TW201351839A - 平衡充電檢測器、方法及電池管理系統 - Google Patents

Abstract

一種平衡充電檢測器，包括：一控制器，監控一電池的一電池狀態，獲取該電池狀態的一電池參數，並根據該電池參數產生多個平衡充電參數組；以及一比較模組，耦接至該控制器，根據該多個平衡充電參數組與多個臨限值組的多個比較結果設置多個平衡充電標誌，其中，若該比較模組設置該多個平衡充電標誌以反應滿足執行該電池的一平衡充電條件出現，則該平衡充電檢測器產生一平衡充電信號。

Description

平衡充電檢測器、方法及電池管理系統

本發明係有關一種電池管理系統，特別關於一種平衡充電檢測器、方法及電池管理系統。

電池(例如，鋰電池)可包括多個電池模組，每個電池模組可包括多個並聯或串聯耦接的電池單元。在包含多個電池模組或多個電池單元的電池中，隨著充放電次數的增加，電池模組間或電池單元間的不平衡性隨之增加，進而降低電池的容量並縮短電池壽命。對電池平衡充電可降低不平衡性並延長電池壽命。

圖1所示為一種傳統電池系統100的示意圖。電池系統100包括電池組102及平衡充電器104。平衡充電器104耦接至電源106，對電池組102充電。電池組102包括電池112及電池管理系統(BMS，Battery Management System)114。電池112包括多個電池模組或多個電池單元。電池管理系統114監控電池112的狀態，並與平衡充電器104通信以根據電池112的狀態控制充放電過程。平衡充電器104可執行常規充電循環或平衡充電循環。通常，人工透過手動選擇常規充電循環和平衡充電循環中的一種。

然而，平衡充電可導致氣體洩漏、水分流失及內部發熱等問題。因此，為避免過於頻繁地執行平衡充電或執行不必要的平衡充電，判定執行平衡充電的合適條件甚為重要。

本發明的目的為提供一種平衡充電檢測器，包括：一控制器，監控一電池的一電池狀態，獲取該電池狀態的一電池參數，並根據該電池參數產生一平衡充電參數組；以及一比較模組，耦接至該控制器，根 據該平衡充電參數組與一臨限值組的一比較結果設置一平衡充電標誌，其中，若该比較模組設置該平衡充電標誌以反應滿足執行該電池的一平衡充電條件出現，則該平衡充電檢測器產生一平衡充電信號。

本發明還提供一種電池管理系統，包括：一測量單元，檢測一電池狀態，該電池狀態由一電池參數表徵；一儲存器，耦接至該測量單元，儲存該電池參數；以及一平衡充電檢測器，耦接至該測量單元及該儲存器，獲取該電池參數，根據該電池參數檢測執行平衡充電的一條件，並產生一平衡充電信號以反應執行一電池的平衡充電的該條件出現。

本發明還提供一種檢測電池的平衡充電條件的方法，包括：監控一電池的一電池狀態；獲取該電池狀態對應的一電池參數，並根據該電池參數產生一平衡充電參數組；根據該平衡充電參數組與一臨限值組的一比較結果設置多個平衡充電標誌，其中，該臨限值組的一組數與該平衡充電參數組的一組數相同；以及監控該平衡充電標誌，若該多個平衡充電標誌中的一平衡充電標誌已設置，則輸出一平衡充電信號以反應一平衡充電條件的出現。

100‧‧‧傳統電池系統

102‧‧‧電池組

104‧‧‧平衡充電器

106‧‧‧電源

112‧‧‧電池

114‧‧‧電池管理系統

200‧‧‧電池系統

202‧‧‧電池組

204‧‧‧平衡充電器

212‧‧‧電池

214‧‧‧電池管理系統

222‧‧‧測量單元

224‧‧‧平衡充電檢測器

226‧‧‧儲存器

228‧‧‧平衡充電信號

300‧‧‧電池管理系統

302‧‧‧控制器

304‧‧‧比較模組

306‧‧‧監控單元

400‧‧‧平衡充電檢測器

410~460‧‧‧比較單元

412~462‧‧‧平衡充電參數

500~1100‧‧‧流程圖

510~560、622、610~670、710~780、810~870‧‧‧步驟

835~865、910~950、1010~1090、1025、1035、1110~1140‧‧‧步驟

以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方法進行詳細的描述，以使本發明的特徵和優點更為明顯。其中：圖1所示為一種傳統電池系統的示意圖；圖2所示為根據本發明一實施例之電池系統的結構方塊示意圖；圖3所示為根據本發明一實施例之的電池管理系統的結構方塊示意圖；圖4所示為根據本發明一實施例之平衡充電檢測器的結構方塊示意圖；圖5所示為根據本發明一實施例之設置平衡充電標誌的過程的流程圖；圖6所示為根據本發明一實施例之設置平衡充電標誌的過程的 流程圖；圖7所示為根據本發明一實施例之設置平衡充電標誌的過程的流程圖；圖8所示為根據本發明一實施例之設置平衡充電標誌的過程的流程圖；圖9所示為根據本發明一實施例之設置平衡充電標誌的過程的流程圖；圖10所示為根據本發明一實施例之設置平衡充電標誌的過程的流程圖；以及圖11所示為根據本發明一實施例之檢測平衡充電狀態的方法的流程圖。

以下將對本發明的實施例給出詳細的說明。雖然本發明將結合實施例進行闡述，但應理解這並非意指將本發明限定於這些實施例。相反地，本發明意在涵蓋由後附申請專利範圍所界定的本發明精神和範圍內所定義的各種變化、修改和均等物。

此外，在以下對本發明的詳細描述中，為了提供針對本發明的完全的理解，提供了大量的具體細節。然而，於本技術領域中具有通常知識者將理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。在另外的一些實例中，對於大家熟知的方法、程序、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明之主旨。

圖2所示為根據本發明一實施例之電池系統200的結構方塊示意圖。電池系統200包括一電池組202及一平衡充電器204。平衡充電器204對電池組202進行充電。電池組202包括一電池212及一電池管理系統214。電池212包括多個電池模組，每個電池模組包括一或多個電池單元。電池管理系統214包括一測量單元222、一儲存器226及一平衡充電檢測器224。測量單元222檢測電池212的狀態(例如，電池模組/電池單元電壓、電池模組/電池單元溫度、電池電壓、電池電流等)，且此狀態可由電池狀態參數表徵。

儲存器226可儲存電池狀態參數的數值及電池管理系統資訊(例如，電池管理系統開/關時間及充電次數(代表已執行的充電循環的次數))。平衡充電檢測器224可讀取測量單元222及儲存器226的電池狀態參數的數值及電池管理系統資訊。平衡充電檢測器224可根據電池狀態參數的數值及電池管理系統資訊决定是否對電池212執行平衡充電，並輸出平衡充電信號228以反應平衡充電器204執行平衡充電。平衡充電器204可根據電池管理系統214輸出的信號執行常規充電或平衡充電。在本發明一實施例中，平衡充電器204包括一平衡器(圖中未示出)，平衡器可監控電池組中單個電池模組/電池單元的電壓，並相應調整此電池模組/電池單元的充電速率。當平衡充電器204接收到平衡充電信號228時，平衡充電器204為電池212啟動平衡充電循環。

因此，電池管理系統214透過整合平衡充電檢測器224，可監控電池212的電池狀態並輸出平衡充電信號228以反應平衡充電器204進行平衡充電。有利之處在於，電池系統200不需人工判定執行平衡充電的條件，因此可避免出現不必要的平衡充電循環，相應地，電池壽命得以延長。

圖3所示為根據本發明一實施例之電池管理系統300的結構方塊示意圖。圖3與圖2中標號相同的元件具有相似的功能，在此不再贅述。圖3結合將圖2進行描述。電池管理系統300包括一測量單元222、一儲存器226及一平衡充電檢測器224。平衡充電檢測器224包括一控制器302、一比較模組304及一監控單元306。

控制器302判定電池212是否處於檢測時刻。若電池212處於檢測時刻，控制器302可自儲存器226及測量單元222獲取電池參數(例如，電池狀態參數及電池管理系統資訊)，並根據電池參數產生一組或多組平衡充電參數組。電池212的檢測時刻可以發生在：每次常規充電後、每次放電前及每次電池管理系統開啟時，本發明並不以此為限。

比較模組304接收來自控制器302的平衡充電參數組， 並根據平衡充電參數組與相應臨限值組的比較結果設置一或多個平衡充電標誌。在本發明一實施例中，比較模組304為每組平衡充電參數設置一個平衡充電標誌。

若平衡充電標誌設置於平衡充電器204與電池212耦接時，監控單元306輸出平衡充電信號228。即，監控單元306檢測到平衡充電器204與電池212相耦接時，監控單元306檢查比較模組304是否已設置平衡充電標誌。若比較模組304已設置平衡充電標誌，則監控單元306輸出平衡充電信號228至平衡充電器204以反應反應執行平衡充電的條件出現。在本發明一實施例中，若比較模組304設置了多個平衡充電標誌則任一平衡充電標誌可觸發平衡充電信號228。

圖4所示為根據本發明一實施例之平衡充電檢測器400的結構方塊示意圖。圖4與圖2和圖3中標號相同的元件具有相似的功能，在此不再贅述。圖4將結合圖2及圖3進行描述。平衡充電檢測器400包括一控制器302、一比較模組304及一監控單元306。在本發明一實施例中，比較模組304包括6個比較單元(比較單元410~比較單元460)、6組平衡充電參數(平衡充電參數412~平衡充電參數462)。6組平衡充電參數分別對應至6組比較單元。其中，每個比較單元比較一組平衡充電參數與一組臨限值，並根據比較結果設置相應的平衡充電標誌。平衡充電檢測器400中可具有任意數目的比較單元及與之相對應數目的平衡充電參數及平衡充電標誌，本發明並不以此為限。

圖5所示為根據本發明一實施例之設置平衡充電標誌的過程500的流程圖。圖5將結合圖3及圖4進行描述。一般而言，比較單元410根據充電的次數設置平衡充電標誌。儘管圖5揭露了詳細步驟，這些步驟僅為示例，本發明並不以此為限。

如上所述，控制器302判定電池212是否處於檢測時刻。若電池212處於檢測時刻，則控制器302獲取與當前檢測時刻相關的測量單元222及儲存器226的電池參數，並根據獲取的電池參數產生平衡充電參數組412。在圖5所示實施例中，檢測時刻出現在每 次常規充電後。控制器302在儲存器226處獲取產生平衡充電參數組412的電池參數(例如，先次充電週期的充電時間長度、先次充電的電池溫度以及充電的累計次數)。在本發明一實施例中，平衡充電參數組412與電池參數相同。比較單元410比較平衡充電參數組412與一組臨限值(例如，包括時間長度臨限值、溫度範圍及次數臨限值)，並根據比較結果設置平衡充電標誌為第一平衡充電標誌。

如圖5所示，比較單元410設置平衡充電標誌的過程500包括以下步驟：在步驟510中，比較單元410獲取平衡充電參數組412。平衡充電參數組412包括先次充電的充電時間長度，即完成先次充電所需時間、先次充電的電池溫度以及充電的累計次數的當前值。

在步驟520中，比較單元410比較先次充電的充電時間長度與時間長度臨限值。若先次充電的充電時間長度小於時間長度臨限值，則設定平衡充電標誌的過程結束，跳轉至步驟560，且充電的累計次數不對此次充電計數；反之，則跳轉至步驟530。

在步驟530中，比較單元410根據先次充電的電池溫度更新充電的累計次數。一般情况下，電池在充電時的溫度較高，且電池溫度可影響電池壽命。在本發明一實施例中，比較單元410並不是根據實際的充電次數更新充電循環的累計次數，而是根據與先次充電的電池溫度相關的充電次數的權重更新充電的累計次數。例如，若先次充電的電池溫度低於溫度範圍，則充電的累計次數增加2個計數單位。即，更新後的充電的累計次數等於先次充電的累計次數加上2。若先次充電的電池溫度在溫度範圍內，則充電的累計次數增加1個計數單位。若先次充電的電池溫度高於溫度範圍，則充電的累計次數不變。

在步驟540中，比較單元410比較更新後的充電的累計次數與次數臨限值。其中，若更新後的充電的累計次數小於次數臨限值，則設定平衡充電標誌的過程結束，跳轉至步驟560；反之，則跳轉至步驟550。

在步驟550中，比較單元410將平衡充電標誌設為第一平衡充電標誌。

在步驟560中，比較單元410設定平衡充電標誌的過程500結束，並在下一個檢測時刻到來時以如上方式重新啟動。

有利之處在於，由於比較單元410根據更新後的充電的累計次數設置平衡充電標誌，包含平衡充電檢測器400的電池系統可自動而非手動執行平衡充電。進一步地，由於更新後的充電循環的累計次數並不等於實際的充電次數(例如，在一些情形下，充電的累計次數不變)，電池系統可在特別需要時執行平衡充電，進而减少或消除不必要的平衡充電。

圖6所示為根據本發明一實施例之設置平衡充電標誌的過程600的流程圖。圖6將結合圖3及圖4進行描述。一般而言，比較單元420根據電池212中兩個電池模組的模組電壓間的差值設置平衡充電標誌。儘管圖6揭露了詳細步驟，這些步驟僅為示例，本發明並不以此為限。

如上所述，控制器302判定電池212是否處於檢測時刻。若電池212處於檢測時刻，控制器302獲取與當前檢測時刻相關的測量單元222及儲存器226的電池參數，並根據獲取到的電池參數產生平衡充電參數組422。在圖6所示實施例中，檢測時刻出現在每次放電前。控制器302自測量單元222獲取產生平衡充電參數組422的電池參數(例如，包括電池模組電壓、初始電池電流及放電電流)。在本實施例中，平衡充電參數組422包括電池模組電壓差、放電電流差以及平均電池模組電壓。控制器302可透過單個的電池模組電壓計算得到電池模組電壓差及平均電池模組電壓。電池模組電壓差是最高電池模組電壓與最低電池模組電壓間的差值，但一般而言，電池模組電壓差可為任意兩個電池模組間的電壓差。平均電池模組電壓是所有電池模組或部分電池模組的平均電壓。控制器302可透過初始電池電流及放電電流計算放電電流差。比較單元420比較平衡充電參數組422與一組臨限值(例如，包括電壓臨限值、電流臨限值、電池模組電壓 臨限值及充電間隔臨限值)。若符合預設條件的電池模組電壓差大於或等於電池模組電壓臨限值，則比較單元420設置平衡充電標誌為第二平衡充電標誌。

如圖6所示，比較單元420設置平衡充電標誌的過程600包括以下步驟：在步驟610中，比較單元420獲取平衡充電參數組422後跳轉至步驟620。其中，平衡充電參數組422包括電池模組電壓差、放電電流差以及平均電池模組電壓。

在步驟620中，比較單元420比較平均電池模組電壓與電壓臨限值，並比較放電電流差與電流臨限值。若平均電池模組電壓大於或等於電壓臨限值且放電電流差小於電流臨限值，則跳轉至步驟630；反之，則跳轉至步驟622。由於放電電流差可影響電池模組電壓，則比較單元420此時不設置平衡充電標誌。

在步驟622中，比較單元420重置初始放電電流及充電間隔後，跳轉至步驟670。

在步驟630中，比較單元420比較模組電壓差與電池模組電壓臨限值。其中，若電池模組電壓差小於電池模組電壓臨限值，則跳轉至步驟640；反之，則跳轉至步驟650。

在步驟640中，比較單元420重置充電間隔後，跳轉至步驟670。

在步驟650中，比較單元420比較充電間隔與充電間隔臨限值。其中，若充電間隔大於或等於充電間隔臨限值，跳轉至步驟660，否則跳轉至步驟670。

在步驟660中，比較單元420設置平衡充電標誌為第二平衡充電標誌後，跳轉至步驟670。

在步驟670中，比較單元420的平衡充電標誌設定過程600結束，並在下一個檢測時刻到來時以如上方式重新啟動。

有利之處在於，由於比較單元420根據符合預設條件的電池模組電壓差設置平衡充電標誌為第二平衡充電標誌，包含平衡充 電檢測器400的電池系統可自動而非手動執行平衡充電。進一步地，由於比較單元420僅在滿足一定條件時才設置平衡充電標誌為第二平衡充電標誌，電池系統執行平衡充電循環的次數可减少，且可避免執行不必要的平衡充電循環。

圖7所示為根據本發明一實施例之設置平衡充電標誌的過程700的流程圖。圖7將結合圖3及圖4進行描述。一般而言，比較單元430根據電池組電壓下降週期數設置平衡充電標誌。在一些連續的週期中，電池組電壓下降，這些連續的週期的數目即為電池組電壓下降週期數。儘管圖7揭露了詳細步驟，這些步驟僅為示例，本發明並不以此為限。

如上所述，控制器302判定電池212是否處於檢測時刻。若電池212處於檢測時刻，控制器302獲取與當前檢測時刻相關的測量單元222及儲存器226的電池參數，並根據獲取的電池參數產生平衡充電參數組432。在圖7所示實施例中，檢測時刻出現在每次放電前。產生平衡充電參數組432的電池參數包括初始放電時的充電狀態、電池充電狀態及在當前及先次週期中測得的電池組電壓。控制器302自測量單元222獲取初始放電時的充電狀態、電池充電狀態及在當前週期中測得的電池組電壓。控制器302自儲存器226獲取在先次週期中測得的電池組電壓。控制器302可利用電池參數計算包括電池組電壓下降週期數在內的平衡充電參數組432。

在本發明一實施例中，在每次放電週期中，當電池管理系統214判定電池212具有一定的充電狀態(例如，70%)時，測量單元222獲取電池212的電池組電壓並將當前循環的電池組電壓儲存於儲存器226內。電池組電壓更新標誌反應測量單元222已測量當前週期的電池組電壓。因此，測量單元222可將當前及先次週期的電池組電壓儲存於儲存器226內。控制器302檢查電池組電壓更新標誌。若比較單元430已設置電池組電壓更新標誌，則控制器302根據電池組電壓計算電池組電壓下降週期數。比較單元430比較平衡充電參數組432與一組臨限值(例如，包括初始充電狀態臨限值、設計充電狀 態臨限值及下降週期數臨限值的)。若電池組電壓下降循環數大於或等於下降週期數臨限值，則比較單元430設置平衡充電標誌為第三平衡充電標誌。

如圖7所示，比較單元430設置平衡充電標誌的過程700包括以下步驟：在步驟710中，比較單元430獲取平衡充電參數組432。平衡充電參數組432包括初始放電時的充電狀態、電池容量及電池組電壓下降週期數。

在步驟720中，比較單元430比較初始放電時的充電狀態與初始充電狀態臨限值(例如，98%)。若初始放電時的充電狀態大於或等於初始充電狀態臨限值，則跳轉至步驟730；反之，則跳轉至步驟780。其中，初始放電時的充電狀態，是指放電週期開始時的電池充電狀態。

在步驟730中，比較單元430比較當前電池充電狀態與設計充電狀態臨限值(例如，70%)。其中，若當前電池充電狀態大於或等於設計充電狀態臨限值，則跳轉至步驟740；反之，則跳轉至步驟780。

在步驟740中，控制器302根據電池組電壓更新標誌的狀態檢查測量單元222是否已測量當前週期的電池組電壓且是否已將當前週期的電池組電壓儲存於儲存器226內。其中，若測量單元222已測量並儲存當前週期的電池組電壓，則跳轉至步驟750；反之，則跳轉至步驟780。

在步驟750中，控制器302計算電池組電壓下降週期數並清除電池組電壓更新標誌後，跳轉至步驟760。

在步驟760中，比較單元430比較電池組電壓下降週期數與下降週期數臨限值。其中，若電池組電壓下降週期數大於或等於下降週期數臨限值，則跳轉至步驟770；反之，則跳轉至步驟780。

在步驟770中，比較單元430設定平衡充電標誌為第三平衡充電標誌。

在步驟780中，比較單元430的平衡充電標誌設定過程700結束，並在下一個檢測時刻到來時以如上方式重新啟動。

有利之處在於，由於比較單元430根據電池組電壓下降週期數設置平衡充電標誌，瞬態電壓的波動對電池系統的影響减小了。例如，由於電壓波動，一個放電週期中的電池組電壓相對於先前週期下降。若僅因為以上的電池組電壓下降，電池系統即執行平衡充電，則電池系統執行了非必要的平衡充電。由於在本實施例中，電池系統僅在電池組電壓下降週期數到達下降週期數臨限值時才執行平衡充電，因此電壓波動的影響减小，且電池系統避免執行非必要的平衡充電。

圖8所示為根據本發明一實施例之設置平衡充電標誌的過程800的流程圖。圖8將結合圖3及圖4進行描述。一般而言，若電池模組電壓間的差值超過差值臨限值，則比較單元430設置平衡充電標誌為第四平衡充電標誌。例如，在第一放電週期中，若電池212的平均電池單元電壓在指定的電壓範圍內(例如，2.0伏特~2.1伏特)，則控制器302計算兩電池模組間的電池模組電壓差。例如，控制器302可計算每兩個相鄰的電池模組間的電池模組電壓差。控制器302可計算最大電池模組電壓差△V1與最小電池模組電壓差△V2間的電池模組電壓差△V，並將電池模組電壓差值△V儲存於儲存器226內。相似地，在第二放電週期中，當電池212的平均電池單元電壓也在相同的電壓範圍內(例如，2.0伏特~2.1伏特)時，控制器302可再次以如上方式計算電池模組電壓差△V。電池模組電壓差△V可在一個平衡週期內增加，並在下一次平衡週期內持續增加。若電池模組電壓差△V增加的連續週期數達到臨限值(例如，5)，則比較單元430設置平衡充電標誌為第四平衡充電標誌以觸發平衡充電。儘管圖8揭露了電池模組電壓差增加的連續週期數的詳細步驟，這些步驟僅為示例，本發明並不以此為限。

如上所述，控制器302判定電池212是否處於檢測時刻。若電池212處於檢測時刻，控制器302獲取與當前檢測時刻相關 的測量單元222及儲存器226的電池參數，並根據獲取的電池參數產生平衡充電參數組442。在圖8所示實施例中，檢測時刻出現在每次充電週期前。產生平衡充電參數組442的電池參數包括當前及先次放電週期的電池單元電壓及當前及先次放電週期的電池模組電壓。控制器302自測量單元222獲取當前放電週期的電池單元電壓及當前放電週期的電池模組電壓。控制器302自儲存器226獲取先前放電週期的電池單元電壓及先前放電週期的電池模組電壓。平衡充電參數組442還包括平均電池單元電壓、放電週期中最大電池模組電壓差△V1與最小電池模組電壓差△V2間的電池模組電壓差△V及電池模組電壓差△V增加的連續週期數(控制器302可透過以上提到的電池參數計算得到電池模組電壓差△V增加的連續週期數)。比較單元440比較平衡充電參數組442一組臨限值(例如，包括低臨限值、高臨限值及增加週期數臨限值)。若電池模組電壓差△V增加的連續週期數大於或等於增加週期數臨限值，則比較單元440設置平衡充電標誌為第四充電平衡標誌。

如圖8所示，比較單元440設置平衡充電標誌的過程800包括以下步驟：在步驟810中，比較單元440獲取平衡充電參數組442。其中，平衡充電參數組442包括當前及先次放電週期的電池單元電壓及當前及先前放電循環的電池模組電壓。

在步驟820中，控制器302判定充電週期是否開始，若控制器302判定充電週期未開始，則跳轉至步驟830；反之，則跳轉至步驟835。

在步驟830中，控制器判定先次常規充電是否已完成，若先次常規充電已完成，則跳轉至步驟840；反之，則跳轉至步驟870。

在步驟840中，控制器302判定電池212是否處於放電週期中，若電池212處於放電週期中，則跳轉至步驟850；反之，則跳轉至步驟870。

在步驟850中，比較單元440比較平均電池單元電壓與 低臨限值以及平均電池單元電壓與高臨限值。即，比較單元440檢測平均電池單元電壓是否處於低臨限值與高臨限值之間的電壓範圍。其中，若平均電池單元電壓處於低臨限值與高臨限值之間的電壓範圍內，則跳轉至步驟860；反之，則跳轉至步驟870。

在步驟860中，控制器302計算最大電池模組電壓差△V1及最小電池模組電壓差△V2，將最大電池模組電壓差△V1及最小電池模組電壓差△V2儲存於儲存器226內，並設置兩個更新標誌後，跳轉至步驟870。其中，在本發明一實施例中，兩個更新標誌分別反應當前放電週期的最大電池模組電壓差△V1及最小電池模組電壓差△V2，儲存於儲存器226內。

在步驟835中，控制器302檢查自身是否已設置兩個更新標誌。其中，若控制器302已設置兩個更新標誌，則跳轉至步驟845；反之，則跳轉至步驟870。

在步驟845中，控制器302計算先前放電週期的電池模組電壓差△V(△V=△V1-△V2)，將電池模組電壓差△V儲存於儲存器226內，清除更新標誌，並計算電池模組電壓差△V增加的連續週期數後，跳轉至步驟855。

在步驟855中，比較單元340比較電池模組電壓差△V增加的連續週期數與增加週期數臨限值。其中，若電池模組電壓差△V增加的連續週期數大於或等於增加週期數臨限值，則跳轉至步驟865；反之，跳轉至步驟870。

在步驟865中，比較單元440設置平衡充電標誌為第四平衡充電標誌後，跳轉至步驟870。

在步驟870中，比較單元440設置平衡充電標誌過程800結束，並在下一個檢測時刻到來時以如上方式重新啟動。

圖9所示為根據本發明一實施例之設置平衡充電標誌的過程900的流程圖。圖9將結合圖3及圖4進行描述。一般而言，若符合預設條件的閒置時間的時間長度達到閒置時間長度臨限值，則比較單元450設置平衡充電標誌。電池212的符合預設條件的閒置時 間的時間長度達到閒置時間長度臨限值時，電池系統執行平衡充電。儘管圖9揭露了詳細步驟，這些步驟僅為示例，本發明並不以此為限。

如上所述，控制器302判定電池212是否處於檢測時刻。若電池212處於檢測時刻，控制器302獲取與當前檢測時刻相關的測量單元222及儲存器226的電池參數，並根據獲取的電池參數產生平衡充電參數組452。在圖9所示實施例中，檢測時刻出現在每次電池管理系統214啟動時。產生平衡充電參數組452的電池參數包括電池管理系統先次關斷時刻、電池管理系統開啟時刻及標準化充電狀態。控制器302自儲存器226接收電池管理系統關斷及開啟時刻，並自測量單元222接收標準化充電狀態。在本發明一實施例中，標準化充電狀態為電池管理系統214啟動時的斷路充電狀態，而閒置時間的時間長度為電池管理系統214關斷時刻至電池管理系統214下一次啟動時刻之間的時間長度。平衡充電參數組452包括標準化充電狀態以及控制器302可透過以上電池參數計算出的閒置時間的時間長度。若符合預設條件的閒置時間的時間長度大於或等於閒置時間長度臨限值，則比較單元450設置平衡充電標誌為第五平衡充電標誌。根據標準化充電狀態及充電狀態臨限值，可判斷閒置時間的時間長度是否為符合預設條件的閒置時間的時間長度。

如圖9所示，比較單元450設置標誌的過程900包括以下步驟：在步驟910中，比較單元450獲取平衡充電參數組452。其中，平衡充電參數組452包括閒置時間的時間長度及標準化充電狀態。

在步驟920中，比較器450比較閒置時間的時間長度與閒置時間長度臨限值。若閒置時間的時間長度大於或等於閒置時間長度臨限值，則跳轉至步驟930；反之，則跳轉至步驟950。

在步驟930中，比較單元450比較標準化充電狀態與充電狀態臨限值。其中，若標準化充電狀態小於充電狀態臨限值，則跳轉至步驟940；反之，則跳轉至步驟950。在一定情形下(例如，安裝 電池管理系統或更換電池管理系統電池時)，控制器302計算出的閒置時間的時間長度可能大於或等於閒置時間長度臨限值，但其實電池管理系統並不需要執行平衡充電，因此電池管理系統214采用標準化充電狀態進一步判定閒置時間的時間長度是否是符合預設條件的閒置時間的時間長度。

在步驟940中，比較單元450設置平衡充電標誌為第五平衡充電標誌後，跳轉至步驟950。

在步驟950中，比較單元450的平衡充電標誌設定過程900結束，並在下一個檢測時刻到來時以如上方式重新啟動。

圖10所示為根據本發明一實施例之設置平衡充電標誌的過程1000的流程圖。圖10將結合圖3及圖4進行描述。一般而言，若電池212處於過放狀態，則比較單元460設置平衡充電標誌為第六平衡充電標誌。在過放狀態中，平均電池模組電壓低於一臨限值。在過放狀態下，若電池212不在使用狀態(例如，處於閒置狀態)，則平均電池模組電壓小於閒置電壓臨限值。若電池212處於放電狀態且放電電流小於一定值，則平均電池模組電壓小於放電電壓臨限值。儘管圖10揭露了詳細步驟，這些步驟僅為示例，本發明並不以此為限。

如上所述，控制器302判定電池212是否處於檢測時刻。若電池212處於檢測時刻，控制器302獲取與當前檢測時刻相關的測量單元222及儲存器226的電池參數，並根據獲取的電池參數產生平衡充電參數組462。在圖10所示實施例中，檢測時刻出現在每次電池管理系統214啟動時，且出現在每次放電週期前。產生平衡充電參數組462的電池參數包括放電電流、電池模組電壓，先次電池管理系統關斷時刻及電池管理系統啟動時刻。控制器302自測量單元222接收放電電流及電池模組電壓，並自儲存器226接收先前電池管理系統關斷時刻及電池管理系統啟動時刻。平衡充電參數組462包括平均電池模組電壓、可根據先次電池管理系統關斷時刻及電池管理系統啟動時刻計算出的閒置時間的時間長度以及放電電流。比較單元460比較平衡充電參數組462與一組臨限值(例如，包括閒置電壓臨限值、 放電電壓臨限值、閒置時間長度臨限值、放電電流臨限值及檢測時間長度臨限值)。電池212處於閒置狀態時，若平均電池模組電壓小於閒置電壓臨限值，則比較單元460設置平衡充電標誌為第六平衡充電標誌。電池212處於放電狀態時，若平均電池模組電壓小於放電電壓臨限值，則比較單元460設置平衡充電標誌為第六平衡充電標誌。

如圖10所示，比較單元460設置平衡充電標誌的過程1000包括以下步驟：在步驟1010中，比較單元460獲取平衡充電參數組462。平衡充電參數組462包括平均電池模組電壓、閒置時間的時間長度以及放電電流。

在步驟1020中，控制器302判斷電池212是否處於閒置狀態。若電池212處於閒置狀態，則跳轉至步驟1025；反之，則跳轉至步驟1030。

在步驟1025中，比較單元460比較閒置時間的時間長度與閒置時間長度臨限值。其中，若閒置時間的時間長度大於或等於閒置時間長度臨限值，則跳轉至步驟1035；反之，則跳轉至步驟1090。

在步驟1035中，比較單元460比較平均電池模組電壓與閒置電壓臨限值。若平均電池模組電壓小於閒置電壓臨限值，則跳轉至步驟1080；反之，則跳轉至步驟1090。

在步驟1030中，比較單元460比較放電電流與放電電流臨限值。其中，若放電電流小於放電電流臨限值，則跳轉至步驟1040；反之，則跳轉至步驟1090。

在步驟1040中，比較單元460比較平均電池模組電壓與放電電壓臨限值。其中，若平均電池模組電壓小於放電電壓臨限值，則跳轉至步驟1050；反之，則跳轉至步驟1060。

在步驟1060中，在控制器302重置檢測時間長度後，跳轉至步驟1090。

在步驟1050中，控制器302增加檢測時間長度後，跳轉至步驟1070。在本發明一實施例中，電池212處於放電狀態時，控 制器302要求平均電池模組電壓在一定時間內小於放電電壓臨限值以避免錯誤反應平衡充電狀態的出現。例如，平均電池模組電壓僅在某個瞬間小於放電臨限值。若控制器302因平均電池模組電壓的瞬間波動即判定平衡充電的條件出現，則電池系統將執行非必要的平衡充電。

在步驟1070中，比較單元460比較檢測時間長度與檢測時間長度臨限值。若檢測時間長度大於或等於檢測時間長度臨限值，則跳轉至步驟1080；反之，則跳轉至步驟1090。

在步驟1080中，比較單元460設置平衡充電標誌為第六平衡充電標誌。

在步驟1090中，比較單元460的平衡充電標誌設定過程1000結束，並在下一個檢測時刻到來時以如上方式重新啟動。

有利之處在於，由於比較單元根據電池212在閒置狀態及放電狀態的平均電池模組電壓設置平衡充電標誌，無論電池狀態如何，平衡充電檢測器224可檢測到需要平衡充電的過放狀態。即使電池212處於閒置狀態，平衡充電檢測器224仍可檢測到過放狀態，因此，電池管理系統214可及時執行平衡充電。

在本發明一實施例中，第一平衡充電標誌至第六平衡充電標誌中的任一平衡充電標誌均可觸發平衡充電過程。當電池系統檢測到平衡充電器204與電池212間的耦接時，監控單元306檢查是否有已設置的平衡充電標誌。平衡充電器204響應已設置的平衡充電標誌，處理數次(例如，3次)平衡充電。在本發明一實施例中，平衡充電的次數取决於已設置的平衡充電標誌是第一平衡充電標誌1至第六平衡充電標誌中的哪一個。例如，第一平衡充電標誌可觸發3次平衡充電，第二平衡充電標誌可觸發兩次平衡充電。如上所述，平衡充電檢測器224根據充電的次數設置第一平衡充電標誌。因此，比較單元410設置平衡充電標誌為第一平衡充電標誌，反應電池212已經歷太多次充電(超過累計次數臨限值)，且相對於其他平衡充電標誌，第一平衡充電標誌反應更嚴重的不平衡狀態出現。因此，第一平衡充 電標誌觸發相對多的平衡充電循環。

在本發明一實施例中，平衡充電檢測器224監控電池212的溫度，且若電池溫度高於溫度臨限值，則平衡充電檢測器224終止平衡充電。

在本發明一實施例中，若先前平衡充電在非常近的前段時間完成(例如，平衡充電間的時間間隔小於臨限值)，則儘管監控單元306檢測到比較模組304已設置平衡充電標誌，電池管理系統也不執行平衡充電。

圖11所示為根據本發明一實施例之檢測平衡充電狀態的方法1100的流程圖。儘管圖11揭露了詳細步驟，這些步驟僅為示例，本發明並不以此為限。圖11將結合圖2~圖10進行描述。

在步驟1110中，控制器302可根據對應於電池212狀態的電池參數組計算一組或多組平衡充電參數。電池參數可包括但不限於先次充電週期的充電時間長度及電池溫度、充電的累計次數、電池模組電壓、電池的初始電流、放電電流、放電初始時的充電狀態、電池充電狀態、在當前及先次週期中測得的電池組電壓、當前及先次週期中的電池單元電壓及電池模組電壓、電池管理系統前次關斷時刻及開啟時刻以及標準化充電狀態。控制器302可自測量單元222或儲存器226獲取所有電池參數。控制器302根據電池參數產生數組(例如，6組)平衡充電參數。平衡充電參數組包括但不限於包括先次充電的充電時間長度及電池溫度以及充電的累計次數的第一組平衡充電參數組、包括電池模組電壓差、放電電流差以及平均電池模組電壓的第二組平衡充電參數組、包括初始放電時的充電狀態、電池充電狀態以及下降週期數的第三組平衡充電參數組、包括平均電池單元電壓、電池模組電壓差以及電池模組電壓差增加的連續週期數的第四組平衡充電參數組、包括閒置時間的時間長度及標準化充電狀態的第五組平衡充電參數組；以及包括平均電池模組電壓、閒置時間長度及放電電流的第六組平衡充電參數組。

在步驟1120中，比較單元302根據平衡充電參數組與 臨限值組的比較結果設置一或多個平衡充電標誌。在本發明一實施例中，臨限值組的組數與平衡充電參數組的組數相同，比較模組304比較每組平衡充電參數組與各組臨限值，並根據比較結果設置平衡充電標誌。在本發明一實施例中，比較模組304的比較單元410比較第一組平衡充電參數組與包括時間長度臨限值、溫度臨限值及累計次數臨限值的第一組臨限值。比較單元420比較第二組平衡充電參數組與包括電壓臨限值、電流臨限值、電池模組電壓臨限值以及充電間隔臨限值的第二組臨限值。比較單元430比較第三組平衡充電參數組與包括初始放電時的充電狀態臨限值、設計充電狀態臨限值及下降週期數臨限值的第三組臨限值。比較單元440比較第四組平衡充電參數組與包括低臨限值、高臨限值以及增加週期數臨限值的第四組臨限值。比較單元450比較第五組平衡充電參數組與包括閒置時間時間長度臨限值及充電狀態臨限值的第五組臨限值。比較單元460比較第六組平衡充電參數組與包括閒置電壓臨限值、放電電壓臨限值、閒置時間長度臨限值、放電電流臨限值及檢測時間長度臨限值的第六組臨限值。

在步驟1130中，監控單元306監控平衡充電標誌。若比較模組304設置了至少一個平衡充電標誌，則監控單元306輸出平衡充電信號以反應平衡充電的條件出現。當監控單元306檢測到平衡充電器204與電池212間的耦接時，監控單元306檢查比較模組是否已設置某個平衡充電標誌。任一平衡充電標誌均可觸發平衡充電信號產生。在本發明一實施例中，平衡充電的次數取决於已設置的平衡充電標誌。

在步驟1140中，若電池溫度高於溫度臨限值，則平衡充電檢測器224終止平衡充電過程。在本發明一實施例中，控制器302在平衡充電期間監控電池溫度。

因此，本發明的實施例提供了檢測平衡充電的檢測器、方法及電池管理系統，可不需人工判定執行平衡充電的條件，且可避免出現不必要的平衡充電循環。相應地，電池壽命得以延長，且不同類型的平衡充電條件可由平衡充電標誌分別表徵。

上文具體實施方式和附圖僅為本發明之常用實施例。顯然，在不脫離後附申請專利範圍所界定的本發明精神和保護範圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本技術領域中具有通常知識者應該理解，本發明在實際應用中可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前提下在形式、結構、佈局、比例、材料、元素、元件及其它方面有所變化。因此，在此披露之實施例僅用於說明而非限制，本發明之範圍由後附申請專利範圍及其合法均等物界定，而不限於先前之描述。

302‧‧‧控制器

304‧‧‧比較模組

306‧‧‧監控單元

400‧‧‧平衡充電檢測器

410~460‧‧‧比較單元

412~462‧‧‧平衡充電參數

Claims (24)

1. 一種平衡充電檢測器，包括：一控制器，監控一電池的一電池狀態，獲取對應該電池狀態的一電池參數，並根據該電池參數產生多個平衡充電參數組；以及一比較模組，耦接至該控制器，根據該多個平衡充電參數組與多個臨限值組的多個比較結果設置多個平衡充電標誌，其中，若該比較模組設置該多個平衡充電標誌以反應滿足執行該電池的一平衡充電條件出現，則該平衡充電檢測器產生一平衡充電信號。
2. 如申請專利範圍第1項之平衡充電檢測器，還包括一監控單元，耦接至該比較模組，監控該多個平衡充電標誌，其中，若該電池耦接至一充電器時，該比較模組已設置該多個平衡充電標誌，則輸出該平衡充電信號。
3. 如申請專利範圍第1項之平衡充電檢測器，其中，該比較模組包括：多個比較單元，每一該比較單元根據該多個平衡充電參數組中的一平衡充電參數組與該多個臨限值組中的一臨限值組的一比較結果設置相應的一平衡充電標誌。
4. 如申請專利範圍第3項之平衡充電檢測器，其中，若該電池耦接至與該充電器時，該平衡充電檢測器已設置該多個平衡充電標誌中的一平衡充電標誌，則該平衡充電檢測器產生該平衡充電信號。
5. 如申請專利範圍第1項之平衡充電檢測器，其中，該多個平衡充電參數組中的一平衡充電參數組包括一充電的累計次數，若該充電的累計次數大於或等於一次數臨限值，則該比 較模組設置該平衡充電標誌。
6. 如申請專利範圍第5項之平衡充電檢測器，其中，該平衡充電參數組還包括一充電時間長度及一電池溫度，該平衡充電檢測器根據該充電時間長度及該電池溫度計算該充電的累計次數。
7. 如申請專利範圍第1項之平衡充電檢測器，其中，該多個平衡充電參數組中的一平衡充電參數組包括一符合預設條件的電池模組電壓差，該符合預設條件的電池模組電壓差對應於該電池中兩個電池模組間的一電壓差，且若該符合預設條件的電池模組電壓差大於或等於一電池模組電壓臨限值，則該比較模組設置該平衡充電標誌。
8. 如申請專利範圍第7項之平衡充電檢測器，其中，該平衡充電參數組還包括一放電電流差及一平均電池模組電壓，根據該放電電流差及該平均電池模組電壓，該平衡充電檢測器判斷該電池模組電壓差是否為該符合預設條件的電池模組電壓差。
9. 如申請專利範圍第1項之平衡充電檢測器，其中，該多個平衡充電參數組中的一平衡充電參數組包括一電池組電壓下降週期數，該平衡充電檢測器根據對應於一放電週期的一電池組電壓計算該電池組電壓下降週期數，若該電池組電壓下降週期數大於或等於一下降週期數臨限值，則該比較模組設置該平衡充電標誌。
10. 如申請專利範圍第9項之平衡充電檢測器，其中，該平衡充電參數組還包括一電池充電狀態，該平衡充電檢測器根據該電池充電狀態檢測在該放電週期內的一電池組電壓。
11. 如申請專利範圍第1項之平衡充電檢測器，其中，該多個平 衡充電參數組中的一平衡充電參數組包括一電池模組電壓差值增加的一連續週期數，，其中，若該電池模組電壓差值增加的該連續週期數大於或等於一增加週期數臨限值，則該比較模組設置該平衡充電標誌。
12. 如申請專利範圍第11項之平衡充電檢測器，其中，在該連續週期中，該電池模組電壓差增加。
13. 如申請專利範圍第11項之平衡充電檢測器，其中，該電池組括多個電池模組，在一放電週期中該多個電池模組中的每一該電池模組分別具有一電池模組電壓，該平衡充電檢測器根據該電池模組電壓差產生該電池模組電壓差值增加的該連續週期數。
14. 如申請專利範圍第13項之平衡充電檢測器，其中，該平衡充電檢測器根據一電壓範圍產生該電池模組電壓差值增加的該連續增加週期數，當該電池的一電池電壓處於該電壓範圍內時，該平衡充電檢測器根據該電池模組電壓差產生該電池模組電壓差值增加的該連續增加週期數。
15. 如申請專利範圍第1項之平衡充電檢測器，其中，該多個平衡充電參數組中的一平衡充電參數組包括一符合預設條件的閒置時間的時間長度，若該符合預設條件的閒置時間的時間長度大於或等於一閒置時間長度臨限值，則該比較模組設置該平衡充電標誌。
16. 如申請專利範圍第15項之平衡充電檢測器，其中，該平衡充電參數組還包括該電池的一標準化充電狀態，該平衡充電檢測器根據該標準化充電狀態判斷該電池的一閒置時間的時間長度是否為該符合預設條件的閒置時間的時間長度。
17. 如申請專利範圍第1項之平衡充電檢測器，其中，該多個平 衡充電參數組中的一平衡充電參數組包括一平均電池模組電壓，若該平均電池模組電壓小於一閒置電壓臨限值，則該比較模組設置該平衡充電標誌。
18. 如申請專利範圍第15項平衡充電檢測器，其中，若當該電池處於一閒置狀態時，該平均電池模組電壓小於該閒置電壓臨限值，或當該電池處於一放電狀態時，該平均電池模組電壓小於一放電電壓臨限值，則該比較模組設置該平衡充電標誌。
19. 如申請專利範圍第1項之平衡充電檢測器，其中，該控制器根據一電池溫度終止該平衡充電。
20. 一種電池管理系統，包括：一測量單元，檢測一電池狀態，該電池狀態由一電池參數表徵；一儲存器，耦接至該測量單元，儲存該電池參數；以及一平衡充電檢測器，耦接至該測量單元及該儲存器，獲取該電池參數，根據該電池參數檢測執行平衡充電的一條件，並產生一平衡充電信號以反應執行一電池的平衡充電的該條件出現。
21. 如申請專利範圍第20項之電池管理系統，其中，該平衡充電檢測器包括：一控制器，監控一電池狀態，獲取該電池參數，並根據該電池參數產生多個平衡充電參數組；以及一比較模組，耦接至該控制器，根據該多個平衡充電參數組與多個臨限值組的多個比較結果設置多個平衡充電標誌，其中，若該比較模組設置該多個平衡充電標誌，則該平衡充電檢測器產生該平衡充電信號。
22. 一種檢測電池的平衡充電條件的方法，包括： 監控一電池的一電池狀態；獲取該電池狀態對應的一電池參數，並根據該電池參數產生多個平衡充電參數組；根據該多個平衡充電參數組與多個臨限值組的多個比較結果設置多個平衡充電標誌，其中，該多個臨限值組的一數量與該多個平衡充電參數組的一數量相同；以及監控該多個平衡充電標誌，若該多個平衡充電標誌中的一平衡充電標誌已設置，則輸出一平衡充電信號以反應一平衡充電條件的出現。
23. 如申請專利範圍第22項之檢測電池的平衡充電條件的方法，還包括：執行多次平衡充電，執行該平衡充電的一次數與該多個平衡充電標誌中的一平衡充電標誌對應。
24. 如申請專利範圍第22項之檢測電池的平衡充電條件的方法，還包括：在該平衡充電過程中監控一電池溫度；以及若該電池溫度超過一溫度臨限值，則終止該平衡充電。