TWI382631B - 電池管理系統及其電池充電方法 - Google Patents

Description

電池管理系統及其電池充電方法

本發明係關於一種電池管理系統，特別是一種具有可調充電電流的電池管理系統。

圖1所示為一種傳統電池充電電路100示意圖。如圖1所示，電池充電電路100係由一電池組104中之一適配器102、一脈寬調變控制器108、一充電器控制器110、一電池保護電路(圖中未示)所完成。適配器102輸出一固定電壓。一充電器106(圖中係以脈寬調變控制器108及充電器控制器110呈現)透過控制模組112中之電源開關和降壓轉換器(buck converter)，以將適配器102的輸出電壓轉化為較低的電壓。因此，這種傳統電池充電電路體積大，且成本高。

圖2所示為另一傳統電池充電電路200示意圖。電池充電電路200包括一可控適配器202和一外部控制晶片(如圖2中所示之充電器控制器210)。外部控制晶片(充電器控制器210)根據一電池組204的電流/電壓控制可控適配器202的輸出功率。如圖2所示，電池充電電路200也需要額外的開關212控制電池組204的充電電流。因此，這種電池充電電路也相對體積大且成本高。

此外，對於傳統的充電電路，由於電池失衡現象(例如，電池組內各電池單元之間有不同的電壓或容量)，在某些電池單元尚未被完全充電的情況下，另外有些電池單元卻可能已經出現過度充電現象。換言之，電池充電過程之精確度並不高。

本發明提供一種電池管理系統，包括一監測電路，監測包含有多個電池單元的一電池組，並在多個週期中的每一週期檢查該多個電池單元是否有一失衡狀況；以及一充電器，外部耦接於該電池組，為該電池組在該充電器的一輸出端產生一充電電流及接收來自該監測電路的一監測資訊，並調整在該充電器的一輸出端的該充電電流從上一週期的一第一位準至低於該第一位準之一第二位準以回應一當下週期中該多個電池單元的該失衡狀況之一檢測，該監測電路還能夠在該多個週期中之每一週期監測該電池組是否有一異常狀況發生，且其中該充電器還能夠調整該充電電流從該上一週期的該第一位準至低於該第一位準之一第三位準以回應該當下週期該失衡狀況之該檢測。

本發明還提供一種對具有多個電池單元之一電池組的充電方法，包括：監測該電池組的一狀態；於多個週期中之每一週期檢查該多個電池單元之一失衡狀況；控制外部耦接於該電池組的一充電器為該電池組調整在該充電器的一輸出端的一充電電流從上一週期的一第一位準至低於該第一位準之一第二位準以回應一當下週期該多個電池單元的該失衡狀況之一檢測；在該多個週期中之每一週期檢查該電池組之一異常狀況；以及調整該電池組的該充電電流從該上一週期的該第一位準至低於該第一位準之一第三位準以回應該當下週期該失衡狀況之該檢測。

以下將對本發明實施例給出詳細的參考。儘管本發明透過這些實施模式進行闡述和說明，但需要注意的是本發明並不僅僅只局限於這些實施模式。相反地，本發明涵蓋後附權利要求所定義的發明精神和發明範圍內的所有替代物、變體和等同物。

另外，為了更好的說明本發明，在下文的具體實施模式中給出了眾多的具體細節。本領域技術人員將理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。在另外一些實例中，對於大家熟知的方法、手續、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明的主旨。

在一實施例中，本發明提供一具有可控適配器輸出之電池管理系統。在此實施例中，電池管理系統可根據個別電池單元之狀況(例如，電池單元電壓、電池單元電流、電池單元溫度以及電池單元容量)，透過整合於電池組之一控制電路調整適配器輸出(例如，適配器輸出功率、適配器輸出電壓以及適配器輸出電流)，其可節省空間並降低成本。因此，本發明之電池管理系統可根據個別電池單元之狀況，致能(enable)多種充電模式(例如，標準定電流充電模式、輕量定電流充電模式、標準定電壓充電模式輕量、或定電壓充電模式)。在一實施例中，當所有電池單元皆被完全充電之後，電池充電將會被終止，所以將可避免任何不期望之狀況(例如，過電壓、過電流、或過度充電)。

圖3所示為根據本發明一實施例電池管理系統300示意圖。電池管理系統300包括一適配器302(例如，一可控適配器)，用於對一電池組304充電，其中電池組304包括多個電 池單元310_1-310_n。為簡明起見，圖3中沒有畫出所有電池單元。

在一實施例中，一控制電路320用於監測電池組304，並產生一用於控制適配器302輸出功率的控制信號350，進而致能多種充電模式。更具體而言，控制電路320可用於根據電池組304中多個電池單元310_1-310_n的個別電池單元狀態(例如，電池電壓、電池電流、電池溫度和電池容量)產生控制信號350。在一實施例中，與控制電路320耦接的適配器302可對電池組304進行充電。有利之處在於，適配器302之輸出端340的輸出功率可根據控制信號350進行調節。

在一實施例中，控制電路320係整合於電池組304內。因此，電池組304可根據每個電池單元之狀態，直接控制適配器302之輸出端340。因此，不需要外部電源開關和外部控制晶片(例如，充電器控制器)。

在一實施例中，控制電路320致能多種充電模式，包括：一標準定電流充電模式CC_n(n=0)、一或多個輕量定電流充電模式CC_n(n=1,2,…,max，其中max係為n的一預設最大值，n則代表各種不同定電流充電模式)、一標準定電壓充電模式CV_m(m=0)、一或多個輕量定電壓充電模式CV_m(m=1,2,…,max’，其中max’係為m的一預設最大值，m則代表各種不同定電壓充電模式)以及一充電終止模式，但不以此為限。在一實施例中，當電池出現一失衡現象時，一輕量定電流充電模式或一輕量定電壓充電模式會被致能。在一實施例中，當出現任何異常現象或錯誤時，或當所有電池單元皆被完全充電時，充電終止模式即被致能。

有利之處在於，在一實施例中，當控制信號350控制適配 器302在其輸出端340提供一定充電電流I₀時，標準定電流充電模式CC₀被致能。在一實施例中，此處所謂的“定”是指充電電流或充電電壓在一定範圍內波動。因此，電池組304可進行安全充電。因此，電池組304係由一定充電電流I₀進行充電。在一實施例中，當控制信號350控制適配器302在輸出端340提供一個定充電電流I_n(n=1,2,…,max)時，一種輕量定電流充電模式CC_n(n=1,2,…,max)可被致能。因此，電池組304由此定充電電流I_n(n=1,2,…,max)進行充電。在一實施例中，I₀>I₁>I₂>…>I_max。

同理，在一實施例中，當控制信號350控制適配器302在其輸出端340提供一個定充電電壓V₀時，標準定電壓充電模式CV₀可被致能。因此，電池組304由此定充電電壓V₀進行充電。當控制信號350控制適配器302在其輸出端340提供一個定充電電壓V_m(m=1,2,…,max’)時，輕量定電壓充電模式CV_m(m=1,2,…,max’)可被致能。因此，電池組304由此定充電電壓V_m(m=1,2,…,max’)進行充電。在一實施例中，V₀>V₁>V₂>…>V_max’。

有利之處在於，根據每個電池單元狀態來致能不同充電模式(CC₀,CC₁,…CC_max，和CV₀,CV₁,…,CV_max’)，所有電池單元310_1~310_N可被完全充電，並且可避免異常現象的產生，進而延長了電池壽命。

如上所述，在一實施例中，控制電路320監測電池單元之狀態，並控制適配器302的輸出功率，進而致能多種充電模式(CC₀,CC₁,…CC_max，和CV₀,CV₁,…,CV_max’)。在另一實施例中，控制電路320也可設置於電池組304的外部，用於監測電池組304(例如，電池組電壓和電池組電流)，並產生控制信號350， 以致能多種充電模式(CC₀,CC₁,…CC_max，和CV₀,CV₁,…,CV_max’)。

圖4所示為根據本發明一實施例電池管理系統400示意圖。在圖4與圖3中標記相同的元件具有相似的功能，為了簡明起見，在此將不對這些元件進行重複描述。電池管理系統400包括一監測電路424，用於監測包含多個電池單元之電池組304，並且在多個週期中的每一週期監測電池組304是否出現失衡現象和/或其他異常現象(例如，過電壓、過電流、溫度過高以及過度充電)。在圖4所示之例子中，電池組304包括三個電池單元310_1、310_2和310_3。電池管理系統400還包括一適配器302(例如，一充電器)，用於控制電池組304的充電電流，及接收來自監測電路424的監測資訊，若在當下週期監測到失衡現象和/或異常狀況產生，將調整充電電流從前一週期的一第一位準調節到比第一位準更小的一第二位準。

在一實施例中，當多個電池單元中之任兩個電池單元之電壓差大於一預設電壓差時，一失衡現象發生。在一實施例中，一電池單元的電壓或電池組電壓大於一預設電壓時，一過電壓狀況發生。

在圖4中，監測電路424(例如，容量計電路)被設置為用於監測每一電池單元310_1、310_2和310_3的狀態(例如，電池電壓、電池電流、電池溫度和電池容量)，並預防失衡現象和/或其他異常現象(如過電壓、過電流、溫度過高、過度充電)。在一實施例中，監測電路424監測每一電池單元310_1-310_3，並產生指示每一電池單元狀態的一監測信號。

舉例來說，監測電路424監測電池單元310_1-310_3的電壓，並且產生分別指示這些電壓的監測信號490_1-490_3。在一實施例中，由於流過電池單元310_1-310_3的電流相同，監 測電路424可透過一感應電阻470監測一電池電流，並產生指示此電池電流的監測信號492。在一實施例中，監測電路424也可透過一溫度感應器472監測電池溫度，並產生指示電池溫度的監測信號494。在一實施例中，監測電路424還可監測電池單元310_1-310_3的容量，並產生分別指示各電池單元310_1-310_3容量的監測信號(圖中未示)。

有利之處在於，在一實施例中，一與監測電路424耦接之指令轉換器426根據監測信號490_1-490_3、492和494產生一控制信號350。更具體而言，整合至電池組304中的指令轉換器426可根據個別電池單元的狀態來產生控制信號350，進而控制適配器302的一輸出功率。相應地，在一實施例中，可以根據個別電池單元的狀態致能不同的充電模式。在一實施例中，指令轉換器426也可被設置在電池組304外部。在這種情況下，電池管理系統400可包含一耦接於電池組304及充電器302之間之通信通道，以傳輸控制信號350。換言之，介於電池組304和充電器302之間的通信線路能把監測資訊從電池組304中的監測電路424傳輸到適配器(充電器)302。因此，指令轉換器426可透過通信通道接收監測資訊，如監測信號490_1-490_3、492和494。通信通道可為一串列匯流排(如單線匯流排)或者二線式匯流排(例如，系統管理匯流排、內部積體電路匯流排I²C等)。

在一實施例中，指令轉換器426可由一處理器(例如，微處理器)或一狀態機來實現。在一實施例中，指令轉換器426可致能的充電模式包括：標準定電流充電模式CC_n(n=0)、輕量定電流充電模式CC_n(n=1,2,…,max)、標準定電壓充電模式CV_m(m=0)、輕量定電壓充電模式(m=1,2,…,max’)，以 及充電終止模式，但不以此為限。

在一實施例中，控制信號350係為一類比控制信號。此類比之控制信號350可用於控制由一脈寬調變信號產生器480所產生的脈寬調變信號的一責任週期。在一實施例中，脈寬調變信號產生器480可設置在適配器302中。透過調整脈寬調變信號的責任週期，適配器302在輸出端340的輸出功率相對應得到調整。換言之，可透過調整適配器302內之脈寬調變信號的責任週期來致能不同的充電模式。比如說，如果根據電池狀態需要致能一標準定電流充電模式(CC₀)，類比之控制信號350將調整脈寬調變信號的責任週期，進而使適配器302輸出一定充電電流I₀。

在一實施例中，控制信號350係為一數位控制信號。在一實施例中，適配器302中設置有一解碼器以用於將數位之控制信號350轉換為類比之控制信號350，進而調整適配器302內之脈寬調變信號的責任週期。

此外，在一實施例中，指令轉換器426還控制電池組304內的一充電開關430和一放電開關432。在一實施例中，當充電開關430被斷開時，電池充電過程將被終止。在一實施例中，當電池組304對一系統負載(圖中未示)供電時，放電開關432會被接通。

在一實施例中，為了改善電池單元310_1-310_3的性能，電池組304還包括一用於平衡電池單元310_1-310_3的電池平衡電路428。如果監測到一失衡現象，電池平衡電路428可平衡電池組304中之電池單元310_1-310_3。

電池平衡電路428可設置在監測電路424內部，也可設置在監測電路424外部。在一實施例中，電池平衡電路428可為 失衡電池致能一溢出電流(旁路電流)。如電池平衡電路428所示，當開關410_1被接通時，電池單元310_1之溢出電流可被致能。當開關410_2被接通時，電池單元310_2之溢出電流可被致能。當開關410_3被接通時，電池310_3之溢出電流可被致能。開關410_1-410_3可受控於監測電路424或指令轉換器426。因此，電池平衡電路428可受控於監測電路424或指令轉換器426。

電池失衡現象包括以下幾種，但不以此為限。在一實施例中，當一電池單元的電壓與其他任意電池單元的電壓差超過一預設值△V，則此電池單元處於失衡狀態。在另一實施例中，當一電池單元電壓超過一預設臨界電壓V_balance時，則此電池單元處於失衡狀態。又，在另一實施例中，當一電池單元的電壓變化率dV/dt(電池電壓的變化對充電時間的變化)超過一預設電壓變化率臨界值(dV/dt)_th時，則此電池單元處於失衡狀態。又，在另一實施例中，當一電池單元的容量與其他任意電池單元的容量之間的差值超過一預設容量差值△C，則此電池單元處於失衡狀態。

有利之處在於，如上所述，當失衡現象發生時，適配器302可輸出一較小的充電電流(輕量定電流充電模式)對電池組304充電。因此，電池平衡電路428可獲得較長時間對電池單元進行平衡(透過致能溢出電流)，以將所有電池充滿。

圖5所示為根據本發明一實施例電池管理系統400的操作流程500。圖5將結合圖3和圖4進行描述。在一實施例中，指令轉換器426被配置，以使圖4中之電池管理系統400以流程500的方式運作。更具體而言，在一實施例中，流程500闡明了指令轉換器426如何基於不同的電池狀態來致能不同的充 電模式。

在圖5所示之例子中，電池管理系統400對電池組304進行多個週期的充電。在一實施例中，電池管理系統400首先以標準定電流充電模式CC₀對電池組304充電。如果出現電池失衡現象，電池管理系統400則以輕量定電流充電模式CC_n(n=1,2,…,max)對電池組304充電。在一實施例中，如果電池組304的電池單元最高電壓(例如，電池單元310_1的電壓為3.8V，電池單元310_2的電壓為3.9V，電池單元310_3的電壓為4.05V，則電池組304的電池單元最高電壓為4.05V)大於一第一預設電壓(例如，鋰離子電池的3.9V)，電池管理系統400則執行失衡檢查，確認是否出現電池失衡情況。在一實施例中，當電池失衡現象發生時，電池管理系統400不僅透過電池平衡電路428在失衡的電池單元上致能一溢出電流，還調整電池組304的充電電流(例如，減少充電電流)。在一實施例中，如果電池組304的電池平均電壓大於一第二預設電壓(例如，鋰離子電池的4.2V)，電池管理系統400則以一種定電壓充電模式(例如，標準定電壓充電模式CV₀)對電池組304充電。另外，在一實施例中，電池管理系統還可執行保護檢查。

在步驟502中，電池管理系統400開始對電池組304充電，並且將代表不同定電流充電模式的數字n初始化為0。在步驟504中，控制信號350致能一定電流充電模式CC_n。例如，當n設為0時，標準定電流充電模式CC₀將被致能。當n為1到max之間時，一種輕量定電流充電模式CC_n(n=1,2,…,max)將被致能。步驟506執行保護檢查。例如，在一實施例中，指令轉換器426接收來自監測電路424的監測信號，進而決定是否出現任何異常現象(例如，過電壓、過電流，以及溫度過高)。 如果出現任何異常現象，流程500將轉到步驟530，終止對電池充電(充電終止模式)。因此，指令轉換器426將關斷充電開關430以終止電池充電。如果無異常現象出現，流程500將轉到步驟508。

在步驟508中，利用指令轉換器426將電池組304的電池平均電壓與第二預設電壓(例如，鋰離子電池的4.2V)進行比較，以確定是否可致能定電壓充電模式(例如，標準定電壓充電模式CV₀)。在一實施例中，如果電池組304的電池平均電壓大於第二預設電壓，則表示可透過定電壓充電模式(例如，標準定電壓充電模式CV₀)對電池組304充電，流程500則轉到步驟524。

在步驟524中，控制信號350致能定電壓充電模式(例如，標準定電壓充電模式CV₀)。在步驟526中，執行保護檢查(類似於步驟506)。如果出現任何異常現象，流程500將轉到步驟530，終止對電池充電(充電終止模式)。否則，流程500將轉到步驟528。

在步驟528中，如果電池組304中的所有電池單元皆被完全充電，流程500將轉到步驟530，終止對電池充電(充電終止模式)。否則，流程500將返回步驟524以繼續以定電壓充電模式(例如，標準定電壓充電模式CV₀)對電池組304充電。在一實施例中，指令轉換器426接收來自監測電路424的監測信號，以確定所有電池單元皆被完全充電。

回到步驟508，如果電池組304的電池平均電壓小於第二預設電壓，表示可透過標準定電流/輕量定電流充電模式對電池組304充電，那麼流程500將轉到步驟510。

在步驟510中，透過指令轉換器426將電池組304的電池 單元最高電壓與第一預設電壓(例如，鋰離子電池的3.9V)進行比較，以確定是否應執行失衡檢查。在一實施例中，如果電池單元最高電壓大於第一預設電壓，系統將執行失衡檢查，流程500將轉到步驟512。如果電池單元最高電壓小於第一預設電壓，流程500將返回至步驟504。上述已經對步驟504以及其後面的步驟進行詳細描述，為了簡明起見，在此將不對其重複描述。

在步驟512中，系統執行失衡檢查。如果無異常現象出現，流程500將返回步驟504。如果有任何異常現象發生，在失衡的電池單元上將會致能一溢出電流(為簡明起見，此步驟未被顯示在流程500中)，且流程500將轉到步驟514。

在步驟514中，一計時器啟動。在步驟516中，透過指令轉換器426將電池組304的電池平均電壓與第二預設電壓進行比較(類似於步驟508)，以確定是否可致能定電壓充電模式(例如，標準定電壓充電模式CV₀)。在一實施例中，如果電池組304的電池平均電壓大於第二預設電壓，表示可透過一種定電壓充電模式(例如，標準定電壓充電模式CV₀)對電池組304充電，那麼流程500將轉到步驟524。上述已對步驟524以及其後面的步驟進行詳細描述，為了簡明起見，在此將不對其重複描述。

返回至步驟516，如果電池組304的電池平均電壓小於第二預設電壓，表示可繼續透過標準定電流/輕量定電流充電模式對電池組304充電，則流程500將轉到步驟518。在步驟518中，如果計時器逾時(例如，計時器運行超過一預設時間)，流程500將轉到步驟520。如果計時器尚未逾時超，流程500則返回步驟516。

在步驟520中，可透過指令轉換器426將n與預設最大值 max進行比較。如果n等於預設最大值max，流程500將返回步驟504，以繼續執行輕量定電流充電模式CC_max。否則，流程500將轉到步驟522。在步驟522中，n加1，然後流程500返回到步驟504，以開始一新的週期。因為在上一週期中，步驟522使得n增加1，所以在此新的週期(當下週期)中，充電電流從上一週期的第一位準被調整到比第一位準更小的第二位準。上述已對步驟504以及其後面的步驟進行詳細描述，為了簡明起見，在此將不對其重複描述。

圖6所示為根據本發明一實施例電池管理系統400的操作流程600。在一實施例中，可對指令轉換器426進行配置，進而使圖4中的電池管理系統400以流程600的方式運作。以下圖6將結合圖3和圖4進行描述。

在圖6所示之例子中，電池管理系統400對電池組304進行多個週期的充電。在一實施例中，電池管理系統400首先以標準定電流充電模式CC₀對電池組304充電。在一實施例中，如果出現電池失衡現象和/或其他異常現象(例如，過電壓)，電池管理系統400則以輕量定電流充電模式CC_n(n=1,2,…,max)對電池組304充電。在一實施例中，如果電池組304的電池平均電壓大於一第二預設電壓(例如，鋰離子電池的4.2V)，電池管理系統400則以定電壓充電模式(例如，標準定電壓充電模式CV₀)對電池組304充電。如果電池組304的電池單元最高電壓大於一第三預設電壓(例如，鋰離子電池的4.3V)，且電池組304的電池平均電壓小於第二預設電壓，電池管理系統400則將定電流充電模式CC_n改為定電流充電模式CC_n+1，進而減小對電池組304的充電電流以及致能依過電壓保護。在一實施例中，電池管理系統400也可執行保護 檢查。

電池管理系統400對電池組304進行多個週期的充電。在步驟602中，電池管理系統400開始對電池組304充電，並且將代表不同定電流充電模式的數字n初始化為0。在步驟604中，定電流充電模式CC_n被控制信號350致能。例如，當n被設為0時，標準定電流充電模式CC₀將被致能。當n為1到max之間時，一輕量定電流充電模式CC_n(n=1,2,…,max)將被致能。步驟606執行保護檢查。例如，在一實施例中，指令轉換器426接收來自監測電路424的監測信號，進而確定是否出現異常現象(例如，過電壓、過電流，以及溫度過高)。如果出現任何異常現象，流程600將轉到步驟636，進而終止電池充電(充電終止模式)。因此，指令轉換器426將關斷充電開關430來終止電池充電。如果無異常現象出現，流程600將轉到步驟608。

在步驟608中，透過指令轉換器426將電池組304的電池單元最高電壓與第三預設電壓進行比較，以檢測是否出現過電壓現象。如果電池單元最高電壓大於第三預設電壓(指示出現過電壓現象)，流程600將轉到步驟614。在步驟614中，數字n加1。然後流程600轉到步驟624，檢查是否可致能定電壓充電模式(例如，標準定電壓充電模式CV₀)。如果電池單元最高電壓小於第三預設電壓(指示沒有出現過電壓現象)，流程600將轉到步驟610。

在步驟610中，系統執行失衡檢查。在一實施例中，當多個電池單元中之任兩電池單元之間的電壓差大於一預設電壓差，則失衡現象發生。如果無失衡現象出現，流程600將轉到步驟624中以檢查是否可致能定電壓充電模式(例如，標準定 電壓充電模式CV₀)。如果檢查出現電池失衡現象，在失衡的電池單元上將會致能一溢出電流(此步驟未被顯示在流程600中)，且流程600將轉到步驟615。

在步驟615中，一計時器啟動。在步驟616中，如果計時器逾時，流程600將轉到步驟618，使得n加1。然後流程600將轉到步驟624，檢查是否可致能定電壓充電模式(例如，標準定電壓充電模式CV₀)。

在步驟624中，透過指令轉換器426將電池組304的電池平均電壓與第二預設電壓進行比較，以確定是否可致能定電壓充電模式。如果電池平均電壓小於第二預設電壓，流程600將返回到步驟604，以開始一個新的充電週期。因為在上一週期中，如果在步驟608中檢查到過電壓現象，步驟614使得n加1；如果在步驟610中檢查到出現失衡現象，步驟618使得n加1。因此，在此新的週期(當下週期)中，充電電流從上一週期的第一位準被調整到比第一位準更小的第二位準。上述已經對步驟604以及其後面的步驟進行詳細描述，為了簡明起見，在此將不對其重複描述。

如果電池平均電壓大於第二預設電壓，流程600將轉到步驟626，進而致能定電壓充電模式(例如，標準定電壓充電模式CV₀)。

返回到步驟616，如果計時器沒有逾時，流程600將轉到步驟622(類似於步驟624)，檢查是否可致能定電壓充電模式(例如，標準定電壓充電模式CV₀)。在步驟622中，透過指令轉換器426將電池組304的電池平均電壓與第二預設電壓進行比較。如果電池平均電壓小於第二預設電壓，流程600則返回到步驟616。上述已對步驟616以及其後面的步驟進行詳細描 述，為了簡明起見，在此將不對其重複描述。如果電池平均電壓大於第二預設電壓，流程600將轉到步驟626，進而致能定電壓充電模式(例如，標準定電壓充電模式CV₀)。

在步驟628中，系統執行保護檢查(類似於步驟606)。如果出現任何異常現象，流程600將轉到步驟636，終止電池充電(充電終止模式)。如果無異常現象出現，流程600將轉到步驟630。在步驟630中，透過指令轉換器426將電池組304的電池單元最高電壓與第三預設電壓進行比較(類似於步驟608)，進而檢查是否出現過電壓現象。如果電池單元最高電壓大於第三預設電壓(表示出現過電壓現象)，流程600將轉到步驟634中。在步驟634中，n被設置為預設最大值max，然後流程600將返回到步驟604。因此，一最小定充電電流I_max(I₀>I₁>I₂>…>I_max)被致能。如果電池單元最高電壓小於第三預設電壓(指示沒有出現電池過電壓現象)，流程600將轉到步驟632。在步驟632中，如果所有電池單元皆被完全充電，流程600將轉到步驟636，以終止電池充電。否則，流程600將返回步驟626以繼續執行定電壓充電模式。上述已對步驟626以及其後面的步驟進行詳細描述，為了簡明起見，在此將不對其重複描述。

圖7所示為根據本發明一實施例電池管理系統400的另一種操作流程700。在本實施例中，對於磷酸鋰離子電池而言，當其電池電壓達到一臨界電壓時，此電池電壓會迅速地增加(出現電壓跳變)。因此，在一實施例中，可透過流程700所提供的方法，在電池出現電壓跳變時降低充電電流。在一實施例中，可設置指令轉換器426以使圖4中的電池管理系統400以流程700的方式操作。以下將結合圖3和圖4對圖7進行描 述。

在圖7所示之例子中，電池管理系統400對電池組304進行多個週期的充電。在一實施例中，電池管理系統400首先以標準定電流充電模式CC₀對電池組304充電。如果出現電池過電壓現象，電池管理系統400以輕量定電流充電模式CC_n(n=1,2,…,max)對電池組304充電。在一實施例中，當電池組304的電池單元最高電壓大於第三預設電壓(例如，鋰離子電池的4.3V)，則表示過電壓情況發生。在一實施例中，如果發生電池電壓跳變，電池管理系統400則以輕量定電流充電模式(例如，以充電電流為I_max(I₀>I₁>I₂>…>I_max)的輕量定電流模式)對電池組304充電。在一實施例中，當電池電壓(例如，一個別電池單元的電壓或多個電池單元的平均電壓)的增量除以時間區間△V/△t大於一臨界值△th時，代表出現電池電壓跳變現象。在一實施例中，當電池組304的電池平均電壓大於第二預設電壓(例如，鋰離子電池的4.2V)時，電池管理系統400則以定電壓充電模式(例如，標準定電壓充電模式CV₀)對電池組304充電。另外，在一實施例中，電池管理系統400還可執行保護檢查。

在步驟702中，電池管理系統400開始對電池組304充電，並且將代表不同定電流充電模式的數字n初始化為0。在步驟704中，一定電流充電模式CC_n被控制信號350致能。例如，當n設為0時，標準定電流充電模式CC₀將被致能。當n為1到max之間數時，一輕量定電流充電模式CC_n(n=1,2,…,max)將被致能。步驟706執行保護檢查，例如，在一實施例中，指令轉換器426接收來自監測電路424的監測信號，以確定是否出現異常現象(例如，過電壓、過電流，以及溫度過高)。如 果出現任何異常現象，流程700將轉到步驟728，終止電池充電(充電終止模式)。因此，指令轉換器426將關斷充電開關430以終止對電池充電。如果無異常現象出現，流程700將轉到步驟708。

在步驟708中，透過指令轉換器426比較電池組304的電池單元最高電壓與第三預設電壓，以確定是否出現過電壓現象。如果電池單元最高電壓大於第三預設電壓(指示出現過電壓現象)，流程700將轉到步驟710。在步驟710中，數字n加1。然後流程700轉到步驟712中，執行電壓跳變檢查。如果電池單元最高電壓小於第三預設電壓(指示沒有出現電池過電壓現象)，流程700將直接轉到步驟712。

在步驟714中，如果電池電壓(例如，一個別電池單元的電壓或多個電池單元的平均電壓)除以時間區間△V/△t小於一臨界值△th，流程700將返回到步驟704，開始一新的週期。因為若在步驟708中檢查到有過電壓現象產生，步驟710會使得n加1，在此新的週期(當下週期)中，充電電流將會被從上一週期的第一位準調整到比第一位準更小的第二位準。上述已對步驟704以及其後面的步驟進行詳細描述，為了簡明起見，在此將不對其重複描述。

在步驟716中，如果電池電壓(例如，一個別電池單元的電壓或多個電池單元的平均電壓)除以時間區間△V/△t大於臨界值△th，則以輕量定電流充電模式(例如，CC_max)對電池組304充電。在一實施例中，控制信號350將控制適配器302輸出一定充電電流(I_max)對電池組304充電。

步驟720執行一定電壓充電模式檢查。更具體地說，將電池組304的平均電壓與第二預設電壓進行比較，以確定是否可 致能定電壓充電模式(例如，標準定電壓充電模式CV₀)。在步驟720中，如果電池組304的平均電壓小於第二預設電壓，流程700將返回到步驟716，繼續以輕量定電流充電模式對電池組304充電。

在步驟720中，如果電池組304的平均電壓大於第二預設電壓，流程700將轉到步驟722，以定電壓充電模式(例如，標準定電壓充電模式CV₀)對電池組304充電。然後流程700將轉到步驟724，以確定是否所有電池單元皆被完全充電。

在步驟724中，如果檢查到所有電池單元皆被完全充電，流程700將轉到步驟728，終止充電過程(充電終止模式)。否則，流程700將返回到步驟722中繼續以定電壓充電模式對電池組304充電。

上述對圖5至圖7之描述，在一實施例中，本發明電池管理系統400可透過多種定電流充電模式(例如，標準定電流充電模式CC₀、輕量定電流充電模式CC₁-CC_max)，以及定電壓充電模式(例如，標準定電壓充電模式CV₀)對電池組304充電。透過設置或編程指令轉換器426，則可以執行其他充電模式。例如，在一實施例中，電池管理系統400可透過定電流充電模式(例如，標準定電流充電模式CC₀)，以及多種定電壓充電模式(例如，標準定電壓充電模式CV₀、輕量定電壓充電模式CV₀-CV_max’)對電池組304充電。另外，在一實施例中，電池管理系統400還可透過多種定電流充電模式(例如，標準定電流充電模式CC₀、輕量定電流充電模式CC₁-CC_max)，以及多種定電壓充電模式(例如，標準定電壓充電模式CV₀、輕量定電壓充電模式CV₀-CV_max’)對電池組304充電。有利之處在於，適配器302(充電器)能接收來自監測電路424的監測資訊，如果在 當下週期中監測到有失衡現象和/或其他異常現象發生，則將充電電流從上一週期的第一位準調整到比第一位準更小的第二位準。因此，在一實施例中，電池組304能具有較長之平衡時間，進而電池單元310_1~310_N能夠被完全充電，且可避免任何異常狀況。

圖8所示為根據本發明一實施例電池管理系統400另一操作流程800。圖8將結合圖3和圖4進行描述。

如圖8所示，在步驟802中，電池管理系統400監測一電池組304中多個電池單元中的個別電池單元。例如，一監測電路424監測電池單元的電壓、電流、容量和溫度等等，並且產生指示每一電池單元狀態的監測信號。

在步驟804中，電池管理系統400根據電池組304中每一電池單元的狀態產生一控制信號350。例如，可根據如圖4中所示的監測信號490_1-490_3、492、和494來產生控制信號350。

在步驟806中，電池管理系統400根據控制信號350調整適配器302的輸出功率。例如，電池管理系統400可透過控制一脈寬調變信號的責任週期，進而調整適配器302的輸出功率。

相應的，在一實施例中，根據本發明揭露之電池管理系統，電池組可透過電池組內部之控制電路直接調整適配器的輸出功率。有利之處在於，適配器的輸出功率係根據每一電池單元的狀態進行調整，根據不同的電池狀態，可致能不同的充電模式。在一實施例中，當所有電池單元都被完全充電後，充電終止，並且可避免各種異常現象。

在一實施例中，可根據電池組的整體狀態而非每一電池單元的狀態致能不同充電模式。例如，充電開始時使用標準定電 流模式。當電池組電壓大於一第一臨界值，則致能輕量定電流模式。當電池組電壓在一段時間內的增量大於一第二臨界值(指示可能有失衡狀況發生)，則致能輕量定電流模式。當電池組電壓大於一第三臨界值，則致能定電壓充電模式。

在一實施例中，本發明提供一具有一適配器輸出可控之電池管理系統，其可根據電池組狀態調整適配器之輸出。在此實施例中，電池管理系統可根據電池組狀態調整適配器輸出(例如，電池組電壓電池組電流)，以致能多種充電模式(例如，標準定電流充電模式、輕量定電流充電模式、標準定電壓充電模式、輕量定電壓充電模式)。在一實施例中，當所有電池單元被完全充電後，電池充電將被終止且能預防任何異常狀況(例如，過電壓、過電流、過度充電)。

圖9所示為根據本發明一實施例電池管理系統900示意圖。電池管理系統900包括一監測電路908，用於監測包含有多個電池單元之電池組904，同時用於在每個週期裏監測電池組904的失衡現象或其他異常現象，如過電壓現象。儘管在圖9所示之實施例中，電池組904包含有三個電池單元910_1、910_2和910_3，然而，電池組904包含的電池數目可以是任意的數目。電池管理系統900還包括一充電器902，用於控制電池組904的一充電電流和接收來自監測電路908的監測資訊，以及調節充電電流。如果當下週期出現失衡現象和/或其他異常現象(如過電壓、過電流、過度充電)，充電器902將調整充電電流從上一週期的第一位準調整到比第一位準更小的第二位準。充電器902包含一適配器906，其受控於一充電器控制器907。

充電器902透過一輸出端940提供一充電電流/電壓。在 一實施例中，監測電路908(例如，容量計電路)位於充電器902內部。監測電路908透過充電器902的輸出端940監測電池組之狀態，並產生指示電池組904狀態的監測信號960。在一實施例中，監測電路908監測電池組電壓，並產生指示電池組電壓的監測信號960。在一實施例中，監測電路908監測電池組904的充電電流，並產生指示電池組充電電流的監測信號960。例如，監測電路908監測電池組904的電壓變化率dV/dt(電池組電壓的變化對充電時間的變化))，並產生指示dV/dt的監測信號960。監測電路908也可監測電池組904的充電電流變化率dI/dt(電池組充電電流的變化對充電時間的變化)，並產生指示dI/dt的監測信號960。

監測電路908所產生之監測信號960被傳送至充電器控制器907。充電器控制器907產生一控制信號950用於控制適配器906的輸出功率，以致能不同的充電模式。具體來講，充電器控制器907可根據電池組904之狀態產生控制信號950。電池組904之狀態包括：電池組電壓、電池組充電電流、電池組電壓的變化對充電時間的變化、電池組充電電流的變化對充電時間的變化、以及電池組電壓的增量除以時間區間，但不以此為限。有利之處在於，適配器906的輸出功率可根據控制信號950進行調整。

在一實施例中，監測電路908和充電器控制器907皆整合於充電器902中。因此，充電器902能夠根據電池組904的狀態調整適配器906的輸出功率。因此，可省略介於充電器902和電池組904間之通信通道。

有利之處在於，電池管理系統900可根據電池組電壓致能不同的充電模式。在一實施例中，充電器控制器907致能多種 充電模式，包括：標準定電流充電模式CC_n(n=0)、輕量定電流充電模式CC_n(n=1,2,…,max，其中max是數字n的一預設最大值，數字n則代表各種定電流充電模式)、標準定電壓充電模式CV_m(m=0)、輕量定電壓充電模式CV_m(m=1,2,…,max’，其中max’是數字m的一預設最大值，數字m則代表各種定電壓充電模式)以及充電終止模式，但不以此為限。在一實施例中，當電池組出現失衡或其他異常現象時，輕量定電流充電模式或輕量定電壓充電模式被致能。在一實施例中，當出現任何異常現象或錯誤時，或者當電池組904被完全充電時，充電終止模式被致能。

有利之處在於，在一實施例中，當控制信號950控制適配器906在其輸出端940提供一定充電電流I₀時，標準定電流充電模式CC₀被致能。因此，電池組904由此定充電電流I₀進行充電。在一實施例中，當控制信號950控制適配器906在其輸出端940提供一定充電電流I_n(n=1,2,…,max)時，輕量定電流充電模式CC_n(n=1,2,…,max)被致能。此時，電池組904由此定充電電流I_n(n=1,2,…,max)進行充電。在一實施例中，I₀>I₁>I₂>…>I_max。

同理，在一實施例中，當控制信號950控制適配器906在其輸出端940提供一定充電電壓V₀時，標準定電壓充電模式CV₀被致能。此時，電池組904由此定充電電壓V₀進行充電。在一實施例中，當控制信號950控制適配器906在其輸出端940提供一定充電電壓V_m(m=1,2,…,max’)時，輕量定電壓充電模式CV_m(m=1,2,…,max’)被致能。此時，電池組904由此定充電電壓V_m(m=1,2,…,max’)進行充電。在一實施例中，V₀>V₁>V₂>…>V_max’。

有利之處在於，透過根據電池組的狀態來致能不同的充電模式(CC₀,CC₁,…CC_max，和CV₀,CV₁,…,CV_max’)，電池組904可被完全充電，並且可避免任何異常現象，進而延長電池壽命。

在一實施例中，適配器906包含一脈寬調變信號產生器980。控制信號950可用於控制脈寬調變信號產生器980所產生的脈寬調變信號的責任週期。透過調整脈寬調變信號的責任週期，適配器906之輸出端904上的輸出功率相應得到調整。換言之，透過調整適配器906內部的脈寬調變信號的責任週期，可致能不同的充電模式。例如，根據電池組904的狀態，如果需要致能標準定電流充電模式(CC₀)，控制信號950將調整脈寬調變信號的責任週期，進而使適配器906輸出一定電流I₀。

在一實施例中，一電池單元監測電路920(例如，一容量計電路)監測各電池單元910_1、910_2和910_3之狀態，例如，電池電壓、電池電流、電池溫度和電池容量，並使得各電池單元910_1、910_2和910_3避免產生失衡現象或其他異常現象(如過電壓、過電流、溫度過高、充電過度)。在一實施例中，電池單元監測電路920整合於電池組904內部，並能控制電池組904中之一充電開關930和一放電開關932。當有異常現象發生時，電池單元監測電路920可斷開充電開關930。當異常現象消除時，電池單元監測電路920可接通充電開關930。在一實施例中，當電池組904為系統負載(為簡明起見，圖9中未示出)供電時，放電開關932接通。

在一實施例中，電池組304包含一平衡電路928，用於均衡電池單元910_1-910_3以進一步提高電池單元910_1-910_3的性能。平衡電路928可設置於電池單元監測電路920的內部 或外部。為了平衡失衡之電池單元，平衡電路928可在失衡電池單元上致能一溢出電流(旁路電流)。如平衡電路928所示，當開關912_1被接通時，電池910_1可被致能一溢出電流。當開關912_2被接通時，電池910_2可被致能一溢出電流。當開關912_3被接通時，電池910_3可被致能一溢出電流流。開關912_1-912_3係受控於電池單元監測電路920。

圖10所示為根據本發明一實施例電池管理系統900操作流程1000。充電器控制器907控制適配器906使得圖9中的電池管理系統900按照流程1000所示的步驟運作。具體的說，流程1000表明了根據電池組不同的狀態，充電器控制器907會致能哪種充電模式。

如圖10所示，電池管理系統900對電池組904進行多個週期的充電。在一實施例中，電池管理系統900首先以標準定電流充電模式CC₀對電池組904進行充電。在一實施例中，如果出現失衡現象或其他異常現象(如過電壓現象)，電池管理系統900則以輕量定電流充電模式CC_n(n=1,2,…,max)對電池組904進行充電。在一實施例中，如果電池組電壓比第一預設電壓要大，電池管理系統900以定電壓充電模式(如標準定電壓充電模式CV₀)對電池組904進行充電。在一實施例中，電池管理系統900透過比較電池組的電壓變化率dV/dt(電池組電壓對時間的導數)與一預設臨界值TH1，執行一平衡檢查。

在步驟1002中，電池管理系統900開始對電池組904進行充電，並將指示不同定電流充電模式的數字n初始化為0。在步驟1004中，一種定電流充電模式CC_n被控制信號950致能。例如，當n被設為0，標準充電模式CC₀將被致能。當n介於1到max之間時，輕量定電流充電模式CC_n(n=1,2,…,max) 將被致能。

步驟1006執行保護檢查，以確定是否有異常現象出現，如是否過電壓、過電流或溫度過高。例如，監測電路908透過充電器902的輸出端940監測電池組904，如果充電電流小於第一預設電流，則判斷有異常現象出現。如果充電電流小於第一預設電流(指示有過電壓、過電流、溫度過高等異常現象出現)，流程1000轉到步驟1007。在步驟1007中，n的值加1。在另一實施例中，如果有過電壓、過電流、溫度過高等異常現象出現，電池單元監測電路920斷開充電開關930，因此充電電流降低至0。如果充電電流大於第一預設電流，指示沒有異常現象出現，流程1000轉到步驟1008。

步驟1008執行平衡檢查，偵測是否有失衡狀況發生。在一實施例中，電池組的電壓變化率dV/dt(電池組電壓的變化對充電時間的變化)與一預設臨界值TH1進行比較。如果dV/dt大於TH1，指示有失衡狀況發生，則流程1000轉到步驟1016。如果dV/dt小於TH1，流程則轉到步驟1010。

在步驟1016中，一計時器啟動。在步驟1018中，如果計時逾時(例如，計時器運行超過一預設時間)，流程1000轉到步驟1019且使n加1，然後轉到步驟1010以執行一定電壓檢查。

步驟1010執行定電壓檢查。在一實施例中，監測電路908將電池組電壓與第一預設電壓比較，以決定是否可致能定電壓充電模式。如果電池組電壓小於第一預設電壓，流程1000返回步驟1004，以開始一新的充電週期。如果在步驟1006中監測到有異常現象產生，步驟1007會使得n加1。如果在上一充電週期的步驟1008中監測到有失衡狀況發生，步驟1019會使 得n加1。因此，在新的充電週期(當下週期)中，充電電流將會被從上一週期的第一位準調整到比第一位準更小的第二位準。在一實施例中，如果步驟1008監測到有失衡現象，系統會等待一段預設的時間後才開始新的充電週期。為簡明起見，步驟1004之後的流程不再做重複敍述。如果電池組電壓大於第一預設電壓，流程1000轉到步驟1012，以致能定電壓充電模式(如標準定電壓充電模式CV₀)。

回到步驟1018，如果計時器的計時尚未逾時，流程1000轉到步驟1020執行定電壓檢查(類似於步驟1010)，以決定是否可致能定電壓充電模式(例如，標準定電壓充電模式CV₀)。在步驟1020中，監測電路908將電池組電壓與第一預設電壓進行比較。如果電池組電壓小於第一預設電壓，流程1000返回步驟1018。為簡明起見，步驟1018之後的流程不再做重複敍述。如果電池組電壓大於第一預設電壓，流程1000轉到步驟1012，致能定電壓充電模式(如標準定電壓充電模式CV₀)。

步驟1014執行保護檢查(類似於步驟1006)。例如，監測電路908監測充電電流並決定充電電流是否小於一第一預設電流。如果充電電流小於第一預設電流，指示有異常現象出現，流程1000轉到步驟1015。在步驟1015中，n被設定為一預設最大值max，流程1000返回步驟1004，致能一最小充電電流I_max(I₀>I₁>I₂>…>I_max)進行充電。在另一實施例中，如果有異常現象(如過電壓，過流，溫度過高)出現，電池單元監測電路920斷開充電開關930，因此充電電流降低至0。如果充電電流大於第一預設電流，指示沒有異常現象出現，流程1000轉到步驟1022。步驟1022執行一完全充電檢查。例如，監測電路908監測充電電流，並絕定充電電流是否小於一第二 預設電流。如果充電電流小於第二預設電流，指示電池組904已經完全充電，流程1000轉到步驟1024，以終止充電。如果充電電流大於第二預設電流，指示電池組904尚未被完全充電，流程則轉到步驟1012，繼續以定電壓充電模式(如標準定電壓充電模式CV₀)進行充電。為簡明起見，步驟1012之後的流程不再做重複敍述。

圖11所示為根據本發明一實施例電池管理系統900另一操作流程1100，可以用於對磷酸鋰離子電池進行充電。在一實施例中，充電器控制器907控制適配器906，使得圖9中的電池管理系統900按照流程1100所示的步驟運作。圖11將結合圖9進行描述。

如圖11所示，電池管理系統900對電池組904進行多個週期的充電。在一實施例中，電池管理系統900首先以標準定電流充電模式CC₀對電池組904進行充電。在一實施例中，如果出現失衡現象或其他異常現象(如過電壓現象)，電池管理系統900則以輕量定電流充電模式CC_n(n=1,2,…,max)對電池組904進行充電。在一實施例中，如果電池組電壓比一第一預設電壓更大，電池管理系統900以定電壓充電模式(如標準定電壓充電模式CV₀)對電池組904進行充電。

在步驟1102中，電池管理系統900開始對電池組904進行充電，並將指示不同定電流充電模式的數字n初始化為0。在步驟1104中，一種定電流充電模式CC_n由控制信號950致能。例如，當n被設為0，標準充電模式CC₀被致能。當n介於1到max之間時，輕量定電流充電模式CC_n(n=1,2,…,max)被致能。步驟1106執行保護檢查。例如，監測電路908監測充電電流，並判斷充電電流是否小於一第一預設電流。如果充 電電流小於第一預設電流，指示有異常現象出現，流程1100轉到步驟1107。在步驟1107中，n的值加1，然後流程1100回到步驟1104開始一新的充電週期。如果在上一充電週期裏監測到有異常現象產生，步驟1107使得n加1，因此在新的一個充電週期(當下充電週期)中，充電電流將會被從上一週期的第一位準調整到比第一位準更小的第二位準。在另一實施例中，如果如果有異常現象(如過電壓、過電流、溫度過高)出現，電池單元監測電路920斷開充電開關930，因此充電電流降低至0。如果充電電流大於第一預設電流，指示沒有異常現象出現，流程1100直接轉到步驟1108。

步驟1108執行平衡檢查，將電池組電壓和第二預設電壓比較。在一實施例中，如果電池組904的電池組電壓大於第二預設電壓，則指示有失衡狀況發生，流程1100回到步驟1104，否則流程轉到步驟1112。為簡明起見，步驟1104之後的流程不再做重複敍述。

步驟1112中，使用輕量定電流充電模式(如CC_max)對電池組904進行充電。在一實施例中，控制信號950控制適配器906輸出一定充電電流I_max對電池組904進行充電。

步驟1114執行一定電壓檢查，判定是否應致能定電壓充電模式(如標準定電壓充電模式CV₀)。在步驟1114中，監測電路908將電池組電壓與第一預設電壓進行比較。如果電池組電壓小於該第一預設電壓，流程1100返回步驟1112。為簡明起見，步驟1112之後的流程不再做重複敍述。如果電池組電壓大於該第一預設電壓，流程1100轉到步驟1116，致能定電壓充電模式(如標準定電壓充電模式CV₀)。然後流程1100轉到步驟1118，執行完全充電檢查。

步驟1118執行完全充電檢查。監測電路908監測充電電流，並判定充電電流是否小於第二預設電流。如果充電電流小於第二預設電流，說明電池組904已經被完全充電，流程1100轉到步驟1120，終止充電過程。如果充電電流大於第二預設電流，指示電池組904尚未被完全充電，流程1100回到步驟1116，繼續以定電壓充電模式(如標準定電壓充電模式CV₀)進行充電。為簡明起見，步驟1116之後的流程不再做重複敍述。

圖12所示為根據本發明一實施例電池管理系統400/900操作流程1200。圖12將結合圖9進行描述。

如圖12所示，在步驟1202中，電池管理系統400/900監測電池組304/904的狀態。在一實施例中，如圖4所示，整合於電池組304中的監測電路424監測電池組304中每一電池單元的電壓，監測資訊係透過通信通道從監測電路424傳送至充電器(例如，適配器302)。在另一實施例中，如圖9所示，整合於充電器902中之監測電路908透過輸出端940，監測電池組904之電池組電壓和/或一充電電流。

在步驟1204中，利用圖4所示之監測電路424或圖9所示之監測電路908監測在每個充電週期中可能出現的失衡現象。該步驟還可進一步包括利用監測電路424或908監測在每個充電週期中可能出現的異常現象(如過電壓、過電流、溫度過高)。

在一實施例中，如果監測電路424監測所有電池單元中任兩個電池單元電壓差大於一預設電壓差，則表示失衡現象發生。在另一實施例中，監測電路908偵測到電池組電壓之變化率(電池組電壓的變化對充電時間的變化)大於一預設臨界 值，則判斷有失衡狀況發生。在一實施例中，如果監測電路908監測到電池組電壓大於一預設的電壓，則判斷有失衡狀況發生。在另一實施例中，如果監測電路908監測到充電電流小於一預設電流，則判斷有異常現象產生。

在步驟1206中，在一實施例中，如果當下充電週期中監測到有失衡狀況發生，電池管理系統400/900把充電器902所提供的充電電流從上一週期的第一位準調整到比第一位準更小的第二位準。例如，電池管理系統400透過控制適配器302中的脈寬調變信號的責任週期來調整適配器302所輸出的充電電流。且電池管理系統900透過控制適配器906中的脈寬調變信號的責任週期來調整所提供的充電電流。本操作還可包括如在當下週期偵測異常狀況，則調整由充電器(例如，適配器302或充電器902)所提供之充電電流從前一週期之第一位準調整至低於第一位準之一第三位準。

如上所述，本發明的實施例公開了可以對電池組分階段進行充電的電池管理系統。有利之處在於，如果有失衡現象或者異常現象產生，電池管理系統可用較小電流(輕量定電流充電模式)對電池組充電。因此，平衡電路會獲得更充足的時間對電池進行平衡(例如，在失衡電池上致能一溢出電流)，進而使所有的電池能夠被完全充電，並避免各種異常現象。

在此使用之措辭和表達都是用於說明而非限制，使用這些措辭和表達並不將在此圖示和描述的特性之任何等同物(或部分等同物)排除在發明範圍之外，在權利要求的範圍內可能存在各種修改。其他的修改、變體和替換物也可能存在。因此，權利要求旨在涵蓋所有此類等同物。

100‧‧‧電池充電電路

102‧‧‧適配器

104‧‧‧電池組

106‧‧‧充電器

108‧‧‧脈寬調變控制器

110‧‧‧充電器控制器

112‧‧‧模組

200‧‧‧電池充電電路

202‧‧‧可控適配器

204‧‧‧電池組

210‧‧‧充電器控制器

212‧‧‧開關

300‧‧‧電池管理系統

302‧‧‧適配器\充電器

304‧‧‧電池組

310_1~310_N‧‧‧電池單元

320‧‧‧控制電路

340‧‧‧輸出端

350‧‧‧控制信號

400‧‧‧電池管理系統

410_1~410_3‧‧‧開關

424‧‧‧監測電路

426‧‧‧指令轉換器

428‧‧‧電池平衡電路

430‧‧‧充電開關

432‧‧‧放電開關

470‧‧‧感應電阻

472‧‧‧溫度感應器

480‧‧‧脈寬調變信號產生器

490_1~490_N‧‧‧監測信號

492、494‧‧‧監測信號

500‧‧‧流程

502~530‧‧‧步驟

600‧‧‧流程

602~636‧‧‧步驟

700‧‧‧流程

702~728‧‧‧步驟

800‧‧‧流程

802、804、806‧‧‧步驟

900‧‧‧電池管理系統

902‧‧‧充電器

904‧‧‧電池組

906‧‧‧適配器

907‧‧‧充電器控制器

908‧‧‧監測電路

910_1~910_N‧‧‧電池單元

912_1~912_N‧‧‧開關

920‧‧‧電池單元監測電路

928‧‧‧平衡電路

930‧‧‧充電開關

932‧‧‧放電開關

940‧‧‧輸出端

950‧‧‧控制信號

960‧‧‧監測信號

980‧‧‧脈寬調變信號產生器

1000‧‧‧流程

1002~1024‧‧‧步驟

1100‧‧‧流程

1102~1120‧‧‧步驟

1200‧‧‧流程

1202~1206‧‧‧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充電電路示意圖。

圖2所示為另一傳統電池充電電路示意圖。

圖3所示為根據本發明一實施例電池管理系統示意圖。

圖4所示為根據本發明一實施例電池管理系統示意圖。

圖5所示為根據本發明一實施例電池管理系統的操作流程。

圖6所示為根據本發明一實施例電池管理系統的操作流程。

圖7所示為根據本發明一實施例電池管理系統的另一種操作流程。

圖8所示為根據本發明一實施例電池管理系統另一操作流程。

圖9所示為根據本發明一實施例電池管理系統示意圖。

圖10所示為根據本發明一實施例電池管理系統操作流程。

圖11所示為根據本發明一實施例電池管理系統另一操作流程。

圖12所示為根據本發明一實施例電池管理系統操作流程。

300‧‧‧電池管理系統

302‧‧‧適配器\充電器

304‧‧‧電池組

310_1~310_N‧‧‧電池單元

320‧‧‧控制電路

340‧‧‧輸出端

350‧‧‧控制信號

Claims (23)

1. 一種電池管理系統，包括：一監測電路，監測包含有多個電池單元的一電池組，並在多個週期中的每一週期檢查該多個電池單元是否有一失衡狀況；以及一充電器，外部耦接於該電池組，為該電池組在該充電器的一輸出端產生一充電電流及接收來自該監測電路的一監測資訊，並調整在該充電器的一輸出端的該充電電流從上一週期的一第一位準至低於該第一位準之一第二位準以回應一當下週期中該多個電池單元的該失衡狀況之一檢測，該監測電路還能夠在該多個週期中之每一週期監測該電池組是否有一異常狀況發生，且其中該充電器還能夠調整該充電電流從該上一週期的該第一位準至低於該第一位準之一第三位準以回應該當下週期該失衡狀況之該檢測。
2. 如申請專利範圍第1項的電池管理系統，其中，該電池組包含一平衡電路，當該失衡狀況發生時平衡該多個電池單元。
3. 如申請專利範圍第1項的電池管理系統，進一步包括：一通信通道，其耦接於該電池組和該充電器之間，將該監測資訊從該監測電路傳送至該充電器；其中，該監測電路位於該電池組內部，且其中該監測資訊指示該多個電池單元中每一電池單元的一電池單元電壓。
4. 如申請專利範圍第1項的電池管理系統，其中，當該些電池單元中任兩個電池單元之一電壓差大於一預設電壓差，則該失衡狀況發生。
5. 如申請專利範圍第1項的電池管理系統，其中，該監測電路透過該充電器的該輸出端監測該電池組，且其中該監測資訊指示該電池組的一電池組電壓。
6. 如申請專利範圍第1項的電池管理系統，其中，當該電池組的一電壓變化率大於一預設臨界值，則該失衡狀況發生。
7. 如申請專利範圍第1項的電池管理系統，其中，當該電池組的一電池組電壓大於一預設電壓，則該失衡狀況發生。
8. 如申請專利範圍第1項的電池管理系統，其中，當監測到該失衡狀況發生，該充電器在一預設時間後，調整該充電電流至該第二位準。
9. 如申請專利範圍第1項的電池管理系統，進一步包括：耦接於該電池組和該充電器之間的一通信通道，將該監測資訊從該監測電路傳送至該充電器，其中，該監測電路位於該電池組內部，且其中該監測資訊指示該多個電池單元中每一電池單元的一電池單元電壓。
10. 如申請專利範圍第1項的電池管理系統，其中，如果監測到該異常狀況發生，該電池組可操作為斷開一充電開關。
11. 如申請專利範圍第1項的電池管理系統，其中，該異 常狀況包括一過電壓狀況。
12. 如申請專利範圍第1項的電池管理系統，其中，該監測電路透過該充電器的一輸出端監測該電池組，且其中如果該充電電流小於一預設電流值，則該監測電路判定該異常狀況發生。
13. 一種對具有多個電池單元之一電池組的充電方法，包括：監測該電池組的一狀態；於多個週期中之每一週期檢查該多個電池單元之一失衡狀況；控制外部耦接於該電池組的一充電器為該電池組調整在該充電器的一輸出端的一充電電流從上一週期的一第一位準至低於該第一位準之一第二位準以回應一當下週期該多個電池單元的該失衡狀況之一檢測；在該多個週期中之每一週期檢查該電池組之一異常狀況；以及調整該電池組的該充電電流從該上一週期的該第一位準至低於該第一位準之一第三位準以回應該當下週期該失衡狀況之該檢測。
14. 如申請專利範圍第13項的方法，進一步包括：如果該失衡狀況發生，平衡該多個電池單元。
15. 如申請專利範圍第13項的方法，進一步包括：如果該多個電池單元中任兩個電池單元的一電壓差大於一預設電壓差，判定該失衡狀況發生。
16. 如申請專利範圍第13項的方法，進一步包括：透過該充電器的該輸出端監測該電池組的該狀態，其中 一監測資訊指示該電池組的一電池組電壓。
17. 如申請專利範圍第13項的方法，進一步包括：如果該電池組的一電壓變化率大於一預設臨界值，判定該失衡狀況發生。
18. 如申請專利範圍第13項的方法，進一步包括：如果該電池組的一電池組電壓大於一預設電壓，判定該失衡狀況發生。
19. 如申請專利範圍第13項的方法，進一步包括：當監測到該失衡狀況發生，在一預設時間後，調整該充電電流至該第二位準。
20. 如申請專利範圍第13項的方法，進一步包括：透過一通信通道將一監測資訊從該監測電路傳送至該充電器，其中，該監測資訊指示該多個電池單元中之每一電池單元的一電池單元電壓。
21. 如申請專利範圍第13項的方法，其中，該異常狀況包括一過電壓狀況。
22. 如申請專利範圍第13項的方法，進一步包括：如果監測到該異常狀況發生，斷開一充電開關。
23. 如申請專利範圍第13項的方法，進一步包括：如果該充電電流小於一預設電流值，判定該異常狀況發生。