TWI552483B

TWI552483B - 電池模組、電池模組供電管理方法及其裝置

Info

Publication number: TWI552483B
Application number: TW102126116A
Authority: TW
Inventors: 林良俊; 周德昱; 鄭明旺; 賴威列
Original assignee: 光寶電子（廣州）有限公司; 光寶科技股份有限公司
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2016-10-01
Also published as: TW201505324A

Description

電池模組、電池模組供電管理方法及其裝置

本發明是有關於一種電池模組、電池模組供電管理方法及其裝置，特別是指一種可適時調整電池模組中電池單元的並聯數目的電池模組、電池模組供電管理方法及其裝置。

人們日常生活中使用的許多電器，例如電視、電腦、電話、印表機、手機、遊戲機及可攜式音樂播放器...等其實都是使用直流電工作，因此，直流供電系統在現今的電子產品中扮演了相當重要的角色，它可維持直流電源的穩定供應或機動性，使電子產品不致因缺電而受限。

舉例而言，不斷電系統UPS(Uninterruptible Power Supply)係於供應電腦的電源發生不正常中斷或是電流不穩定時，擔負起暫時緊急供應電源的功能，使電腦不會因停電而被迫流失資料，或者造成系統的毀損。參見圖1所示，習知一種不斷電裝置1具有一將三相交流電源100轉成單相交流電源的電壓分配器11，一將電壓分配器11輸出的單相交流電源轉成一直流電的電源供應單元12，其輸出直流電供給一負載，例如伺服器200，同時輸出直流電至一充電電路13，使將直流電轉成電池14的額定電壓並對電池14充電。電池14還與一變壓模組15電耦接，且一開關16電耦接在電池14與伺服器200之間並受電源供應單元12控制。當交流電源100停止輸出電力時，電源供應單元12控制開關16導接變壓模組15與伺服器200，使電池14輸出電力並經由變壓模組15轉成伺服器200所需的直流電，再經由開關16供給伺服器200，藉此達到不斷電的目的。

但習知不斷電裝置1只能供單一負載使用，且其除了需要使用電壓分配單元11將交流電轉成直流電外，其變壓模組15大多採用電路複雜、成本高且體積較大的交換(切換)式直流-直流轉換器，使得不斷電裝置1的整體體積無法縮小且成本無法下降，而不適於應用在訴求輕薄短小的電子產品或設備中。

因此，本發明的一目的在於提供一種電池模組，其可根據負載所需電流，適時調整供電的並聯電池單元數目，以延長電池模組的工作時間及提升其效能。

本發明的另一目的在於提供一種應用於上述電池模組之電池模組供電管理方法，其可根據負載所需電流，適時調整電池模組中的並聯電池單元數目。

本發明的再一目的在於提供一種具上述電池模組的電池模組供電管理裝置，其除了能縮小整體體積外，還可減少製造成本，並能提升電力轉換效率。

本發明提供一種電池模組，用以供電給一負載，其包含：N(N≧2)個並聯的電池單元；N個線性調整器；N個開關，其一對一地對應電耦接在該N個電池單元與該N個線性調整器的一輸入端之間，且該N個線性調整器的一輸出端彼此並聯且與該負載電耦接；及一電池管理單元，其用以控制該N個開關與該N個電池單元的導接數目。

較佳地，當該N個電池單元要開始放電時，該電池管理單元控制該N個開關全部導通，使該N個線性調整器各別與相對應的該N個電池單元導接，以將每一個電池單元的一輸出電流經由相對應的該線性調整器的輸出端輸出，並滙總成一總電流供給該負載。

較佳地，該電池管理單元取得該N個電池單元的該等輸出電流，並判斷該等輸出電流的該總電流小於該電池單元的一額定電流的M倍且大於該額定電流的(M-1)倍時，控制該N個開關中的M個導通，其中2≦M≦N。

較佳地，該電池管理單元判斷該總電流小於一比該額定電流小的預設值時，其控制該N個開關全部導通，若否，則控制該N個開關中的1個導通。

較佳地，該電池管理單元還判斷該總電流大於該額定電流的N倍時，則控制該N個開關斷開。

較佳地，該電池模組還包括一受該電池管理單元控制的充電電路，其與一直流電源電耦接，以取得該直流電源的電力並對該等電池單元充電。

再者，本發明提供一種電池模組供電管理方法，應用在供電給一負載的一電池模組上，該電池模組包含N(N≧2)個並聯的電池單元、N個線性調整器及N個開關，該N個開關一對一地對應電耦接在該N個電池單元與該N個線性調整器的一輸入端之間，且該N個線性調整器的一輸出端彼此並聯且與該負載電耦接，以及一電池管理單元，其用以控制該N個開關與該N個電池單元的導接數目，該方法包括：(A)當該N個電池單元要開始放電時，該電池管理單元控制該N個開關全部導通，使該N個線性調整器各別與相對應的該N個電池單元導接，以將每一個電池單元的一輸出電流經由相對應的該線性調整器的該輸出端輸出，並滙總成一總電流供給該負載；及(B)該電池管理單元取得該N個電池單元的該等輸出電流，並判斷該等輸出電流的該總電流小於該電池單元的一額定電流的M倍且大於該額定電流的(M-1)倍時，控制該N個開關中的M個導通，且2≦M≦N。

較佳地，該電池模組供電管理方法還包括步驟(C)：該電池管理單元判斷該總電流小於一比該額定電流小的預設值時，其控制該N個開關全部導通，若否，則控制該N個開關中的1個導通。

較佳地，在步驟(B)之前，該電池管理單元判斷該總電流大於該額定電流的N倍時，其控制該N個開關全部斷開。

此外，本發明提供一種電池模組供電管理裝置，可接受一直流電源輸入並用以供電給一負載，其包含：一電源線，其電耦接在該直流電源與該負載之間，以傳輸電力給該負載；一電池模組，其與該電源線電耦接，以取得該直流電源的電力並儲存，並包括N(N≧2)個並聯的電池單元、N個線性調整器、N個一對一地對應電耦接在該N個電池單元與該N個線性調整器的一輸入端之間的開關，且該N個線性調整器的一輸出端彼此並聯且與該電源線電耦接，及一電池管理單元，其用以控制該N個開關與該N個電池單元的導接數目；一電壓偵測電路，其與該電源線電耦接；以及一控制單元，其與該電池模組及該電壓偵測電路電耦接。

較佳地，該電壓偵測電路偵測該直流電源的一電壓低於一第一預設值時，產生一第一觸發訊號，且該控制單元根據該第一觸發訊號產生一控制訊號控制該電池模組輸出電力經由該電源線供給該負載。

較佳地，當該電池模組輸出電力時，該電池管理單元控制該N個開關全部導通，使該N個線性調整器與相對應的該N個電池單元導接，以將每一個電池單元的一輸出電流經由相對應的該線性調整器的該輸出端輸出至該電源線而滙總成一總電流供給該負載。

較佳地，該電池模組還包括一受該電池管理單元控制的充電電路，其與該直流電源電耦接，以取得該直流電源的電力並對該等電池單元充電。

較佳地，該電池模組供電管理裝置還包含一電耦接在該電源線上，並與該控制單元電耦接的開關及一電耦接在該開關與另一電池模組供電管理裝置的一電源線之間，且與該控制單元電耦接的電流偵測電路，且該開關恆導接該電源線與該電流偵測電路。

較佳地，該電流偵測電路偵測該電源線上由該電池模組供電管理裝置流至該另一電池模組供電管理裝置的電流大於一第二預設值時，產生一第二觸發訊號給該控制單元，使該控制單元根據該第二觸發訊號控制該開關斷開該電源線與該電流偵測電路。

本發明藉由在電池模組的複數個並聯電池單元與相對應的複數個線性調整器的輸入端之間對應電耦接複數個開關，並由電池管理單元根據負載所需總電流的大小，對應調整控制開關導通的數量，即調整電池單元並聯數目，讓總電流集中由與線性調整器對應導接的電池單元輸出，可使電池單元的輸出電壓較小，而降低線性調整器輸入端與輸出端之間的壓差，以減少在線性調整器上的能量損失，而相對提高線性調整器的轉換效率，並且採用線性調整器做為降壓轉換電路，可進一步縮小電池模組體積、降低功率元件上的溫升、延長電池模組的工作時間，以及應用該電池模組之電池模組供電管理裝置的電路設計簡單，整體體積、耗電量及成本也能相對降低，並且可提升電池模組供電管理裝置的反應時間，進而達到提升系統整體工作效率的效果。

2、5‧‧‧電池模組供電管理裝置

3‧‧‧直流電源

4、6‧‧‧負載

21、51‧‧‧電源線

23‧‧‧電壓偵測電路

24‧‧‧開關

25‧‧‧電流偵測電路

26‧‧‧控制單元

10‧‧‧負載

30‧‧‧電池管理單元

41~43‧‧‧電池單元

31~33‧‧‧線性調整器

34‧‧‧充電電路

40‧‧‧電池組

300‧‧‧電池模組

Ib、i1、i2、i3‧‧‧輸出電流

i‧‧‧總電流

SW1~SW3‧‧‧開關

V_battery‧‧‧外部電壓

V_LR‧‧‧電壓

S1~S9‧‧‧步驟

Vdc‧‧‧電壓

I₁‧‧‧第一電流

I₂‧‧‧第二電流

U1~Un‧‧‧並聯之複數個電池模組供電管理裝置

S1~Sn‧‧‧開關

L1~Ln‧‧‧負載

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一電路方塊圖，說明習知一種不斷電系統裝置；圖2是一電路方塊圖，說明本發明電池模組的一較佳實施例；圖3是一電路示意圖，說明本發明實施例中的一電池的等效電路；圖4是一電路方塊圖，說明本發明實施例中電池模組的電池單元各別與相對應的線性調整器電耦接時的供電態樣；圖5是一流程圖，說明本發明電池供電管理方法的一較佳實施例的流程步驟；圖6是一電路方塊圖，說明本發明的電池模組應用在一電池模組供電管理裝置中的一較佳實施例；圖7是一電路示意圖，說明將複數個圖6所示的電池模組供電管理裝置並聯連結使用時，該等電池模組供電管理裝置可以即時地互相支援電力；及圖8是一電路方塊圖，說明本發明電池模組供電管理裝置的另一較佳實施例。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參見圖2所示，是一電路方塊圖，說明本發明電池模組的一較佳實施例。該電池模組300主要供電給一負載10，其包含由N(N≧2，且N為正整數)個電池單元並聯組成的一電池組40、N個線性調整器(linear regulator)、N個開關及一電池管理單元30，在本實施例中是以N=3為例，但並不以此為限，且此處所指的電池單元可以是單一電池，也可以是一串聯電池。其中三個開關SW1、SW2、SW3一對一地對應電耦接在三個電池單元41、42、43與三個線性調整器31、32、33的輸入端之間，用以導接或斷開電池單元41、42、43與線性調整器31、32、33，且該等線性調整器31、32、33的輸出端彼此並聯再與負載10電耦接。又該等電池單元41、42、43是可充電電池，且如圖2所示，電池模組300還包括一受電池管理單元30控制的充電電路34，其可與一直流電源電耦接，以取得直流電源的電力並對電池組40中的該等電池單元41、42、43充電。

再參見圖3所示，是本實施例的各個電池單元41、42、43的一般等效電路示意圖，其具有一內部電壓 Vb及一內部電阻Rb，因此如下式(1)所示，其輸出電壓V_battery實際上是內部電壓Vb減去輸出電流Ib在內部電阻Rb上產生的壓降。

V_battery=Vb-Ib*Rb.....(1)

其中Ib為各個電池單元41、42、43的輸出電流，且由式(1)可以知，當輸出電流Ib越大，將造成在電阻Rb上的跨壓變大，則使得電池單元41、42、43的外部電壓V_battery降低。

而為了提供足夠的電流給負載10，如圖4所示，通常一般的做法會讓三個電池單元41、42、43與三個線性調整器31、32、33一對一地電耦接，使該等電池單元41、42、43的輸出電流i1、i2、i3由相對應的線性調整器31、32、33的輸出端輸出並滙集成總電流i輸出給負載10。

然而，由於線性調整器31~33的特性是低壓差轉換，亦即其輸入端與輸出端的電壓差越小時，轉換效率越佳。因此，在本實施例中，當負載10所需的總電流i剛好是電池單元的額定電流(最大輸出電流)的3倍時，輸出電流i1、i2、i3剛好是電池單元的額定電流(current rating)，此時各個電池單元41~43的輸出電壓V_battery最小而與相對應的各個線性調整器31~33的輸出電壓V_LR的壓差最小，則線性調整器31~33的轉換效率最高；但是，當負載10所需的總電流i比額定電流的2倍還少，甚至只需要一顆電池就足夠提供電流時，輸出電流i1、i2、i3將因只平均分攤到總電流i的三分之一，使得各個電池單元41~43的輸出電壓V_battery增加，而與相對應的各個線性調整器31~33的輸出電壓V_LR的壓差變大，導致線性調整器31~33不但轉換效率變差且易因溫度升高而燒毀。

因此，若能降低線性調整器31~33的輸入端的電壓(即電池單元41、42、43的外部電壓V_battery)與線性調整器31、32、33的輸出端的電壓V_LR間的電壓差(△V)，將可減少線性調整器31、32、33上的能量轉換損失(P=△V*i)。以下將進一步說明。

如下式所示，單一線性調整器上的跨壓△V可以表示為：△V=V_battery-V_LR=Vb-i*Rb-V_LR.....(2)

利用上式(2)，則若只導接一電池單元41與一線性調整器31時，線性調整器31的功率損失可以下式表示：P1=△V*i=(Vb-i*Rb-V_LR)*i.....(3)

因此，由上式(3)可以推導出若兩個電池單元41、42與兩個線性調整器31、32一對一導接時，線性調整器31、32各別的功率損失如下式：P2=(Vb-(i/2)*Rb-V_LR)*i.....(4)

同理可以推導出若三個電池單元41、42、43與三個線性調整器31、32、33一對一導接時，線性調整器31、32、33各別的功率損失如下式： P3=(Vb-(i/3)*Rb-V_LR)*i.....(5)

故由上式(3)~(5)，可推導出N個電池單元與N個線性調整器一對一導接時，每個線性調整器的功率損失如下式：P N=(Vb-(i/N)*Rb-V_LR)*i.....(6)

所以，由式(6)可以清楚得知，當電池單元與線性調整器一對一導接的數目增加，電池單元的輸出電流將減少，使得電池單元的外部電壓V_battery相對增加，導致線性調整器的輸入端與輸出端之間的電壓差變大，而造成線性調整器上的功率損失增加，因此若能根據負載10所需的總電流i，適時調整電池單元41、42、43與線性調整器31、32、33一對一導接的數目，將可以減少在線性調整器31、32、33上能量的浪費。

因此，參見圖5所示，其係本發明電池模組供電管理方法的一較佳實施例的流程圖，在此實施例中係以圖2為例之電池模組300來做說明。當電池模組300要開始放電供電給負載10時，本實施例電池模組供電管理方法首先由電池管理單元30執行步驟S1，控制該等開關SW1、SW2、SW3導通，使全部線性調整器31~33的輸入端分別與全部電池單元41~43一對一導接，以將各該電池單元41~43的輸出電壓V_battery適當降壓，轉換成負載10所需的電壓V_LR，同時，該等電池單元41~43的輸出電流i1、i2、i3分別流入對應導接的線性調整器31~33，並從線性調整器31~33的輸出端輸出並滙總成總電流i(即i=i1+i2+i3)後輸出至負載10。

然後，經過一預設時間後，電池管理單元30執行步驟S2，從該等電池單元41~43取得其輸出電流i1、i2、i3，並執行步驟S3，判斷該等輸出電流i1、i2、i3的總和(即總電流i)是否大於電池單元41(42或43)的一額定電流(或稱最大輸出電流)I的N(在此實施例中，N=3)倍，若是，表示總電流i過電流，則電池管理單元30執行步驟S4，控制該等開關SW1、SW2、SW3斷開(不導通)，以防上線性調整器31~33因流經電流過大而燒毀。若否，電池管理單元30執行步驟S5，判斷總電流i是否小於額定電流I的M倍且大於該額定電流I的(M-1)倍，其中2≦M≦N，在本實施例中，N=3，則M可能是2或3。

當M=3，且若步驟S5為是，則電池管理單元30判斷總電流i小於額定電流I的3(M=3)倍且大於該額定電流I的2(M-1=2)倍時，則執行步驟S6，令N個開關中的M個導通，此時M=3，即控制該3個開關SW1、SW2、SW3全部導通。或者，當M=2，電池管理單元30判斷總電流i小於額定電流I的2(M=2)倍且大於該額定電流I的1(M-1=1)倍(即額定電流)時，則如步驟S6，控制該3個開關SW1、SW2、SW3中的2個導通。藉此，讓總電流i只由與線性調整器31~33其中兩個導接的電池單元輸出，例如只由與線性調整器31、32導接的兩個電池單元41、42平均輸出電流i1、i2，而使流過電池單元41、42的內部電阻Rb的輸出電流i1、i2較大，而在內部電阻Rb上產生較大的壓降，使得電池單元41、42的輸出電壓V_battery較小，而降低與其對應電耦接的線性調整器31、32的輸入端與輸出端之間的壓差，以減少在線性調整器31、32上的能量損失，並相對提高線性調整器31、32的轉換效率。

再者，觀察上式(1)可知，當負載10所需的總電流i過小而只需要一個電池單元，例如電池單元41的輸出電流i1供給負載10時，由於總電流i(即電池的輸出電流i1)與電池的內部電阻Rb的乘積i*Rb相對於Vb過小，並無法有效達到降低電池單元的外部電壓V_battery的效果。例如，假設電池單元41內部電壓Vb為4V，電池單元41的內部電阻Rb為25mΩ，輸出電流i1(即總電流i)為1A，將上述參數代入式(1)計算可得：V_battery=Vb-i*Rb=4-1*25mΩ=3.975V.....(7)

由式(7)可知，當輸出電流i1太小時，電池單元41的內部電阻Rb上的跨壓僅會造成外部電壓V_battery下降0.625%，對於降低電池單元41的外部電壓V_battery的效果不大，造成線性調整器31輸出入兩端之間的跨壓過大，導至致線性調整器31功率損失提高並且溫度上升，易使線性調整器31因持續承受高溫而毀損。

因此，再回到步驟S5，若判斷結果為否，電池管理單元30則執行步驟S7，進一步判斷總電流i是否小於一比額定電流I還要小的預設值(例如額定電流4A，預設值1A)，若是，表示總電流i過小，電池管理單元30則執行步驟S8，控制3個開關SW1~SW3全部導通，讓全部的電池單元41~43與全部的線性調整器31~33一對一地導接，使全部的電池單元41~43平均分攤總電流且平均流過所分別導接的線性調整器31~33，讓全部的線性調整器31~33平均分攤功率損失，可避免線性調整器31~33因承受高溫而毀損。

而若步驟S7的判斷為否，表示總電流i小於額定電流I但大於該預設值，電池管理單元30則執行步驟S9，控制該3個開關SW1~SW3中的1個導通，使其中一個電池單元，例如電池單元41與一個線性調整器31對應導接，而如上式(1)所示，降低線性調整器31的輸入端與輸出端之間的壓差，以減少在線性調整器31上的能量損失，而相對提高線性調整器31的轉換效率。

再參見圖6所示，本實施例的電池模組300可應用在一電池模組供電管理裝置2，例如直流不斷電裝置，該電池模組供電管理裝置2接受一直流電源3輸入，以供應電力給一負載4，且電池模組供電管理裝置2可以與另一電池模組供電管理裝置5並聯。該電池模組供電管理裝置2包含一電源線21、該電池模組300、一電壓偵測電路23、一開關24、一電流偵測電路25及一控制單元26。在此實施例中，該電源線21例如一直流匯流排(DC Bus)，其與直流電源3及負載4電耦接，以傳輸直流電源3的電力給負載4，負載4在本實施例中可以是任何使用直流電的電子裝置或電子設備，例如筆記型電腦、伺服器等。而另一電池模組供電管理裝置5可以是具有與電池模組供電管理裝置2完全相同的電路架構或是具有不同的電路架構，且電流偵測電路25是電耦接在另一電池模組供電管理裝置5傳輸電力的一電源線51上。值得注意的是，本發明的應用不限於直流不斷電裝置，其亦可以適用於具有並聯型電池組及線性調整器的相關應用中。

又如上所述，電池模組300與電源線21電耦接，以取得直流電源3的電力並儲存。

電壓偵測電路23與電源線21電耦接，以偵測直流電源3的一電壓Vdc，並於判斷電壓Vdc低於一第一預設值時，表示直流電源3供電不正常，例如停止供電或供電不穩，電壓偵測電路23會產生一第一觸發訊號給控制單元26，使控制電池模組300輸出電力經由電源線21供應給負載4，而達到使負載4不斷電的目的，此時，電池模組300中的線性調整器31~33會將所對應導接的電池單元41~43的外部電壓V_battery轉成與直流電源Vdc相同的電壓(即負載4所需的電壓)再輸出至電源線21。同時，電池模組300會如同上述，根據負載4所需電流大小，決定要由多少個並聯電池單元來輸出電流，有效控制線性調整器具有最佳轉換效率、降低功率元件上的溫升，以延長電池模組300的工作壽命，並使得應用該電池模組300之電池模組供電管理裝置2的整體體積、耗電量及成本也能相對降低，並且可提升電池模組供電管理裝置2的反應時間，進而達到提升系統整體工作效率的效果。

開關24電耦接在電源線21上，用以控制電流偵測電路25與電源線21導接與否，並受控制單元26控制，且開關24是呈導通(ON)狀態，亦即恆導接電源線21與電流偵測電路25，因此，當電池模組供電管理裝置2與另一電池模組供電管理裝置5皆正常供電時，電池模組供電管理裝置2輸出的第二電流I2與另一電池模組供電管理裝置5輸出的第一電流I1相當，因此，電池模組供電管理裝置2無需提供第二電流I2給另一電池模組供電管理裝置5，而當電池模組供電管理裝置2正常供電，但另一電池模組供電管理裝置5無法正常供電時，電池模組供電管理裝置2輸出的第二電流I2即能經由電源線21、開關24及電流偵測電路25及時供電給另一電池模組供電管理裝置5，使能持續供電給電耦接在其電源線51上的另一負載6，直到另一電池模組供電管理裝置5恢復正常供電，藉此達到使另一電池模組供電管理裝置5不斷電的目的。當然，在上述實施例中，若直流電源3供電不正常而改由電池模組供電管理裝置2的電池模組300供電時，電池模組300亦能夠經由電源線21、開關24及電流偵測電路25及時供電給另一電池模組供電管理裝置5。

而且，電流偵測電路25會持續偵測電源線21上流經的電流是否過大，例如偵測由電池模組供電管理裝置2流至另一電池模組供電管理裝置5的第二電流I2是否大於一第二預設值(例如另一電池模組供電管理裝置5發生短路而過電流)，並於偵測到電源線21過電流時，即產生一第二觸發訊號給控制單元26，令控制單元26根據第二觸發訊號控制開關24斷開(不導接)電源線21與電流偵測電路25，以保護電池模組供電管理裝置2本身電路不致因輸出電流過大(過電流)而燒毀。

藉此，如圖7所示，藉由將複數個本實施例的電池模組供電管理裝置U1~Un透過其開關S1~Sn並聯連結時，當其中一個電池模組供電管理裝置，例如電池模組供電管理裝置U3無法正常供電給其負載L3時，電池模組供電管理裝置U2會經由開關S2及時供電給電池模組供電管理裝置U3所電耦接的負載L3；同理，當電池模組供電管理裝置U2無法正常供電時，電池模組供電管理裝置U1亦能及時提供電力給電池模組供電管理裝置U2，而達到電池模組供電管理裝置U1~Un之間適時相互支援電力的功效。

值得一提的是，本實施例的電池模組供電管理裝置的電池模組300採用的線性調整器具有反應速度較快、低功耗、體積小、成本低等優點，因此還能具體減少電池模組供電管理裝置2的體積、耗電量及成本，並提升電池模組供電管理裝置2的反應速度。

另外，如圖8所示，電池模組供電管理裝置2亦可省略圖6中的開關24及電流偵測電路25，而做為一獨立的(不支援其它裝置電力)直流不斷電裝置，亦即當電壓偵測電路23偵測直流電源3的電壓Vdc，並於判斷電壓Vdc低於第一預設值時，即產生第一觸發訊號給控制單元26，使控制電池模組300輸出電力至電源線21以供給負載4，而達到使負載4不斷電的目的，此時，電池模組300會根據負載4所需電流大小，決定要由多少個並聯電池單元來輸出電流，以提升系統整體工作效率。

綜上所述，本實施例的電池模組300藉由在多個電池單元與相對應的多個線性調整器的輸入端之間對應電耦接多個控制電池單元與線性調整器導接與否的開關，並由電池管理單元30根據負載所需總電流i的大小，對應控制開關導通的數量，讓總電流i集中由與線性調整器對應導接的電池單元輸出，即調整電池單元並聯的數量，可使電池單元的輸出電壓V_battery較小，而降低線性調整器的輸入端與輸出端之間的壓差，以減少在線性調整器上的能量損失，而相對提高線性調整器的轉換效率、降低功率元件上的溫升，並且採用線性調整器做為降壓轉換電路，可進一步縮小電池模組300體積、延長電池模組300的操作時間及應用該電池模組300之電池模組供電管理裝置2的整體體積、耗電量及成本也相對降低，並且可提升電池模組供電管理裝置2的反應時間，確實達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

S1~S9‧‧‧步驟

Claims

一種電池模組供電管理方法，應用在供電給一負載的一電池模組上，該電池模組包含N(N≧2)個並聯的電池單元、N個線性調整器及N個開關，該N個開關一對一地對應電耦接在該N個電池單元與該N個線性調整器的一輸入端之間，且該N個線性調整器的一輸出端彼此並聯且與該負載電耦接，以及一電池管理單元，其用以控制該N個開關與該N個電池單元的導接數目，該方法包括：(A)當該N個電池單元要開始放電時，該電池管理單元控制該N個開關全部導通，使該N個線性調整器各別與相對應的該N個電池單元導接，以將每一個電池單元的一輸出電流經由相對應的該線性調整器的該輸出端輸出，並滙總成一總電流供給該負載；及(B)該電池管理單元取得該N個電池單元的該等輸出電流，並判斷該等輸出電流的該總電流小於該電池單元的一額定電流的M倍且大於該額定電流的(M-1)倍時，控制該N個開關中的M個導通，且2≦M≦N。
如請求項1所述的電池模組供電管理方法，還包括步驟(C)：該電池管理單元判斷該總電流小於一比該額定電流小的預設值時，其控制該N個開關全部導通，若否，則控制該N個開關中的1個導通。
如請求項1所述的電池模組供電管理方法，在步驟(B)之前，該電池管理單元判斷該總電流大於該額定電流的N倍時，其控制該N個開關全部斷開。
一種電池模組，用以供電給一負載，其包含：N(N≧2)個並聯的電池單元；N個線性調整器；N個開關，其一對一地對應電耦接在該N個電池單元與該N個線性調整器的一輸入端之間，且該N個線性調整器的一輸出端彼此並聯且與該負載電耦接；及一電池管理單元，其用以控制該N個開關與該N個電池單元的導接數目。
如請求項4所述的電池模組，其中當該N個電池單元要開始放電時，該電池管理單元控制該N個開關全部導通，使該N個線性調整器各別與相對應的該N個電池單元導接，以將每一個電池單元的一輸出電流經由相對應的該線性調整器的輸出端輸出，並滙總成一總電流供給該負載。
如請求項5所述的電池模組，其中該電池管理單元取得該N個電池單元的該等輸出電流，並判斷該等輸出電流的該總電流小於該電池單元的一額定電流的M倍且大於該額定電流的(M-1)倍時，控制該N個開關中的M個導通，其中2≦M≦N。
如請求項6所述的電池模組，其中該電池管理單元判斷該總電流小於一比該額定電流小的預設值時，其控制該N個開關全部導通，若否，則控制該N個開關中的1個導通。
如請求項6所述的電池模組，其中該電池管理單元還判斷該總電流大於該額定電流的N倍時，則控制該N個開關斷開。
如請求項4所述的電池模組，還包括一受該電池管理單元控制的充電電路，其與一直流電源電耦接，以取得該直流電源的電力並對該等電池單元充電。
一種電池模組供電管理裝置，可接受一直流電源輸入並用以供電給一負載，其包含：一電源線，電耦接在該直流電源與該負載之間，以傳輸電力給該負載；一電池模組，與該電源線電耦接，以取得該直流電源的電力並儲存，並包括：N(N≧2)個並聯的電池單元；N個線性調整器；N個開關，其一對一地對應電耦接在該N個電池單元與該N個線性調整器的一輸入端之間，且該N個線性調整器的一輸出端彼此並聯且與該電源線電耦接；及一電池管理單元，其用以控制該N個開關與該N個電池單元的導接數目；一電壓偵測電路，與該電源線電耦接；以及一控制單元，與該電池模組及該電壓偵測電路電耦接。
如請求項10所述的電池模組供電管理裝置，其中該電壓偵測電路偵測該直流電源的一電壓低於一第一預設值時，產生一第一觸發訊號，且該控制單元根據該第一觸發訊號產生一控制訊號控制該電池模組輸出電力經由該電源線供給該負載。
如請求項11所述的電池模組供電管理裝置，其中當該電池模組輸出電力時，該電池管理單元控制該N個開關全部導通，使該N個線性調整器與相對應的該N個電池單元導接，以將每一個電池單元的一輸出電流經由相對應的該線性調整器的該輸出端輸出至該電源線而滙總成一總電流供給該負載。
如請求項12所述的電池模組供電管理裝置，其中該電池管理單元取得該N個電池單元的該等輸出電流，並判斷該等輸出電流的該總電流小於該電池單元的一額定電流的M倍且大於該額定電流的(M-1)倍時，控制該N個開關中的M個導通，其中2≦M≦N。
如請求項13所述的電池模組供電管理裝置，其中該電池管理單元判斷該總電流小於一比該額定電流小的預設值時，其控制該N個開關全部導通，若否，則控制該N個開關中的1個導通。
如請求項13所述的電池模組供電管理裝置，其中該電池管理單元還判斷該總電流大於該額定電流的N倍時，則控制該N個開關斷開。
如請求項10所述的電池模組供電管理裝置，其中該電池模組還包括一受該電池管理單元控制的充電電路，其與該直流電源電耦接，以取得該直流電源的電力並對該等電池單元充電。
如請求項10所述的電池模組供電管理裝置，還包含一電耦接在該電源線上，並與該控制單元電耦接的開關及一電耦接在該開關與另一電池模組供電管理裝置的一電源線之間，且與該控制單元電耦接的電流偵測電路，且該開關恆導接該電源線與該電流偵測電路。
如請求項17所述的電池模組供電管理裝置，其中該電流偵測電路偵測該電源線上由該電池模組供電管理裝置流至該另一電池模組供電管理裝置的電流大於一第二預設值時，產生一第二觸發訊號給該控制單元，使該控制單元根據該第二觸發訊號控制該開關斷開該電源線與該電流偵測電路。