TWI521214B - 用於充放電裝置之充電電流的精密檢測器 - Google Patents

Description

用於充放電裝置之充電電流的精密檢測器

本發明係關於一種檢測器，其檢測電池組電池充電和放電裝置的充電電流之精確度，該檢測器包含儀器單元和供電單元，其中該儀器單元包括：外殼，以箱形形成敞開在其頂部；及複數電壓量測零件，包括一對連接端子，在該外殼內部安裝在該外殼的相對側，用以檢測該充電和放電裝置的電流之精確度，該等連接端子係電連接到該供電單元，和分流電阻零件，用以將均勻的電阻應用到各個連接端子，以及該供電單元包括充電和放電裝置，用以供應電流到該等電壓量測零件並使電池組電池充電和放電，和三用電表，用以量測該等分流電阻零件的電流和電壓。

因為行動裝置已漸增地開發且這種行動裝置的需求已增加，電池的需求亦已激烈地增加作為行動裝置的能源。因此，滿足各種需要之電池上的許多研究已被達成。

在電池組形狀的方面，柱狀二次電池組或袋形二次電池組之需求係非常高，其係薄的足以適用於諸如行動電話。在電池組材料的方面，另一方面，鋰二次電池組之需求係非常高，諸如鋰離子電池組和鋰離子聚合物電池組，具有高的能量密度、放電電壓、和輸出穩定性。

因為二次電池組的能量密度和容量已大大地增加，然而，在二次電池組的重複充電和放電期間，更大量的熱自二次電池組產生，且因此，二次電池的溫度過度上升。因此，裝置可能故障且該裝置的操作效率可能下降。此外，二次電池組的壽命可能大大地縮短。

為這理由，對產品進行大量的測試用以確保電池的最佳操作和安全性。使用電池組充電和放電裝置，量測測試樣品的諸如電壓和電流之電化學操作狀態、以及諸如溫度和壓力之物理操作狀態的過程係包括於該等測試中。

習用的充電和放電裝置沒有量測一設施的電流精確度之例子的問題。在有限的空間中量測數個充電和放電裝置之例子中，然而，由於許多內部電阻元件，充電和放電裝置的精確度大大地降低。因此，電池組電池的充電電流之精確度亦被降低。

因此，有具有改善空間效率的小型化之設備的高必要性，其能夠週期性地檢查充電和放電裝置的充電電流之精確度。

此外，有檢查設備的高必要性，其能夠在產 生充電和放電裝置的缺陷之前，將充電和放電裝置的缺陷分類。

因此，本發明已被完成用以解決以上的問題、以及仍必須解析的其它技術問題。

由於各種廣泛且密集的研究和實驗用以解決上述的問題，本案的發明人已發現，在檢測充電和放電裝置的充電電流之精確度用以量測複數電池組電池的電流之檢測器係配置有特定結構之例子中，這是可能確保充電和放電裝置的可靠性並大大地降低電池組電池的製程中之缺陷率。本發明已基於這些發現而完成。

依據本發明的一態樣，以上和其它目標可透過一種檢測器的配置而達成，該檢測器檢測電池組電池充電和放電裝置的充電電流之精確度，該檢測器包含儀器單元和供電單元，其中該儀器單元包括：外殼，以箱形形成敞開在其頂部；及複數電壓量測零件，包括一對連接端子，在該外殼內部安裝在該外殼的相對側，用以檢測該充電和放電裝置的電流之精確度，該等連接端子係電連接到該供電單元，和分流電阻零件，用以施加均勻的電阻到各個連接端子，以及該供電單元包括充電和 放電裝置，用以供應電流到該等電壓量測零件並使電池組電池充電和放電，和三用電表，用以量測該等分流電阻零件的電流和電壓。

如上所述，依據本發明之檢測器係配置有特 定結構，其中檢測充電和放電裝置的充電電流之精確度之檢測器係分成儀器單元和供電單元用以量測複數電池組電池的電流。因此，這是可能大大地改善充電和放電裝置的充電電流，同時簡化該設備。

此外，依據本發明之檢測器可以配置有分流電阻零件直接地安裝在該等連接端子而無附加的連接構件之結構。因此，這是可能移除內部電阻元件，從而確保充電電流之精確度。

檢測充電和放電裝置的充電電流之檢測器未被提議。也就是說，依據本發明之檢測器是嶄新的。

分流電阻是金屬電阻的一般術語，使用以量測電壓並將所量測的電壓轉換成電流值於難以直接量測電流的例子中。

分流電阻零件係串聯地連接到耳片，其係直流負載。分流電阻零件係連接到正(+)端子和負(-)端子用以執行量測。例如，在50mV的電壓進行量測用於5mΩ的分流電阻零件之例子中，電壓係依據歐姆定律轉換成5A的電流值。

在較佳實例中，電壓量測零件的數量可以是30至100個。例如，25個電壓量測零件可形成在盤的左 側，且25個電壓量測零件可形成在盤的右側。

因此，電壓量測零件可以同時檢測複數通道的電壓之精確度。

特別的是，本案的發明人所達成之實驗結果揭示了，它需要兩個小時或更長時間用以在充電和放電裝置僅具有一通道之例子中量測50個電池組電池的充電電壓，而它需要一分鐘或更短時間用以在充電和放電裝置具有50個通道之例子中量測50個電池組電池的充電電壓。

在另一較佳實例中，每一連接端子係由金屬板製成，其具有鍍金的外表面用以改善導電性。在這例子中，當充電和放電裝置供應電流到連接端子時，電阻降至最小，從而大大地改善所檢測電壓之精確度。

在以上結構中，金屬板的形狀未特別限制，只要這是可能改善導電性。例如，金屬板係以四角形的水平剖面形成。

在另一實例中，充電和放電裝置包含通道，其數量相當於該等電壓量測零件的數量。若需要的話，通道的數量可增加或減少。

此外，分流電阻零件係對溫度敏感的。為這個理由，儀器單元進一步包括溫度計和冷卻風扇。

因此，這是可能均勻地保持由於電流供應所產生的熱，從而防止為冷卻所需之時間的延滯。

在較佳實例中，供應到電壓量測零件之電流 是12A。

同時，儀器單元進一步包含具有通孔的框架，連接端子係插入通過通孔並固定。通孔數可對應於連接端子數。

電池組電池可以是鋰離子電池組或鋰離子聚合物電池組。然而，本發明不限於此。

依據本發明的另一態樣，提供有一種電池組電池充電和放電裝置的充電電流的檢測方法，使用具有上述結構之檢測器。

特別的是，該檢測方法包括：(a)輸入該充電和放電裝置所量測之電流的範圍；(b)自該充電和放電裝置供應任意電流到該等電壓量測零件；(c)在預定間隔，量測自所供應電流量取之電壓值；(d)比較所量測的電壓值與初始電壓值，用以量測電流的變化值；及(e)將所量測電流的變化值校準成初始供應的任意電流值。

在具體實例中，步驟(c)包含在1秒間隔，連續地量測該電壓值10次。

自以上說明顯而易見的是，依據本發明之檢測電池組電池充電和放電裝置的充電電流之精確度之檢測器係配置有特定的結構。因此，這是可能準確地量測電池組電池的充電電流之精確度，從而確保充電和放電裝置的可靠性且大大地降低電池組電池的缺陷率。

此外，依據本發明之檢測器係配置有效率高的結構於有限空間中。因此，這是可能量產檢測器。

100‧‧‧供電單元

110‧‧‧三用電表

200‧‧‧儀器單元

220‧‧‧外殼

221‧‧‧框架

222‧‧‧通孔

230‧‧‧分流電阻零件

260‧‧‧連接端子

280‧‧‧固定板

300‧‧‧電壓量測零件

500‧‧‧檢測方法

S1‧‧‧步驟

S2‧‧‧步驟

S3‧‧‧步驟

S4‧‧‧步驟

S5‧‧‧步驟

從以下的詳細說明以及附圖，將更清楚地理解本發明的以上和其它目標、特徵和其它優點，其中：圖1係顯示依據本發明的實施例之檢測器的典型示意圖；圖2係依據本發明的實施例之檢測器的簡要概念圖；圖3係顯示依據本發明的實施例之檢測器的照片圖；圖4係顯示圖3的部分A的後部之放大照片圖；圖5係顯示依據本發明的實施例之檢測方法的流程圖；圖6係顯示依據本發明的實例之電流值和依據比較例之電流值之間的比較之曲線圖；及圖7係顯示依據本發明的實例之電流值的變化之曲線圖。

現在，將參照附圖詳述本發明的示範性實施例。應注意的是，然而，本發明的範圍將不為所解說的實施例限制。

圖1係顯示依據本發明的實施例之檢測器的典型示意圖，以及圖2係依據本發明的實施例之檢測器的簡要概念圖。

參照這些圖式，依據本發明的實施例之檢測器包括儀器單元200、充電和放電裝置用以應用電壓到電壓量測零件300、和三用電表。儀器單元200包括外殼220，用以容納電池組電池和電壓量測零件300。

特別的是，儀器單元200包括外殼220，以箱形形成敞開在其頂部；和電壓量測零件300，包括連接端子260，在外殼220內部安裝在外殼220的相對側，用以檢測充電和放電裝置的電流之精確度，連接端子260係電連接到供電單元100，其將在以下後述，和分流電阻零件230，用以施加均勻的電阻到各個連接端子260。

供電單元100包括充電和放電裝置(未顯示)，用以供應電流到電壓量測零件300並使電池組電池充電和放電，和三用電表110，用以量測分流電阻零件230的電流和電壓。

圖3係顯示依據本發明的實施例之檢測器的照片圖，以及圖4係顯示圖3的部分A的後部之放大照片圖。

參照這些圖式，依據本發明的實施例之儀器單元200的電壓量測零件300係在外殼220內部安裝在外殼220的左和右側，使得25個電壓量測零件300安裝在外殼220的左側以及25個電壓量測零件300安裝在外 殼220的右側。儀器單元200包括具有通孔222的框架221，連接端子260係插入通過通孔並固定。

此外，用以固定左側電壓量測零件300和右側電壓量測零件300之固定板280係安裝在外殼220的底端。分流電阻零件230係直接安裝在電池組電池的連接端子260。

如上所述，內部組件係進行移除或配置用以移除產生內部電阻之元件。甚至在同時量測複數電池組電池之例子中，因此，這是可能無誤差地確保電流和電壓量測之精確度。

圖5係顯示依據本發明的實施例之檢測方法的流程圖。

參照圖5以及圖1至4，檢測方法500包括：輸入透過充電和放電裝置所量測之電流的範圍的步驟(S1)；自充電和放電裝置供應任意電流到電壓量測零件的步驟(S2)；在預定間隔，量測量取自所供應電流之電壓值的步驟(S3)；比較所量測電壓值與初始電壓值用以量測電流的變化值的步驟(S4)；及將所量測的電流變化值校準成初始供應的任意電流值的步驟(S5)。

在具體實例中，12A的電流可被供應達10秒在步驟S2，然而，本發明不受限於此。依據情況，所供應電流不受特別限制，只要由於所產生的熱的量之誤差不會出現在分流電阻和電壓之間的關係中。此外，電流供應時間(10秒)可以改變，只要這是可能穩定地量測電 流和電壓。

在步驟S3，電壓值可以在1秒間隔連續地量測10次，以便降低所量測值之偏差。

圖6係顯示依據本發明的實例之電流值和依據比較例之電流值之間的比較之曲線圖，以及圖7係顯示依據本發明的實例之電流值的變化之曲線圖。

以下，將基於實例更詳細地描述本發明；然而，以下實例僅給予用以解說本發明且，因此，本發明的範圍不受限於這些實例。

<實例>

檢測器的分流電阻零件係直接連接到電池組電池的連接端子，-5V至5V的電壓範圍係使用充電和放電裝置進行設定，12A的電流被供應，分流電阻值係設定在150uOhm(電流*電阻=1.8V)，以及電池組電池的電流變化值係重複量測5次。

<比較例>

電池組電池的電流變化值係使用如實例中的同一方法進行量測，除了檢測器的分流電阻零件係經由附加電線連接到電池組電池的連接端子。

<實驗例1>

依據實例的電流變化值係與依據比較例的電 流變化值進行比較。結果係顯示於以下表1。圖6顯示依據實例及比較例的電流變化值和誤差值。

從以上表1可以看到，實例中之電流值的變化範圍係小於約2.9mA，而比較例中之電流值的變化範圍係約3.9mA或更大。因此，可以看到的是，誤差範圍之間的差異是-3mA或更大。

<實驗例2>

實例的電流之精確度係重複地量測總共49次。結果係顯示於以下的表2和圖7中。

從以上表2和圖7可以看到，甚至當電流之精確度係在供應同一電流值(12A)的狀態中重複量測複數次時，電流值的誤差範圍是-1mA至1mA。也就是說，獲得相同結果值且，因此，可以看到確保了電流之精確度。

雖然為了例示性目的，已解說了本發明的示範性實施例，熟悉此項技術者將領會到，各種修正、附加和取代是可能的，而不會背離如附加的請求項中所揭示之本發明的範圍和精神。

100‧‧‧供電單元

110‧‧‧三用電表

200‧‧‧儀器單元

220‧‧‧外殼

230‧‧‧分流電阻零件

260‧‧‧連接端子

Claims (11)

1. 一種檢測器，其檢測電池組電池充電和放電裝置的充電電流之精確度，該檢測器包含儀器單元和供電單元，其中該儀器單元包含：外殼，以箱形形成敞開在其頂部；及複數電壓量測零件，包含一對連接端子，在該外殼內部安裝在該外殼的相對側，用以檢測該充電和放電裝置的電流之精確度，該等連接端子係電連接到該供電單元，和分流電阻零件，用以將均勻的電阻應用到各個連接端子，以及該供電單元包含充電和放電裝置，用以供應電流到該等電壓量測零件並使電池組電池充電和放電，和三用電表，用以量測該等分流電阻零件的電流和電壓，其中，該等電壓量測零件的數量是30至100個。
2. 如申請專利範圍第1項的檢測器，其中該等分流電阻零件係直接地安裝在該等連接端子而無附加的連接構件。
3. 如申請專利範圍第1項的檢測器，其中該等連接端子的每一者係由金屬板製成，其具有鍍金的外表面用以改善導電性。
4. 如申請專利範圍第3項的檢測器，其中該金屬板係以四角形的水平剖面形成。
5. 如申請專利範圍第1項的檢測器，其中該充電和放 電裝置包含通道，其數量相當於該等電壓量測零件的數量。
6. 如申請專利範圍第1項的檢測器，其中該儀器單元進一步包含溫度計和冷卻風扇。
7. 如申請專利範圍第1項的檢測器，其中供應到該等電壓量測零件之電流是12A。
8. 如申請專利範圍第1項的檢測器，其中該儀器單元進一步包含具有通孔的框架，該等連接端子係插入通過該等通孔並固定。
9. 如申請專利範圍第1項的檢測器，其中該電池組電池是鋰二次電池組。
10. 一種電池組電池充電和放電裝置的充電電流的檢測方法，使用依據申請專利範圍第1、2、及4至9項的任一項之檢測器，包含以下步驟：(a)輸入該充電和放電裝置所量測之電流的範圍；(b)自該充電和放電裝置供應任意電流到該等電壓量測零件；(c)在預定間隔，量測自所供應電流量取之電壓值；(d)比較所量測的電壓值與初始電壓值，用以量測電流的變化值；及(e)將所量測電流的變化值校準成初始供應的任意電流值。
11. 如申請專利範圍第10項的檢測方法，其中步驟(c)包含在1秒間隔，連續地量測該電壓值10次。