TW201530967A - 用於具有故障預防演算法的電池管理之設備和方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示了一種電池管理設備及方法。本發明之揭示可顯著地減少根據發生錯誤的電池芯電壓值而熔斷電池組的保險絲之可能性。因此，本發明之揭示可避免保險絲被錯誤地熔斷且該電池組變得無法使用時可能發生的經濟上的損失及時間上的損失。

Description

用於具有故障預防演算法的電池管理之設備和方法
本發明之揭示係有關一種電池管理之設備及方法，且尤係有關一種可防止保險絲熔斷的電池管理之設備及方法，該保險絲係用於防止熔斷造成的過量充電。
本申請案聲明擁有在2013年10月7日於韓國提出申請的韓國專利申請案10-2013-0119281以及在2014年10月6日於韓國提出申請的韓國專利申請案10-2014-0134309之優先權，本申請案特此引用該等專利申請案之揭示以供參照。
最近，對諸如膝上型電腦、視訊攝影機、及行動電話等的可攜式電子產品的需求正大幅提高，且電動車(electric vehicle)、油電混合車(hybrid electric vehicle)、儲能電池(energy storage battery)、機器人、及衛星的開發正快速地進行，因而為了符合此一趨勢，目前對可重複再充電及使用的高性能二次電池 (secondary battery)正積極地進行研究。
目前，可用的二次電池包括鎳鎘電池(nickel-cadmium battery)、鎳氫電池(nickel-hydrogen battery)、鎳鋅電池(nickel-zinc battery)、及二次鋰電池(lithium secondary battery)等的二次電池，且在該等二次電池中，二次鋰電池由於在沒有記憶效應(memory effect)的情形下自由地充電及放電、極低的自放電率(self-discharge rate)、以及比鎳基二次電池高的能量密度之優點而在許多領域中受到關注。
可以單一電池芯(battery cell)之方式使用此種二次電池，但是為了用於高電壓及/或高容量的電力儲存裝置，可藉由串聯及/或並聯多個電池芯而使用此種二次電池。此外，可以一電池組(battery pack)之形式使用二次電池，該電池組包含複數個電池芯以及用於控制該等電池芯的整體充電及放電操作之各種電池管理設備。
在電池組的研究及開發中，尋求實現電池組或電池芯的安全改善。如果由於內部短路、過量充電、過量放電、或其他原因產生的熱而導致電解液分解反應或熱失控(thermal runaway)現象，則電池芯可能由於內部壓力的迅速增加而爆炸。電池組中提供的電池管理設備尤其測量且監視每一電池芯的電壓，而防止過量充電導致的爆炸意外。如果電池芯的電壓超過一臨界電壓，亦即，如果該電池芯被過量充電，則該電池管理設備關閉該電池組的一充電/放電線上安裝的一充電/放電開關，以便中斷一大電流 路徑。此外，如果該保護措施失敗了，則該電池組的該充電/放電線上安裝的一保險絲將工作，而保護該電池芯不會由於過量充電而隨後可能受損。亦即，當該電池管理設備決定該電池芯中由於過量充電而有爆炸的危險時，該電池管理設備熔斷該電池組的該充電/放電線上安裝之該保險絲，以便斷開一電路，而使該電池芯不再被充電。
該電池管理設備經由一通訊線路而將資料傳輸到一外部裝置，且自該外部裝置接收資料，以便執行各種控制演算法。因此，通常以積體電路的形式製造該管理系統。然而，由於無線網際網路最近的發展以及高輸出電池組的使用，各種頻率的雜訊或電磁波可能影響到IC。因此，當IC正在測量電池芯的電壓時，可能發生錯誤。
如果該電池管理設備根據錯誤測量的電壓值而決定該電池芯被過量充電，且熔斷該充電/放電線上安裝的該保險絲，則該電池組將變得無法使用。在此種情形中，為了使該電池組能夠被使用，製造商或操作人員應拿起該電池組，檢查電池芯的狀態，然後更換保險絲。
如前文所述，當根據錯誤測量的電壓值熔斷電池組中包含的保險絲而斷開電路時，經濟上的損失及時間上的損失是相當大的。因此，對於可減少電池芯電壓測量操作以及甚至保險絲熔斷操作期間將發生的故障的可能性之一演算法有不斷上升的需求。
本發明之揭示被設計成解決上述的問題，且因而本發明之揭示係有關提供一種具有可防止保險絲根據錯誤測量的電壓值而被不可逆地熔斷的組態及演算法之電池管理設備及方法。
為了實現上述目的，根據本發明揭示的一觀點之一電池管理設備包含：一電池組的一充電/放電線上提供之一保險絲；一輔助控制單元，該輔助控制單元被配置成測量該電池組中包含的一電池芯之電壓，且被配置成在該被測量的電壓值或一第一電壓值高於一預設之第一參考電壓值時輸出一熔斷信號或用於熔斷該保險絲之一信號；以及一主控制單元，該主控制單元被配置成測量該電池組中包含的該電池芯之電壓，且被配置成在一第一條件被滿足且一第二條件被滿足時熔斷該保險絲，該第一條件是該被測量的電壓值或一第二電壓值高於一預設之第二參考電壓值，且該第二條件是自該輔助控制單元接收到該熔斷信號。
該主控制單元可被配置成在該第二條件被滿足之後決定該第一條件是否被滿足。該主控制單元可被配置成在該第二條件被滿足且該第一條件並未被滿足時輸出用於指示該輔助控制單元已故障之一故障信號。
該電池管理設備可進一步包含：在電氣上將該輔助控 制單元連接到該保險絲之一第一線；自該第一線分支出來之一第二線，該第二線在電氣上將一第一節點連接到該主控制單元，該第一節點是該第一線及該第二線之一分支；以及將該第一節點連接到該保險絲的該第一線上提供之一保險絲開關，藉由該主控制單元之控制而開啟該保險絲開關，且該主控制單元可被配置成在該第一條件及該第二條件被滿足時開啟該保險絲開關而讓自該輔助控制單元輸出的該熔斷信號流進該保險絲以便熔斷該保險絲。
該輔助控制單元可包含：被配置成測量該電池芯的電壓之一電壓測量模組；被配置成將該被測量的電壓值轉換為一數位電壓值之一類比至數位(Analog-to-Digital；簡稱A/D)轉換器；以及被配置成儲存該被測量的電壓值及一預設參考電壓值之一記憶體單元。
該主控制單元可包含：被配置成測量該電池芯的電壓之一電壓測量模組；被配置成將該被測量的電壓值轉換為一數位電壓值之一A/D轉換器；以及被配置成儲存該被測量的電壓值及一預設參考電壓值之一記憶體單元。
為了實現上述目的，根據本發明揭示的另一觀點之一電池組包含上述之該電池管理設備以及被串聯或並聯之複數個電池芯。
為了實現上述目的，根據本發明揭示的另一觀點之一儲能系統(energy storage system)包含上述之該電池組。
為了實現上述目的，根據本發明揭示的另一觀點之一 電池充電系統包含上述之該電池組以及用於供電給該電池組之一充電器。
為了實現上述目的，根據本發明揭示的另一觀點之一電池操作系統包含上述之該電池組以及自該電池組供電之一負載。
為了實現上述目的，根據本發明揭示的另一觀點之一電池管理方法包含下列步驟：由一輔助控制單元測量一電池組中包含的一電池芯之電壓；當該被測量的電壓值或一第一電壓值高於一預設之第一參考電壓值時，由該輔助控制單元輸出一熔斷信號或用於熔斷一保險絲之一信號；由一主控制單元測量該電池組中包含的該電池芯之電壓；由該主控制單元決定一第一條件是否被滿足且一第二條件是否被滿足，該第一條件是該被測量的電壓值或一第二電壓值高於一預設之第二參考電壓值，且該第二條件是自該輔助控制單元接收到該熔斷信號；以及當該第一條件被滿足且該第二條件被滿足時，由該主控制單元熔斷該保險絲。
由該主控制單元執行之該決定步驟可包含下列步驟：在該第二條件被滿足之後，決定該第一條件是否被滿足。
該方法可進一步包含下列步驟：當該主控制單元決定該第二條件被滿足且該第一條件並未被滿足時輸出，由該主控制單元輸出用於指示該輔助控制單元已故障之一故障信號。
輸出該熔斷信號之該步驟可包含下列步驟：由該輔助控制單元經由在電氣上將該輔助控制單元連接到該保險絲 之一第一線以及自該第一線分支出來且在電氣上將一第一節點連接到該主控制單元之一第二線而輸出該熔斷信號，其中該第一節點是該第一線及該第二線之一分支，且此時將該第一節點連接到該保險絲的該第一線上提供之一保險絲開關保持在一關閉狀態；且熔斷該保險絲之該步驟可包含下列步驟：由該主控制單元開啟該保險絲開關，而讓自該輔助控制單元輸出的該熔斷信號流進該保險絲。
由該輔助控制單元執行之測量該電壓之該步驟可包含下列步驟：由該輔助控制單元測量該電池芯的電壓；由該輔助控制單元將該被測量的電壓值轉換為一數位電壓值；以及由該輔助控制單元儲存該被轉換之電壓值作為一第一電壓值。
由該主控制單元執行之測量該電壓之該步驟可包含下列步驟：由該主控制單元測量該電池芯的電壓；由該主控制單元將該被測量的電壓值轉換為一數位電壓值；以及由該主控制單元儲存該被轉換之電壓值作為一第二電壓值。
根據本發明揭示的一觀點，在自該輔助控制單元輸出一熔斷信號之後，不立即執行保險絲的熔斷，而是在該主控制單元決定該電池芯被過量充電之後才執行保險絲的熔斷。因此，本發明之揭示可顯著地減少根據因該輔助控制單元的錯誤而導致的該電池芯之錯誤測量的電壓值而將該電池組的保險絲熔斷之可能性。因此，本發明之揭示可將 保險絲被錯誤地熔斷且該電池組變得無法使用時可能發生的經濟上的損失及時間上的損失最小化。
根據本發明揭示的另一觀點，該主控制單元可決定該輔助控制單元中是否發生了錯誤，且輸出一故障信號。因此，電池組操作人員可停止將該電池組充電，或者檢查該輔助控制單元中之錯誤。
100‧‧‧電池管理設備
110‧‧‧輔助控制單元
111,121‧‧‧電壓測量模組
112,122‧‧‧類比至數位轉換器
113,123‧‧‧記憶體單元
120‧‧‧主控制單元
130‧‧‧保險絲
200‧‧‧電池總成
210‧‧‧電池芯
300‧‧‧充電開關
400‧‧‧放電開關
m‧‧‧充電/放電線
各附圖示出本發明揭示之一較佳實施例，且連同前文之揭示而被用於提供對本發明揭示的技術精神之進一步了解，且因而本發明之揭示將不被詮釋為限於該等圖式。
第1圖示出其中包含根據本發明揭示的一實施例的一電池管理設備之一電池組。
第2圖示出包含根據本發明揭示的另一實施例的一電池管理設備之一電池組。
第3圖是根據本發明揭示的又一實施例的一電池管理方法之一流程圖。
在下文中，將參照各附圖而詳細說明本發明揭示之較佳實施例。在說明之前，我們應可了解：本說明書及最後的申請專利範圍中使用的術語不應被詮釋為限於一般及字典的意義，而是應基於容許本案發明人為了以最佳之方式解說而適當地定義各術語之原則，根據對應於本發明揭示 的各技術觀點之意義及觀念而詮釋該等術語。因此，本說明書中提出的說明只是為了解說目的之較佳例子，且該說明之用意並非限制本發明揭示的範圍，因而我們應可了解：可在不脫離本發明揭示之精神及範圍下，對其作出其他的等效物及修改。
第1圖示出其中包含根據本發明揭示的一實施例的一電池管理設備之一電池組。
請參閱第1圖，根據本發明揭示的一實施例之該電池組包含一電池總成200及一電池管理設備100。
電池總成200具有至少一電池芯210。亦即，電池總成200代表一單一電池芯210、或由一些電池芯210構成的一總成，且由一些電池芯210構成的該總成可包含被串聯、或被並聯、或被串聯及並聯的複數個電池芯210。
電池芯210可以是將於下文中述及的一輔助控制單元110及一主控制單元120執行的電壓測量之一目標。亦即，電池芯210在電氣上被連接到輔助控制單元110及主控制單元120，且輔助控制單元110及主控制單元120可測量電池芯210的電壓。
在這種情況下，電池芯210可被實施為可被重複地充電及使用之一鋰離子電池(lithium ion battery)、一鋰聚合物電池(lithium polymer battery)、一鎳鎘電池、一鎳氫電池、及一鎳鋅電池等的電池。然而，本發明之揭示不限於電池芯的類型、輸出電壓、及充電容量(charge capacity)、以及電池組中包含的電池芯之數目等的規 格。
電池管理設備100包含輔助控制單元110、主控制單元120、及一保險絲130。
可在電池組的一充電/放電線(m)上提供保險絲130。如果該電池組中包含的電池芯210或電池總成200被過量充電，則保險絲130可被不可逆地熔斷。當電池芯210被過量充電時，保險絲130可切斷該充電/放電線(m)，而不容許充電/放電。
保險絲130可被設計成回應流入的電流大於或等於一臨界電流而被熔斷。亦即，當流入保險絲130的電流的量大於或等於該臨界電流時，該保險絲可被熔斷。
輔助控制單元110及主控制單元120在電氣上被連接到該電池組中包含的複數個電池芯210，且可測量該等電池芯210的電壓。
輔助控制單元110及主控制單元120可分別包含電壓測量模組111及121，用以測量該等電池芯210之電壓。此外，輔助控制單元110及主控制單元120可分別包含類比至數位(A/D)轉換器112及122，用以將自電壓測量模組111及121輸出的電信號轉換為數位電壓值。此外，輔助控制單元110及主控制單元120可分別包含記憶體單元113及123，用以儲存該等數位電壓值。
記憶體單元113及123是已知為能夠儲存及抹除資料之諸如半導體裝置或硬碟等的高容量儲存媒體(例如，隨機存取記憶體(Random Access Memory；簡稱RAM)、 唯讀記憶體(Read-Only Memory；簡稱ROM)、及電氣可抹除可程式唯讀記憶體(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory；簡稱EEPROM)等的記憶體，且包含不論裝置類型之能夠儲存資訊的任何裝置，而且不限於特定的記憶體裝置。此外，如圖所示，記憶體單元113及123可被包含在輔助控制單元110及主控制單元120中；或者記憶體單元113及123可被設置在輔助控制單元110及主控制單元120之外。
電壓測量模組111及121以及A/D轉換器112及122之結構及工作原理是熟悉此項技術者所習知的，且在本說明書中將省略對其的詳細說明。
輔助控制單元110可測量該電池組中包含的電池芯210之電壓。輔助控制單元110使用電池芯210之該被測量的電壓而決定電池芯210是否被過量充電，且當決定電池芯210被過量充電時，輔助控制單元110可輸出用於熔斷保險絲130的一信號、或一熔斷信號。亦即，當輔助控制單元110測量的電池芯210之電壓值或一第一電壓值高於一預設之一第一參考電壓值時，輔助控制單元110可輸出一熔斷信號。此處，該第一參考電壓值意指被用來作為決定是否過電壓的參考之一值。因此，可根據電池芯210的類型或特性而個別地設定該第一參考電壓值。根據本發明揭示的一實施例，在輸出該熔斷信號之後，不立即執行保險絲130的熔斷，而是只有在主控制單元120作出額外的決定之後，才執行保險絲130的熔斷。為了達到此一目 的，自輔助控制單元110輸出的該熔斷信號可變成主控制單元120的一輸入。
主控制單元120可測量該電池組中包含的電池芯210之電壓。亦即，主控制單元120可以類似於前文中所述的輔助控制單元110之方式測量電池芯210之電壓。換言之，主控制單元120可獨立於輔助控制單元110而測量電池芯210之電壓。
主控制單元120可決定一第一條件及一第二條件是否被滿足。此處，該第一條件代表主控制單元120測量的電池芯210之電壓值或一第二電壓值高於一預設之第二參考電壓值的一條件。此處，該第二參考電壓值與該第一參考電壓值類似，意指被用來作為決定是否過量充電的參考之一電壓值。該第二參考電壓值可被設定成具有與該第一參考電壓值相同的值。
此處，該第二條件是接收到自輔助控制單元110輸出之該熔斷信號的一條件。
主控制單元120可決定該第一條件及該第二條件是否被滿足，且當該第一條件及該第二條件都被滿足時，可熔斷保險絲130。例如，主控制單元120可在電氣上被連接到保險絲130，且可使電流量足以熔斷保險絲130的電流流到該保險絲。
主控制單元120最好是可在該第二條件被滿足之後決定該第一條件是否被滿足。亦即，主控制單元120只有在自輔助控制單元110接收到該熔斷信號之後，才可決定該 第一條件是否被滿足。換言之，主控制單元120只有在輔助控制單元110決定了電池芯210是否被過量充電之後，才可額外地決定電池芯210是否被過量充電。
在替代實施例中，當該第二條件被滿足但是該第一條件不被滿足時，主控制單元120可輸出一故障信號。此處，該故障信號代表用於指示輔助控制單元110已故障的一信號。
亦即，由於與電池芯210是否被過量充電的決定係獨立於輔助控制單元110，所以當與輔助控制單元110所作的決定相同地決定電池芯210被過量充電時，主控制單元120可熔斷保險絲130，且當與輔助控制單元110所作的決定相反地並不決定電池芯210被過量充電時，主控制單元120可輸出用於指示輔助控制單元110已故障的一故障信號。
舉例而言，可將該故障信號輸出到被連接到該電池組的一充電器，以便停止充電，且再舉另一個例子，可將該故障信號輸出到該電池組的該充電/放電線(m)上提供之一充電開關300及/或一放電開關400，以便關閉充電開關300及/或放電開關400。
在該電池組的該充電/放電路徑(m)上，可提供與保險絲130分離的充電開關300及放電開關400。亦即，該電池組可進一步包含充電開關300及放電開關400。充電開關300及放電開關400可被實施為諸如第1圖所示之場效電晶體(Field Effect Transistor；簡稱FET)裝置。充 電開關300及放電開關400主要可執行電池芯210的過量充電保護功能，且藉由主控制單元120的控制而開啟或關閉充電開關300及放電開關400。
在該電池組中，充電及放電端(+,-)可被連接到一負載，而自該電池組或對該電池組充電的一充電器供電給該負載。對該負載的類型沒有特定的限制，且該負載可包括諸如視訊攝影機、行動電話、可攜式個人電腦、可攜式媒體播放器(Portable Media Player；簡稱PMP)、及MP3播放器等的可攜式電子裝置、電動車或油電混合車的馬達、以及直流至直流轉換器等的負載。當然，為了簡化圖式，並未示出該負載或充電器，且本發明之揭示不限於負載或充電器的類型。
請再參閱第1圖，在後文中將說明根據本發明揭示的一實施例的電池管理設備100之操作。
輔助控制單元110測量電池芯210之電壓。輔助控制單元110比較該被測量的第一電壓值以及該預設之第一參考電壓值，而決定該被測量的第一電壓值是否高於該預設之第一參考電壓值。如果該第一電壓值高於該第一參考電壓值，則該輔助控制單元110輸出一熔斷信號。在這種情況下，雖然輸出該熔斷信號，但是並未立即熔斷保險絲130。只有在主控制單元120作出決定之後，才作出是否熔斷保險絲130的決定。
由於自輔助控制單元110輸出的該熔斷信號變成主控制單元120的一輸入，所以當輔助控制單元110輸出該熔 斷信號時，主控制單元120接收該熔斷信號的輸入。該第二條件被滿足作為回應。主控制單元120以獨立於輔助控制單元110之方式測量電池芯210之電壓。主控制單元120比較該被測量的第二電壓值以及該預設之第二參考電壓值，而決定該被測量的第二電壓值是否高於該預設之第二參考電壓值。
如果該第二電壓值高於該第二參考電壓值，則該第一條件被滿足。
在此種方式下，當該第一條件及該第二條件都被滿足時，主控制單元120熔斷保險絲130。此處，該第一條件及該第二條件都被滿足代表輔助控制單元110及主控制單元120都決定電池芯210被過量充電，且其對應於與電池芯210被過量充電有關的決定之可靠性是高的一情況。
相反地，當該第二電壓值不高於該第二參考電壓值時，亦即，當該第二電壓值低於或等於該第二參考電壓值時，該第一條件不被滿足。
當該第一條件被滿足但是該第二條件不被滿足時，主控制單元120不熔斷保險絲130。此處，該第一條件被滿足且該第二條件不被滿足代表：輔助控制單元110決定電池芯210被過量充電，但是主控制單元120決定電池芯210並未被過量充電。此種情況對應於輔助控制單元110已故障之情況。因此，主控制單元120輸出一故障信號，而不熔斷保險絲130。
第2圖示出包含根據本發明揭示的另一實施例的一電 池管理設備之一電池組。
請參閱第2圖，根據本發明揭示的另一實施例的電池組100包含保險絲130、輔助控制單元110、及主控制單元120。
此外，根據本發明揭示的另一實施例之電池管理設備100進一步包含一第一線L1、一第二線L2、及一保險絲開關FS。
此處，該第一線L1意指在電氣上將輔助控制單元110連接到保險絲130之一線。此外，該第二線L2自該第一線L1分支出來，且意指在電氣上將第一節點N1(或該第一線L1及該第二線L2的一分支)連接到主控制單元120之一線。亦即，輔助控制單元110經由該第一線L1及該第二線L2而在電氣上被連接到保險絲130及主控制單元120。在這種情況下，輔助控制單元110可經由該第一線L1及該第二線L2而輸出一熔斷信號。
在該第一線L1上，尤指在將該第一節點N1連接到保險絲130之該第一線L1上，提供了該保險絲開關FS。該保險絲開關FS被配置成：保持在一關閉狀態，且藉由主控制單元120之控制而被開啟。
在根據本發明揭示的另一實施例之電池管理設備100中，當輔助控制單元110輸出一熔斷信號時，該熔斷信號循序經由該第一線L1、該第一節點N1、及該第二線L2而被輸入到保險絲130。因為該保險絲開關FS處於一關閉狀態，所以雖然自輔助控制單元110輸出該熔斷信號， 但是保險絲130並未被熔斷。
然而，當主控制單元120接收到該熔斷信號的輸入(該第二條件被滿足)且因而決定電池芯210是否被過量充電時，決定電池芯210被過量充電(該第一條件被滿足)，且主控制單元120開啟該保險絲開關FS。因此，自輔助控制單元110輸出的該熔斷信號可經由該第一線L1、該第一節點N1、及該保險絲開關FS而流進保險絲130，因而保險絲130被熔斷。利用此種方式，可減少保險絲130被錯誤地熔斷之可能性。在這種情況下，當該熔斷信號流進保險絲130時，該熔斷信號可對應於具有足以熔斷保險絲130的電流值之一電信號。
在後文中，將提供對根據本發明揭示的又一實施例的一電池管理方法之說明。根據本發明揭示的又一實施例的該電池管理方法是使用前文所述的該電池管理設備之一方法，且對該電池管理設備之說明將同樣適用，因而此處將省略重複的說明。
第3圖是根據本發明揭示的另一實施例的一電池管理方法之一流程圖。
請參閱第3圖，根據本發明揭示的另一實施例的該電池管理方法係如下文所述。首先，輔助控制單元110測量該電池組中包含的電池芯210之電壓(S301)。然後，輔助控制單元110將一第一電壓值或輔助控制單元110測量的一電壓值與一預設之第一參考電壓值比較(S303)。當該輔助控制單元110將該第一電壓值與該第一參考電壓值 比較之結果是該第一電壓值不高於該第一參考電壓值時，亦即，低於或等於該第一參考電壓值時，輔助控制單元110不執行各別的操作。亦即，當電池芯210並未被過量充電時，輔助控制單元110不執行各別的操作。相反地，當該輔助控制單元110將該第一電壓值與該第一參考電壓值比較之結果是該第一電壓值高於該第一參考電壓值時，輔助控制單元110輸出一熔斷信號或用於熔斷該保險絲的一信號(S305)。
另一方面，主控制單元120以獨立於輔助控制單元110之方式測量電池芯210之電壓(S307)。
然後，主控制單元120決定該第一條件及該第二條件是否被滿足(S309a及S309b)。在第3圖之實施例中，與該第二條件是否被滿足有關的決定是在與該第一條件是否被滿足有關的決定之前作出。當輔助控制單元110輸出一熔斷信號且主控制單元120自輔助控制單元110接收到該熔斷信號時，該第二條件被滿足(S309a中之"是")。
然後，主控制單元120決定該第一條件是否被滿足(S309)。亦即，主控制單元120將一第二電壓值或主控制單元120測量的一電壓值與一預設之第二參考電壓值比較。當該主控制單元120將該第二電壓值與該第二參考電壓值比較之結果是該第二電壓值高於該第二參考電壓值時，主控制單元120熔斷保險絲130(S311)。相反地，當該第二電壓值不高於該第二參考電壓值時，亦即，低於或等於該第二參考電壓值時，主控制單元120輸出用於指 示輔助控制單元110已故障的一故障信號(S313)。
在這種情況下，輔助控制單元110執行的測量該電壓之該步驟(S301)可包含下列步驟：測量電池芯210之電壓；將該被測量的電壓值轉換為一數位電壓值；以及將該被轉換之電壓值儲存為一第一電壓值。同樣地，主控制單元120執行的測量該電壓之該步驟(S307)可包含下列步驟：測量電池芯210之電壓；將該被測量的電壓值轉換為一數位電壓值；以及將該被轉換之電壓值儲存為一第二電壓值。
可使用第2圖之該電池管理設備執行根據本發明揭示的又一實施例的該電池管理方法。亦即，可使用包含該第一線L1、該第二線L2、及該保險絲開關FS之該電池管理設備執行根據本發明揭示的又一實施例的該電池管理方法。
具體而言，在輸出該熔斷信號之該步驟(S305)中，輔助控制單元110在該保險絲開關FS保持在一關閉狀態的狀態下經由該第一線L1及該第二線L2而輸出該熔斷信號。因此，雖然輔助控制單元110輸出該熔斷信號，但是該熔斷信號不會流進保險絲130。自輔助控制單元110輸出的該熔斷信號只流進主控制單元120。
當主控制單元120接收到該熔斷信號(S309a中之"是")，且決定該第二電壓值高於該第二參考電壓值(S309b中之"是")時，主控制單元120熔斷保險絲130(S311)。在這種情況下，可由主控制單元120開啟該保 險絲開關FS，而由主控制單元120執行熔斷保險絲130之步驟(S311)。亦即，熔斷該保險絲之該步驟(S311)包含下列步驟：開啟該保險絲開關FS，讓自輔助控制單元110輸出的該熔斷信號流進保險絲130，而熔斷保險絲130。
為了執行前文所述之各控制邏輯，輔助控制單元110及主控制單元120可包含與本發明揭示相關的技術中習知之一處理器、一特定應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit；簡稱ASIC)、其他晶片組、一邏輯電路、一通訊數據機、及一資料處理裝置等的組件。此外，當該等例示控制邏輯被實施為軟體時，輔助控制單元110及主控制單元120可被實施為一程式模組總成。在這種情況下，該程式模組可被儲存在一記憶體中，且被一處理器執行。此處，該記憶體可在該處理器之內或之外，且被各種習知的方式連接到該處理器。此外，該記憶體可在記憶體單元113及123之內或之外。該記憶體共同地意指一種被用於儲存資訊之裝置，與裝置類型無關，且不限於特定之記憶體裝置。
如前文所述，電池管理設備100可以是一電池組的一組件，該電池組包含由被串聯或並聯的複數個電池芯210構成之一電池總成200、以及用於執行對電池總成200的充電/放電控制之一系統。在此種情形中，電池管理設備100可被與用於執行對電池總成200的充電/放電控制之該系統整合，且可被實施為一獨立的電路裝置。
此外，電池管理設備100可以是包含複數個電池組的一儲能系統中之一組件。
此外，電池管理設備100可以是包含一電池組以及用於供電給該電池組的一充電器的一電池充電系統中之一組件。
此外，根據本發明揭示的電池管理設備100可以是包含一電池組以及自該電池組供電的一負載的一電池操作系統中之一組件。
該電池操作系統可包括諸如電動車(Electric Vehicle；簡稱EV)、油電混合車(Hybrid Electric Vehicle；簡稱HEV)、電動自行車(Electric Bike；簡稱E-Bike)、電動工具(power tool)、包含複數個電池組的儲能系統、不斷電電源供應器(Uninterruptible Power Supply；簡稱UPS)、可攜式電腦、行動電話、可攜式音訊裝置、及可攜式視訊裝置等的電池操作系統，且該負載可包括諸如利用電池組供電產生旋轉力的馬達、或將電池組供應的電源轉換為各種電路組件所需的電源之電源轉換器(power inverter)電路。
根據一觀點，本發明之揭示可顯著地減少根據發生錯誤的電池芯電壓值而熔斷電池組的保險絲之可能性。因此，本發明之揭示可避免保險絲被錯誤地熔斷且該電池組變得無法使用時可能發生的經濟上的損失及時間上的損失。
在說明本發明之揭示時，我們應可了解：各圖式所示 之根據本發明揭示的電池管理設備之每一元件是以邏輯的方式區分，而不是以實體的方式區分。
亦即，每一元件對應於用於實現本發明揭示的技術精神之一邏輯元件，且因而縱然每一元件是被整合的或分離的，只要本發明揭示的邏輯元件執行之功能可被實施，都應將其詮釋為在本發明揭示的範圍內，且我們應可了解：如果元件執行相同的或類似的功能，則不論該等元件的名稱是否相同，都是在本發明揭示的範圍內。
雖然前文中只以與有限數目的實施例及圖式有關之方式說明了本發明之揭示，但是本發明之揭示不限於此，且我們應可了解：熟悉此項技術的一般人士可在本發明揭示以及最後的申請專利範圍及其等效物之精神及範圍內作出各種改變及修改。
100‧‧‧電池管理設備
110‧‧‧輔助控制單元
111,121‧‧‧電壓測量模組
112,122‧‧‧類比至數位轉換器
113,123‧‧‧記憶體單元
120‧‧‧主控制單元
130‧‧‧保險絲
200‧‧‧電池總成
210‧‧‧電池芯
300‧‧‧充電開關
400‧‧‧放電開關
m‧‧‧充電/放電線

Claims (16)

  1. 一種電池管理設備，包含：一電池組的一充電/放電線上提供之一保險絲；一輔助控制單元，該輔助控制單元被配置成測量該電池組中包含的一電池芯之電壓，且被配置成在該被測量的電壓值或一第一電壓值高於一預設之第一參考電壓值時輸出一熔斷信號或用於熔斷該保險絲之一信號；以及一主控制單元，該主控制單元被配置成測量該電池組中包含的該電池芯之電壓，且被配置成在一第一條件被滿足且一第二條件被滿足時熔斷該保險絲，該第一條件是該被測量的電壓值或一第二電壓值高於一預設之第二參考電壓值，且該第二條件是自該輔助控制單元接收到該熔斷信號。
  2. 如申請專利範圍第1項之電池管理設備，其中該主控制單元被配置成在該第二條件被滿足之後決定該第一條件是否被滿足。
  3. 如申請專利範圍第1項之電池管理設備，其中該主控制單元被配置成在該第二條件被滿足且該第一條件並未被滿足時輸出用於指示該輔助控制單元已故障之一故障信號。
  4. 如申請專利範圍第1項之電池管理設備，進一步包含：在電氣上將該輔助控制單元連接到該保險絲之一第一線； 自該第一線分支出來之一第二線，該第二線在電氣上將一第一節點連接到該主控制單元，該第一節點是該第一線及該第二線之一分支；以及將該第一節點連接到該保險絲的該第一線上提供之一保險絲開關，係藉由該主控制單元之控制而開啟該保險絲開關，其中該主控制單元被配置成在該第一條件及該第二條件被滿足時開啟該保險絲開關而讓自該輔助控制單元輸出的該熔斷信號流進該保險絲以便熔斷該保險絲。
  5. 如申請專利範圍第1項之電池管理設備，其中該輔助控制單元包含：被配置成測量該電池芯的電壓之一電壓測量模組；被配置成將該被測量的電壓值轉換為一數位電壓值之一類比至數位(A/D)轉換器；以及被配置成儲存該被測量的電壓值及一預設參考電壓值之一記憶體單元。
  6. 如申請專利範圍第1項之電池管理設備，其中該主控制單元包含：被配置成測量該電池芯的電壓之一電壓測量模組；被配置成將該被測量的電壓值轉換為一數位電壓值之一A/D轉換器；以及被配置成儲存該被測量的電壓值及一預設參考電壓值之一記憶體單元。
  7. 一種電池組，包含： 根據申請專利範圍第1至6項中之任一項之一電池管理設備；以及被串聯或並聯之複數個電池芯。
  8. 一種儲能系統，包含：根據申請專利範圍第7項之一電池組。
  9. 一種電池充電系統，包含：根據申請專利範圍第7項之一電池組；以及用於供電給該電池組之一充電器。
  10. 一種電池操作系統，包含：根據申請專利範圍第7項之一電池組；以及自該電池組供電之一負載。
  11. 一種電池管理方法，包含下列步驟：由一輔助控制單元測量一電池組中包含的一電池芯之電壓；當該被測量的電壓值或一第一電壓值高於一預設之第一參考電壓值時，由該輔助控制單元輸出一熔斷信號或用於熔斷一保險絲之一信號；由一主控制單元測量該電池組中包含的該電池芯之電壓；由該主控制單元決定一第一條件是否被滿足且一第二條件是否被滿足，該第一條件是該被測量的電壓值或一第二電壓值高於一預設之第二參考電壓值，且該第二條件是自該輔助控制單元接收到該熔斷信號；以及當該第一條件及該第二條件被滿足時，由該主控制單 元熔斷該保險絲。
  12. 如申請專利範圍第11項之電池管理方法，其中由該主控制單元執行之該決定步驟包含下列步驟：在該第二條件被滿足之後，決定該第一條件是否被滿足。
  13. 如申請專利範圍第11項之電池管理方法，進一步包含下列步驟：當該主控制單元決定該第二條件被滿足且該第一條件並未被滿足時輸出，由該主控制單元輸出用於指示該輔助控制單元已故障之一故障信號。
  14. 如申請專利範圍第11項之電池管理方法，其中輸出該熔斷信號之該步驟包含下列步驟：由該輔助控制單元經由在電氣上將該輔助控制單元連接到該保險絲之一第一線以及自該第一線分支出來且在電氣上將一第一節點連接到該主控制單元之一第二線而輸出該熔斷信號，該第一節點是該第一線及該第二線之一分支，且此時將該第一節點連接到該保險絲的該第一線上提供之一保險絲開關保持在一關閉狀態；以及熔斷該保險絲之該步驟包含下列步驟：由該主控制單元開啟該保險絲開關，而讓自該輔助控制單元輸出的該熔斷信號流進該保險絲。
  15. 如申請專利範圍第11項之電池管理方法，其中由該輔助控制單元執行之測量該電壓之該步驟包含下列步驟：由該輔助控制單元測量該電池芯的電壓； 由該輔助控制單元將該被測量的電壓值轉換為一數位電壓值；以及由該輔助控制單元儲存該被轉換之電壓值作為一第一電壓值。
  16. 如申請專利範圍第11項之電池管理方法，其中由該主控制單元執行之測量該電壓之該步驟包含下列步驟：由該主控制單元測量該電池芯的電壓；由該主控制單元將該被測量的電壓值轉換為一數位電壓值；以及由該主控制單元儲存該被轉換之電壓值作為一第二電壓值。
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