TWI661651B - 並聯電池管理系統及方法 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種並聯電池管理系統及方法。系統包括彼此並聯的多個電池區塊、負載裝置/電源及通訊匯流排。電池區塊各包括開關元件、電池模組及管理模組。管理模組包括處理器及偵測模組。偵測模組用於偵測電池模組的電性資訊、開關元件的開關狀態及負載裝置/電源的充放電電流。處理器經配置以執行管理程序，包括基於克希荷夫電流定律產生多個電流方程式，同時計算主節點電位，並計算開關元件切換為導通狀態後，各電池區塊的導通電流值，且根據預定電流閾值及導通電流值判斷是否可將對應的開關元件切換為導通狀態，而產生判斷結果。

Description

並聯電池管理系統及方法

本發明涉及一種並聯電池管理系統及方法，特別是涉及一種基於節點法進行電池管理的並聯電池管理系統及方法。

大功率電池組發展迅速，但電池重量與安全性問題，使得運輸問題，受到很大的限制。

若能將小功率電池模組，依應用組合成所需之一大功率電池模組，再加上理想的並聯管理，如此運輸問題便可得到舒緩，又能滿足多樣之市場需求。

然而，於現有的並聯電池模組中，當多個電池模組並聯時，依據電氣特性，電流會從電壓較高的電池模組流向電壓較低的電池模組，若多個電池模組之間的電壓差異過大，不僅會產生過大電流，更甚至會產生火花，輕則元件受損，重則引起爆炸，因此亟需一種管理機制來控制多個電池模組並聯的時間點。

故，如何通過管理機制的改良，來精確且適當的控制電池模組並聯的時間點，來克服上述的缺陷，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種並聯電池管理系統，其包括彼此並聯多個電池區塊及通訊匯 流排彼此並聯，多個電池區塊與一負載裝置或一電源並聯連接且各包括開關元件、電池模組及管理模組。開關元件設置於第一節點及第二節點之間，經配置以在導通狀態及關斷狀態之間切換。電池模組連接於開關元件及第二節點之間。管理模組分別連接開關元件及電池模組，管理模組包括處理器及偵測模組。偵測模組用於偵測該電池模組的電性資訊、開關元件的開關狀態及負載裝置或電源的充放電電流。通訊匯流排分別連接各電池區塊的管理模組，其中，各處理器經配置以執行管理程序，管理程序包括：通過通訊匯流排取得各開關元件的開關狀態、各電池模組的電性資訊及充放電電流；將負載裝置或電源等效為電流源，將充放電電流作為電流源的等效電流；以處理器對應的電池區塊的第二節點作為參考節點，且第一節點作為主節點；依據該些開關狀態、該些電性資訊及電流源的等效電流，基於克希荷夫電流定律，設定參考節點及主節點分別具有參考節點電位及主節點電位，藉此產生多個電流方程式；以該些電流方程式聯立計算主節點電位；依據所計算的主節點電位及該些電性資訊，計算各電池區塊的導通電流值；根據預定電流閾值及導通電流值判斷是否可將對應的開關元件切換為導通狀態，而產生判斷結果；以及依據判斷結果控制對應的開關元件的開關狀態。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種並聯電池管理方法，其包括：將多個電池區塊彼此並聯，且與一負載裝置或一電源並聯連接，該些電池區塊各包括開關元件、電池模組及管理模組。開關元件設置於第一節點及第二節點之間，經配置以在導通狀態及關斷狀態之間切換。電池模組連接於開關元件及第二節點之間。管理模組分別連接開關元件及電池模組，管理模組包括處理器及偵測模組。偵測模組用於偵測電池模組的電性資訊、開關元件的開關狀態及負載裝置或電源之充放電電流。進一步，通過通訊匯流排分別連接各電池區塊的 管理模組；配置各處理器經配置以執行管理程序，管理程序包括：通過通訊匯流排取得各開關元件的開關狀態、各電池模組的電性資訊及充放電電流；將負載裝置或電源等效為電流源，將充放電電流作為電流源的等效電流；以處理器對應的電池區塊的第二節點作為參考節點，且第一節點作為主節點；依據該些開關狀態、該些電性資訊及電流源的等效電流，基於克希荷夫電流定律，設定參考節點及主節點分別具有參考節點電位及主節點電位，藉此產生多個電流方程式；以該些電流方程式聯立計算主節點電位；依據所計算的主節點電位及該些電性資訊，計算各電池區塊的導通電流值；根據預定電流閾值及導通電流值判斷是否可將對應的開關元件切換為導通狀態，而產生判斷結果；以及依據判斷結果控制對應的開關元件的開關狀態。

本發明的有益效果在於，本發明所提供的並聯電池管理系統及方法，其能通過“依據開關狀態、電性資訊及電流源的等效電流，基於克希荷夫電流定律產生多個電流方程式”以及“以電流方程式聯立計算該主節點電位及各電池區塊的導通電流值”以根據預定電流閾值及導通電流值判斷是否可將對應的開關元件切換為導通狀態，能夠精確且適當的控制電池模組並聯的時間點，來克服現有技術的缺陷。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

1、2、3‧‧‧並聯電池管理系統

10A、10B、…、10(N-1)、10N‧‧‧電池模組

12A、12B、…、12(N-1)、12N‧‧‧開關元件

13‧‧‧通訊匯流排

14A、14B、...、14N‧‧‧管理模組

140‧‧‧處理器

142‧‧‧偵測模組

16‧‧‧負載裝置/電源

16’‧‧‧電流源

A、B、...、N-1、N‧‧‧電池區塊

Ichg‧‧‧等效電流

N1A、N1B、...、N1(N-1)、N1N‧‧‧第一節點

N2A、N2B、...、N2(N-1)、N2N‧‧‧第二節點

R1、R2、R3...、R(N-1)、RN‧‧‧內電阻

S1、S2、S3、...、S(N-1)、SN‧‧‧電壓源

Vbus、Vbus’‧‧‧主節點電位

圖1為本發明第一實施例的並聯電池管理系統的方塊圖。

圖2為本發明第一實施例的並聯電池管理系統的電池區塊A的放大圖。

圖3為本發明的第二實施例的並聯電池管理系統的管理程序的流程圖。

圖4為本發明第三實施例的並聯電池管理系統的操作範例的電路布局圖。

圖5為本發明第四實施例的並聯電池管理系統的操作範例的電路布局圖。

圖6為本發明的第五實施例的並聯電池管理方法的流程圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“並聯電池管理系統及方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

為了解釋清楚，在一些情況下，本技術可被呈現為包括包含功能塊之獨立功能塊，其包含裝置、裝置元件、軟體中實施之方法中的步驟或路由，或硬體及軟體的組合。

實施根據這些揭露方法之裝置可以包括硬體、韌體及/或軟體，且可以採取任何各種形體。這種形體的典型例子包括大型儲能系統、電動發動工具等大電流的裝置等。本文描述之功能也可以實施於週邊設備或內置卡。透過進一步舉例，這種功能也可以實施 在不同晶片或在單個裝置上執行之不同程序之電路板。

該指令、用於傳送這樣的指令之介質、用於執行其之計算資源或用於支持這樣的計算資源的其他結構，係為用於提供在這些公開中所述的功能之手段。

[第一實施例]

請參閱圖1所示，圖1為本發明第一實施例的並聯電池管理系統的方塊圖。如圖所示，並聯電池管理系統1包括彼此並聯連接的多個電池區塊A、B、...、N以及通訊匯流排13，且多個電池區塊A、B、...、N與負載裝置/電源16並聯連接。電池區塊A、B、...、N分別包括開關元件12A、12B、…、12N、電池模組10A、10B、…、10N及管理模組14A、14B、...、14N。電池模組10A、10B、…、10N分別與開關元件12A、12B、…、12N串聯連接。

請進一步參閱圖2，其為本發明第一實施例的並聯電池管理系統的電池區塊A的放大圖。以電池區塊A而言，電池區塊A包括開關元件12A、電池模組10A及管理模組14A。開關元件12A，設置於第一節點N1A及電池模組10A之間，經配置以在導通狀態及關斷狀態之間切換。電池模組10A，連接於開關元件12A及第二節點N2A之間。

電池模組10A、10B、…、10N的電池組件可以適當的透過管理模組14A、14B、...、14N的操作，使得並聯的電池區塊A、B、...、N之間維持適當的電壓分佈。在本發明的一個或多個實施例中，電池區塊A、B、...、N可分別為電池組，電池模組10A、10B、…、10N可分別為電芯，可依照需求調整串/並聯的數量。此外，管理模組14A、14B、...、14N同時可適當地管理電流在電池模組10A、10B、…、10N之間的流動，使其能以適當的電子特性進行充放電。在其他實施例中，電池模組10A、10B、…、10N可各自具備多個電芯，多個電芯的每一個例如是鋰離子電池或鉛電池等二次電池。

在本實施例中，管理模組14A分別連接開關元件12A及電池模組10A，管理模組14A包括處理器140及偵測模組142。

偵測模組142可用於偵測電池模組10A的電性資訊以及負載裝置/電源16的充放電電流，例如，電池模組10A的開路電壓(open-circuit voltage,OCV)，並個別產生電性資訊訊號，並可配置處理器140處理此電性資訊訊號，以取得電池模組10A的開路電壓。另一方面，偵測模組142亦可用於偵測開關元件12A的開關狀態，或開關元件12A的開關狀態可由處理器140所控制。偵測模組142可為類比前端(analog front end；AFE)電路，例如可包括純類比電路及數位類比混合電路，並可執行訊號抓取(signal capture)、類比濾波(analog filtering)、數位類比轉換(DAC)、類比數位轉換(ADC)、功率放大等功能。

需要說明的，偵測模組142可從屬於處理器140，且處理器140可藉由使用一或多個處理器而實施。處理器可為可程式化單元，諸如微處理器、微控制器、數位信號處理器(digital signal processor；DSP)晶片、場可程式化閘陣列(field-programmable gate array；FPGA)等。處理器的功能亦可藉由一個或若干個電子裝置或IC實施。換言的，藉由處理器執行的功能可實施於硬體域或軟體域或硬體域與軟體域的組合內。

續言之，並聯電池管理系統1還包括通訊匯流排13，其分別連接各電池區塊A、B、...、N的管理模組14A、14B、...、14N，因此，所取得的各電池模組10A、10B、…、10N的電性資訊及各開關元件12A、12B、…、12N的開關狀態可藉由通訊匯流排13傳輸至各管理模組14A、14B、...、14N。

其中，各個處理器，例如處理器142，可經配置以執行管理程序。詳細來說，此管理程序主要依據當前各電池模組10A、10B、…、10N的電性資訊、各開關元件12A、12B、…、12N的開關狀態以及負載裝置/電源16的充放電電流，基於節點法，來判定對應的開 關元件，例如開關元件12A，是否能夠切換為導通狀態，以及若切換為導通狀態後，是否會對其他的電池模組產生不良影響。因此，可藉由上述演算機制，讓對應的電池區塊計算出精確且適當的時機來切換開關元件，同時確保正在進行充放電的電池區塊仍能維持正常運作。

[第二實施例]

請參考圖3，為本發明的第二實施例的並聯電池管理系統的管理程序的流程圖，且本實施例提供的流程可一併參照圖1及圖2。如圖所示，管理程序包括以下步驟： 步驟S100：通過通訊匯流排13取得各開關元件12A、12B、…、12N的開關狀態、各電池模組10A、10B、…、10N的電性資訊及負載裝置/電源16的充放電電流。各電池模組10A、10B、…、10N可包括電池源以及電池內阻，因此電性資訊可包括電池源的開路電壓值以及電池內阻值。

步驟S102：將負載裝置/電源16等效為電流源，將充放電電流作為電流源的等效電流。此外，處理器140更可經配置以將該些開關狀態、該些開路電壓值、該些電池內阻值及負載裝置/電源16的充放電電流以數位資料的形式儲存於管理模組14A、14B、...、14N內建的記憶單元中。

步驟S104：以處理器對應的電池區塊的第二節點作為參考節點，且第一節點作為主節點。

步驟S106：依據該些開關狀態、該些電性資訊及電流源的等效電流，基於克希荷夫電流定律，設定參考節點及主節點分別具有參考節點電位及主節點電位，藉此產生多個電流方程式。具體而言，在電路分析中，節點分析(nodal analysis)法是一種用電路的節點電壓來分析電路的一種方法。根據克希荷夫電流定律，節點分析法會對於每一節點給出一個方程式，要求所有進入某節點的支路電流的總和等於所有離開這節點的支路電流的總和，而 支路電流則表示為節點電壓的線性函數。換言之，可選擇一個節點為參考點。設定這參考點為接地點，電位為零，以接地線或底架標示於電路圖。對於每一個未知電壓節點，按照克希荷夫電流定律，寫出一個方程式，要求所有流入這節點的支路電流的總和等於所有流出這節點的支路電流的總和。此處，節點的電壓指的是節點與參考點之間的電壓差。

而本實施例的電路架構可基於上述節點分析法，經由處理器140處理，進而產生以第一節點作為主節點下的多個電流方程式。

步驟S108：以該些電流方程式聯立計算該主節點電位。

步驟S110：依據所計算的主節點電位及該些電性資訊，計算各電池區塊的導通電流值。

步驟S112：根據預定電流閾值及導通電流值，判斷是否可將對應的該開關元件切換為導通狀態，而產生一判斷結果。

換言之，預定電流閾值可為電池模組10A、10B、…、10N的電流容許範圍。若所計算出的導通電流值在電池模組10A、10B、…、10N的電流容許範圍內，則判定開關元件，例如開關元件12A，可切換為導通狀態，而不致產生不利影響。另一方面，若所計算出的充放電電流值超過電池模組10A、10B、…、10N的電流容許範圍，則判定此時間點下，開關元件，例如開關元件12A，不應切換為導通狀態。

若是，則進入步驟S116：依據判斷結果將對應的開關元件切換為導通狀態。以電池區塊A而言，若所計算出的導通電流值在電池模組10A的電流容許範圍內，則依據此判定結果，處理器140可將開關元件12A切換為導通狀態。

若否，則進入步驟S114：依據判斷結果將對應的開關元件維持在關斷狀態。以電池區塊A而言，若所計算出的導通電流值超過電池模組10A的電流容許範圍，則依據此判定結果，處理器140可將開關元件12A維持在關斷狀態。

依據本發明所提供的並聯電池管理系統，其能通過“依據開關狀態、電性資訊及電流源的等效電流，基於克希荷夫電流定律產生多個電流方程式”以及“以電流方程式聯立計算該主節點電位及各電池區塊的導通電流值”以根據預定電流閾值及導通電流值判斷是否可將對應的開關元件切換為導通狀態，能夠精確且適當的控制電池模組並聯的時間點，來克服現有技術的缺陷。

[第三實施例]

現將請參閱圖4說明本發明的並聯電池管理系統的操作範例。圖4為本發明第三實施例的並聯電池管理系統的操作範例的電路布局圖。

如圖4所示，提供了並聯電池管理系統2的簡化電路圖。並聯電池管理系統2包括電池區塊A、B及C，電池區塊A、B、C與電源並聯，且各包括開關元件12A、12B及12C及電池模組10A、10B及10C。在此情境中，開關元件12A、12B已經處在導通狀態，而開關元件12C尚未導通，且電池模組10A、10B、10C各包括內電阻R1、R2、R3及電壓源S1、S2、S3，其中，內電阻R1的電阻值為100mΩ，內電阻R2的電阻值為150mΩ，而內電阻R3的電阻值為200mΩ，電壓源S1、S2、S3的電壓值分別為V1、V2、V3，且分別為200V、210V及220V。

此實施例中，電池區塊A、B及C與一電源並聯，因此，將電源等效為電流源16’，將充放電電流作為電流源的等效電流Ichg，為10A(Amp)。

此時，為了判斷開關元件12C導通後對系統產生的效應，可從電池區塊C的視野出發，將第一節點N1C及第二節點N2C分別作為主節點及參考節點。其中，並且，基於節點法，設定參考節點接地，因此參考節點電位假定為0，而主節點的主節點電位為Vbus。

因此，依據上述開關狀態、電性資訊及等效電流，可基於克 希荷夫電流定律列出電流方程式，如下式(1)：(Vbus-V1)/R1+(Vbus-V2)/R2+(Vbus-V3)/R3=Ichg.........式(1)

因此，可經由整理獲得下述式(2)：Vbus *(1/R1+1/R2+1/R3)=Ichg+V3/R3+V2/R2+V1/R1......式(2)

並可獲得主節點電位Vbus，如下式(3)：Vbus=(Ichg+V3/R3+V2/R2+V1/R1)×(R1//R2//R3)..........式(3)

因此，進一步代入上述數據，可由下式(4)求得主節點電位Vbus：Vbus=(10+220/0.2+210/0.15+200/0.1)/(1/0.1+1/0.15+1/0.2)=208.1538..........式(4)

因此，在算出主節點電位Vbus後，可依各電池區塊A、B、C的內電阻R1、R2、R3的電阻值與主節點電位Vbus算出對應的電流I1、I2、I3，如下式(5)、(6)、(7)：I1=(Vbus-V1)/R1.........式(5)；I2=(Vbus-V2)/R2.........式(6)；I3=(Vbus-V1)/R3.........式(7)。

並聯後所有電池區塊A、B、C皆不能發生過電流的情形，計算出電流I1、I2、I3後，進一步配置處理器判斷是否滿足下式(8)、(9)、(10)：DOCI1<I1<COCI1..........式(8)

DOCI2<I2<COCI2..........式(9)

DOCI3<I3<COCI3..........式(10)

其中DOCI1、DOCI2、DOCI3分別為電池區塊A、B、C的最大放電電流容許值，COCI1、COCI2、COCI3分別為電池區塊A、B、C的最大充電電流容許值，若電流I1、I2、I3是在此範圍內，則處理器判斷開關元件12C可切換為導通狀態，則配置管理模組14C控制開關元件12C切換為導通狀態。

[第四實施例]

現將請參閱圖5說明本發明的並聯電池管理系統的操作範例。圖5為本發明第四實施例的並聯電池管理系統的操作範例的電路布局圖。

類似圖4，圖5提供了並聯電池管理系統3的簡化電路圖。在此情境中，設置有電池區塊A、B、C、...、N-1、N開關元件12A、12B、12C...12(N-1)已經處在導通狀態，而開關元件12N尚未導通，且電池模組10A、10B、10C...10(N-1)、10N各包括內電阻R1、R2、R3...、R(N-1)、RN及電壓源S1、S2、S3、...、S(N-1)、SN，電壓源S1、S2、S3、...、S(N-1)、SN的電壓值分別為V1、V2、V3、...、V(N-1)、VN。

其中，並聯電池管理系統3的簡化電路架構、內電阻R1、R2、R3...、R(N-1)、RN的電阻值及電壓源S1、S2、S3、...、S(N-1)、SN的電壓值均為已知，並可儲存於記憶體中。

此時，為了判斷開關元件12N導通後對系統產生的效應，可從電池區塊N的視野出發，將第一節點N1N及第二節點N2N分別作為主節點及參考節點。其中，並且，基於節點法，設定參考節點接地，因此參考節點電位假定為0，而主節點的主節點電位為Vbus’。

因此，依據上述開關狀態、電性資訊及等效電流，可基於克希荷夫電流定律列出電流方程式，如下式(11)：

並可獲得主節點電位Vbus，如下式(12)：

因此，進一步代入上述數據，可求得主節點電位Vbus’。在算出主節點電位Vbus’後，可依各電池區塊A、B、C、...、N的內電 阻R1、R2、R3...、R(N-1)、RN的電阻值與主節點電位Vbus’算出對應的電流I1、I2、I3、...IN，如下式(13)：In=(Vbus’-Vn)/Rn，n=1、2、...、N.........式(13)

並聯後所有電池區塊A、B、C、...、N皆不能發生過電流的情形，計算出電流I1、I2、I3、...、IN後，進一步配置處理器判斷是否滿足下式(14)、(15)：以電池區塊A之角度而言：DOCI1<I1<COCI1......式(14)；以此類推，以電池區塊n之角度而言：DOCIn<In<COCIn......式(15)；其中，n=1、2、...、N，DOCI1、DOCI2、DOCI3、...DOCIN分別為電池區塊A、B、C、...、N的最大放電電流容許值，COCI1、COCI2、COCI3、...、COCIN分別為電池區塊A、B、C、...、N的最大充電電流容許值，若電流I1、I2、I3、...、IN是在此範圍內，則處理器判斷開關元件12N可切換為導通狀態，則配置管理模組14N控制開關元件12N切換為導通狀態。

[第五實施例]

以下將根據附圖詳細說明本發明的並聯電池管理方法的一種態樣。在本實施例中，並聯電池管理方法適用於第一至第四實施例，但不限於此，在所屬領域具有通常知識者能設想的方式或各種可能性下，本實施例提供的方法亦可適用於上文中所描述的任何實施方式。

請參考圖6，其為本發明的第五實施例的並聯電池管理方法的流程圖。

步驟S200：將多個電池區塊彼此並聯，且與一負載裝置或一電源並聯。如圖1所示，該些電池區塊各包括開關元件、電池模組及管理模組。開關元件設置於第一節點及第二節點之間，經配 置以在導通狀態及關斷狀態之間切換。電池模組連接於開關元件及第二節點之間。管理模組，分別連接開關元件及電池模組，管理模組包括處理器及偵測模組。偵測模組用於偵測電池模組的電性資訊及該開關元件的開關狀態。

步驟S202：通過通訊匯流排分別連接各電池區塊的管理模組。

步驟S204：配置各處理器經配置以執行管理程序。可選的，配置各處理器以在執行管理程序之前，可預先執行步驟S203：配置處理器依據電性資訊、該些開關狀態及負載裝置或電源之充放電電流，決定執行管理程序的順序。詳細來說，在有多個電池區塊需要判斷對應的開關元件是否可切換為導通狀態的情況下，可先判斷此時為與負載裝置並聯進行放電，或與電源並聯進行充電。而在進行放電的狀況下，可採取具有最高電壓的電池區塊先並聯的前提，並依據各電池區塊的電壓大小進行排序，來決定執行管理程序的順序，例如，由最高電壓者到次高電壓者的順序依序執行。另一方面，在進行充電的狀況下，可採取具有最低電壓的電池區塊先並聯的前提，並依據各電池區塊的電壓大小進行排序，來決定執行管理程序的順序。如此，將可更有效率的進行管理程序，節省判斷尚未並聯的電池區塊是否可進行並聯所需的時間。

之後，可執行步驟S203’：判斷對應的開關元件的開關狀態是否為關斷狀態，若是，則執行步驟S204，配置處理器執行管理程序。管理程序進一步包括下列步驟：步驟S206：通過通訊匯流排取得各開關元件的開關狀態、各電池模組的電性資訊及負載裝置/電源的充放電電流。各電池模組可包括電壓源以及電池內阻，因此電性資訊可包括電壓源的開路電壓值以及電池內阻值。

步驟S208：將負載裝置/電源等效為電流源，將充放電電流作為電流源的等效電流。此外，處理器更可經配置以將該些開關狀 態、該些開路電壓值、該些電池內阻值及負載裝置/電源的充放電電流以數位資料的形式儲存於管理模組內建的記憶單元中。

步驟S210：以處理器對應的電池區塊的第二節點作為參考節點，且第一節點作為主節點。

步驟S212：依據該些開關狀態、該些電性資訊及電流源的等效電流，基於克希荷夫電流定律，設定參考節點及主節點分別具有參考節點電位及主節點電位，藉此產生多個電流方程式。類似的，可根據克希荷夫電流定律及上述節點分析法，經由處理器140處理，進而產生以第一節點作為主節點下的多個電流方程式。

步驟S214：以該些電流方程式聯立計算主節點電位。

步驟S216：依據所計算的主節點電位及該些電性資訊，計算各電池區塊的導通電流值。

步驟S218：根據預定電流閾值及導通電流值，判斷是否可將對應的該開關元件切換為導通狀態，而產生一判斷結果。

換言之，預定電流閾值可為電池模組的電流容許範圍。若所計算出的導通電流值在電池模組的電流容許範圍內，則判定開關元件可切換為導通狀態，而不致產生不利影響。另一方面，若所計算出的充放電電流值超過電池模組的電流容許範圍，則判定此時間點下，開關元件不應切換為導通狀態。

若是，則進入步驟S220：依據判斷結果將對應的開關元件切換為導通狀態。以特定電池區塊而言，若所計算出的導通電流值在對應的電池模組的電流容許範圍內，則依據此判定結果，處理器可將此開關元件切換為導通狀態。

若否，則進入步驟S222：依據判斷結果將對應的開關元件維持在關斷狀態。以特定電池區塊而言，若所計算出的導通電流值超過對應的電池模組的電流容許範圍，則依據此判定結果，處理器可將此開關元件維持在關斷狀態。

本發明的有益效果在於，本發明所提供的並聯電池管理系統 及方法，其能通過“依據開關狀態、電性資訊及電流源的等效電流，基於克希荷夫電流定律產生多個電流方程式”以及“以電流方程式聯立計算該主節點電位及各電池區塊的導通電流值”以根據預定電流閾值及導通電流值判斷是否可將對應的開關元件切換為導通狀態，能夠精確且適當的控制電池模組並聯的時間點，來克服現有技術的缺陷。

此外，在進行放電或充電的狀況下，可採取“具有最高電壓的電池區塊先並聯的前提或具有最低電壓的電池區塊先並聯的前提”，依據各電池區塊的電壓大小進行排序，藉此決定執行管理程序的順序。將可更有效率的進行管理程序，並節省判斷尚未並聯的電池區塊是否可進行並聯所需的時間。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

Claims (10)

1. 一種並聯電池管理系統，其包括：多個電池區塊彼此並聯，且與一負載裝置或一電源並聯連接，各包括：一開關元件，設置於一第一節點及一第二節點之間，經配置以在導通狀態及關斷狀態之間切換；一電池模組，連接於該開關元件及該第二節點之間；及一管理模組，分別連接該開關元件及該電池模組，該管理模組包括：一處理器；及一偵測模組，用於偵測該電池模組的一電性資訊、該開關元件的一開關狀態及該負載裝置或該電源的一充放電電流；以及一通訊匯流排，分別連接各該電池區塊的該管理模組，其中，各該處理器經配置以執行一管理程序，該管理程序包括：通過該通訊匯流排取得各該開關元件的該開關狀態、各該電池模組的該電性資訊及該充放電電流；將該負載裝置或該電源等效為一電流源，將該充放電電流作為該電流源的一等效電流；以該處理器對應的該電池區塊的該第二節點作為一參考節點，且該第一節點作為一主節點；依據該些開關狀態、該些電性資訊及該電流源的該等效電流，基於克希荷夫電流定律，設定該參考節點及該主節點分別具有一參考節點電位及一主節點電位，藉此產生多個電流方程式；以該些電流方程式聯立計算該主節點電位；依據所計算的該主節點電位及該些電性資訊，計算各該電池區塊的一導通電流值；根據一預定電流閾值及該導通電流值判斷是否可將對應的該開關元件切換為導通狀態，而產生一判斷結果；以及依據該判斷結果控制對應的該開關元件的該開關狀態。
2. 如請求項1所述的並聯電池管理系統，其中，各該電池模組包括一電池源以及一電池內阻，各該電性資訊包括該電池源的一開路電壓值以及一電池內阻值，該處理器經配置以依據該些開關狀態、該些開路電壓值及該些電池內阻值產生該些電流方程式。
3. 如請求項2所述的並聯電池管理系統，其中，該管理程序進一步包括依據該些電池內阻值及該主節點電位計算各該電池區塊的該導通電流值。
4. 如請求項1所述的並聯電池管理系統，其中，各該處理器經配置以在執行該管理程序之前，預先判斷對應的該開關元件的該開關狀態是否為關斷狀態，若是，則執行該管理程序。
5. 如請求項4所述的並聯電池管理系統，其中，各該處理器經配置以依據該些電性資訊、該些開關狀態及該負載裝置或該電源之該充放電電流，決定執行該管理程序的順序。
6. 一種並聯電池管理方法，其包括：將多個電池區塊彼此並聯，且與一負載裝置或一電源並聯連接，該些電池區塊各包括：一開關元件，設置於一第一節點及一第二節點之間，經配置以在導通狀態及關斷狀態之間切換；一電池模組，連接於該開關元件及該第二節點之間；及一管理模組，分別連接該開關元件及該電池模組，該管理模組包括：一處理器；及一偵測模組，用於偵測該電池模組的一電性資訊、該開關元件的一開關狀態及該負載裝置或該電源之一充放電電流；通過一通訊匯流排分別連接各該電池區塊的該管理模組；配置各該處理器經配置以執行一管理程序，該管理程序包括：通過該通訊匯流排取得各該開關元件的該開關狀態、各該電池模組的該電性資訊及該充放電電流；將該負載裝置或該電源等效為一電流源，將該充放電電流作為該電流源的一等效電流；以該處理器對應的該電池區塊的該第二節點作為一參考節點，且該第一節點作為一主節點；依據該些開關狀態、該些電性資訊及該電流源的該等效電流，基於克希荷夫電流定律，設定該參考節點及該主節點分別具有一參考節點電位及一主節點電位，藉此產生多個電流方程式；以該些電流方程式聯立計算該主節點電位；依據所計算的該主節點電位及該些電性資訊，計算各該電池區塊的一導通電流值；根據一預定電流閾值及該導通電流值判斷是否可將對應的該開關元件切換為導通狀態，而產生一判斷結果；以及依據該判斷結果控制對應的該開關元件的該開關狀態。
7. 如請求項6所述的並聯電池管理方法，其中，各該電池模組包括一電池源以及一電池內阻，各該電性資訊包括該電池源的一開路電壓值以及一電池內阻值，該處理器經配置以依據該些開關狀態、該些開路電壓值及該些電池內阻值產生該些電流方程式。
8. 如請求項7所述的並聯電池管理方法，其中，該管理程序進一步包括依據該些電池內阻值及該主節點電位計算各該電池區塊的該導通電流值。
9. 如請求項6所述的並聯電池管理方法，還包括配置各該處理器以在執行該管理程序之前，預先判斷對應的該開關元件的該開關狀態是否為關斷狀態，若是，則執行該管理程序。
10. 如請求項9所述的並聯電池管理方法，其中，各該處理器經配置以依據該些電性資訊、該些開關狀態及該負載裝置或該電源之該充放電電流，決定執行該管理程序的順序。