進—步將制量資訊提 供給第二控制ϋ 15〇 ;在—實施射，測量資訊包含但是不限 於·資訊和熱量資訊；第二控向開·列13〇提供 控制信號啸制削_彳13〇的導通雜、，進而使得t池組11〇 中的一個電池模組與第一控彻140祕；當選擇了多個電池 模、’且中的-個電池模組並且該被射的電賴組的電池單元 發生不平衡時’第-控制H 14Q進—步控制平衡電路12〇以對 »亥被選中的電池模組進行平衡。亦即，將麵射的電池模組 依據雜射的電祕財的電池單元的電壓資财定為不 平衡的電池模組。本發明實施例中將需要被平衡電路120進行 平衡的不平衡的電池模組稱為目標f池模組，據此，電池組110 201223792 的平衡得以實現。 在貫施例第二控制器150包含一個計時器，該計 時益用於依據測量資訊為電池模組分配時贴，例如，為被識 別為不平衡的電池模組的—個或者多個進行平衡；進而使得i 敝110的平衡更為有效，對電池組11〇的平衡將在圖3所示 實施例中詳細描述。 *由於第-控制器140管理電池組11〇中的至少一個電池 模組進行平衡，例如按次騎電池組nQ巾較少-個電池模 組進订平衡’避免了現有技術為實麟每一個電池模組進行平 衡而為電池組中的每-個電池模組均配置—個控㈣，因此本 發明實施例減少了用於控制平衡電路的控制器的數量，進而降 低了硬體成本。 圖2所示為應用於圖1所示實施例的電池組U〇的一個 具體示例。如圖2所示，電池組11〇可以包含4個相串聯的電 池模組101〜104 ’電池模組1〇1〜1〇4中的每個電池模組可以分 別包含六個電池單元’例如，電池模組1〇1包含電池單元 hi〜116 ’電池模組搬包含電池單元211〜216，電池模組⑽ 包含電池單元311〜316’電池模組1〇4包含電池單元411〜416 ; 每個電池單元具有正極和負極兩個電極，相應地從每個電池模 組的六個電池單元中能夠引出電極端子19〇~196，其中，電極 端子190與電極端子196可以與相鄰電池模組中的正極或者負 201223792 極搞接’電池模組101〜1〇4具有電極端子⑽〜⑽，電極端子 ⑽t電極端子184可以為電池組的正極和負極。若每個 電池單7L的電壓為2伏，則麵地每個電池馳的模組電壓為 12伏。電池模組和每個電池模組中所含的電池單元的數目並不 限於此’其數目可根據不同應用的需求而改變。為了簡明和清 楚起見T面以圖2所不實施例中包含的六個電池單元的口 傾組電壓為例對圖！所示實施例中的電池管理系統觸進行 詳細描述。 _為本發明實知例提供的另一個電池管理系統 的。構不思圖，圖3所示實施例中與圖【和圖2中標記相同的 …t'、有相似的功能’如圖3所示’平衡電路12G包含多個平 衡單7L 121〜124，每—個平衡單元與電池組⑽中的相應的— •電池模組1G1〜1〇4祕；其巾，每―個平衡單元包含多個平 ，子電路’每―個平衡子電路與相應的電池模組中的一個電池 轉接（將在圖5所不實施例進行詳細描述）；此外，輕接 平衡電路12G和第—控制器14()之間的開關陣列別包含多 固開關早το 131〜134，每-個開關單元與對應於電池組11〇中 的—個電池模組耦接。 在實施例巾，第二控制器15〇導通開關單元i3i〜 的任-個開關單Μ選擇與該被導通的開關單元相對應的 池模組：例如，開關單元⑶〜134在電池管理系統300的初 201223792 始掃描階段_次料，使料—控购敎採樣電池模 組m〜1〇4㈣電池單元的電壓以得到電池· ι〇ι〜刚的電 壓資訊，電池模組101〜104的電壓資訊進一步經由第一控制器 7發送到第二控制器150 ’第二控制器150依據電壓資爾 定電池難101〜KH的平衡鱗，並且依據平衡轉為電池模 組101〜104分配時間段。 抑更具體地’第-控制器14〇依據電池组n〇中的所有電池 單兀的電壓計异每-個電池模組中的兩個電池單元之間的電 壓差，並根據電壓差確定每—個電池模組是否平衡；在一實施 例中’右賴差大於預設臨界值v_，則電賴組被確定為需 要做平衡的目標電池· ; #確定了目標電賴_，第一控 制器刚依據目標電池模組的電壓差控制與該目標電池模組相 對應的平衡單元’使得該平衡單元對目標電賴喊行平衡； 例如’在掃描完所有的電池單元的電壓之後，在電池組削中 確定了至少-個電池模組作為需要做平衡的目標電池模組，電 池模組102作為目標電池模組中的一個，第一控制器⑽依據 電池模組102的電壓差控制平衡單元122對電池模組1〇2進行 平衡。 步也苐一控制器150依據每一個電池模組中的最大 電壓差確定電池模組而〜斯的平衡位準，例如，當電池模組 102中的最大電壓差為所有最大電壓差中的最大值時，第二控 11 201223792 制器150確定電池模、組1〇2具有最低的平衡辦。相反地，當 電池模組1〇3的最大纏差為所有最大電㈣中的最小值時^ 例如，低於預設臨界值Vthm，第二控制器15〇確定電_且 1〇3具有最高的平衡辦，例如，歸糾平躲準表示電池 模組103已平衡。 在一實施财，電池模組1〇1〜1〇4可以按次序地被選中 二更在-個平衡週期中做平衡，並且可以預先設定一個平衡週 调總的平衡時間。依據平衡位準，第二控制請中的計時 $(圖中未示出)將總的平衡時間劃分為不 不:時^分配給不同的電池模组；例如，可以為具有最= 位=02分配最短的時間段，為具有最低平衡 电且有h莫組⑽分配最長的時間段。換句話說，若電池模 衡平衡位準’則該電池模_較多的時間用於平 =、二電池模組具有-個較好的平衡位準，例如，已經達到完 度’分配給電池模組的時間段會相應地縮短，二 更有效的利用預設的平衡時間。 以電池模請為例，在平衡週期中，當 分配的時間段到來時，第二控制請將 導02 使得電池模組102透過開關單 導通， 第-控制器14〇依據電壓資訊控器；7接’ 102進行平衡.本㈣― 卞銜早70 122為電池模組 衡，湖賴組102分配的時間段終止時，開關 12 201223792 單兀132斷開並且開關單元133導通，使得電池模組的平 衡結束，接下來是對電池模組103的平衡。 此外’當對每一個電池模組平衡後，第-控制器140接 收電池組110的更新後的電壓資訊，並將更新後的電壓資訊發 送給第二控制器15〇。若電池組11〇仍處於不平衡，第二控制 器150依據更新後的電壓資訊為每一個電池模組在下一個平衡 週期中分配時間段。 由於為具林相_平衡位準的電池模組分配了不相同 的用於平衡的時間段，透過一種更高效的方式實現每一個平衡 週期，進而提高了電池管理系統3〇〇的平衡效率。 圖4為本發明實施例提供的一電池管理系統4〇〇的結構示 意圖，本發明實施例中與圖i〜圖3中的標號相同的模組具有相 似的功能；賴3所示實關巾電池管理祕不同的是， 電池組1K)中的電池單元被劃分為交又的電池模組 1〇1，〜105, ’也就是說，相鄰的電池模組共有至少一個電池單 元，本發明實施例將該種電池單元稱為交叉電池；類似地，平 衡電路120中的平衡子電路被重新劃分為交又的平衡單元 121’〜125’ ’其中，每—個平衡單元121，〜125，與交又的電池模 組101，〜105,一一對應；此外’ _陣歹130,包含開關單元 131’〜135’ ’開關陣列130’用於選擇交又電池模組1〇1，〜收，中 的-個。本發明實施例對機f池模組中的交叉電池的個數沒 13 201223792 有限制。 官理系統與圖3所示實施例的操作方式 =:，電池管理系統彻進一步採用了交又電池的電^ _ = ’ _電池_中的不同電池模組之 已經平衡時，交_ ⑽，^ ΓΓ1G2’進行平衡時作為參_，當電池模組 請，之树卿_請，和電池模 圖5為圖4所示實施例提供的_單元133,的結構示音 圖，本發明實施例中與圖3和圖4中的標號_的模組具有^ 似的功此，在®I 5所示實施例中，電池管理祕包含平衡 單元=’、_單元133，、第—控制器⑽和第二控制器15〇; 平衡單元123,進-步包含平衡子電路5〇1〜5〇6，平衡子電路 501〜506分別對電池單元213〜216和電池單元3ιι〜312進行平 衡；開關單it 133,包含電晶體Q11〜Q27，電阻器171〜182以及 二極體D30和D31。圖3和圖4所示實施例中每一個電池模組 對應的電池管理電路可以與圖5所示實施例中電池模組i 〇 3，對 應的電池管理電路5〇〇的結構相似。 在一實施例中，開關單元133,在來自第二控制器15〇的控 制信號的控制下導通和斷開，該控制信號在圖丨所示實施例中 已經提及；具體地’電晶體q27與第二控制器15〇耦接，來自
S 14 201223792 第-控制$ 150的控她號直接控制职的導通和斷開；在一 實施例中’電晶體Q27的射極與電池模組刚,的正極（電池單 、極）雜’電晶體q27的基極透過電阻器⑽1和 二極體，與第二控制器15G的—個埠（例如，輸人/輸出璋） 耦接，電晶體Q27的集極透過電阻器⑽與電阻_5〜聊 減；電阻器⑽2叙接在電晶體⑽的基極與射極之間。當 控制信號為低電位準（邏輯〇)時，產生橫跨在電㈣謂田2 上的電壓，該電壓將電晶體职導通，當控繼號為高電位準 (邏輯1)時’沒有橫跨在電阻器R182上的龍，電晶 斷開。 電晶體Q13〜Q24輕接在電池模組1〇3,中的電池單元 213〜216和電池單元311〜312與第-控制器⑽之間；當電晶 體Q13〜Q24導通時’各電池單元的電壓資訊透過電晶體 Q13〜Q24傳送給第一控制器14〇。在一實施例中，電晶體 Q13〜Q24被劃分為多個電晶體對，每—個電晶體對祕在一個 電池單元與第一控制器刚之間；在圖5所示實施例中，電晶 體Q13和電晶體q14所形成的電晶體對是由pM〇s電晶體構 成，其餘的電晶體對（例如，電晶體Q15至電晶體Q24)由 NMOS電晶體構成。 對於電晶體Q13和電晶體φ4,電晶體的沒極與平衡 子電路501揭接’電晶體Q14的沒極與第一控制器14〇耦接； 15 201223792 進一步地’電晶體Q13的閘極和電晶體QM的閘極經由相互串 聯的電阻器R174和二極體D3〇與第二控制器15〇祕，電晶 體Φ3的源極和電晶體Q!4的源極均經由電阻器則乃斑電晶 體Φ3的閉極和電晶體Q14的間極輪；當控制信號為邏輯！ 時，沒有橫跨在電阻器R173上的電壓，電晶體qu和電晶體 Q14斷開’當控制信號為邏輯G時，產生橫跨在電阻器义⑺ 上的電壓，該電壓將電晶體Q13和Q14導通。 對於NMOS類型的電晶體（例如，電晶體⑽和電晶體 Q16) ’電晶體q15的沒極與平衡子電路5〇2轉接，電晶體州 的;及極與第-控制n⑽健；進—步地，電晶體PM的間極 與電晶體Q16的閘極搞接在一起，電晶體Qi 5的源極與電晶體 Q16的源極均透過電阻器R175與電晶體φ5的閘極與電晶體 Q16的閘極輕接在一起；當電晶體Q27透過來自第二控制器⑼ 的控制信號導通時，產生橫跨在電阻器Ri75的電壓，以導通 電晶體Q15和電晶體Q16;當電晶體Q27透過來自第二控制器 150的控制信號斷開時，沒有橫跨在電阻器幻乃上的電壓，電 晶體Q15和電晶體Q16斷開。由電晶體φ7〜⑽形成的多個 電晶體對與由電晶體Q15和電晶體Q16形成的電晶體對具有類 似的連結關係與控制方式。 電晶體Q11和電晶體Q12與第一控制器14〇的電源端輕 接，並且與電池模組103,的模組正極麵接（電池單元213的正 201223792 極電極&子），電晶體Q25和電晶體Q26與第一控制器140的 接地端轉接’並且與電池模組103,的模組貞極雛（電池單元 312的負極電極端子）；當電晶體qU、、q25、q26導通 寺杈跨在電池模組1〇3’的模組電壓為第一控制器的電源 端供電，在圖5所示實施例中，電晶IIQ11和電晶體Q12具體 為PMOS電晶體’並與電晶體和電晶體具有相似的 輕接方式和操作方式，電晶體Q25和電晶體q25具體為丽⑽ 電晶體，並與f晶體Q15和電MQ16具有相似_接方式和 操作方式。 述描述可知，電晶體Φ1〜Q27可以分為三種開關：第 開關、第二開關（電池單元通路開關）、第三開關（控制開 關)曰具體地，由電晶體Q1卜電晶體Q12、電晶體Q25以及 電晶體Q26形成的第一開關（電源通路開關），第一開關作為電 源通道為第-控制器14G供電；由電晶體QU〜⑽形成的第 -開關’第二開關作為電池單摘通道開關，透過該第二開關 向第-控制器140提供電壓資訊；由電晶體职形成的第三開 關’第三開關作為被第二控制器15〇控制的開關，以確定讀 開關（例如，電池單_通道導通的第二開關）的導通狀態。、 此外’如上所述’關單元巾可吨含柯數量、不同結構、 不同的麵接方式的電晶體，只要第一控制器14〇可以被選中的 電池模組供電’以及被射的電賴財㈣池單元的電壓資 17 201223792 訊能夠被第一控制器140採樣即可。 在-實施例中’當作為電池通道的第二開關導通時，第一 控制器⑽控制平衡料123，中的平衡子電路跑％，以便 對電池模組⑽，中祕電池單元分別進行平衡，例如，當電池 單元214需要平衡時’第—控_晴制平衡子電路5〇2對 電池單元214進行平衡。 此外，^電池模組103’被平衡單元⑵，已經平衡完畢時， 下一個電池模組(例如’電池模組1,04，)對應的時間段開始; 當為電池模組1()4,平衡時，交又電池312的電壓作為參考電 壓。據此’當電池模組贈的平衡結束後，其餘的電池單元 U 316與電池早凡川可以將交又電池犯的電麼作為參考 電愿，進而實現相鄰的電池模組103,和電池模组104，之間的平 衡，最終達到電池組11G中的多個模組的平衡。 圖6所示為本發明實施例提供的平衡子電路502的結構示 意圖二在-實施例中，平衡子電路5_接在電池單元叫與 開關早疋133,之間，平衡子電路观包含串聯搞接的電阻器 幻和電晶體Q2 ’·其中，電晶體Q2的射極與電池單元214的 正，電極端子麵接，並且透過電阻器肪與開關單元⑶，中的 電曰曰曰體Ql5婦；電晶體Q2的集極與電阻器R2的-端輕接， 電晶體Q2的基極透過電阻器㈣與開關單元133，中的電晶體 ⑽麵接’電阻器幻的另一端與電池單元214的負極雜曰端
S 201223792 子搞接。當電晶體Q15和電晶體Q16導通時，第-控制器14〇 控制電晶體Q2導通或者斷開；具體地，當電池單元叫需要 平衡時，第-控制器14〇使電流流經電阻器肪以導通電晶體 Q2 ’例如，由於相對較高的電壓。當電晶體Q2導通時，電池 早兀214透過電晶體Q2和電阻器μ放電，使得電池單元⑽ 的電壓降低以便達到相對於電池模組103,中的其他電池單元 的電壓平衡。 在-實施例中，平衡子電路5G2更包含二極體D2。二極 體D2的陰極與電阻器μ轉接，二極體m的陰極還與電池單 疋214的負極電極端子轉接；二極體说的陽極與電晶體Qp 相連；透過二極體D2，電晶體Q2的集極可以持續到一個相對 較高的電位準，如此-來來自第—控_⑽相雜小的電流 可使得電晶體Q2斷開。據此，可以採用相對低廉的電晶體氓 與二極體D2共同實現對電池單元的平衡功能。 圖7所示為根據本㈣的又—個實施=的電池管理系統 的方塊圖，圖7所示實施例中與圖i〜圖6中標記相同的元 件具有相似的功能。具體地，平衡電路12〇、開關陣列13〇、 第一控制器和第二控制器150可以採用前述圖丄〜圖5所示 實施例中描賴電路結構和缺#，其細節不再贅述。下面 僅就與前述實施例的不同之處進行福述。 如圖7所示’電池管理系統、更包含—充電器79〇，耦 19 201223792 接在電池組110的正極端子與負極端子之間，充電請在第 二控制器150的控制下對電池組⑽進行充電。此外，電池管 理系統700更包含一放電開關77〇，其中，放電開關77〇的一 端與電池組no的負極端子相連，負載7_接在放電開關77〇 的另端與電池組110的正極端子之間，放電開關7冗在第二 控制器150的控制下對電池組11〇進行放電。在一實施例中， 放電開關770具體可以包含金職化物半導體場效應電晶體 (Metal 0xide Semic〇nduct〇r 邮滕^ mosfet)開關。當第一控制器“ο監測到電池組n〇處於異 吊狀態時’第-控制器14G可以指示第二控制器⑼採取相應 的保護措施避免電池組no被異常或者不可預料的狀態損壞， 進一步保護電池組110 ’進崎長電池組11G的使用壽命。 進一步地，本發明實施例中的異常狀態，具體包含但不限 於：過壓（(^1^〇細£,簡稱0乂）狀態、欠壓（1；11(1沉遞喉， 間稱UV)狀態、過溫（〇ver Temperature,簡稱OT)狀態。若 電池組110發生異常狀態，第一控制器14〇獲取電池組n〇的 異常資訊，並根據該異常資訊產生預警信號，將該預警信號發 送給第二控制器15〇,第二控制器150根據該預警信號採取相 應的保護措施，進而保護電池組110。 例如，若電池組110出現OV狀態，第二控制器15〇指示 充電器790停止充電或作相應的處理；若電池組11〇出現uv 201223792 狀態’第二控制器150斷開放電開關77〇以終止放電過程，·在 另個男蝴♦，第二控制器15〇指示充電器％㈣電池組進 行充電。當電池組110發生〇τ狀態時，第二控制器15〇依據 不同的電池度進赖補償，例如，透過控制平衡電路以減小 對過，的f池單元的充電電錢放電糕，甚至巾止對過溫的 電池单疋的充電或放電。在電池管理系統700運行期間，出現 異常狀態的電池單元的數目可以改變。如果多個電池單元出現 異常狀心帛—控制II 15G可控制平衡電路對多個電 時進行處理’進而提高了 f池管理系統對電池組的管理效 第二控制器150處理來自於第一控制器14〇的資料，其 中，這些聽包含町的至少—種但料單個電池的 電壓、溫度和表示異常狀態的預警信號。在—實施例中，第二 控制器150還可以顯示資料和/或將資料發送給其他裝置（絲 出）做進一步的處理。 "' 在一實施例中，電池管理系統還可以包含—隔離号 勘，祕在第—控制器14()與第二控制器⑼之間 離器760實現第—控制請和第二控制器阪 圖8所示為本發明實施例提供的電池管理方法8〇〇 示意圖，在-實施例中，電池管理系統7__所示實施 例的方法流程實現對電池組110的管理。㈣結合圖3、圖* 21 201223792 和圖7進行描述。儘管在圖8所示實施例中進行詳細的描述， 本發明實施例同樣適用於圖8所示實施例中的等_換的其他 步驟。 在步驟802巾’在—個時間段内，選擇電池組11〇中的一 個電池模組與第-控㈣⑽電耦接，並且在不同的時間段 内，不同的電池模組與第—控制器14G電祕；在—實施例中， 在不同時間㈣，當與電池模组.1Q4相應的開關單元 131〜134導通時，相應的電池模組1〇1〜1〇4與第一控制器⑽ 電祕；進一步地，電池模組101〜104的平衡位準決定時間段 的長短’在任一時刻，選擇電池模組101〜104中的-個與第一 控制器140電耦接。 在步驟804中’將被選中的電池模組中的電池單元的測量 資訊發送給第-控制器140 ;在一實施例中，測量資訊可以為 被選中的電池模組中的電池單元的電壓資訊，該測量資訊透過 與該被選中的電池模組彳目對應的關單元發送給第一控制器 140。 在步驟806中，當被選中的電池模組依據測量資訊被確定 為不平衡的電池模組時’對被選巾的電池模組巾的電池單元進 行平衡；在-實_巾’當被射的電賴組巾的—個電壓差 大於預設臨界值VTHM時’意味著被選中的電池模組中的電池 單元需要平衡。在本實補巾，與被射的電池歓相對應的
S 22 201223792 平衡單元對該被選中的電池模組進行平衡。例如，當電池模組 被k中並進一步作為需要平衡的電池模組時，平衡單元 123 ’對電池模組103’進行平衡。 圖9所本發明實關的電池管理錢的電動車 9〇〇 (例如，電動汽車）的方塊圖。在一實施例中，電動車_ 包含··車身910、多個車輪92〇、電源系統93〇和引擎9仙。其 中車身910用於谷納電源系統93〇和引擎94〇;電源 包含··電池組110以及圖！所示實施例中的電池管理系統觸。 電源系統930為引擎940提供電力，引擎940進一步將電力轉 ，為動能以驅動車輪’使得電動車啟動。為了凸顯本發明 實施例的主旨，與本發明實施例並非緊密侧的各種部件再次 不再描述。 ，上述本發明實施财的第—控制器⑽具體可以由積體電 路形成的專用晶片實現，開關陣列中的具體元器件可以與該第 一控制器的蜂轉接。本發明實施例中的第二控制器15〇具體可 以由具有微處理器功能的集成晶片實現，第—控制器14〇與第 二控制器150可以透過相應的璋相互轉接；第二控制器⑼可 以透過自身的蟑與開關陣列的具體元器件相互轉接。由於本領 域技術人員在實現本發明實施例時可以根據具體的電路進行 相應地設計’因此本發日稽細不做更深層次的描述。 上文具體實施方式和關僅為本發明之常时施例。顯 23 201223792 然，在不申請專·_界定的本發W神和發明範圍的 前提下可以有各種增補、修改和賴。本領域技術人員㈣理 解，本㈣在實際應财可根據具體的環境和工作要求林 離發明準則的前提下在形式、結構、佈局、比例、材料、元件、 ^件及其它方面有所變化。因此，在此披露之實施例僅說明而 雜制，本發明之範_後附申料纖其合法等同物界 定’而不限於此前之描述。 1 【圖式簡單說明】 圖圖1為本發明實關提供的—個電歸_統的結構示意 圖2為圖1所示實施例中所適用電池組的一個具體示例. 圖3為本發明實關提供的另-個電池管料統的 思圖； 立圖4為本發明實施例提供的再一個電池管理系統的結構示 ,¾圖； 圖5為圖4所示實施例提供的開關單元的结構示意圖； 圖6為圖5所示實關提供的平衡子電路的結構示意圖； 土圖7為本發明實施例提供的又一個電池管理系統的結構示 思圖； 以及圖8為本發明實施縱供的電池管理方法的流程示意圖； 圖9為本發明實施例的包含電池管理系統的電動車的方塊 圖。
S 24 201223792 【主要元件符號說明】 100 :電池管理系統 101〜104 :電池模組 101’〜105’ ：電池模組 110 :電池組 111〜116 :電池單元 120 :平衡電路 121〜124 :平衡單元 121’〜125’ ：平衡單元 130 :開關陣列 130’：開關陣列 131〜134:開關單元 13Γ〜135’ ：開關單元 140 :第一控制器 150 :第二控制器 180〜184 ··電極端子 190〜196 :電極端子 211〜216 :電池單元 311〜316 :電池單元 411〜416 :電池單元 300 :電池管理系統 330 :開關陣列 400 :電池管理系統 500 :電池管理系統 25 201223792 501〜506 ··平衡子電路 700 :電池管理系統 760 :隔離器 770 :放電開關 780 :負載 790 :充電器 800 :電池管理方法 802〜806 :步驟 900 :電動車 910 :車身 920 :車輪 930 :電源系統 940 :引擎 D2〜D3 :二極體 D30〜D31 :二極體 R123〜R181 :電阻器 R2〜R3 :電阻器 R27〜R30 :電阻器 Q2〜Q3 :電晶體 Q11〜Q27 :電晶體
S 26

Claims (1)

  1. 201223792七、申請專利範圍 1. 2. 3. 4. 5. 一種電池管理系統，包含： n 電池組中的多個電池模組中選擇一電池模組； 該接，並透過該開關陣列 :=组:r多個電池模组中的多個電池單元 2二=器，與該開關陣列和該第， 一控制信號以控制該開關陣列的該導通狀態， 模组有=被選中的該電池模她據與被選中的該電池 今第訊而被判斷為一未平衡電池模組時， 4-控制器控制與該電池組耦 衡被選中的該電池模組。 十衡電路’以千 t申請專利範圍第1項的電池管理系統，其中，該門關 ^列包合触乡個電賴_ 多個開關單元的每一個至少台人一個開關早7" ’该 池單元通路_。 W電《«關與-電 如申請專利範圍第2項的電池管理==_電池模組中的;個電St 電壓制:將該多個電池單元的多個單元 如申請專利朗第2項的f通路開關與該第-控制器的-電該電源 =被選中的該電池模組的_f控制 申W園第3項的電池管理純，其中，該開關 27 201223792 開闕，該 :―電池單 6如声讀專利_第】項的電池管 ::相鄰的電池模組共用i少—個電池單二為= 7.如申請專利範圍第6項 電池的-電池電壓作為一參該交又 組進行平衡。 ^电&對該夕個相鄰電池模 8. 項的電池管理系統，其中，該第-的測量:第-控制器接收該電池組中的該多個單 9. 如申請專利範圍第8項的 控制器依據該多個單元電的測』=:二;第二 組的多個平衡位準化貧訊確疋该夕個電池模 對該多個電池模組依據該多個平衡位準 1〇.^請專利範圍第1至9中任-項的電池管理系統，更 告ϋ:·’與該第二控制器和該電池組耦接，該第二控 11 該多個單元電_量資訊控綱充電器。 .包含明專利第1至9中任—項的電池管理系統，更 放，開關’與該第二控彻和該電池組織，該第二 工制器依據該多個單元電的測量資訊控制該放電開關的 S 28 201223792 一導通狀態。 12. =ί=第1至9中任-項的電池管理系統，其 常狀熊，，Γ依據該測量資訊識別該電池組的-異 η。錢常狀態從包含—過壓狀態、-欠壓 狀悲和—過溫狀態之群組中選出。 13. 如包:請專利範圍第1至”任-項的電池管理系統，更 -隔在該第_ 14 HΤ明寻利乾圍第1至 中，該平*心々U 巾任一項的電池管理系統，其 的每-個與該多:的=個單元中 控制對應的-平衡二對池 15. 一種電池管理方法，包含. 中的多個電池模_ 器電耦:間ί:在多個電池模組以與該第-控制 中的每—個與該多個電池模組 當該被射的電域_ 電池模組時，對m一貝訊被確疋為一未平衡 進行平衡。 ^ 、電池模組中的多個電池單元 16·如申請專·圍第15項的電轉 依據該多個树樹_喻軸&訊確 29 201223792 定，多個電池模組的多個平衡位準，·以及 =據該多個平衡轉龍多個魏模組分織多個時間 17.==圍第15項的電池管理方法，更包含： 電、、模組的相鄰多個電池模組之間共用一交又 作為—參彻對相鄰的電池 電=的的電池管理方法，更包含： 供電。 f池模、、且的一模組電屋為該第-控制器 19. =請專利範圍第15項的電池管理方法，更包含： ==電池模紐中的該多個電池單元的測量資訊控 /、Μ電池組耦接的一放電開關。 20. 如申請專利範圍第15項的電池管理方法，更包含： 依據該多個電池模組中的該多 制與該電池_接的一=器夕個電池早几的測量資訊控 =專利範圍第15至21中任一項的電池管理方法， =據該多個電池模組中的該多個電池單 =組的:，其中，該異常狀態= 過峨之群組中選出。 電源糸統，提供一電能； 引擎’與該電源系統輕接，以將該電能轉化為一動 m 201223792 一車身，容納該電源系統和該引擎；以及 多個車輪，位於該車身下方，在該引擎發動後驅動該電 動車，其中，該電源系統包含： 一電池組； 一開關陣列，依據該開關陣列的一導通狀態 (conduction state)從該電池組中的多個電池模組中選 擇一電池模組； 一第一控制器，與該開關陣列耦接，並透過該開關陣 列接收該電池組中的該多個電池模組中的多個電池 單元的測量資訊； 一第二控制器，與該開關陣列和該第一控制器耦接， 並提供一控制信號以控制該開關陣列的該導通狀 態， 其中，如果被選中的該電池模組依據與被選中的該電 池模組有關的測量資訊而被判斷為一未平衡電池模組 時，該第一控制器控制與該電池組耦接的一平衡電 路，以平衡被選中的該電池模組。 31
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