TW201947247A - 具電能回充之串聯電池組健康狀況偵測裝置 - Google Patents

Abstract

一種具電能回充之串聯電池組健康狀況偵測裝置，包含一電池單元、一開關單元、一電壓偵測單元、一電流偵測單元、一雙向轉換單元及一控制單元。該電池單元包含至少二串聯的電池。該雙向轉換單元其中一轉換側電性連接該開關單元、該電壓偵測單元及該電流偵測單元，該雙向轉換單元另一轉換側的兩端分別電性連接至第一個該電池的正極端與最後一個該電池的負極端。該控制單元包含一電池均衡模組。該電池的內阻量測時，切換該雙向轉換單元的導通方向使每一該電池放電，放電的電能直接經由該雙向轉換單元的另一轉換側回充至每一該電池，本案能有效利用回收電池內組檢測時之放電能量。另通過電池均衡模組使電池間的電量維持均衡狀態，提高電池的使用壽命。

Description

具電能回充之串聯電池組健康狀況偵測裝置

本發明是一種電池的健康狀況偵測裝置，尤指是一種具電能回充之串聯電池組健康狀況偵測裝置。

請參閱第1圖所示，為電池的等效電路10，該等效電路10包含有一電池端電壓100、一電池內電勢101及一電性連接在該電池端電壓100與該電池內電勢101之間的電池內阻102。該電池內阻102是由極化電阻104及電雙層電容(Double Layer Capacitance)105先並聯再與歐姆電阻103串聯的組合等效形成直流內阻及交流內阻。

其中歐姆電阻103是由電極電阻、電解質電阻、隔板電阻及連接線電阻組成。極化電阻104是指電池在電化學反應時極化所引起的內阻，其包括電荷轉移電阻（Charge Transfer Resistance）及質傳阻抗（Mass Transfer Impedance）。

請接著參閱第2圖所示，為配合直流內阻量測方法的直流量測電路11，該直流量測電路11包含有一電池110、一電性連接在該電池110正端的電流表111、一電性連接在該電流表111另一側與該電池110負端之間的電壓表112、一電性連接在該電流表111與該電壓表112之間連接端的開關113、以及一電性連接該開關113另一端且電性連接在該電壓表112與該電池110負端之間連接端的負載電阻114。該電池110具有一開路電壓115及一位在內部且串聯該開路電壓115的直流內阻116。

當該開關113未導通時，該電壓表112所量測到的電壓為該開路電壓115。當該開關113導通時，該電壓表112所量測到的電壓為該負載電阻114兩端的電壓，而該電流表111所量測到的電流是為該電池110的輸出電流，藉此可由下列方程式得到該直流內阻116， (1) ；其中，代表為該直流內阻116，代表為該開路電壓115，代表為該負載電阻114兩端的電壓，代表為該電流表111量測到的電流。

習知的直流內阻量測方法是經由電池對電阻放電，以獲得直流電壓與直流電流，此後再通過計算得到電池內阻。因此每當欲量測電池內阻時，電池將會通過放電而使電池耗損掉一些電量。

請參閱第3圖所示，為配合交流內阻量測方法的交流量測電路12，該交流量測電路12包含有一電池120、一電性連接且並聯該電池120的交流電流源121、以及一電性連接且並聯該電池120的電壓表122。該電池120具有一開路電壓123及一位在內部且串聯該開路電壓123的交流內阻124。

交流內阻量測法是通過對該電池120注入交流電流，並量測該電池120注入交流電流後的交流電壓變化值，根據電壓及電流的變化值計算出該交流內阻124。當該交流電流源121為正半週時，該交流電流源121是對該電池120充電，而當該交流電流源121為負半週時，則是該電池120放電。

此外，尤其對串聯電池組而言，每一該電池因為於量測內阻時都會消耗電量，當個別電池電量之降低，會造成該些電池間的電量無法維持在均衡狀態，將會導致電池組的使用壽命降低。故習知量測內阻的裝置有加以改良之必要。

本發明的目的在於提出一種具電能回充之串聯電池組健康狀況偵測裝置，其是通過將電能回充至電池以補充在檢測內阻時放電的電量，且通過電池均衡模組使電池間的電量維持均衡狀態，以提高電池的使用壽命。

根據上述目的，本發明提出一種具電能回充之串聯電池組健康狀況偵測裝置，其包含有一電池單元、一開關單元、一電壓偵測單元、一電流偵測單元、一雙向轉換單元、以及一控制單元。該電池單元包含有至少二串聯的電池。

該開關單元包含有一第一開關盤及一第二開關盤，該第一開關盤包含有至少二設置在一側的第一一次側接角點、一設置在另一側的第一二次側接角點、以及一設置在內部的第一切換件，每一該第一一次側接角點分別電性連接每一該電池的正極端，該第一切換件的一側電性連接該第一二次側接角點，該第二開關盤包含有至少二設置在一側的第二一次側接角點、一設置在另一側的第二二次側接角點、以及一設置在內部的第二切換件，每一該第二一次側接角點分別電性連接每一該電池的負極端，該第二切換件的一側電性連接該第二二次側接角點。

該電壓偵測單元的一側電性連接該第一二次側接角點，該電壓偵測單元的另一側電性連接該第二二次側接角點。該電流偵測單元的一側電性連接在該電壓偵測單元另一側與該第二二次側接角點之間。

該雙向轉換單元其中一轉換側的一端電性連接在該電壓偵測單元一側與該第一二次側接角點之間，該雙向轉換單元其中一轉換側的另一端電性連接該電流偵測單元的另一側，該雙向轉換單元另一轉換側的一端電性連接至第一個該電池的正極端，該雙向轉換單元另一轉換側的另一端電性連接至最後一個該電池的負極端。

該控制單元包含有一控制模組、一直流電阻偵測模組、一交流阻抗偵測模組、以及一電性連接每一該電池的電池均衡模組。其中該控制模組電性連接該第一開關盤、該第二開關盤與該雙向轉換單元，通過該控制模組驅動該第一切換件使該第一切換件之另一側在其中一該第一一次側接角點或另一該第一一次側接角點之間進行切換，通過該控制模組驅動該第二切換件使該第二切換件之另一側在其中一該第二一次側接角點或另一該第二一次側接角點之間進行切換，該直流電阻偵測模組電性連接該電壓偵測單元與該電流偵測單元，該交流阻抗偵測模組電性連接該電壓偵測單元與該電流偵測單元。

進一步地，該電池均衡模組包含有一放電模式，該放電模式是通過擷取每一該電池的電量並計算出一第一電量平均值，若每一該電池的電量高於該第一電量平均值，每一該電池則進行放電，若每一該電池的電量低於該第一電量平均值，每一該電池則進行充電。

進一步地，當每一該電池的電量與該第一電量平均值之間的差值在誤差範圍內，擷取每一該電池的電壓並計算一電壓平均值，若每一該電池的電壓高於該電壓平均值，每一該電池則進行放電，若每一該電池的電壓低於該電壓平均值，每一該電池則進行充電。

進一步地，該電池均衡模組包含有一充電模式，該充電模式是通過擷取每一該電池的電量，並以個別電池殘電量占個別電池最大儲存電量的百分比為一百分比基準值，若每一該電池殘電量占自身最大電量的百分比高於該百分比基準值，對每一該電池充入一較高的電量，若每一該電池殘電量占自身最大電量的百分比低於該百分比基準值，對每一該電池充入一較低的電量。

進一步地，該電池均衡模組包含有一閒置模式，該閒置模式是在閒置時間通過擷取每一該電池的電量，並計算出一第二電量平均值，若每一該電池的電量低於該第二電量平均值，每一該電池則進行充電，且所充入之電量與原殘電量之合小於每一該電池儲存的最大電量。若每一該電池的電量高於該第二電量平均值，每一該電池則進行放電，且所排出之電壓不可使匯流排的電壓高於系統最大電壓。

再者，本發明提出另一種具電能回充之串聯電池組健康狀況偵測裝置，其包含有一電池單元、至少二電壓偵測單元、至少二電流偵測單元、至少二雙向轉換單元、以及一控制單元。該電池單元包含有至少二串聯的電池。

每一該電壓偵測單元的一側電性連接每一該電池的正極端。每一該電流偵測單元的一側電性連接每一該電池的負極端，每一該電流偵測單元的另一側電性連接每一該電壓偵測單元的另一側。

每一該雙向轉換單元其中一轉換側的一端電性連接每一該電池的正極端，每一該雙向轉換單元其中一轉換側的另一端電性連接每一該電流偵測單元的另一側，每一該雙向轉換單元另一轉換側的一端電性連接至第一個該電池的正極端，每一該雙向轉換單元另一轉換側的另一端電性連接至最後一個該電池的負極端。

該控制單元包含有一控制模組、一直流電阻偵測模組、一交流阻抗偵測模組、以及一電性連接每一該電池的電池均衡模組。其中該控制模組電性連接每一該雙向轉換單元，該直流電阻偵測模組電性連接每一該電壓偵測單元與每一該電流偵測單元，該交流阻抗偵測模組電性連接每一該電壓偵測單元與每一該電流偵測單元。

進一步地，該電池均衡模組包含有一放電模式，該放電模式是通過擷取每一該電池的電量並計算出一第一電量平均值，若每一該電池的電量高於該第一電量平均值，每一該電池則進行放電，若每一該電池的電量低於該第一電量平均值，每一該電池則進行充電。

進一步地，當每一該電池的電量與該第一電量平均值之間的差值在誤差範圍內，擷取每一該電池的電壓並計算一電壓平均值，若每一該電池的電壓高於該電壓平均值，每一該電池則進行放電，若每一該電池的電壓低於該電壓平均值，每一該電池則進行充電。

進一步地，該電池均衡模組包含有一充電模式，該充電模式是通過擷取每一該電池的電量，並以個別電池殘電量占個別電池最大儲存電量的百分比為一百分比基準值，若每一該電池殘電量占自身最大電量的百分比高於該百分比基準值，對每一該電池充入一較高的電量，若每一該電池殘電量占自身最大電量的百分比低於該百分比基準值，對每一該電池充入一較低的電量。

進一步地，該電池均衡模組包含有一閒置模式，該閒置模式是在閒置時間通過擷取每一該電池的電量，並計算出一第二電量平均值，若每一該電池的電量低於該第二電量平均值，每一該電池則進行充電，且所充入之電量與原殘電量之合小於每一該電池儲存的最大電量。若每一該電池的電量高於該第二電量平均值，每一該電池則進行放電，且所排出之電壓不可使匯流排的電壓高於系統最大電壓。

本發明的特點在於：

1.進行該電池的直流內阻或交流內阻量測時，經由切換該雙向轉換單元的導通方向使每一該電池放電，放電的電能直接經由該雙向轉換單元的另一轉換側回充至每一該電池。

2.通過該電池均衡模組使該些電池間的電量維持均衡狀態，以提高該些電池的使用壽命。

以下配合所附的圖示，詳加說明本發明的結構如何組合、使用，應當更容易瞭解本發明的目的、技術內容、特點及其所達成的功效。

請參閱第4圖所示，為本發明提出的一種具電能回充之串聯電池組健康狀況偵測裝置2，其包含有一電池單元3、一開關單元4、一電壓偵測單元5、一電流偵測單元6、一雙向轉換單元7、以及一控制單元8。該電池單元3包含有至少二串聯的電池30。

該開關單元4包含有一第一開關盤40及一第二開關盤41，該第一開關盤40包含有至少二設置在一側的第一一次側接角點400、一設置在另一側的第一二次側接角點401、以及一設置在內部的第一切換件402。每一該第一一次側接角點400分別電性連接每一該電池30的正極端，該第一切換件402的一側電性連接該第一二次側接角點401。

該第二開關盤41包含有至少二設置在一側的第二一次側接角點410、一設置在另一側的第二二次側接角點411、以及一設置在內部的第二切換件412。每一該第二一次側接角點410分別電性連接每一該電池30的負極端，該第二切換件412的一側電性連接該第二二次側接角點411。其中，於本案實施例中，以三個該電池30串聯、三個該第一一次側接角點400及三個該第二一次側接角點410舉例說明，但並不以此為限。

該電壓偵測單元5的一側電性連接該第一二次側接角點401，該電壓偵測單元5的另一側電性連接該第二二次側接角點411。該電流偵測單元6的一側電性連接在該電壓偵測單元5另一側與該第二二次側接角點411之間。

該雙向轉換單元7其中一轉換側的一端電性連接在該電壓偵測單元5一側與該第一二次側接角點401之間，該雙向轉換單元7其中一轉換側的另一端電性連接該電流偵測單元6的另一側，該雙向轉換單元7另一轉換側的一端電性連接至第一個該電池30的正極端，該雙向轉換單元7另一轉換側的另一端電性連接至最後一個該電池30的負極端。

該控制單元8包含有一控制模組80、一直流電阻偵測模組81、一交流阻抗偵測模組82、以及一電性連接每一該電池30的電池均衡模組83。其中該控制模組80電性連接該第一開關盤40、該第二開關盤41與該雙向轉換單元7，通過該控制模組80驅動該第一切換件402使該第一切換件402之另一側在其中一該第一一次側接角點400或另一該第一一次側接角點400之間進行切換，通過該控制模組80驅動該第二切換件412使該第二切換件412之另一側在其中一該第二一次側接角點410或另一該第二一次側接角點410之間進行切換。該直流電阻偵測模組81電性連接該電壓偵測單元5與該電流偵測單元6，該交流阻抗偵測模組82電性連接該電壓偵測單元5與該電流偵測單元6。

請再繼續參閱第4圖所示，更具體說明如何量測每一該電池30內阻的直流電阻與交流阻抗。首先介紹如何量測每一該電池30的直流電阻，量測時先通過該控制模組80控制該第一切換件402的另一側切換連接至第一個該第一一次側接角點400，該控制模組80控制該第二切換件412的另一側切換連接至第一個該第二一次側接角點410，以對第一個該電池30先進行量測。

此後該控制模組80控制該雙向轉換單元7的導通方向使第一個該電池30朝該雙向轉換單元7其中一轉換側的方向瞬間放電。接著透過該電壓偵測單元5量測第一個該電池30放電的直流電壓瞬間變化量()，接續再透過該電流偵測單元6量測第一個該電池30放電的直流電流瞬間變化量()。此後透過該直流電阻偵測模組81擷取該直流電壓瞬間變化量與該直流電流瞬間變化量，並計算出第一個該電池30的直流內阻，即。

第一個該電池30放電的能量則經由該雙向轉換單元7另一轉換側回充至每一該電池30。此後該控制模組80控制該第一切換件402的另一側依序切換連接至第二、三個該第一一次側接角點400，該控制模組80控制該第二切換件412的另一側依序切換連接至第二、三個該第二一次側接角點410，並重複上述對第一個該電池30直流電阻的量測動作依序對第二、三個該電池30進行量測，以此類推至當有四個、五個、六個、七個該電池30。

接下來介紹如何量測每一該電池30的交流阻抗，量測時同樣先通過該控制模組80控制該第一切換件402的另一側切換連接至第一個該第一一次側接角點400，該控制模組80控制該第二切換件412的另一側切換連接至第一個該第二一次側接角點410，以對第一個該電池30先進行量測。

此後通過該控制模組80控制該雙向轉換單元7的導通方向使該雙向轉換單元7其中一轉換側對第一個該電池30注入一為低頻訊號的交流測試訊號，接著透過該電壓偵測單元5量測第一個該電池30的交流電壓()，接續再透過該電流偵測單元6量測第一個該電池30的交流電流()，此後透過該交流阻抗偵測模組82擷取交流電壓與交流電流，並計算出第一個該電池30的交流內阻，即。

承上，當該交流測試訊號為正半週時，該交流測試訊號是對每一該電池30充電，而該交流測試訊號為負半周時，則會變成由每一該電池30放電，其放電的能量同樣會經由該雙向轉換單元7另一轉換側回充至每一該電池30。此後該控制模組80控制該第一切換件402的另一側依序切換連接至第二、三個該第一一次側接角點400，該控制模組80控制該第二切換件412的另一側依序切換連接至第二、三個該第二一次側接角點410，並重複上述對第一個該電池30交流阻抗的量測動作依序對第二、三個該電池30進行量測，以此類推至當有四個、五個、六個、七個該電池30。

再者，請參閱第5圖所示，為本發明提出另一種具電能回充之串聯電池組健康狀況偵測裝置2a，其包含有一電池單元3a、至少二電壓偵測單元5a、至少二電流偵測單元6a、至少二雙向轉換單元7a、以及一控制單元8a。該電池單元3a包含有至少二串聯的電池30a，於本案實施例中，以三個該電池30a、三個該電壓偵測單元5a、三個該電流偵測單元6a及三個該雙向轉換單元7a舉例說明，但並不以此為限。

每一該電壓偵測單元5a的一側電性連接每一該電池30a的正極端，每一該電流偵測單元6a的一側電性連接每一該電池30a的負極端，每一該電流偵測單元6a的另一側電性連接每一該電壓偵測單元5a的另一側。

每一該雙向轉換單元7a其中一轉換側的一端電性連接每一該電池30a的正極端，每一該雙向轉換單元7a其中一轉換側的另一端電性連接每一該電流偵測單元6a的另一側，每一該雙向轉換單元7a另一轉換側的一端電性連接至第一個該電池30a的正極端，每一該雙向轉換單元7a另一轉換側的另一端電性連接至最後一個該電池30a的負極端。

該控制單元8a包含有一控制模組80a、一直流電阻偵測模組81a、一交流阻抗偵測模組82a、以及一電性連接每一該電池30a的電池均衡模組83a。其中該控制模組80a電性連接每一該雙向轉換單元7a，該直流電阻偵測模組81a電性連接每一該電壓偵測單元5a與每一該電流偵測單元6a，該交流阻抗偵測模組82a電性連接每一該電壓偵測單元5a與每一該電流偵測單元6a。

請再繼續參閱第5圖所示，更具體說明如何量測每一該電池30a內阻的直流電阻與交流阻抗。首先介紹如何量測每一該電池30a的直流電阻，量測時先通過該控制模組80a控制每一該雙向轉換單元7a的導通方向使每一該電池30a朝每一該雙向轉換單元7a其中一轉換側的方向瞬間放電，接著透過每一該電壓偵測單元5a量測每一該電池30a放電的直流電壓瞬間變化量()，接續再透過每一該電流偵測單元6a量測每一該電池30a放電的直流電流瞬間變化量()，此後透過該直流電阻偵測模組81a擷取每一該直流電壓瞬間變化量與每一該直流電流瞬間變化量，並計算出每一該電池30a的直流內阻，即。放電的能量則經由每一該雙向轉換單元7a另一轉換側回充至每一該電池30a。

接下來介紹如何量測每一該電池30a的交流阻抗，量測時先通過該控制模組80a控制每一該雙向轉換單元7a的導通方向使每一該雙向轉換單元7a其中一轉換側對每一該電池30a注入一為低頻訊號的交流測試訊號，接著透過每一該電壓偵測單元5a量測每一該電池30a的交流電壓()，接續再透過每一該電流偵測單元6a量測每一該電池30a的交流電流()，此後透過該交流阻抗偵測模組82a擷取每一該交流電壓與每一該交流電流，並計算出每一該電池30a的交流內阻，即。

承上，當該交流測試訊號為正半週時，該交流測試訊號是對每一該電池30a充電，而該交流測試訊號為負半周時，則會變成由每一該電池30a放電，其放電的能量同樣會經由每一該雙向轉換單元7a另一轉換側回充至每一該電池30a。

進一步地，請復閱第4圖及第5圖所示，該電池均衡模組83、83a包含有一放電模式830、830a，該放電模式830、830a是通過擷取每一該電池30、30a的電量並計算出一第一電量平均值，若每一該電池30、30a的電量高於該第一電量平均值，此時便通過該控制模組80、80a控制每一該雙向轉換單元7、7a的導通方向使每一該電池30、30a進行放電。若每一該電池30、30a的電量低於該第一電量平均值，此時便通過該控制模組80、80a控制每一該雙向轉換單元7、7a的導通方向使對每一該電池30、30a進行充電。

假設以n個該電池串聯為例，將n個該電池的電量加總並計算出該第一電量平均值，其表示式如式子(1)。當每一該電池的電量高於該第一電量平均值時，每一該電池所需的放電量之轉換電量為式子(2)。若當每一該電池的電量低於該第一電量平均值時，每一該電池所需的充電量之轉換電量為式子(3)， (1) (2) (3) ；其中為第k個電池的電量，為第k個電池所需轉換的電量。而本案以三個該電池30、30a串聯作舉例說明，該第一電量平均值的表示式即如式子(4)，而每一該電池30、30a的轉移量則將第一、二、三個該電池30、30a目前電量與該第一電量平均值作比較並分別帶入式子(2)或式子(3)即可。 (4)

且於更進一步地一實施例中，當每一該電池30、30a的電量與該第一電量平均值之間的差值在誤差範圍內(約3%~5%)，擷取每一該電池30、30a的電壓並計算出一電壓平均值，若每一該電池30、30a的電壓高於該電壓平均值，此時便通過該控制模組80、80a控制該雙向轉換單元7、7a的導通方向使每一該電池30、30a進行放電。若每一該電池30、30a的電壓低於該電壓平均值，此時便通過該控制模組80、80a控制該雙向轉換單元7、7a的導通方向使對每一該電池30、30a進行充電。

假設以n個該電池串聯為例，將n個該電池的電壓加總並計算出該電壓平均值，其表示式如式子(5)。當每一該電池的電壓高於該電壓平均值時，每一該電池所需的放電量之轉換電量為式子(2)。若當每一該電池的電壓低於該電壓平均值時，每一該電池所需的充電量之轉換電量為式子(3)。而本案以三個該電池30、30a串聯作舉例說明，該電壓平均值的表示式即如式子(6)， (5) (6)

進一步地，該電池均衡模組83、83a包含有一充電模式831、831a，該充電模式831、831a是通過擷取每一該電池30、30a的電量，並以個別電池殘電量占個別電池最大儲存電量的百分比為一百分比基準值，若每一該電池30、30a殘電量占自身最大電量的百分比高於該百分比基準值，對每一該電池30、30a充入一較高的電量，若每一該電池30、30a殘電量占自身最大電量的百分比低於該百分比基準值，對每一該電池30、30a充入一較低的電量。

電池在充電狀態時，必須特別注意較弱的電池，因為它較容易發生過度充電的狀況，故充電過程中，對於較弱電池而言，則對其充入較低的電量。

假設以n個該電池為例，個別電池殘電量占個別電池最大儲存電量的百分比為該百分比基準值，其表示式如式子(7)。 (7) ；其中為第n個電池的最大容量，為第n個電池的殘電量。當第n個電池殘電量占其最大儲存量的百分比高於該百分比基準值時，則藉由控制每一該雙向轉換單元7、7a的導通方向使其對該電池30、30a充入較高的電量。若第n個電池殘電量占其最大儲存量的百分比低於該百分比基準值時，藉由控制每一該雙向轉換單元7、7a的導通方向使其對該電池30、30a充入較低的電量。

進一步地，該電池均衡模組83、83a包含有一閒置模式832、832a，該閒置模式832、832a是在閒置時間通過擷取每一該電池30、30a的電量，並計算出一第二電量平均值，若每一該電池30、30a的電量低於該第二電量平均值，每一該電池30、30a則進行充電，且所充入之電量與原殘電量之合小於每一該電池30、30a儲存的最大電量。若每一該電池30、30a的電量高於該第二電量平均值，每一該電池30、30a則進行放電，且所排出之電壓不可使匯流排的電壓高於系統最大電壓。其中該閒置模式832、832a是指如電動車在閒置時間也能進行能量均衡的控制，包含有回程等待時間、靠站時間及等紅燈時間。

假設以n個該電池串聯為例，將n個該電池的電量加總並計算出該第二電量平均值，其表示式如式子(8)。當每一該電池的電量高於該第二電量平均值時，每一該電池所需的放電量之轉換電量為式子(9)。若當每一該電池的電量低於該第二電量平均值時，每一該電池所需的充電量的轉換電量為式子(10)。且為了避免有過度充電之情況發生，當每一該電池的電量低於該第二電量平均值而須對該電池充電時，必須使所充入之能量與原殘量總和小於電池所能儲存的最大容量，其限制條件的表示式如式子(11) (8) (9) (10) (11) ；其中為第k個電池的電量，為第k個電池所需轉換的電量。

本發明適用於串聯電池或串聯電池組，並可廣泛應用於電動汽車、電動機車、電動自行車等行動載具，亦可應用於再生能源之電池儲能系統、UPS之電池系統、以及鋰電池、鎳氫電池及鉛酸電池的產品應用上。

綜上所述，通過以上技術手段能達到以下特點：

1.在進行每一該電池30、30a的直流內阻量測時，第4圖所示之第一實施例經由控制該第一切換件402與該第二切換件412選擇每一該電池30，並經由切換該雙向轉換單元7的導通方向使每一該電池30放電，放電的電能直接經由該雙向轉換單元7的另一轉換側回充至每一該電池30。第5圖所示之第二實施例經由控制每一該雙向轉換單元7a的導通方向使每一該電池30a放電，放電的電能直接經由每一該雙向轉換單元7a的另一轉換側回充至每一該電池30a。

2.在進行每一該電池30、30a的交流內阻量測時，於該交流測試訊號為負半周而變成每一該電池30、30a放電時，其放電的能量同樣會經由每一該雙向轉換單元7、7a另一轉換側回充至每一該電池30、30a。

3.透過通過電池均衡模組83、83a使該些電池30、30a間的電量維持均衡狀態，以提高該些電池30、30a的使用壽命。

惟前述者僅為本發明的較佳實施例，其目的在使熟習該項技藝者能夠瞭解本發明的內容而據以實施，並非用來限定本發明實施的範圍。故舉凡依本發明申請範圍所述的形狀、構造及特徵所為的均等變化或修飾，均應包括在本發明的申請專利範圍內。

﹝習知﹞

10‧‧‧等效電路

100‧‧‧電池端電壓

101‧‧‧電池內電勢

102‧‧‧電池內阻

103‧‧‧歐姆電阻

104‧‧‧極化電阻

105‧‧‧電雙層電容

11‧‧‧直流量測電路

110‧‧‧電池

111‧‧‧電流表

112‧‧‧電壓表

113‧‧‧開關

114‧‧‧負載電阻

115‧‧‧開路電壓

116‧‧‧直流內阻

12‧‧‧交流量測電路

120‧‧‧電池

121‧‧‧交流電流源

122‧‧‧電壓表

123‧‧‧開路電壓

124‧‧‧交流內阻

﹝本發明﹞

2、2a‧‧‧具電能回充之串聯電池組健康狀況偵測裝置

3、3a‧‧‧電池單元

30、30a‧‧‧電池

4‧‧‧開關單元

40‧‧‧第一開關盤

400‧‧‧第一一次側接角點

401‧‧‧第一二次側接角點

402‧‧‧第一切換件

41‧‧‧第二開關盤

410‧‧‧第二一次側接角點

411‧‧‧第二二次側接角點

412‧‧‧第二切換件

5、5a‧‧‧電壓偵測單元

6、6a‧‧‧電流偵測單元

7、7a‧‧‧雙向轉換單元

8、8a‧‧‧控制單元

80、80a‧‧‧控制模組

81、81a‧‧‧直流電阻偵測模組

82、82a‧‧‧交流阻抗偵測模組

83、83a‧‧‧電池均衡模組

830、830a‧‧‧放電模式

831、831a‧‧‧充電模式

832、832a‧‧‧閒置模式

第1圖：為習知電池等效電路的電路圖。 第2圖：為習知直流量測電路的電路圖。 第3圖：為習知交流量測電路的電路圖。 第4圖：為本發明偵測裝置第一實施例的電路圖。 第5圖：為本發明偵測裝置第二實施例的電路圖。

Claims (10)

1. 一種具電能回充之串聯電池組健康狀況偵測裝置，其包含有： 一電池單元，該電池單元包含有至少二串聯的電池； 一開關單元，該開關單元包含有一第一開關盤及一第二開關盤，該第一開關盤包含有至少二設置在一側的第一一次側接角點、一設置在另一側的第一二次側接角點、以及一設置在內部的第一切換件，每一該第一一次側接角點分別電性連接每一該電池的正極端，該第一切換件的一側電性連接該第一二次側接角點，該第二開關盤包含有至少二設置在一側的第二一次側接角點、一設置在另一側的第二二次側接角點、以及一設置在內部的第二切換件，每一該第二一次側接角點分別電性連接每一該電池的負極端，該第二切換件的一側電性連接該第二二次側接角點； 一電壓偵測單元，該電壓偵測單元的一側電性連接該第一二次側接角點，該電壓偵測單元的另一側電性連接該第二二次側接角點； 一電流偵測單元，該電流偵測單元的一側電性連接在該電壓偵測單元另一側與該第二二次側接角點之間； 一雙向轉換單元，該雙向轉換單元其中一轉換側的一端電性連接在該電壓偵測單元一側與該第一二次側接角點之間，該雙向轉換單元其中一轉換側的另一端電性連接該電流偵測單元的另一側，該雙向轉換單元另一轉換側的一端電性連接至第一個該電池的正極端，該雙向轉換單元另一轉換側的另一端電性連接至最後一個該電池的負極端；以及 一控制單元，該控制單元包含有一控制模組、一直流電阻偵測模組、一交流阻抗偵測模組、以及一電性連接每一該電池的電池均衡模組；其中該控制模組電性連接該第一開關盤、該第二開關盤與該雙向轉換單元，通過該控制模組驅動該第一切換件使該第一切換件之另一側在其中一該第一一次側接角點或另一該第一一次側接角點之間進行切換，通過該控制模組驅動該第二切換件使該第二切換件之另一側在其中一該第二一次側接角點或另一該第二一次側接角點之間進行切換，該直流電阻偵測模組電性連接該電壓偵測單元與該電流偵測單元，該交流阻抗偵測模組電性連接該電壓偵測單元與該電流偵測單元。
2. 如申請專利範圍第1項所述的具電能回充之串聯電池組健康狀況偵測裝置，其中，該電池均衡模組包含有一放電模式，該放電模式是通過擷取每一該電池的電量並計算出一第一電量平均值，若每一該電池的電量高於該第一電量平均值，每一該電池則進行放電，若每一該電池的電量低於該第一電量平均值，每一該電池則進行充電。
3. 如申請專利範圍第2項所述的具電能回充之串聯電池組健康狀況偵測裝置，其中，當每一該電池的電量與該第一電量平均值之間的差值在誤差範圍內，擷取每一該電池的電壓並計算一電壓平均值，若每一該電池的電壓高於該電壓平均值，每一該電池則進行放電，若每一該電池的電壓低於該電壓平均值，每一該電池則進行充電。
4. 如申請專利範圍第1項所述的具電能回充之串聯電池組健康狀況偵測裝置，其中，該電池均衡模組包含有一充電模式，該充電模式是通過擷取每一該電池的電量，並以個別電池殘電量占個別電池最大儲存電量的百分比為一百分比基準值，若每一該電池殘電量占自身最大電量的百分比高於該百分比基準值，對每一該電池充入一較高的電量，若每一該電池殘電量占自身最大電量的百分比低於該百分比基準值，對每一該電池充入一較低的電量。
5. 如申請專利範圍第1項所述的具電能回充之串聯電池組健康狀況偵測裝置，其中，該電池均衡模組包含有一閒置模式，該閒置模式是在閒置時間通過擷取每一該電池的電量，並計算出一第二電量平均值，若每一該電池的電量低於該第二電量平均值，每一該電池則進行充電，且所充入之電量與原殘電量之合小於每一該電池儲存的最大電量；若每一該電池的電量高於該第二電量平均值，每一該電池則進行放電，且所排出之電壓不可使匯流排的電壓高於系統最大電壓。
6. 一種具電能回充之串聯電池組健康狀況偵測裝置，其包含有： 一電池單元，該電池單元包含有至少二串聯的電池； 至少二電壓偵測單元，每一該電壓偵測單元的一側分別電性連接每一該電池的正極端； 至少二電流偵測單元，每一該電流偵測單元的一側電性連接每一該電池的負極端，每一該電流偵測單元的另一側電性連接每一該電壓偵測單元的另一側； 至少二雙向轉換單元，每一該雙向轉換單元其中一轉換側的一端電性連接每一該電池的正極端，每一該雙向轉換單元其中一轉換側的另一端電性連接每一該電流偵測單元的另一側，每一該雙向轉換單元另一轉換側的一端電性連接至第一個該電池的正極端，每一該雙向轉換單元另一轉換側的另一端電性連接至最後一個該電池的負極端；以及 一控制單元，該控制單元包含有一控制模組、一直流電阻偵測模組、一交流阻抗偵測模組、以及一電性連接每一該電池的電池均衡模組；其中該控制模組電性連接每一該雙向轉換單元，該直流電阻偵測模組電性連接每一該電壓偵測單元與每一該電流偵測單元，該交流阻抗偵測模組電性連接每一該電壓偵測單元與每一該電流偵測單元。
7. 如申請專利範圍第6項所述的具電能回充之串聯電池組健康狀況偵測裝置，其中，該電池均衡模組包含有一放電模式，該放電模式是通過擷取每一該電池的電量並計算出一第一電量平均值，若每一該電池的電量高於該第一電量平均值，每一該電池則進行放電，若每一該電池的電量低於該第一電量平均值，每一該電池則進行充電。
8. 如申請專利範圍第7項所述的具電能回充之串聯電池組健康狀況偵測裝置，其中，當每一該電池的電量與該第一電量平均值之間的差值在誤差範圍內，擷取每一該電池的電壓並計算一電壓平均值，若每一該電池的電壓高於該電壓平均值，每一該電池則進行放電，若每一該電池的電壓低於該電壓平均值，每一該電池則進行充電。
9. 如申請專利範圍第6項所述的具電能回充之串聯電池組健康狀況偵測裝置，其中，該電池均衡模組包含有一充電模式，該充電模式是通過擷取每一該電池的電量，並以個別電池殘電量占個別電池最大儲存電量的百分比為一百分比基準值，若每一該電池殘電量占自身最大電量的百分比高於該百分比基準值，對每一該電池充入一較高的電量，若每一該電池殘電量占自身最大電量的百分比低於該百分比基準值，對每一該電池充入一較低的電量。
10. 如申請專利範圍第6項所述的具電能回充之串聯電池組健康狀況偵測裝置，其中，該電池均衡模組包含有一閒置模式，該閒置模式是在閒置時間通過擷取每一該電池的電量，並計算出一第二電量平均值，若每一該電池的電量低於該第二電量平均值，每一該電池則進行充電，且所充入之電量與原殘電量之合小於每一該電池儲存的最大電量；若每一該電池的電量高於該第二電量平均值，每一該電池則進行放電，且所排出之電壓不可使匯流排的電壓高於系統最大電壓。