TWI492480B - Both high power, high efficiency and battery balance of the battery charge and discharge devices and methods - Google Patents
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- TWI492480B TWI492480B TW101121826A TW101121826A TWI492480B TW I492480 B TWI492480 B TW I492480B TW 101121826 A TW101121826 A TW 101121826A TW 101121826 A TW101121826 A TW 101121826A TW I492480 B TWI492480 B TW I492480B
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Description
本發明係為兼具高功因、高效率及電池平衡之電池充放電裝置與方法，尤其可將充放電於同一電路裝置實現，更進一步可以達到電池充放電平衡與高功因數之功能，進而省去前級功率因數修正電路，並且可以提升效率與成本降低。
電池通常串接為一高壓直流電源使用。然因電池的製造容量，內部阻抗與自放電率的差異，使用習知充電系統，如中華民國果專利：I357705、I356560、I347061、I335121、I324410，時會導致部份電池過充電，進而減少使用壽命。因此，充電電池電源系統通常會搭配一電池平衡電路如習知技術-中華民國果專利：I334681、M365010、201014116、200945728，藉以調節所串接的各顆電池充電容量，以達電池平衡之目的，進而增加電池組之使用壽命。放電系統通常會搭配一電池平衡電路如習知技術-中華民國果專利：I365530、I365555，藉以調節所串接的各顆電池充電容量，以達電池放電平衡之目的，避免造成電池容量損害。但上述其各種充電系統都未具有可充放電於同一電路之裝置，且兼具電池平衡之功能。而要電池平衡用交流電對負載放電其電路需要一電能轉換電路控制各電池電量，來達到電池電量平衡之目的，因而增加電路成本，並且在電池電量之調節過程中，仍有部份電量損耗於轉換器之功率開關元件或被動儲能元件，造成整體發電系統之發電效率下降。為此，本發明提出一種以兼具高功因、高效率及電池平衡之電池充放電裝置與方法，具有可充放電於同一電路之裝
置，也可以用將電池的電壓以交流電方式來對負載放電，並且可改善電池使用壽命問題。
1.本發明為兼具高功因、高效率及電池平衡之電池充放電裝置，至少包括一控制器、一功率開關驅動電路、一電池電壓量測裝置、一多階轉換電路與一電池；其中，電池電壓量測裝置：其輸入端電性連接於電池組，其輸出端電性連接於控制器第1輸入端，其用來量測電池組中每顆電池之電壓值，並將電壓值送至控制器；功率開關驅動電路：其輸出端電性連接於多階換流電路，其輸入端電性連接於控制器輸出端，其用來接收控制器所送出之控制訊號，並據此驅動多階轉換電路；多階轉換電路：其電性連接於電池組，並接收功率開關驅動電路所送出之電氣訊號，據此改變其功率開關之動作；多階轉換電路是由2個以上的功率開關所組成，藉由功率開關不同的動作組合，可對電池組中不同的電池或不同串接顆數的電池進行充放電；控制器：其第1輸入端電性連接於電池電壓量測裝置，其第2輸入端電性連接於交流電源端或負載端，其輸出端電性連接於功率開關驅動電路輸入端，其用來接收電池組中每顆電池電壓值與交流電源電壓值，並據此下命令給功率開關驅動電路使其驅動多階轉換電路對電池組充放電。如上所述之電池充放電裝置，其可具有一極性切換電路；該極性切換電路在充電時，將正負交替之交流電整流成純正電或負電供多階轉換電路使用；該極性切換電路在放電時，將多階轉換電路輸出之純正電或負電切換成正負交替之交流電。
2.本發明為兼具高功因、高效率及電池平衡之電池充放電方法，其步驟
如下：充電時，測量電池電壓值；接著，判斷是否有任一顆電池電壓大於或等於電池滿充電壓；若是，立即結束電池充電，避免產生電池過充電現象；若不是，量取交流電源之瞬間電壓值v ac
，並決定出要對串接n
個電池來進行充電，其中n
要符合方程式(n
+1)V b
>v ac nV b
，其中V b
為單一顆電池之電壓值，也就是n
個電池串接的電壓要低於交流電源之瞬間電壓值v ac
，且n
+1
個電池串接的電壓要大於交流電源之瞬間電壓值v ac
；放電時，測量電池電壓值；接著，判斷是否有任一顆電池電壓小於或等於電池截止電壓；若是，立即結束電池放電，避免產生電池過放電現象；若不是，讀取內建輸出電壓值v' ac
，並決定要使用串接n
個電池來進行放電，其中在同一時間下n
要符合方程式(n
+1)V b
>v' ac nV b
或nV b
>v' ac (n
-1)V b
之一，其中V b
為單一顆電池之電壓值；也就是n
個電池串接的電壓要低於內建輸出電壓值v' ac
，且n
+1
個電池串接的電壓要大於內建輸出電壓值v' ac
；或是n
-1
個電池串接的電壓要低於內建輸出電壓值v' ac
，且n
個電池串接的電壓要大於內建輸出電壓值v' ac
。如上之電池充放電方法，其中充電時改變對電池串接的組合的方法，在同一時間下可以是下列兩方法之一；方法一：先找出電壓最低的電池，接著找出含該電壓最低的電池且n
個電池串接之組合，並在該多種電池串接組合中找出最低電壓的組合來對其充電；方法二：找出電壓最高的電池，接著找出不含該電壓最高的電池且n
個電池串接之組合，並在該多種電池串接組合中找出最低電壓的組合來對其充電。如上所述之電池充放電方法，其中放電時改變對電池串接的組合的方法，在同一時間下可以是下列兩方法之一；方法一：先找出電壓最高的電池，接著找出含該電壓最高的電池且n
個電池串接之組合，並在該多種電池串接組合中找出最
高電壓的組合來對其放電；方法二：找出電壓最低的電池，接著找出不含該電壓最低的電池且n
個電池串接之組合，並在該多種電池串接組合中找出最高電壓的組合來對其充電。如上所述之電池充放電方法，其中充電時改變對電池串接的組合的方法是找出前n個電壓最低的電池，來對其充電。如上所述之電池充放電方法，其中放電時改變對電池串接的組合的方法是找出前n個電壓最高的電池來對其放電；方法二：找出電壓最低的電池，接著找出不含該電壓最低的電池且n
個電池串接之組合，並在該多種電池串接組合中找出最高電壓的組合來對其充電。
3.本發明兼具高功因、高效率及電池平衡之電池充放電方法，其能將電池能量饋入電網，步驟如下：先測量電池電壓值；接著，判斷是否有任一顆電池電壓小於或等於電池截止電壓；若是，立即結束電池放電，避免產生電池過放電現象；若不是，量取電網交流電源之瞬間電壓值v gird
，並決定出要使用串接n
個電池來進行放電，其中n
要符合方程式nV b
>v grid (n
-1)V b
，其中V b
為單一顆電池之電壓值，也就是n
個電池串接的電壓要高於電網交流電源之瞬間電壓值v gird
，且n
-1
個電池串接的電壓要低於電網交流電源之瞬間電壓值v gird
。
4.本發明為兼具高功因、高效率及電池平衡之電池充放電裝置，其至少包括多階轉換電路，該多階轉換電路藉由功率開關不同的動作組合，可對電池中不同的電池或不同串接顆數的電池進行充放電。
5.本發明為兼具高功因、高效率及電池平衡之電池充放電方法，其在充電時，依據交流電源之瞬間電壓值來決定對不同的電池串接的個數與組合來充電；其在放電時，依據輸出電壓值來決定對不同的串接電池的個數與
組合來放電。
如第1圖所示，為本發明所揭示之兼具高功因、高效率及電池平衡之電池充放電裝置與方法之方塊圖。其中充放電模組10中包含一電池110、一多階轉換電路120、一電池電壓量測裝置130、一功率開關驅動電路140與一控制器150所組成。而多階轉換電路120內至少包含有一全橋電路或一半橋電路所組成，如第5圖與第10圖所示。如第1圖所示電池電壓量測裝置130輸入端與電池110電性連接，而電池電壓量測裝置130輸出端則接於控制器一輸入端，控制器另一輸入端則接於T1。而控制器150的輸出端係與功率開關驅動電路140輸入端相接，而功率開關驅動電路140輸出端係與多階換流電路120相接，而多階換流電路120雙向可輸出入端也接於T1，多階換流電路120另一雙向可輸出或輸入端接於電池110。若本裝置選擇充電時，其T1接於交流電源20，而交流電源20可以是由市電220與一限流器210所構成，如第2圖所示。若本裝置選擇放電時其T1接於負載30即可成為放電器裝置，如第3圖所示。電池電壓量測裝置130是用來量測電池110在充放電時之電壓值。控制器150是用來接收電池電壓量測裝置所量測到的值，並據此下命令給功率開關驅動電路140使其驅動多階轉換電路120並控制電池110充放電之週期導通時間長短。
一多階轉換電路120至少包含一全橋電路，如第17圖所示，一全橋電路主要由4個功率開關S a
、S b
、S' a
、S' b
所構成。全橋電路兩端0,+Vb,-Vb動作如第4圖所列，簡述如下：
(1)若全橋電路兩端要為0伏特時，可令開關S a
,S b
導通且S' a
,S' b
截止，
或另S' a
,S' b
導通且S a
,S b
截止。
(2)若全橋電路兩端要為V b
時，功率開關S b
,S' a
導通且S a
,S' b
截止。
(3)若全橋電路兩端要為-V b
時，功率開關S a
,S' b
導通且S b
,S' a
截止。
如第5圖所示，為較佳實施例充電時電路示意圖，其多階轉換電路120主要由多組全橋電路所構成。為便於說明，以4顆電池串接的電池組來說明之，並假設單一電池電壓為V b
。其電路由四組全橋電路121、122、123與124所構成。圖6為其工作波形示意圖，各階段動作簡述如下：
(1)時間t 0
~t 1
：此時多階轉換電路120內各全橋電路為0伏特，故其交流電源20不對電池充電，電壓為0。放電時同樣也無法對負載30放電。
(2)時間t 1
~t 2
：此段時間是由多階轉換電路120內全橋電路124動作，並依第4圖所示使全橋電路124的T a
,T b
兩端電壓為V b
，故交流電源20對電池B 4
充電，電壓為V b
。相同原理，如第7圖所列，可藉由適當的功率開關安排，使交流電源20同樣可選擇令全橋電路121,122或123動作，來對電池B 1
、B 2
或B 3
進行充電。放電時同樣也可以用電壓為V b
來對負載30放電。
(3)時間t 2
~t 3
：此段時間是由多階轉換電路120內全橋電路123與124動作，並依第4圖所示使全橋電路123與124的T a
,T b
兩端電壓為2V b
，交流電源20對電池B 3
與B 4
串接充電，電壓為2V b
。相同原理，如第7圖所列，可藉由適當的功率開關安排，使交流電源20也可選擇令全橋電路121,122,123或124動作，來對任兩顆電池串接充電。放電時同樣也可以用電壓為2V b
來對負載
30放電。
(4)時間t 3
~t 4
：此段時間是由多階轉換電路120內全橋電路122、123與124動作，並依第4圖所示使全橋電路122,123與124的T a
,T b
兩端電壓為3V b
，交流電源60對電池B 2
、B 3
與B 4
串接充電，電壓為3V b
。相同原理，如第7圖所列，可藉由適當的功率開關安排，使交流電源20也可選擇令全橋電路121,122,123或124動作，來對任3顆電池串接充電。放電時同樣也可以用電壓為3V b
來對負載30放電。
(5)時間t 4
~t 5
：此段時間是由多階轉換電路120內全橋電路121、122、123與124動作，並依第4圖所示使全橋電路121,122,123與124的T a
,T b
兩端電壓為4V b
，交流電源20也可選擇令全橋電路121,122,123或124動作，來對電池B 1
、B 2
、B 3
與B 4
串接充電，電壓為4V b
。放電時同樣也可以用電壓為4V b
來對負載30放電。
(6)時間t 5
~t 6
：同時間t 3
~t 4
。
(7)時間t 6
~t 7
：同時間t 2
~t 3
。
(8)時間t 7
~t 8
：同時間t 1
~t 2
。
(9)時間t 8
~t 9
：同時間t 0
~t 1
。
(10)時間t 9
~t 10
：此段時間是由多階轉換電路120內全橋電路121、122、123與124動作，並依第4圖所示使全橋電路121,122,123與124的T a
,T b
兩端電壓為-V b
，故交流電源20對電池B 4
充電，電壓為-V b
。相同原理，如第8圖所列，可
藉由適當的功率開關安排，使交流電源20也可選擇令全橋電路121,122,123或124動作，來對電池B 1
、B 2
或B 3
進行充電。放電時同樣也可以用電壓為-V b
來對負載30放電。
(11)時間t 10
~t 11
：此段時間是由多階轉換電路120內全橋電路123與124動作，並依第4圖所示使全橋電路123與124的T a
,T b
兩端電壓為-2V b
，交流電源20對電池B 3
與B 4
串接充電，電壓為-2V b
。相同原理，如第8圖所列，可藉由適當的功率開關安排，使交流電源20也可選擇令全橋電路121,122,123或124動作，來對任2顆電池串接充電。放電時同樣也可以用電壓為-2V b
來對負載30放電。
(12)時間t 11
~t 12
：此段時間是由多階轉換電路120內全橋電路122、123與124動作，並依第4圖所示使全橋電路122,123與124的T a
,T b
兩端電壓為-3V b
，交流電源20也可選擇令全橋電路121,122,123或124動作，來對電池B 2
、B 3
與B 4
串接充電，電壓為-3V b
。相同原理，如第8圖所列，可藉由適當的功率開關安排，使交流電源20也可對任3顆電池串接充電。放電時同樣也可以用電壓為-3V b
來對負載30放電。
(13)時間t 12
~t 13
：此段時間是由多階轉換電路120內全橋電路121、122、123與124動作，並依第4圖所示使全橋電路121,122,123與124的T a
,T b
兩端電壓為-4V b
，交流電源20也可選擇令全橋電路121,122,123或124動作，來對電池B 1
、B 2
、B 3
與B 4
串接充電，電壓為-4V b
。放電時同樣也可以用電壓為
-4V b
來對負載30放電。
(14)時間t 13
~t 14
：同時間t 11
~t 12
。
(15)時間t 14
~t 15
：同時間t 10
~t 11
。
(16)時間t 15
~t 16
：同時間t 9
~t 10
。
第13圖為本發明所揭示之較佳實施例之充電流程圖，充電過程簡述如下：首先，電池電壓量測裝置130測量電池110電壓值，並送至控制器150。控制器150會判斷任1顆電池電壓是否大於或等於滿充電壓；若是，立即結束電池充電，避免產生電池過充電現象。若是沒有大於、等於滿充電壓時或小於、等於滿充電壓時，則在充電時會量取交流電源20之瞬間電壓值v ac
，並決定出要對串接n
個電池110來進行充電，其中n
要符合方程式(n
+1)V b
>v ac nV b
，也就是n
個電池串接電壓要低於交流電源20之瞬間電壓值v ac
，且n
+1
個電池串接電壓要大於交流電源20之瞬間電壓值v ac
。若所求出之n
和上一次取樣時間所求得的相同，則保持相同充電方式並返回到測量電池110電壓值。若所求出之n
和上一次取樣時間所求得的不同，則控制器150控制充放電模組動作組合改變。而其第一種策略如第23圖所示，找出前n個最小電池電壓之電池進行放電，系統會重複上述之動作程序，直到電池充飽為止。第二種策略可如第15(a)圖所示，先找出電壓最低的電池，接著參照第7圖與第8圖找出含該電壓最低的電池且n
個電池串接之組合，接下來，找出n
個電池串接組合中最低電壓的組合來對其充電。第三種策略可如第15(b)圖所示，先找出電壓最高的電池，接著找出不含該最高電壓的電池110n
個串接之組合，接下來，找出n
個電池串接組合中最低電壓的組合來對其充電。當然，上述三種策略可混合使用，例如當n
值小於等於一預設值N
時採用第二種策略，當n
值大於該預設值N
時採用第三種策略。又第三種策略與第二種策略可不管n
值，輪循交替使用，或採隨機決定之。最後返回到測量電池110電壓值。如此，系統會重複上述之動作程序，直到電池110充飽為止。
第14圖為本發明所揭示之較佳實施例之放電流程圖，放電時，測量電池電壓值；接著，判斷是否有任一顆電池電壓小於或等於電池截止電壓；若是，立即結束電池放電，避免產生電池過放電現象；若不是，讀取內建輸出電壓值v' ac
，並決定要使用串接n
個電池來進行放電，其中在同一時間下n
要符合方程式(n
+1)V b
>v' ac nV b
或nV b
>v' ac (n
-1)V b
之一；也就是n
個電池串接的電壓要低於內建輸出電壓值v' ac
，且n
+1
個電池串接的電壓要大於內建輸出電壓值v' ac
；或是n
-1
個電池串接的電壓要低於內建輸出電壓值v' ac
，且n
個電池串接的電壓要大於內建輸出電壓值v' ac
。若所求出之n
和上一次取樣時間所求得的相同，則保持相同放電方式並返回到測量電池110電壓值。若所求出之n
和上一次取樣時間所求得的不同，則控制器150控制充放電模組動作組合改變。而其策略可如第16圖所示，找出含該電壓最高的電池且n
個電池串接之組合，接下來，找出n
個電池串接組合中最高電壓的組合來對其放電，系統會重複上述之動作程序，直到電池放電截止。其策略亦可如第24圖所示，找出前n個最高電池電壓之電池進行放電，系統會重複上述之動作程序，直到電池放電截止。
本電池放電方法，亦能將電池能量饋入電網，步驟如下：先測量電池電壓值；接著，判斷是否有任一顆電池電壓小於或等於電池截止電壓；若是，立即結束電池放電，避免產生電池過放電現象；若不是，量取電網交
流電源之瞬間電壓值v gird
，並決定出要使用串接n
個電池來進行放電，其中n
要符合方程式nV b
>v grid (n
-1)V b
，也就是n
個電池串接的電壓要高於電網交流電源之瞬間電壓值v gird
，且n
-1
個電池串接的電壓要低於電網交流電源之瞬間電壓值v gird
。
如第10圖所示，為本發明所揭示第二較佳實施例之示意圖，和第5圖最大不同在於充放電模組10內多階轉換電路120採用的全橋電路的功率開關數量從4個功率開關S a
、S b
、S' a
、S' b
簡化為S a
與S b
二個功率開關為半橋電路，如圖18所示。另增加一極性切換電路40，如圖19所示。其對電池充放電動作簡述如下：
(1)若半橋電路於功率開關S b
導通、S a
截止，此時電壓為V b
，如圖9所示。
(2)若半橋電路於功率開關S a
導通、S b
截止，此時電壓為0，如圖9所示。
在充電時，交流電源經由極性切換電路40轉換成單一極性形波，如第22圖所示來進行充電。而放電時可經由極性切換電路40轉換成交流電壓來對負載30放電，如第21圖所示。為便於說明，以4顆電池串接的電池組來說明之，並假設單一電池電壓為V b
，如第10圖所示，其電路由四組半橋電路131、132、133與134所構成。圖11為其工作波形示意圖，各階段動作簡述如下：
(1)時間t 0
~t 1
：此時各多階轉換電路120內半橋電路皆不導通，故其交流電源20不對電池充電，電壓為0。同樣也無法對負載30放電。
(2)時間t 1
~t 2
：此段是由多階轉換電路120內半橋電路134動作，V ab
電壓為V b
，故交流電源20對電池B 4
充電，電壓為V b
。相同原理，如第12圖所列，可藉由適當的功率開關安排，使交流電源20也可選擇令半橋電路131,132或133動作，來對電池B 1
、B 2
或B 3
進行充電。同樣也可以用電壓為V b
來對負載30放電。
(3)時間t 2
~t 3
：此段時間是由多階轉換電路120內半橋電路133與134動作，V ab
電壓為2V b
，交流電源20對電池B 3
與B 4
串接充電，電壓為2V b
。相同原理，如第12圖所列，可藉由適當的功率開關安排，使交流電源20也可選擇令半橋電路131,132,133或134動作，來對電池B 1
+B 2
或B 2
+B 3
串接充電。放電時同樣也可以用電壓為2V b
來對負載30放電。
(4)時間t 3
~t 4
：此段時間是由時間多階轉換電路120內半橋電路132、133與134動作，V ab
電壓為3V b
，交流電源20對電池B 2
、B 3
與B 4
串接充電，電壓為3V b
。相同原理，如第12圖所列，可藉由適當的功率開關安排，使交流電源20也可選擇令半橋電路131,132,133或134動作，來對電池B 1
+B 2
+B 3
串接充電。放電時同樣也可以用電壓為3V b
來對負載30放電。
(5)時間t 4
~t 5
：此段時間是由時間多階轉換電路120內半橋電路131、132、133與134動作，V ab
電壓為4V b
，交流電源20也可選擇令半橋電路131,132,133或134動作，來對電池B 1
、B 2
、B 3
與B 4
串接充電，電壓為4V b
。放電時同樣也可
以用電壓為4V b
來對負載30放電。
(6)時間t 5
~t 6
：同時間t 3
~t 4
。
(7)時間t 6
~t 7
：同時間t 2
~t 3
。
(8)時間t 7
~t 8
：同時間t 1
~t 2
。
重複上述之電路動作程序，電池平衡可輕易達到電池均衡充/放電的功能。本發明充電波形如第6圖所示，可看出其與輸入交流電完全匹配，故可達到高功因之功效，進而省去前級功率因數修正電路，並達到效率提升與成本下降之益處。
10‧‧‧充放電模組
20‧‧‧交流電源
30‧‧‧負載
40‧‧‧極性切換電路
110‧‧‧電池
120‧‧‧多階轉換電路
121、122、123、124‧‧‧全橋電路
131、132、133、134‧‧‧半橋電路
130‧‧‧電池電壓量測裝置
140‧‧‧功率開關驅動電路
150‧‧‧控制器
210‧‧‧市電
220‧‧‧限流器
S a
、S' a
、S b
、S' b
、S a1
、S a2
、S a3
、S a4
、S b1
、S b2
、S b3
、S b4
、S' a1
、S' a2
、S' a3
、S' a4
、S' b1
、S' b2
、S' b3
、S' b4
‧‧‧功率開關
第1圖：本發明所揭示兼具高功因、高效率及電池平衡之電池充放電裝置與方法之充電方塊圖
第2圖：交流電源示意圖
第3圖：負載示意圖
第4圖：全橋電路於充放電時之功率開關動作組合
第5圖：較佳充電實施例示意圖
第6圖：工作波形示意圖
第7圖：充電時模組動作(一)
第8圖：充電時模組動作(二)
第9圖：半橋電路於充放電時之功率開關動作組合
第10圖：第二較佳實施例示意圖
第11圖：工作波形示意圖
第12圖：充電時模組動作
第13圖：本發明所揭示之充電裝置與方法之流程圖
第14圖：本發明所揭示之放電裝置與方法之流程圖
第15(a)圖：找出充放電模組中電壓最低的電池與含有電壓最低的電池充電組合
第15(b)圖：找出充放電模組中電壓最高的電池與含有電壓最低的電池充電組合
第16圖：找出串接充放電模組中最高電壓的電池放電組合
第17圖：全橋電路示意圖
第18圖：半橋電路示意圖
第19圖：極性切換電路示意圖
第20圖：極性切換電路充放電時之功率開關動作組合
第21圖：極性切換電路放電示意圖
第22圖：極性切換電路充電示意圖
第23圖：本發明所揭示之充電之流程圖
第24圖：本發明所揭示之充電之流程圖
10‧‧‧充放電模組
110‧‧‧電池
120‧‧‧多階轉換電路
130‧‧‧電池電壓量測裝置
140‧‧‧功率開關驅動電路
150‧‧‧控制器
Claims (6)
- 一種兼具高功因、高效率及電池平衡之電池充放電裝置，至少包括一控制器、一功率開關驅動電路、一電池電壓量測裝置、一多階轉換電路與一電池；其裝置係包含：一電池電壓量測裝置，其輸入端電性連接於電池組，其輸出端電性連接於控制器第1輸入端，其用來量測電池組中每顆電池之電壓值，並將電壓值送至控制器；一功率開關驅動電路，其輸出端電性連接於多階換流電路，其輸入端電性連接於控制器輸出端，其用來接收控制器所送出之控制訊號，並據此驅動多階轉換電路；一多階轉換電路，其電性連接於電池組，並接收功率開關驅動電路所送出之電氣訊號，據此改變其功率開關之動作；多階轉換電路是由2個以上的功率開關所組成，藉由功率開關不同的動作組合，可對電池組中不同的電池或不同串接顆數的電池進行充放電；一控制器，其第1輸入端電性連接於電池電壓量測裝置，其第2輸入端電性連接於交流電源端或負載端，其輸出端電性連接於功率開關驅動電路輸入端，其用來接收電池組中每顆電池電壓值與交流電源電壓值，並據此下命令給功率開關驅動電路使其驅動多階轉換電路對電池組充放電。
- 如申請專利範圍第1項所述之兼具高功因、高效率及電池平衡之電池充放電裝置，其可設一極性切換電路，該極性切換電路在充電時，將正負交替之交流電整流成純正電或負電供多階轉換電路使用；該極性切換電 路在放電時，將多階轉換電路輸出之純正電或負電切換成正負交替之交流電。
- 一種兼具高功因、高效率及電池平衡之電池充放電方法，其步驟係包含：a.充電時，測量電池電壓值；接著，判斷是否有任一顆電池電壓大於或等於電池滿充電壓；若是，立即結束電池充電，避免產生電池過充電現象；若不是，量取交流電源之瞬間電壓值v ac ，並決定出要對串接n 個電池來進行充電，其中n 要符合方程式(n +1)V b >v ac nV b ，其中V b 為單一顆電池之電壓值，也就是n 個電池串接的電壓要低於交流電源之瞬間電壓值v ac ，且n +1 個電池串接的電壓要大於交流電源之瞬間電壓值v ac ；b.放電時，測量電池電壓值；接著，判斷是否有任一顆電池電壓小於或等於電池截止電壓；若是，立即結束電池放電，避免產生電池過放電現象；若不是，讀取內建輸出電壓值v' ac ，並決定要使用串接n 個電池來進行放電，其中在同一時間下n 要符合方程式(n +1)V b >v' ac nV b 或nV b >v' ac (n -1)V b 之一，其中V b 為單一顆電池之電壓值；也就是n 個電池串接的電壓要低於內建輸出電壓值v' ac ，且n +1 個電池串接的電壓要大於內建輸出電壓值v' ac ；或是n -1 個電池串接的電壓要低於內建輸出電壓值v' ac ，且n 個電池串接的電壓要大於內建輸出電壓值v' ac ；其中充電時改變對電池串接的組合的方法，在同一時間下可以是下列兩方法之一；方法一，先找出電壓最低的電池，接著找出含該電壓最低的電池且n 個電池串接之組合，並在該多種電池串接組合中找出最低電壓的組合來對 其充電；方法二，找出電壓最高的電池，接著找出不含該電壓最高的電池且n 個電池串接之組合，並在該多種電池串接組合中找出最低電壓的組合來對其充電。
- 一種兼具高功因、高效率及電池平衡之電池充放電方法，其步驟係包含：a.充電時，測量電池電壓值；接著，判斷是否有任一顆電池電壓大於或等於電池滿充電壓；若是，立即結束電池充電，避免產生電池過充電現象；若不是，量取交流電源之瞬間電壓值v ac ，並決定出要對串接n 個電池來進行充電，其中n 要符合方程式(n +1)V b >v ac nV b ，其中V b 為單一顆電池之電壓值，也就是n 個電池串接的電壓要低於交流電源之瞬間電壓值v ac ，且n +1 個電池串接的電壓要大於交流電源之瞬間電壓值v ac ；b.放電時，測量電池電壓值；接著，判斷是否有任一顆電池電壓小於或等於電池截止電壓；若是，立即結束電池放電，避免產生電池過放電現象；若不是，讀取內建輸出電壓值v' ac ，並決定要使用串接n 個電池來進行放電，其中在同一時間下n 要符合方程式(n +1)V b >v' ac nV b 或nV b >v' ac (n -1)V b 之一，其中V b 為單一顆電池之電壓值；也就是n 個電池串接的電壓要低於內建輸出電壓值v' ac ，且n +1 個電池串接的電壓要大於內建輸出電壓值v' ac ；或是n -1 個電池串接的電壓要低於內建輸出電壓值v' ac ，且n 個電池串接的電壓要大於內建輸出電壓值v' ac ；其中放電時改變對電池串接的組合的方法，在同一時間下可以是下列兩方法之一； 方法一，先找出電壓最高的電池，接著找出含該電壓最高的電池且n 個電池串接之組合，並在該多種電池串接組合中找出最高電壓的組合來對其放電；方法二，找出電壓最低的電池，接著找出不含該電壓最低的電池且n 個電池串接之組合，並在該多種電池串接組合中找出最高電壓的組合來對其充電。
- 如申請專利範圍第3或4項所述之兼具高功因、高效率及電池平衡之電池充放電方法，其中充電時改變對電池串接的組合的方法是找出前n個電壓最低的電池，來對其充電。
- 如申請專利範圍第4項所述之兼具高功因、高效率及電池平衡之電池充放電方法，其中放電時改變對電池串接的組合的方法是找出前n個電壓最高的電池來對其放電，再以該方法二找出電壓最低的電池，接著找出不含該電壓最低的電池且n 個電池串接之組合，並在該多種電池串接組合中找出最高電壓的組合來對其充電。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW101121826A TWI492480B (zh) | 2012-06-18 | 2012-06-18 | Both high power, high efficiency and battery balance of the battery charge and discharge devices and methods |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| TW101121826A TWI492480B (zh) | 2012-06-18 | 2012-06-18 | Both high power, high efficiency and battery balance of the battery charge and discharge devices and methods |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201401712A TW201401712A (zh) | 2014-01-01 |
| TWI492480B true TWI492480B (zh) | 2015-07-11 |
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| TW101121826A TWI492480B (zh) | 2012-06-18 | 2012-06-18 | Both high power, high efficiency and battery balance of the battery charge and discharge devices and methods |
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| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI492480B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10063067B2 (en) | 2015-11-09 | 2018-08-28 | Industrial Technology Research Institute | Battery system and control method thereof |
| US10693313B2 (en) | 2017-07-07 | 2020-06-23 | Industrial Technology Research Institute | Power apparatus operating method, power apparatus, and power apparatus management system |
Citations (3)
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| TWM331246U (en) * | 2007-11-01 | 2008-04-21 | Nat Univ Chin Yi Technology | Equalization charging circuit |
| TW201001873A (en) * | 2008-03-31 | 2010-01-01 | O2Micro Inc | Battery management systems and methods for battery charging |
| TW201033631A (en) * | 2009-02-05 | 2010-09-16 | O2Micro Inc | Voltage detection circuit, circuits and methods for multi-cell battery pack protection |
-
2012
- 2012-06-18 TW TW101121826A patent/TWI492480B/zh active
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| US10693313B2 (en) | 2017-07-07 | 2020-06-23 | Industrial Technology Research Institute | Power apparatus operating method, power apparatus, and power apparatus management system |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201401712A (zh) | 2014-01-01 |
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