TW201824686A - 電池管理系統及其方法 - Google Patents

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Abstract

一種電池管理系統，其可包含供電模組、量測模組、開關模組及處理模組。供電模組可透過開關模組與負載或充電電源連接。量測模組可量測供電模組之複數個運作訊號。處理模組可交叉比對該些運作訊號以判斷供電模組之運作狀態，並可根據運作狀態及該些運作訊號啟動安全性保護項目；而處理模組可根據安全性保護項目的危險性決定執行全域保護程序以切斷開關模組或執行局部保護程序以在緩衝時間過後切斷開關模組。

Description

電池管理系統及其方法
本發明係有關於一種電池管理系統，特別是一種具進階保護功能的電池管理系統。本發明還涉及此電池管理系統的電池管理方法。
地球上的溫室氣體大多來自二氧化碳，二氧化碳的大量排放導致全球暖化及氣候變遷，而造成二氧化碳排放量增加的最大原因就是燃油車所排放的廢氣。而為了解決上述的問題，低噪音、低污染及節能的電動車輛也就成為了未來發展的趨勢。
然而，電動車輛需要依靠電池來進行驅動，因此也需要一個電池管理系統(Battery management system，BMS)，來防止電池發生異常狀態，以保護電動車輛能夠安全性行駛。
一般而言，現有的電池管理系統能提供的安全性保護項目包含充電過電壓保護、充電過電流保護、放電過熱保護、充電過熱保護及充電時間保護等等。當電池管理系統執行充電過電壓保護時，電池管理系統會在電池充電時電壓超過一電壓門檻值時啟動保護機制，如切斷電池之充電開關，並於電壓下降至低於此電壓門檻值時解除保護機制。然而，由於電池管理系統執行充電過電壓保護時僅參考電壓訊號，因此很容易因為雜訊干擾而產生誤動作的情況，且由於保護機制啟動與解除的門檻值相同，故使保護機制會頻繁地啟動及解除；此外，保護機制也容易在電動車輛行駛中無預 警地啟動，使電動車輛在行駛中突然產生斷電的情況，故可能造成嚴重的安全問題。
當電池管理系統執行充電過電流保護時，電池管理系統會在電池充電且電流超過一電流門檻值時啟動保護機制，如切斷電池之充電開關，並於電流下降至低於此電流門檻值時解除保護機制。然而，由於電池管理系統執行充電過電流保護時僅參考電流訊號，因此很容易因為雜訊干擾而產生誤動作的情況，且由於保護機制啟動與解除的門檻值相同，故使保護機制會頻繁地啟動及解除；同樣的，保護機制也容易在電動車輛行駛中無預警地啟動，使電動車輛在行駛中突然產生斷電的情況，故可能造成嚴重的安全問題。
當電池管理系統執行充電過熱保護時，電池管理系統會在電池充電且溫度超過一溫度門檻值時啟動保護機制，如切斷電池之充電開關，並於溫度下降至低於此溫度門檻值時解除保護機制。然而，由於電池管理系統執行充電過熱保護時僅參考溫度訊號，因此很容易因為雜訊干擾而產生誤動作的情況，且由於保護機制啟動與解除的門檻值相同，故使保護機制會頻繁地啟動及解除。
當電池管理系統執行放電過熱保護時，電池管理系統會在電池放電且溫度超過一溫度門檻值時啟動保護機制，如切斷電池之放電開關，並於溫度下降至低於此溫度門檻值時解除保護機制。然而，由於電池管理系統執行放電過熱保護時僅參考溫度訊號，因此很容易因為雜訊干擾而產生誤動作的情況，且由於保護機制啟動與解除的門檻值相同，故使保護機制會頻繁地啟動及解除；同樣的，保護機制也容易在電動車輛行駛中無預警地啟動，使電動車輛在行駛中突然產生斷電的情況，故可能造成嚴重的安全問題。
當電池管理系統執行充電時間保護時，電池管理系統會在當電池任一串電壓達到設定值時或是充電器偵測充電時間超過一預設充電時間後切斷電池之充電開關。然而，上述的保護機制容易使定電壓充電時間過長而使電池損壞。此外，或是電池已經處於飽電狀態下，但使用者又插上充電器再次對電池充電，如此也會使電池之使用壽命大幅降低。
因此，如何提出一種電池管理系統，能夠有效改善習知技藝之電池管理系統的各種缺點已成為一個刻不容緩的問題。
有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之其中一目的就是在提供一種電池管理系統，以解決習知技藝之電池管理系統的各種缺點。
根據本發明之其中一目的，提出一種電池管理系統，其可包含供電模組、量測模組、開關模組及處理模組。供電模組可透過開關模組與負載或充電電源連接。量測模組可量測供電模組之複數個運作訊號。處理模組可交叉比對該些運作訊號以判斷供電模組之運作狀態，並可根據運作狀態及該些運作訊號啟動安全性保護項目；而處理模組可根據安全性保護項目的危險性決定執行全域保護程序以切斷開關模組或執行局部保護程序以在緩衝時間過後切斷開關模組。
根據本發明之其中一目的，再提出一種電池管理方法：透過開關模組連接供電模組與負載或充電電源；以量測模組量測供電模組以獲得複數個運作訊號；以及透過處理模組交叉比對該些運作訊號以判斷供電模組之運作狀態，並根據運作狀態及該些運作訊號啟動安全性保護項目，再執行全域保護程序以切斷開關模組，或執行局部保護程序以在緩衝時間過後切斷開關模組。
承上所述，依本發明之電池管理系統及其方法，其可具有一或多個下 述優點：
(1)本發明之一實施例中，電池管理系統可交叉比對供電模組之複數個運作訊號以判斷供電模組之運作狀態，並可根據運作狀態及至少一個運作訊號啟動安全性保護項目，因此不會雜訊干擾而產生誤動作的情況，使電池管理系統的效能大幅提升。
(2)本發明之一實施例中，針對沒有立即性危險的安全性保護項目，電池管理系統可執行局部保護程序以提供緩衝時間，因此可提供使用者足夠的時間將電動車輛停放在適當的地點，故可有效地避免電動車輛在行駛中突然產生斷電的情況，因此具有更高的安全性。
(3)本發明之一實施例中，電池管理系統可針對部份安全性保護項目提供保護啟動門檻值及保護解除門檻值以避免保護機制頻繁地啟動及解除，進一步提升電池管理系統的可靠度。
(4)本發明之一實施例中，電池管理系統可提供充電流程下的定電壓充電階段保護，因此可有效地防止定電壓充電階段時間過長或充電截止電流過低而使電池損壞，以延長電池的使用壽命。
(5)本發明之一實施例中，電池管理系統之安全性保護項目可具有對應不同的氣候環境的警示訊號設定參數及各項安全保護項目之設定參數值，使電池管理系統可能用於不同氣候的地區，應用上更為廣泛。
(6)本發明之一實施例中，電池管理系統更可提供電壓量測斷線保護、電流量測斷線及溫度量測斷線保護，以確保電池之電壓、電流及溫度均可準確量測，因此可提升電池管理系統的量測準確度。
(7)本發明之一實施例中，電池管理系統可準確判斷開關是否失效，並可進一步提供開關失效後的保險防護，因此可確保電池管理系統之開關運作功能，故可進一步提升電池管理系統的安全性。
1、2‧‧‧電池管理系統
11‧‧‧供電模組
12‧‧‧量測模組
13‧‧‧處理模組
14‧‧‧開關模組
15‧‧‧保險模組
2‧‧‧電池管理系統
21‧‧‧電池組
22A‧‧‧電池組電流量測單元
22B‧‧‧電池組電壓量測單元
22C‧‧‧電壓/溫度量測單元
23A‧‧‧運算控制單元
23B‧‧‧邏輯判斷單元
24‧‧‧開關模組
25‧‧‧開關控制模組
26‧‧‧通訊模組
27‧‧‧資料儲存模組
28‧‧‧比流器
29‧‧‧主動/被動式保險單元
S1~S2‧‧‧運作訊號
SP‧‧‧安全性保護項目
L‧‧‧負載
CS‧‧‧充電電源
LF‧‧‧局部保護程序
WF‧‧‧全域保護程序
P1~P10‧‧‧警示訊號
AS‧‧‧量測異常警示訊號
SH‧‧‧比流器
CR‧‧‧限流電阻
TR‧‧‧熱敏電阻
R‧‧‧電阻
C-FET、D-FET、PreD-FET‧‧‧子開關
Mux‧‧‧多工器
MCU‧‧‧微控制器
OP1~OP4‧‧‧運算放大器
L1~L8‧‧‧量測線
AR‧‧‧箭頭AR
J‧‧‧接點
P+‧‧‧電池管理系統2之輸出端
B+‧‧‧電池組21之輸出端
Vtemp、V1~V4、VDD‧‧‧電壓
第1圖 係為本發明之電池管理系統之第一實施例之方塊圖。
第2圖 係為本發明之第一實施例之流程圖。
第3圖 係為本發明之電池管理系統之第二實施例之方塊圖。
第4圖 係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第一示意圖。
第5圖 係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第二示意圖。
第6圖 係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第三示意圖。
第7圖 係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第四示意圖。
第8圖 係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第五示意圖。
第9圖 係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第六示意圖。
第10圖 係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第七示意圖。
第11圖 係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第八示意圖。
第12圖 係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第九示意圖。
第13A圖 係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第十示意圖。
第13B圖 係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第十一示意圖。
第14A圖 係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第十二示意圖。
第14B圖 係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第十三示意圖。
第14C圖 係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第十四示意圖。
第14D圖 係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第十五示意圖。
第15圖 係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第十六示意圖。
第16A圖 係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第十七示意圖。
第16B圖 係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第十八示意圖。
第17A圖 係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第十九示意圖。
第17B圖 係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第二十示意圖。
第18圖，其係為本發明之第二實施例之流程圖。
以下將參照相關圖式，說明依本發明之電池管理系統及其方法之實施例，在以下描述及/或申請專利範圍中，當提及元件「連接」或「耦合」至另一元件時，其可直接連接或耦合至該另一元件或可存在介入元件；而當提及元件「直接連接」或「直接耦合」至另一元件時，不存在介入元件，用於描述元件或層之間之關係之其他字詞應以相同方式解釋。為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。
請參閱第1圖，其係為本發明之電池管理系統之第一實施例之方塊圖。如圖所示，電池管理系統1可包含供電模組11、量測模組12、開關模組14、保險模組15及處理模組13。在較佳的實施例中，電池管理系統1可應用於電動車輛或其它各種不同的裝置。供電模組11可透過開關模組經過保險模組15與負載或充電電源連接，並與處理模組13連接；在較佳的實施例中，供電模組11可為電池組。
量測模組12可量測供電模組11以獲得至少二個個運作訊號S1~S2；在 較佳的實施例中，該些運作訊號也可為二個以上，其可包含電流訊號、電壓訊號、溫度訊號及電量訊號中之二個或以上。
處理模組13可交叉比對該些運作訊號S1~S2以判斷供電模組11之運作狀態，如放電狀態、充電狀態或休息狀態。而處理模組11可根據該些運作訊號S1~S2及供電模組11之運作狀態準確判斷是否為量測異常或是供電模組11處於異常狀態，以避免誤動作產生。
若處理模組13判斷為量測異常，處理模組13可根據至少一個運作訊號S1~S2及警示門檻值發出量測異常警示訊號。而若處理模組13偵測到量測異常警示訊號產生並持續一預設時間後，則表示電池管理系統1已無法正確的執行量測功能，此時處理模組13則可執行局部保護程序。
若處理模組13判斷為供電模組11處於異常狀態，處理模組13可根據供電模組11之運作狀態及該些運作訊號S1-S2啟動安全性保護項目SP。其中，處理模組13可根據供電模組11之運作狀態、至少一個運作訊號S1~S2及保護啟動門檻值啟動安全性保護項目SP；此外，處理模組13也可根據供電模組11之運作狀態、至少一個運作訊號S1~S2及保護解除門檻值取消執行安全性保護項目SP；透過上述的機制可以有效防止安全性保護項目SP頻繁地啟動及解除。在較佳的實施例中，安全性保護項目可以為充電過電壓保護、放電低電壓保護、充電過電流保護、放電過電流保護、放電過熱保護、充電過熱保護、零電量保護、滿電量保護、定電壓充電階段保護、內短路保護或量測線斷線保護等等。
其中，處理模組13可根據安全性保護項目SP的危險性決定執行全域保護程序或局部保護程序；當處理模組13執行危險性較高的安全性保護項目SP時，處理模組13可執行全域保護程序以直接切斷開關模組14，使供電模組11停止供電至負載L或停止由充電電源CS源進行充電；當處理模 組13執行危險性較低的安全性保護項目SP時，處理模組13可執行局部保護程序以在緩衝時間過後才切斷開關模組14，使供電模組11停止供電至負載L或停止由充電電源CS源進行充電；換句話說，處理模組13可在緩衝時間過後才執行全域保護程序，以提供使用者緩衝時間來採取緊急措施，如將電動車輛停放在適當地點，以防止電動車輛在行駛中突然產生斷電的情況。
保險模組15可設置在充電路徑、放電路徑或充放電路徑，而供電模組11可透過開關模組經過保險模組15與負載或充電電源連接，並與處理模組13連接以保護整個電池管理系統1：在較佳的實施例中，保險模組15可為被動式保險絲或主動式保險絲；其中，被動式保險絲可在電流連續超過設定值時啟動自我斷開機制，而主動式保險絲則可開關模組失效後由處理模組13切斷。
當然，上述的內容僅為舉例，而非用於限制本發明，電池管理系統1之結構及功能均可依實際需求改變，本發明並不以此為限。
透過上述的機制，電池管理系統1可準確判斷是否為量測異常或是供電模組11已處於異常狀態，以避免因雜訊干擾導致安全性保護項目SP被錯誤地觸發，使電池管理系統的效能大幅提升。此外，電池管理系統1針對沒有立即性危險的安全性保護項目，可執行局部保護程序以提供緩衝時間供使用者將電動車輛停放在適當的地點，故可有效地避免電動車輛在行駛中突然斷電的情況，因此具有更高的安全性。此外，電池管理系統1可有效防止安全性保護項目SP頻繁地啟動及解除，具更佳的可靠性。
值得一提的是，習知技藝之電池管理系統雖然能提供多種安全性保護項目，然而習知技藝之電池管理系統在執行一種安全性保護項目時大多只參考一種訊號，因此很容易因為雜訊干擾而產生誤動作的情況。相反的， 電池管理系統可交叉比對供電模組之複數個運作訊號以判斷供電模組之運作狀態，並可根據供電模組11之運作狀態及至少一個運作訊號啟動安全性保護項目，因此不會因雜訊干擾而產生誤動作的情況，使電池管理系統的效能大幅提升。
又，習知技藝之電池管理系統容易在電動車輛行駛中無預警地啟動保護機制，使電動車輛突然無法正常行駛，故可能造成嚴重的安全問題。相反的，根據本發明之實施例，針對沒有立即性危險的安全性保護項目，電池管理系統可執行局部保護程序以提供緩衝時間，因此可提供使用者足夠的時間將電動車輛停放在適當的地點，故可有效地避免電動車輛在行駛中突然斷電的情況，因此具有更高的安全性。
此外，習知技藝之電池管理系統在執行一種安全性保護項目時，由於保護機制啟動與解除的門檻值相同，故使保護機制會頻繁地啟動及解除。相反的，根據本發明之實施例，電池管理系統可針對部份安全性保護項目提供保護啟動門檻值及保護解除門檻值以避免保護機制頻繁地啟動及解除，進一步提升電池管理系統的可靠度。
請參閱第2圖，其係為本發明之第一實施例之流程圖。如圖所示，本實施例之電池管理方法可包含下列步驟：
在步驟S201中，透過開關模組經過保險模組連接供電模組與負載或充電電源，並與處理模組連接。
在步驟S202中，以量測模組量測供電模組以獲得複數個運作訊號。
在步驟S203中，透過處理模組交叉比對該些運作訊號以判斷供電模組之運作狀態。
在步驟S204中，透過處理模組根據供電模組之運作狀態及該些運作訊號啟動安全性保護項目，再執行全域保護程序以切斷開關模組，或執行局 部保護程序以在緩衝時間過後切斷開關模組。
在步驟S205中，由處理模組判斷開關模組是否失效，並在判斷開關模組失效後切斷保險模組。
請參閱第3圖，其係為本發明之電池管理系統之第二實施例之方塊圖。如圖所示，電池管理系統2可包含電池組21、量測模組22、開關模組24、處理模組、開關控制模組25、通訊模組26、資料儲存模組27、比流器28及主動/被動式保險單元29。在較佳的實施例中，電池管理系統2可應用於電動車輛或其它各種不同的裝置。
電池組21可包含複數個電池單元211，並可透過比流器28、開關模組24及主動/被動式保險單元29與負載L或充電電源CS連接，主動/被動式保險單元29並可與處理模組連結。主動/被動式保險單元29可在電流連續超過設定值時啟動自我斷開機制，或可開關模組24失效後由處理模組切斷。
量測模組可包含電池組電流量測單元22A、電池組電壓量測單元22B及電壓/溫度量測單元22C。電池組電流量測單元22A可量測比流器28的電流訊號及判斷電池組充電或放電；電池組電壓量測單元22B可量測電池組21輸出總電壓，用以判斷電池組21輸出準位及判斷電池組21是否供電；電壓/溫度量測單元22C則可量測各個電池單元21之電壓，並可分別透過熱敏電阻TR與各個電池單元21連接以量測溫度。透過上述的機制，量測模組可以量測電池組21以獲得複數個運作訊號，其可包含電流訊號、電壓訊號、溫度訊號及電量訊號中之二個或以上，並將該些運作訊號量傳送至運算與控制單元23A。
資料儲存模組27可儲存電壓、電流及溫度量測校正表、警示訊號設定參數及各項安全保護項目之設定參數值；此外，資料儲存模組27可儲存多 組警示訊號設定參數及各項安全保護項目之設定參數值，使電池管理系統2可以應用於具有不同氣候環境的地區(如寒帶地區、溫帶地區及熱帶地區)。
開關控制模組25可導通或切斷開關模組24以控制電池組21與負載L或充電電源CS的連接；開關控制模組25可為微控制器(MCU)或其它驅動元件。
處理模組可包含運算控制單元23A及邏輯判斷單元23B；運算控制單元23A及邏輯判斷單元23B可為微控制器(MCU)或其它類比或數位元件。運算控制單元23A可交叉比對該些運作訊號以判斷電池組21之運作狀態，如放電狀態、充電狀態或休息狀態，並可計算充電電量與放電電量之積分結果，並可將該些該些運作訊號及其它相關資訊傳送至邏輯判斷單元23B及通訊模組26。而邏輯判斷單元23B可根據該些運作訊號及電池組21之運作狀態準確判斷是否為量測異常或是電池組21處於異常狀態，而運算控制單元23A可依邏輯判斷單元23B之邏輯判斷結果及資料儲存模組27儲存的警示訊號設定參數宜及各項安全保護項目之設定參數值執行相應的操作，以避免誤動作產生。
若邏輯判斷單元23B判斷為量測異常，運算控制單元23A可根據至少一個運作訊號及警示門檻值發出量測異常警示訊號。而若邏輯判斷單元23B偵測到量測異常警示訊號產生並持續一預設時間後，則表示電池管理系統2已無法正確的執行量測功能，此時運算控制單元23A則可執行局部保護程序。
若邏輯判斷單元23B判斷為電池組21處於異常狀態，運算控制單元23A可根據電池組21之運作狀態及該些運作訊號啟動安全性保護項目。其中，運算控制單元23A可根據電池組21之運作狀態、至少一個運作訊號及保護啟動門檻值啟動安全性保護項目；此外，運算控制單元23A也可根據 電池組21之運作狀態、至少一個運作訊號及保護解除門檻值取消執行安全性保護項目；透過上述的機制可以有效防止安全性保護項目頻繁地啟動及解除。其中，安全性保護項目可以為充電過電壓保護、放電低電壓保護、充電過電流保護、放電過電流保護、放電過熱保護、充電過熱保護、零電量保護、滿電量保護、定電壓充電階段保護、內短路保護或量測線斷線保護等等；本實施例將舉例說明電池管理系統2如何執行上述安全性保護項目。
其中，運算控制單元23A可根據安全性保護項目的危險性決定執行全域保護程序或局部保護程序；當運算控制單元23A可執行危險性較高的安全性保護項目時，運算控制單元23A可執行全域保護程序以控制開關控制模組25直接切斷開關模組24或切斷主動/被動式保險單元29，使電池組21停止供電至負載L或停止由充電電源CS源進行充電；當運算控制單元23A執行危險性較低的安全性保護項目SP時，運算控制單元23A可執行局部保護程序以在緩衝時間過後才控制開關控制模組25切斷開關模組24或切斷主動式保險絲29，使電池組21停止供電至負載L或停止由充電電源CS源進行充電；換句話說，運算控制單元23A可在緩衝時間過後才執行全域保護程序，以提供使用者緩衝時間來採取緊急措施，如將電動車輛停放在適當地點，以防止電動車輛在行駛中突然產生斷電的情況。
通訊模組26可傳輸電池組21之相關資訊至外部裝置，例如電壓、溫度、電流、電量積分、殘電量、劣化狀態、保護狀態等相關資訊，使電池組21可以依照上述資訊與調整及管理電池組21之耗能狀況。
請參閱第4圖，其係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第一示意圖。第4圖舉例說明了電池管理系統2執行放電低壓保護之程序。
如圖所示，當處理模組偵測到電壓瞬間下降，但電流與溫度都沒有任 何變化，則處理模組可判定是電壓受到雜訊干擾因素導致量測異常，因此處理模組可在電壓下降至保護啟動門檻值時發出量測異常警示訊號AS，並可在電壓上升至警示解除門檻值時關閉量測異常警示訊號AS。
當處理模組偵測到電壓瞬間下降，而放電電流也同步增加時，處理模組可判斷電池正處於放電狀態，若電壓持續下降至警示啟動門檻值，此時處理模組可發出放電低壓保護警示訊號P1。當處理模組偵測到電壓上升至警示解除門檻值時，處理模組可解除放電低壓保護警示訊號P1。當處理模組偵測到電壓持續下降至保護啟動門檻值時，處理模組可判斷此狀態為低危險性並需執行放電低壓保護，此時處理模組可執行局部保護程序LF；當處理模組執行局部保護程序LF時，處理模組可在緩衝時間，如30秒過後，處理模組可取消局部保護程序LF並執行全域保護程序WF，使開關控制模組25切斷開關模組24以斷開電池組21與負載L之連結；當處理模組偵測到電壓上升至保護解除門檻值時，處理模組可取消局部全域保護程序WF。相反的，習知技藝之電池管理系統在偵測到電壓的異常變化時即會啟動放電低壓保護，如此無法避免雜訊干擾，因此會使放電低壓保護頻繁啟動；而本案之放電低壓保護機制可有效避免上述的問題。
請參閱第5圖，其係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第二示意圖。第5圖舉例說明了電池管理系統2執行放電過電流保護之程序。
如圖所示，當處理模組偵測到放電電流瞬間增加，但電壓沒有任何變化，則處理模組可判定是電流受到雜訊干擾因素導致量測異常，因此處理模組可在放電電流增加至保護啟動門檻值發出量測異常警示訊號AS，並可在放電電流下降至保護啟動門檻值時關閉量測異常警示訊號AS。
當處理模組偵測到放電電流瞬間增加至警示啟動門檻值，而電壓也同步下降時，處理模組可判斷電池正處於放電狀態，此時處理模組可發出放 電過電流保護警示訊號P2。當處理模組偵測到放電電流下降至警示解除門檻值時，處理模組可解除放電過電流保護警示訊號P2。當處理模組偵測到放電電流持續增加至保護啟動門檻值，且經過預設次數(如3-5次)的偵測均有同樣結果，處理模組可判斷此狀態為高危險性並需執行放電過電流保護，此時處理模組可直接執行全域保護程序WF；當處理模組執行全域保護程序WF時，處理模組可使開關控制模組25直接切斷開關模組24以斷開電池組21與負載L之連結。相反的，習知技藝之電池管理系統在偵測到電流的異常變化時即會啟動放電過電流保護，如此無法避免雜訊干擾，因此會使放電過電流保護頻繁啟動；而本案之放電過電流保護機制可有效避免上述的問題。
請參閱第6圖，其係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第三示意圖。第6圖舉例說明了電池管理系統2執行充電過電壓保護之程序。
如圖所示，當處理模組偵測到電壓瞬間增加，但電流及溫度均沒有任何變化，則處理模組可判定是電壓受到雜訊干擾因素導致量測異常，因此處理模組可在電壓增加至警示啟動門檻值發出量測異常警示訊號AS，並可在電壓下降至警示解除門檻值時關閉量測異常警示訊號AS。
當處理模組偵測到電壓瞬間增加至警示啟動門檻值，而電流也同步增加時，處理模組可判斷電池正處於充電狀態，此時處理模組可發出充電過電壓保護警示訊號P3。當處理模組偵測到電壓下降至警示解除門檻值時，處理模組可解除充電過電壓保護警示訊號P3。當處理模組偵測到電壓持續增加至保護啟動門檻值，處理模組可判斷此狀態為高危險性並需執行充電過電壓保護，此時處理模組可直接執行全域保護程序WF；當處理模組執行全域保護程序WF時，處理模組可使開關控制模組25直接切斷開關模組24以斷開電池組21與充電電源CS之連結；當處理模組偵測到電壓下降至保 護解除門檻值時，處理模組可取消全域保護程序WF。相反的，習知技藝之電池管理系統在偵測到電壓的異常變化時即會啟動充電過電壓保護，如此無法避免雜訊干擾，因此會使充電過電壓保護頻繁啟動；而本案之充電過電壓保護機制可有效避免上述的問題。
請參閱第7圖，其係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第四示意圖。第7圖舉例說明了電池管理系統2執行充電過電流保護之程序。
如圖所示，當處理模組偵測到電流瞬間增加，但電壓沒有任何變化，則處理模組可判定是電流受到雜訊干擾因素導致量測異常，因此處理模組可在電流增加至警示啟動門檻值發出量測異常警示訊號AS，並可在電流下降至警示解除門檻值時關閉量測異常警示訊號AS。
當處理模組偵測到電流瞬間增加至警示啟動門檻值，而電壓也同步增加時，處理模組可判斷電池正處於充電狀態，此時處理模組可發出充電過電流保護警示訊號P4。當處理模組偵測到電流下降至警示解除門檻值時，處理模組可解除充電過電流保護警示訊號P4。當處理模組偵測到電流持續增加至保護啟動門檻值，且3-5次偵測均有同樣結果，處理模組可判斷此狀態為高危險性並需執行充電過電流保護，此時處理模組可直接執行全域保護程序WF；當處理模組執行全域保護程序WF時，處理模組可使開關控制模組25直接切斷開關模組24以斷開電池組21與充電電源CS之連結。相反的，習知技藝之電池管理系統在偵測到電流的異常變化時即會啟動充電過電流保護，如此無法避免雜訊干擾，因此會使充電過電流保護頻繁啟動；而本案之充電過電流保護機制可有效避免上述的問題。
請參閱第8圖，其係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第五示意圖。第8圖舉例說明了電池管理系統2執行放電過熱保護之程序。
如圖所示，當處理模組偵測到溫度瞬間增加，但電壓及電流均沒有任 何變化，則處理模組可判定是溫度受到雜訊干擾因素導致量測異常，因此處理模組可在溫度增加至警示啟動門檻值發出量測異常警示訊號AS，並可在溫度下降至警示解除門檻值時關閉量測異常警示訊號AS。
當處理模組偵測到電流瞬間增加，而電壓也同步下降時，處理模組可判斷電池正處於放電狀態，若溫度增加至警示啟動門檻值，此時處理模組可發出放電過熱警示訊號P5。當處理模組偵測到溫度下降至警示解除門檻值時，處理模組可解除充電過熱警示訊號P5。當處理模組偵測到溫度持續增加至保護啟動門檻值，處理模組可判斷此狀態為低危險性並需執行放電過熱保護，此時處理模組可啟動局部保護程序LF；當處理模組執行局部保護程序LF時，處理模組可在緩衝時間，如30秒，過後啟動全域保護程序WF，使開關控制模組25切斷開關模組24以斷開電池組21與負載L之連結；當處理模組偵測到溫度下降至保護解除門檻值時，處理模組可解除局部保護程序LF。相反的，習知技藝之電池管理系統在偵測到溫度的異常變化時即會啟動充電過熱保護，如此無法避免雜訊干擾，因此會使放電過熱保護頻繁啟動；而本案之放電過熱保護機制可有效避免上述的問題。
請參閱第9圖，其係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第六示意圖。第9圖舉例說明了電池管理系統2執行充電過熱保護之程序。
如圖所示，當處理模組偵測到溫度瞬間增加，但電壓及電流均沒有任何變化，則處理模組可判定是溫度受到雜訊干擾因素導致量測異常，因此處理模組可在溫度增加至警示啟動門檻值發出量測異常警示訊號AS，並可在溫度下降至警示啟動門檻值時關閉量測異常警示訊號AS。
當處理模組偵測到溫度瞬間增加至警示啟動門檻值，而電壓也同步增加時，處理模組可判斷電池正處於充電狀態，此時處理模組可發出充電過熱保護警示訊號P6。當處理模組偵測到溫度下降至警示解除門檻值時，處 理模組可解除充電過熱警示訊號P6。當處理模組偵測到溫度持續增加至保護啟動門檻值，處理模組可判斷此狀態為高危險性並需執行充電過熱保護，此時處理模組可直接執行全域保護程序WF；當處理模組執行全域保護程序WF時，處理模組可使開關控制模組25直接切斷開關模組24以斷開電池組21與充電電源CS之連結；當處理模組偵測到溫度下降至保護解除門檻值時，處理模組可取消全域保護程序WF。相反的，習知技藝之電池管理系統在偵測到溫度的異常變化時即會啟動充電過熱保護，如此無法避免雜訊干擾，因此會使充電過熱保護頻繁啟動；而本案之充電過熱保護機制可有效避免上述的問題。
請參閱第10圖，其係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第七示意圖。第10圖舉例說明了電池管理系統2執行零電量保護之程序。
如圖所示，當處理模組偵測到電壓瞬間下降，但電流與電量都沒有任何變化，則處理模組可判定是電壓受到雜訊干擾因素導致量測異常，因此處理模組可在電壓下降至電壓警示啟動門檻值發出量測異常警示訊號AS，並可在電壓上升至電壓警示解除門檻值時關閉量測異常警示訊號AS。
當處理模組偵測到電量下降至警示啟動門檻值，而電壓及電流也同步下降時，處理模組可判斷電池正處於放電狀態，此時處理模組可發出零電量保護警示訊號P7。當處理模組偵測到電量持續下降至保護啟動門檻值時，處理模組可判斷此狀態為低危險性並需執行零電量保護，此時處理模組可執行局部保護程序LF，並可在緩衝時間過後執行全域保護程序WF，使開關控制模組25切斷開關模組24以斷開電池組21與負載L之連結。相反的，習知技藝之電池管理系統在偵測到電壓的異常變化時即會啟動零電量保護，因此無法確實的達成零電量保護；而本案之零電量保護機制可有效避免上述的問題。
請參閱第11圖，其係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第八示意圖。第11圖舉例說明了電池管理系統2執行滿電量保護之程序。
如圖所示，當處理模組偵測到電壓瞬間增加，但電流及電量均沒有任何變化，則處理模組可判定是電壓受到雜訊干擾因素導致量測異常，因此處理模組可在電壓增加至電壓警示啟動門檻值發出量測異常警示訊號AS，並可在電壓溫度下降至電壓警示解除門檻值時關閉量測異常警示訊號AS。
當處理模組偵測到電量增加至警示啟動門檻值，而電壓及電量也同步增加時，處理模組可判斷電池正處於充電狀態，此時處理模組可發出滿電量保護警示訊號P8。當處理模組偵測到電量持續增加至保護啟動門檻值，處理模組可判斷此狀態為高危險性並需執行滿電量保護，此時處理模組可直接執行全域保護程序WF；當處理模組執行全域保護程序WF時，處理模組可使開關控制模組25直接切斷開關模組24以斷開電池組21與充電電源CS之連結。換句話說，一旦處理模組偵測到電池組21充飽電時(SOC>95%)即斷開電池組21與充電電源CS，以防止電池組21繼續充電，直到電池組21之電量低於門檻值後(SOC<=90%)才允許再次充電，以提升電池組21之壽命及安全性。相反的，習知技藝之電池管理系統在偵測到電壓的異常變化時即會啟動滿電量保護，因此無法確實的達成滿電量保護；而本案之滿電量保護機制可有效避免上述的問題。
請參閱第12圖，其係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第九示意圖。第12圖舉例說明了電池管理系統2執行定電壓充電階段保護之程序。
如圖所示，當處理模組判斷電池組21進入由定電流充電階段進入定電壓充電階段且定電壓充電階段持續時間超過警示啟動門檻值時，處理模組 可發出電壓充電時間保護警示訊號P9。當處理模組判斷定電壓充電階段持續時間超過保護啟動門檻值或充電截止電流已低於一預設門檻值時，即兩者中任一發生時，處理模組可判斷此狀態為高危險性並需執行定電壓充電階段保護，此時處理模組可直接執行全域保護程序WF以斷開電池組21與充電電源CS之連結。習知技藝之電池管理系統會在電池開充電並經過預設充電時間後啟動充電時間保護機制，如此容易使定電壓充電時間過長而使電池損壞，使電池的使用壽命大幅下降；而本案之定電壓充電階段的時間保護保護機制可有效地防止定電壓階段充電時間過長而使電池組21損壞，以延長電池組21的使用壽命。
請參閱第13A圖，其係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第十示意圖。第13A圖舉例說明了電池管理系統2執行內短路保護之程序。
如圖所示，當處理模組偵測到電壓及溫度在短時間內有極大的變化量，且電壓變化量及溫度變化量分別超過電壓變化量門檻值溫度變化量門檻值，處理模組可發出內短路保護警示訊號P10；而若上述的情況連續發生一預設次數(如3-5次)，處理模組可判斷此狀態為高危險性並需執行內短路保護，此時處理模組可直接執行全域保護程序WF；當處理模組執行全域保護程序WF時，處理模組可使開關控制模組25直接切斷開關模組24以斷開電池組21與充電電源CS之連結。電池組21發生內短路狀態時，電池組21的電壓瞬間下降，但電池組21的溫度不一定會同步上升，這是因為電池組21發生內短路狀態產生的能量需要一定的時間才能使電池組21的溫度上升。因此，通常是在電池組21的電壓下降後才會有明顯的溫度上升(可能3-60秒後電池組21才會上升至最高溫度)，而若內短路狀態無連續發生，則經過數分鐘後，電池組21的溫度會回到正常溫度；此外，電池組21在充電時發生內短路狀態或在非定電流放電時發生內短路狀態時，電池組21的溫度 都會呈現上升的趨勢。
請參閱第13B圖，其係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第十示意圖。第13B圖舉例說明了電池管理系統2執行內短路溫度保護之程序。
在執行處理模組上述的內短路保護後，若處理模組仍偵測到電池組21的平均溫度仍然持續上升，則表示電池組21之電量仍然處於高準位的情況，且上述的內短路保護無法有效發揮作用，故電池組21仍然處於內短路的狀況；在這種情況之下，電池組21容易發生熱暴走(Thermal runaway)而產生爆炸。
如第13B圖所示，曲線T1表示電池組21之溫度曲線，而曲線T2則表示電池組21之平均溫度曲線，若處理模組仍偵測到電池組21的平均溫度持續上升，且超過保護啟動門檻值時，處理模組可判斷此狀態為高危險性並需執行內短路溫度保護，此時處理模組可直接執行進階全域保護程序AWF；當處理模組執行全域保護程序AWF時，處理模組可使喚醒負載，並可控制負載使負載之各元件全速運轉，直到電池組21的電量耗盡。
例如，當電池管理系統2應用於智慧型手機等3C產品時，處理模組可執行內短路溫度保護以喚醒智慧型手機，並可使智慧型手機的各元件全速運轉(如將螢幕開到最亮、使CPU高速運算及音量開到最大)，如此可使電池組的能量在熱暴走之前消耗完畢，以防止電池發生爆炸。
因此，習知技藝之電池管理系統只有在偵測到電壓或溫度的異常變化達到門檻值時才會啟動電壓或溫度保護，因此無法偵測到內短路發生的初期，因此無法有效地進行內短路保護機制；此外，當電池發生熱暴走的情況時，習知技藝之電池管理系統也無法有效地防止電池因熱暴走而產生爆炸的情況。相反的，本案之內短路保護機制可有效避免上述的問題。
請參閱第14A圖、第14B圖、第14C圖及第14D圖，其係為本發明之 電池管理系統之第二實施例之第十二示意圖、第十三示意圖、第十四示意圖及第十五示意圖。第14圖舉例說明了電池管理系統2執行開關失效保護之程序。
開關模組24可包含比流器(Shunt)SH、限流電阻CR及複數個子開關C-FET、D-FET、PreD-FET，若電池組21尚未與負載L或充電電源CS連結，處理模組可控制開關控制模組25透過切換該些子開關C-FET、D-FET、PreD-FET來判斷該些子開關C-FET、D-FET、PreD-FET之任一個是否失效；而若處理模組偵測到該些子開關C-FET、D-FET、PreD-FET之任一個失效，處理模組可控制開關控制模組25切斷主動/被動式保險單元29。
如第14A圖所示，當該些子開關C-FET、D-FET、PreD-FET均為導通時，電流方向如圖中箭頭AR所示，此時電池組21之輸出端B+之電壓應約等於電池管理系統2之輸出端P+之電壓，即B+≒P+。
如第14B圖所示，接下來，開關控制模組25可切斷子開關D-FET，電流方向如圖中箭頭AR所示，此時電池組21之輸出端B+之電壓應約等於電池管理系統2之輸出端P+之電壓再加上限流電組CR二端之電壓差△Vr，即B+≒P++△Vr)。若電池組21之輸出端B+之電壓不等於電池管理系統2之輸出端P+之電壓再加上限流電組CR二端之電壓差△Vr，則表示子開關D-FET故障而無法被切斷，此時處理模組可執行開關失效保護，以控制開關控制模組25切斷主動/被動式保險單元29。
如第14C圖所示，然後，開關控制模組25可再切斷子開關PreD-FET，電流方向如圖中箭頭AR所示，此時電池管理系統2之輸出端P+之電壓應為零，即P+=0。若電池管理系統2之輸出端P+之電壓應為零，則表示子開關PreD-FET故障而無法被切斷，此時處理模組可執行開關失效保護，以控制開關控制模組25切斷主動/被動式保險單元29。
如第14D圖所示，最後，開關控制模組25可再導通子開關D-FET，並切斷子開關C-FET，電流方向如圖中箭頭AR所示，此時電池管理系統2之輸出端P+之電壓應高於電池組21之輸出端B+之電壓，即B+=P++△V。若電池管理系統2之輸出端P+之電壓幾乎等於電池組21之輸出端B+之電壓，則表示子開關C-FET故障而無法被切斷，此時處理模組可執行開關失效保護，以控制開關控制模組25切斷主動/被動式保險單元29。
透過上述的開關失效保護機制，電池管理系統2可確保電池管理系統之開關均能準確運作，故可進一步提升電池管理系統的安全性。相反的，習知技藝之電池管理系統並沒有提供開關失效保護機制，因此無法確保電池管理系統之開關均能準確運作；而本案之開關失效保護機制可有效避免上述的問題。
請參閱第15圖，其係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第十六示意圖。第15圖舉例說明了電池管理系統2執行溫度量測斷線保護之程序。
量測模組可執行溫度量測斷線保護，以量測各個電池單元211之熱敏電阻TR之分壓以判斷是否能正常量測各個電池單元211之溫度。量測模組之電壓/溫度量測單元22C內部可包含溫度量測電路，其可量測與各個電池單元211連接之熱敏電組TR之分壓Vtemp，其中熱敏電組TR之分壓Vtemp=VDD*(R/(TR+R))，熱敏電組TR之分壓並可透過多工器Mux傳送至微控制器MCU，而若上述任一接點J與熱敏電組TR之間接線斷線，則熱敏電組TR之分壓Vtemp為零，此時處理模組可使開關控制模組25切斷開關模組24；透過上述的溫度量測斷線保護機制則可確保電池組21之溫度可準確量測，因此可提升電池管理系統2的量測準確度。相反的，習知技藝之電池管理系統並沒有提供溫度量測斷線保護機制，因此無法確保電池 之溫度可準確量測；而本案之溫度量測斷線保護機制可有效避免上述的問題。
請參閱第16A圖及第16B圖，其係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第十七示意圖及第十八示意圖。第16A圖及第16B圖舉例說明了電池管理系統2執行電壓量測斷線保護之程序。
如第16A圖所示，量測模組可執行電壓量測斷線保護，以量測任二個相鄰的電池單元211之電壓差以判斷是否能正常量測各個電池單元211之電壓。量測模組之電壓/溫度量測單元22C內部可包含電壓量測電路，其包含多個運算放大器OP1~OP4，該些運算放大器OP1~OP4透過量測線L1~L5與該些電池單元211連接，且任一個電池單元211之至少一端是同時與一個運算放大器的非反相輸入端及另一個放大器的反相輸入端連接，該些電池組211之電壓透過該些運算放大器OP1~OP4及多工器Mux傳送至微控制器MCU。
若量測線L1~L5中之任一個產生斷線的情況，斷線的量測線上方的電池單元211之電壓會極高並超過預設電壓上限，而斷線的量測線下方的電池單元211之電壓會極低並超過預設電壓下限。如第16B圖所示，若量測線L3斷線，則第三個電池單元211之量測電壓V3會極高並超過預設電壓上限，而第二個電池單元211之量測電壓V2會極低並超過預設電壓下限。因此可透過判斷任一電池單元211之量測電壓是否高於預設電壓上限或低於預設電壓下限來判斷是否有量測線斷線的情況。
而若是量測線L5斷線，第四個電池組211之量測電壓V4將會接近零；而若是量測線L1斷線，電池組211則無法提供電力至電池管理系統2；透過上述的電壓量測斷線保護機制則可確保電池組21之電壓可準確量測，因此可提升電池管理系統2的量測準確度。相反的，習知技藝之電池管理系 統並沒有提供電壓量測斷線保護機制，因此無法確保電池之電壓可準確量測；而本案之溫度量測斷線保護機制可有效避免上述的問題。
請參閱第17A圖及第17B圖，其係為本發明之電池管理系統之第二實施例之第十九示意圖及第二十示意圖。第17A圖及第17B圖舉例說明了電池管理系統2執行電壓量測斷線保護之程序。
如第17A圖所示，量測模組可執行電壓量測斷線保護，以量測任二個相鄰的電池單元211之電壓差以判斷是否能正常量測各個電池單元211之電壓。量測模組之電壓/溫度量測單元22C內部可包含電壓量測電路，其包含多個運算放大器OP1~OP4，該些運算放大器OP1~OP4透過量測線L1~L8與該些電池單元211連接，且各個運算放大器分別連接於一個電池單元211，該些電池組211之電壓透過該些運算放大器OP1~OP4及多工器Mux傳送至微控制器MCU。此電壓量測電路較第16A圖之電壓量測電路更為準確。
若斷線的量測線是與運算放大器非反相輸入端連接，則輸出為0並超過預設電壓下限；若斷線的量測線是與運算放大器反相輸入端連接，則輸出為極高並超過預設電壓上限。如第17B圖所示，若量測線L4斷線，則第二個電池組211之量測電壓V2會極低並超過預設電壓下限，若量測線L7斷線，而第四個電池組211之量測電壓V2會極高並超過預設電壓上限。因此可透過判斷任一電池單元211之量測電壓是否高於預設電壓上限或低於預設電壓下限來判斷是否有量測線斷線的情況。
透過上述的電壓量測斷線保護機制則可確保電池組21之電壓可準確量測，因此可提升電池管理系統2的量測準確度。相反的，習知技藝之電池管理系統並沒有提供電壓量測斷線保護機制，因此無法確保電池之電壓可準確量測；而本案之溫度量測斷線保護機制可有效避免上述的問題。
由上述可知，電池管理系統2可交叉比對電池組21之複數個運作訊號 以判斷電池組21之運作狀態，並可根據電池組21之運作狀態及至少一個運作訊號啟動安全性保護項目，避免因雜訊干擾而產生誤動作的情況，使電池管理系統2的效能大幅提升。此外，針對沒有立即性危險的安全性保護項目，電池管理系統2可執行局部保護程序以提供緩衝時間，故可有效地避免電動車輛在行駛中突然斷電的情況，因此具有更高的安全性。另外，針對部份安全性保護項目，電池管理系統2可提供保護啟動門檻值及保護解除門檻值以避免保護機制頻繁地啟動及解除，進一步提升電池管理系統的可靠度。進一步，電池管理系統2更可提供電壓量測斷線保護、電流量測斷線保護、溫度量測斷線保護及開關失效保護，以確保電池之電壓及溫度均可準確量測且開關也能準確運作，因此可提升電池管理系統的量測準確度及安全性
值得一提的是，習知技藝之電池管理系統雖然能提供多種安全性保護項目，然而習知技藝之電池管理系統在執行一種安全性保護項目時大多只參考一種訊號，因此很容易因為雜訊干擾而產生誤動作的情況。相反的，根據本發明之實施例，電池管理系統可交叉比對供電模組之複數個運作訊號，如電流訊號、電壓訊號、溫度訊號及電量訊號，中之二個或以上，以判斷供電模組之運作狀態，如充電狀態、放電狀態或休息狀態，並可根據運作狀態及至少一個運作訊號啟動安全性保護項目，因此不會因雜訊干擾而產生誤動作的情況，使電池管理系統的效能大幅提升。
又，習知技藝之電池管理系統執行充電時間保護時，會在電池開始充電並經過一預設充電時間後啟動保護機制，但電池在開始充電時可能已經具有很高的電量，故上述的保護機制容易使定電壓階段充電時間過長而使電池損壞，使電池的使用壽命大幅下降。相反的，根據本發明之實施例，電池管理系統可提供定電壓充電階段的限制時間保護且限制充電截止電流 的最低下限，因此可有效地防止充電進入定電壓階段充電時間過長或充電截止電流過低而使電池損壞，以延長電池的使用壽命。
此外，根據本發明之實施例，電池管理系統之安全性保護項目可具有對應不同的氣候環境的門檻值，使電池管理系統可能用於不同氣候的地區，應用上更為廣泛。
另外，根據本發明之實施例，電池管理系統更可提供電壓量測斷線保護、電流量測斷線保護及溫度量測斷線保護，以確保電池之電壓、電流及溫度均可準確量測，因此可提升電池管理系統的量測準確度。
再者，根據本發明之實施例，電池管理系統更可準確判斷開關是否失效，並可進一步提供開關失效後的保險防護，因此可確保電池管理系統之開關運作功能，故可進一步提升電池管理系統的安全性。由上述可知，本發明實具進步性之專利要件。
請參閱第18圖，其係為本發明之電池管理系統之第二實施例之流程圖。如圖所示，本實施例之電池管理系統2之電池管理方法可包含下列步驟：
在步驟S1中，交叉比對複數個運作訊號，並進入步驟S2。
在步驟S2中，判斷比對結果是否達到警示啟動門檻值？若是，則進入步驟S21；若否，則進入步驟S22。
在步驟S21中，發出安全性保護項目警示，並進入步驟S3。
在步驟S22中，解除安全性保護項目警示，並進入步驟S3。
在步驟S3中，判斷電池組是否為放電狀態？若是，則進入步驟S31；若否，則進入步驟S32。
在步驟S31中，根據電池組之運作狀態、至少一個運作訊號判斷是否滿足局部保護程序的保護啟動門檻值？若是，則進入步驟S311；若否，則進入步驟S312。
在步驟S311中，執行局部保護程序，並進入步驟S3111。
在步驟S3111中，計算緩衝時間，並進入步驟S321。
在步驟S312中，解除局部保護程序，並進入步驟S32。
在步驟S32中，根據電池組之運作狀態、至少一個運作訊號判斷是否滿足全域保護程序的保護啟動門檻值？若是，則進入步驟S321；若否，則進入步驟S322。
在步驟S321中，執行全域保護程序。
在步驟S322中，解除全域保護程序。
綜上所述，根據本發明之實施例，電池管理系統可交叉比對供電模組之複數個運作訊號以判斷供電模組之運作狀態，並可根據運作狀態及至少一個運作訊號啟動安全性保護項目，因此不會因雜訊干擾而產生誤動作的情況，使電池管理系統的效能大幅提升。
根據本發明之實施例，針對沒有立即性危險的安全性保護項目，電池管理系統可執行局部保護程序以提供緩衝時間，因此可提供使用者足夠的時間將電動車輛停放在適當的地點，故可有效地避免電動車輛在行駛中突然斷電的情況，因此具有更高的安全性。
根據本發明之實施例，電池管理系統可針對部份安全性保護項目提供保護啟動門檻值及保護解除門檻值以避免保護機制頻繁地啟動及解除，進一步提升電池管理系統的可靠度。
又，根據本發明之實施例，電池管理系統可提供定電壓階段充電時間保護，因此可有效地防止定電壓階段充電時間過長或充電截止電流過低而使電池損壞而使電池損壞，以延長電池的使用壽命。
此外，根據本發明之實施例，電池管理系統之安全性保護項目可具有對應不同的氣候環境的警示訊號設定參數及各項安全保護項目之設定參數 值，使電池管理系統可能用於不同氣候的地區，應用上更為廣泛。
另外，根據本發明之實施例，電池管理系統更可提供電壓量測斷線保護及溫度量測斷線保護，以確保電池之電壓及溫度均可準確量測，因此可提升電池管理系統的量測準確度。
再者，根據本發明之實施例，電池管理系統更可提供開關失效保護，因此可確保電池管理系統之開關均能準確運作，故可進一步提升電池管理系統的安全性。
可見本發明在突破先前之技術下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所易於思及，其所具之進步性、實用性，顯已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵創作，至感德便。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。其它任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應該包含於後附之申請專利範圍中。

Claims (32)

  1. 一種電池管理系統，係包含：一開關模組；一供電模組，係透過該開關模組與一負載或一充電電源連接；一量測模組，係量測該供電模組以獲得複數個運作訊號；以及一處理模組，係交叉比對該些運作訊號以判斷該供電模組之一運作狀態，並根據該運作狀態及該些運作訊號啟動一安全性保護項目，再執行一全域保護程序以切斷該開關模組或執行一局部保護程序以在一緩衝時間過後切斷該開關模組。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電池管理系統，其中該些運作訊號係包含一電流訊號、一電壓訊號、一溫度訊號及一電量訊號中之任二個或以上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電池管理系統，其中該運作狀態係為一放電狀態、一充電狀態或一休息狀態。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電池管理系統，其中該處理模組係根據該安全性保護項目之一危險程度決定執行該局部保護程序或該全域保護程序。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電池管理系統，其中該處理模組係根據至少一個該運作訊號及一警示門檻值發出一量測異常警示訊號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電池管理系統，其中該處理模組係根據該運作狀態、至少一個該運作訊號及一保護啟動門檻值啟動該安全性保護項目，並根據該運作狀態、至少一個該運作訊號及一保護解除門檻值取消執行該安全性保護項目。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電池管理系統，其中該量測模組係執行 一溫度量測斷線保護，以量測各個該電池單元之一熱敏電阻之分壓以判斷是否能正常量測各個該電池單元之溫度。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電池管理系統，其中該量測模組係執行一電壓量測斷線保護，以量測任二個相鄰的該電池單元之電壓差以判斷是否能正常量測各個該電池單元之電壓。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電池管理系統，更包含一保險模組，該開關模組係透過該保險模組與該負載或該充電電源連接，並與該處理模組連接，該開關模組包含複數個子開關。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之電池管理系統，更包含一保險模組，該開關模組係透過該保險模組與該負載或該充電電源連接，當流經該保險模組之電流超過一門檻值時，該保險模組主動斷開。
  11. 如申請專利範圍第3項所述之電池管理系統，其中該安全性保護項目係為一充電過電壓保護、一放電低電壓保護、一充電過電流保護、一放電過電流保護、一放電過熱保護、一充電過熱保護、一零電量保護、一滿電量保護、一定電壓充電階段保護或一內短路保護。
  12. 如申請專利範圍第3項所述之電池管理系統，其中當該處理模組判斷該供電模組處於該充電狀態且該供電模組之電壓超過一保護啟動門檻值時，該處理模組執行一滿電量保護以執行該全域保護程序，並於該供電模組之電壓小於或等於一下限值時取消該滿電量保護。
  13. 如申請專利範圍第3項所述之電池管理系統，其中當該處理模組判斷該供電模組處於該充電狀態且到達一定電壓充電階段時，該處理模組執行一定電壓充電階段保護以在該定電壓充電階段持續超過一保護啟動門檻值時或一充電截止電流低於一預設門檻值時執行該全域保護程序。
  14. 如申請專利範圍第5項所述之電池管理系統，其中該處理模組係在該量測異常警示訊號持續一預設時間後執行該局部保護程序。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之電池管理系統，其中該處理模組係執行一開關失效保護，以透過切換該些子開關來判斷該些子開關之任一個是否失效，若該些子開關之任一個失效，該處理模組切斷該保險模組。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之電池管理系統，其中該處理模組執行該內短路保護後判斷該供電模組之平均溫度超過一保護啟動門檻值時，該處理模組啟動一內短路溫度保護，再執行一進階全域保護程序以喚醒該負載，並使該負載全速運轉。
  17. 一種電池管理方法，係包含下列步驟：透過一開關模組連接一供電模組與一負載或一充電電源；以一量測模組量測該供電模組以獲得複數個運作訊號；以及透過一處理模組交叉比對該些運作訊號以判斷該供電模組之一運作狀態，並根據該運作狀態及該些運作訊號啟動一安全性保護項目，再執行一全域保護程序以切斷該開關模組，或執行一局部保護程序以在一緩衝時間過後切斷該開關模組。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之電池管理方法，其中該些運作訊號係包含一電流訊號、一電壓訊號、一溫度訊號及一電量訊號之任二個或以上。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之電池管理方法，其中該運作狀態係為一放電狀態、一充電狀態或一休息狀態。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之電池管理方法，更包含下列步驟：由該處理模組根據該安全性保護項目之一危險程度決定執行該局部保護程序或該全域保護程序。
  21. 如申請專利範圍第17項所述之電池管理方法，更包含下列步驟：經由該處理模組根據至少一個該運作訊號及一警示門檻值發出一量測異常警示訊號。
  22. 如申請專利範圍第17項所述之電池管理方法，更包含下列步驟：透過該處理模組根據該運作狀態、至少一個該運作訊號及一保護啟動門檻值啟動該安全性保護項目，並根據該運作狀態、至少一個該運作訊號及一保護解除門檻值取消執行該安全性保護項目。
  23. 如申請專利範圍第17項所述之電池管理方法，更包含下列步驟：經由該量測模組執行一溫度量測斷線保護，以量測各個該電池單元之一熱敏電阻之分壓以判斷是否能正常量測各個該電池單元之溫度。
  24. 如申請專利範圍第17項所述之電池管理方法，更包含下列步驟：經由該量測模組執行一電壓量測斷線保護，以量測任二個相鄰的該電池單元之電壓差以判斷是否能正常量測各個該電池單元之電壓。
  25. 如申請專利範圍第17項所述之電池管理方法，其中該開關模組係透過一保險模組與該負載或該充電電源連接，並與該處理模組連接，該開關模組包含複數個子開關。
  26. 如申請專利範圍第17項所述之電池管理方法，更包含下列步驟：經由一保險模組連接該開關模組與該保險模組及該負載或該充電電源，並於流經該保險模組之電流超過一門檻值時主動斷開。
  27. 如申請專利範圍第18項所述之電池管理方法，其中該安全性保護項目係為一充電過電壓保護、一放電低電壓保護、一充電過電流保護、一放電過電流保護、一放電過熱保護、一充電過熱保護、一零電量保護、一滿電量保護、一定電壓充電階段保護或一內短路保護。
  28. 如申請專利範圍第18項所述之電池管理方法，更包含下列步驟： 當該處理模組判斷該供電模組處於該充電狀態且該供電模組之電壓超過一保護啟動門檻值時，該處理模執行一滿電量保護以執行該全域保護程序，並於該供電模組之電壓小於或等於一下限值時取消該滿電量保護。
  29. 如申請專利範圍第18項所述之電池管理方法，更包含下列步驟：當該處理模組判斷該供電模組處於該充電狀態且為一定電壓充電階段時，該處理模組執行一定電壓充電階段保護以在該定電壓充電階段持續超過一保護啟動門檻值時或一充電截止電流低於一預設門檻值時執行該全域保護程序。
  30. 如申請專利範圍第20項所述之電池管理方法，更包含下列步驟：由該處理模組在該量測異常警示訊號持續一預設時間後執行該局部保護程序。
  31. 如申請專利範圍第24項所述之電池管理方法，更包含下列步驟：透過該處理模組執行一開關失效保護，以透過切換該些子開關來判斷該些子開關之任一個是否失效，若該些子開關之任一個失效，該處理模組切斷該保險模組。
  32. 如申請專利範圍第27項所述之電池管理方法，更包含下列步驟：透過該處理模組執行該內短路保護後判斷該供電模組之平均溫度是否超過一保護啟動門檻值，若該供電模組之平均溫度超過該保護啟動門檻值，該處理模組啟動一內短路溫度保護，再執行一進階全域保護程序以喚醒該負載，並使該負載全速運轉。
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