TWI658673B - 電池管理單元 - Google Patents

電池管理單元 Download PDF

Info

Publication number
TWI658673B
TWI658673B TW106135681A TW106135681A TWI658673B TW I658673 B TWI658673 B TW I658673B TW 106135681 A TW106135681 A TW 106135681A TW 106135681 A TW106135681 A TW 106135681A TW I658673 B TWI658673 B TW I658673B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
loop switch
battery pack
temperature
battery
management unit
Prior art date
Application number
TW106135681A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201917977A (zh
Inventor
周碩嶸
王川榮
Original Assignee
宏碁股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 宏碁股份有限公司 filed Critical 宏碁股份有限公司
Priority to TW106135681A priority Critical patent/TWI658673B/zh
Application granted granted Critical
Publication of TW201917977A publication Critical patent/TW201917977A/zh
Publication of TWI658673B publication Critical patent/TWI658673B/zh

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

電池管理單元包含一電池組、一溫度偵測單元、一接地電阻、第一至第三迴路開關，以及一微控制器。溫度偵測單元用來偵測電池組之操作溫度以回報相對應之溫度資訊。第一和第二迴路開關彼此串聯。第三迴路開關之第一端透過接地電阻耦接至接地電位，第二端耦接於第一迴路開關之第二端和第二迴路開關之第二端之間。微控制器耦接於第一至第三迴路開關之控制端、電池組，以及溫度偵測單元，用來在依據電池組之電量和溫度資訊判斷出電池組已經在高壓和高壓狀態下維持運作了一預定時間時，導通第一至第三迴路開關以放電電池組。

Description

電池管理單元
本發明相關於一種電池管理單元，尤指一種能依據電量和溫度狀態來自我放電之電池管理單元。
鋰電池具有高能量密度、高操作電壓、使用溫度範圍大、無記憶效應、壽命長，以及高充放電次數等優點，已廣泛地被用以提供電力，例如用於手機、筆記型電腦或數位相機等可攜式電子產品。
在競技筆電的應用中，筆記型電腦之變壓器多半會長時間插著電，而許多使用者亦習慣一邊將手機插入交流電源一邊操作手機。這樣一來，鋰電池容易長時間處於充飽的高電壓，時間一長將導致鋰電池內的電解質原料揮發成氣體，以致鋰電池產生膨脹。在環境溫度高於35℃之情況下，鋰電池容更易產生膨脹之情況。
因此，需要一種能依據電量和溫度狀態來自我放電之電池管理單元，以降低鋰電池產生膨脹之情況。
本發明提供一種電池管理單元，其包含一電池組、一溫度偵測單元、一接地電阻、第一至第三迴路開關，以及一微控制器。該溫度偵測單元用來偵測該電池組之一操作溫度以回報相對應之溫度資訊。該第一迴路開關包含耦接於該電池組之一第一端、一第二端，以及一控制端。該第二迴路開關包含一第一端、耦接於第一迴路開關之該第二端的一第二端，以及一控制端。該第三迴路開關包含一第一端，透過該接地電阻耦接至一接地電位；一第二端，耦接於第一迴路開關之該第二端和第二迴路開關之該第二端之間；以及一控制端。該微控制器耦接於該第一迴路開關之該控制端、該第二迴路開關之該控制端、該第三迴路開關之該控制端、該電池組，以及該溫度偵測單元，用來偵測該電池組之電量、接收該溫度資訊、依據該電池組之電量和該溫度資訊來判斷該電池組是否在超過一第一溫度和超過一第一電壓的狀態下維持運作了一預定時間，以及在判斷該電池組已在超過該第一溫度和超過該第一電壓的狀態下維持運作了該預定時間後，導通該第一迴路開關、該第二迴路開關和該第三迴路開關以使該電池組依序透過該第一迴路開關、該第二迴路開關和該第三迴路開關來放電。
10‧‧‧電池組
20‧‧‧微控制器
30‧‧‧溫度偵測單元
100‧‧‧電池管理單元
RGND‧‧‧接地電阻
SW1‧‧‧第一迴路開關
SW2‧‧‧第二迴路開關
SW3‧‧‧第三迴路開關
A~D‧‧‧曲線
第1圖為本發明實施例中一電池管理單元之示意圖。
第2圖至第5圖顯示了電池組在不同電壓和溫度條件下進行儲存測試的膨脹率結果。
第6圖顯示了電池組在相同溫度條件但不同電量狀態下進行儲存測試的膨脹率結果。
第1圖為本發明實施例中一電池管理單元(battery management unit,BMU)100之示意圖。電池管理單元100包含一電池組10、一微控制器(microcontroller unit,MCU)20、一溫度偵測單元30、一接地電阻RGND，以及第一至第三迴路開關SW1~SW3。在本發明中，電池組10可包含複數個串接之可充電電池，例如鋰電池。
溫度偵測單元30可安裝於電池管理單元100內溫度最敏感的位置，用來偵測電池組10之操作溫度，並回報相對應之溫度資訊STEMP至微控制器20。在一實施例中，溫度偵測單元30可採用正溫度係數(positive temperature coefficient,PTC)之熱敏電阻，其電阻值會隨溫度升高而增加。在另一實施例中，溫度偵測單元30可採用負溫度係數(negative temperature coefficient,NTC)之熱敏電阻，其電阻值會隨溫度升高而降低。然而，溫度偵測單元30所採用之元件種類並不限定本發明之範疇。
第一至第三迴路開關SW1~SW3為三端元件，其控制端皆耦接至微控制器20，以分別依據微控制器20傳來的訊號G1~G3來控制第一端和第二端之間的訊號導通路徑。第一迴路開關SW1和第二迴路開關SW2彼此串聯，其中第一迴路開關SW1之第一端耦接於電池組10，而第二迴路開關SW2之第一端耦接於電池管理單元100之正極輸出管腳Pack+。第三迴路開關SW3之第一端透過接地電阻RGND耦接至一接地電位，第二端耦接於第一迴路開關SW1之第二端和第二迴路開關SW2之 第二端之間。
微控制器(microcontroller unit,MCU)20可將唯讀記憶體(Read-Only Memory,ROM)、隨機存取讀記憶體(random access memory,RAM)、中央處理器(central process unit,CPU)和輸入/輸出(I/O)等功能集合在同一個晶片中，以為不同的應用場合做不同組合控制。在本發明實施例中，微控制器20可偵測電池組10之電量，並同時依據溫度偵測單元30回報的溫度資訊STEMP來判斷電池組10是否在高溫狀態和高壓狀態下維持運作了一預定時間。當判斷電池組10在高溫狀態和高壓狀態下已維持運作了預定時間後，微控制器20會導通(使短路)第一至第三迴路開關SW1~SW3以使電池組10依序透過第一迴路開關SW1、第二迴路開關SW2和第三迴路開關SW3來放電。
此外，在電池組10依序透過第一迴路開關SW1、第二迴路開關SW2和第三迴路開關SW3來放電的期間，微控制器20會持續監控電池組10之電量。當判斷電池組10之電量已降至一正常狀態時，微控制器20會關閉(使開路)第一至第三迴路開關SW1~SW3以使電池組100停止放電。
第2圖至第5圖顯示了電池組在不同電壓和溫度條件下進行儲存測試的膨脹率結果。第2圖顯示了電池組在滿充電壓4.4V下進行儲存測試的膨脹率結果，第3圖顯示了電池組在電壓4.35V下進行儲存測試的膨脹率結果，第4圖顯示了電池組在電壓4.3V下進行儲存測試的膨脹率結果，而第5圖顯示了電池組在電壓4.25V下進行儲存測試的膨脹 率結果。曲線A代表電池組是在操作溫度50℃下運作，曲線B代表電池組是在操作溫度45℃下運作，而曲線C代表電池組是在操作溫度35℃下運作。如第2圖至第5圖所示，在相同電壓條件下，同一時間點電池組的操作溫度越高其膨脹率也越高；在相同溫度條件下，同一時間點電池組的電量越高其膨脹率也越高。
第6圖顯示了電池組在相同溫度條件但不同電量狀態下進行儲存測試的膨脹率結果。曲線D代表電池組在相對於滿充電量的相對荷電狀態(relative state-of-charge,RSOC)為80%時進行儲存測試的膨脹率結果，而曲線E代表電池組處於RSOC為95%時起充而RSOC為100%時停充的狀態下進行儲存測試的膨脹率結果。如第6圖所示，在相同溫度條件下，當電池組維持固定電量時其膨脹率較低，而當RSOC在95%和100%之間交替進行充放電時其膨脹率較高。
在本發明中，高溫狀態的定義是電池組10下在超過一第一溫度的環境下運作，高壓狀態的定義是電池組10之電量超過一第一電壓，而普通狀態的定義是電池組10之電量低於一第二電壓。本發明可測試電池組10以得到如第2圖至第6圖所示之特性，進而決定第一溫度、第一電壓、第二電壓和預計時間之值。然而，第一溫度、第一電壓、第二電壓和預計時間之值並不限定本發明之範疇。
綜上所述，本發明電池管理單元100可利用微控制器20來監控電池組10之電量，以及利用溫度偵測單元30來監控電池組10之操作溫度。一旦判斷電池組10已在高溫狀態和高壓狀態下維持運作了預定 時間後，微控制器20會立即讓電池組10放電，以讓電池組10能夠維持在較低膨脹率的狀態。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

Claims (5)

  1. 一種電池管理單元，其包含：一電池組；一溫度偵測單元，用來偵測該電池組之一操作溫度以回報相對應之溫度資訊；一接地電阻；一第一迴路開關，其包含：一第一端，耦接於該電池組；一第二端；以及一控制端；一第二迴路開關，其包含：一第一端；一第二端，耦接於第一迴路開關之該第二端；以及一控制端；一第三迴路開關，其包含：一第一端，透過該接地電阻耦接至一接地電位；一第二端，耦接於第一迴路開關之該第二端和第二迴路開關之該第二端之間；以及一控制端；以及一微控制器(microcontroller unit,MCU)，耦接於該第一迴路開關之該控制端、該第二迴路開關之該控制端、該第三迴路開關之該控制端、該電池組，以及該溫度偵測單元，用來：偵測該電池組之電量；接收該溫度資訊；依據該電池組之電量和該溫度資訊來判斷該電池組是否在超過一第一溫度和超過一第一電壓的狀態下維持運作了一預定時間；以及在判斷該電池組已在超過該第一溫度和超過該第一電壓的狀態下維持運作了該預定時間後，導通該第一迴路開關、該第二迴路開關和該第三迴路開關以使該電池組依序透過該第一迴路開關、該第二迴路開關和該第三迴路開關來放電。
  2. 如請求項1所述之電池管理單元，其中該微控制器另用來：在該電池組依序透過該第一迴路開關、該第二迴路開關和該第三迴路開關放電的期間，判斷該電池組之電量是否降至一第二電壓；以及在判斷該電池組之電量已降至該第二電壓時，關閉該第一迴路開關、該第二迴路開關和該第三迴路開關以使該電池組停止放電。
  3. 如請求項1所述之電池管理單元，其中該電池組包含複數個鋰電池。
  4. 如請求項1所述之電池管理單元，其中該溫度偵測單元包含一正溫度係數(positive temperature coefficient,PTC)之熱敏電阻或一負溫度係數(negative temperature coefficient,NTC)之熱敏電阻。
  5. 如請求項1所述之電池管理單元，其中該第二迴路開關之該第一端耦接於該電池管理單元之一正極輸出管腳。
TW106135681A 2017-10-18 2017-10-18 電池管理單元 TWI658673B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW106135681A TWI658673B (zh) 2017-10-18 2017-10-18 電池管理單元

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW106135681A TWI658673B (zh) 2017-10-18 2017-10-18 電池管理單元

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201917977A TW201917977A (zh) 2019-05-01
TWI658673B true TWI658673B (zh) 2019-05-01

Family

ID=67347766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106135681A TWI658673B (zh) 2017-10-18 2017-10-18 電池管理單元

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI658673B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080180059A1 (en) * 2003-10-14 2008-07-31 Black & Decker Inc. Protection methods, protection circuits and protection devices for secondary batteries, a power tool, charger and battery pack adapted to provide protection against fault conditions in the battery pack
TW200845460A (en) * 2008-06-27 2008-11-16 Kinpo Elect Inc Battery protection circuit and protection method thereof
CN102005733A (zh) * 2009-08-31 2011-04-06 联想（新加坡）私人有限公司 电池组及其功能停止方法
TW201203779A (en) * 2010-06-29 2012-01-16 O2Micro Inc Battery management system and method thereof
TW201733234A (zh) * 2016-03-01 2017-09-16 財團法人工業技術研究院 電池管理系統及應用其之電池系統

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080180059A1 (en) * 2003-10-14 2008-07-31 Black & Decker Inc. Protection methods, protection circuits and protection devices for secondary batteries, a power tool, charger and battery pack adapted to provide protection against fault conditions in the battery pack
TW200845460A (en) * 2008-06-27 2008-11-16 Kinpo Elect Inc Battery protection circuit and protection method thereof
CN102005733A (zh) * 2009-08-31 2011-04-06 联想（新加坡）私人有限公司 电池组及其功能停止方法
TW201203779A (en) * 2010-06-29 2012-01-16 O2Micro Inc Battery management system and method thereof
TW201733234A (zh) * 2016-03-01 2017-09-16 財團法人工業技術研究院 電池管理系統及應用其之電池系統

Also Published As

Publication number Publication date
TW201917977A (zh) 2019-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5289083B2 (ja) 二次電池の異常検出装置および二次電池装置
US10916812B2 (en) Electronic device and charging method
US11009555B2 (en) Battery management system and method for optimizing internal resistance of battery
US10310024B2 (en) Methods and apparatus for measuring battery characteristics
US8138721B2 (en) Battery pack and charging method for the same
US8049465B2 (en) Systems, methods and circuits for determining micro-short
US9627920B2 (en) Battery pack and charging method thereof
US11070068B2 (en) Battery pack and method for discharging the same after a fault event
US20130147433A1 (en) Method of controlling the power status of a battery pack and related smart battery device
JP2006344611A (ja) 電池パック
JP2012021867A (ja) 二次電池を複数個直列に接続した組電池の保護用半導体装置、該保護用半導体装置を内蔵した電池パックおよび電子機器
US11114876B2 (en) Battery safety mechanism for battery fault conditions
KR20130028651A (ko) 배터리 팩, 배터리 팩 장치 및 전기장치
CN202121027U (zh) 一种带有高精度电流保护电路的电池
WO2021077798A1 (zh) 一种充电方法及充电装置
TWI658673B (zh) 電池管理單元
JP5933971B2 (ja) 検出回路の閾値電圧決定方法、過電圧検出回路及びパック電池
CN110915056B (zh) 用于优化电池的内阻的电池管理系统和方法
US11942814B2 (en) Smart battery device and operation method thereof
TW201945750A (zh) 採用多個判飽條件以精準顯示電量之方法及相關電池管理單元
JP3397854B2 (ja) 組電池
KR20190091037A (ko) 드론용 리튬 배터리의 과충전, 수명단축 및 폭발 방지 장치 및 그 방법
CN218414774U (zh) 一种电池加热电路、锂电池及电子设备
US20220173604A1 (en) Battery charge termination based on depth of discharge
CN106597256B (zh) 过充、过放电压阈值测试电路