TWI801950B - 鋰電池的電池管理系統 - Google Patents

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Abstract

本發明為一種鋰電池的電池管理系統，係適用於一電動載具的一電池芯組，該鋰電池的電池管理系統包含：一微處理器、一儲存有電池使用資訊的記憶體、一通訊介面、以及一電力傳輸元件；當電池芯組無法正常供電給電池管理系統時，本發明可外接一外部供電裝置或一診斷裝置而得到一輔助電源，該輔助電源透過該電力傳輸元件提供至微處理器，喚醒該微處理器恢復運作，使連接該通訊介面的一診斷裝置能讀取該電池使用資訊，作為診斷分析的參考依據。

Description

鋰電池的電池管理系統
本發明關於電池管理技術，特別是指一種應用於電動車輛的電池管理系統(BMS)。
目前電動車輛中的電力系統主要採用鋰電池產品，其中二輪電動車輛系統因其需求功率較低，一般多使用60V以下之電池組，四輪電動車輛因功率需求較高，為提升效率，一般多是使用300V以上之電池組
請參考圖7，在二輪電動車輛內部的電池組100主要包含一電池管理系統(BMS)110及一電池芯組120，該電池管理系統110的具體形態通常是一電路板。因電池電源電壓為60V以下，所以電池管理系統110的工作電源一般是直接取用電池芯組120的電力，使電池管理系統110可以提供保護控制、參數診斷通訊等功能。
因為該電池芯組120中的各個電池芯為鋰電池，若鋰電池長期放置不充電、存放溫度不正確、充放電週期(cycle)數過大導致電池容量衰退或有其它異常因素，導致鋰電池損壞時，該電池管理系統110無法從鋰電池得到供電，該電池管理系統110將無法正常運作。當該電池組100發生故障而有必要對其診斷時，因為沒有足夠的電力供該電池管理系統110正常運作，維修人員無法透過外部診斷裝置從該電池管理系統110取出電池使用資訊，便難以得知發生異常問題的原因，最終只能破壞該電池組100的外殼結構，直接取出該電池管理系統110才能進行診斷。
鑑於習知電池管理系統在電池芯電壓過低時無法獲得工作電力，外部診斷裝置無法透過該電池管理系統獲知電池使用資訊，本發明係針對此問題提出一種鋰電池的電池管理系統。
依據本發明一較佳技術手段，本發明鋰電池的電池管理系統，係適用於一電動載具的一電池芯組，該鋰電池的電池管理系統包含：一微處理器；一電力保護開關，係連接在該電池芯組與一電池充放電埠之間，由該微處理器控制該電力保護開關導通或關閉；一記憶體，係儲存有該電池芯組的電池使用資訊；一降壓單元，係連接該電池芯組及該微處理器；一通訊介面，係與該微處理器連接；一電力傳輸元件，係連接於該電池充放電埠與該降壓單元之間；其中，該電池充放電埠供與一外部供電裝置連接，以接收該外部供電裝置提供的一輔助電源以喚醒該微處理器，令外部的一診斷裝置透過該通訊介面讀取該電池使用資訊
依據本發明另一較佳技術手段，本發明鋰電池的電池管理系統，係適用於一電動載具的一電池芯組，該鋰電池的電池管理系統包含：一微處理器；一電力保護開關，係連接在該電池芯組與一電池充放電埠之間，由該微處理器控制該電力保護開關導通或關閉； 一記憶體，係儲存有該電池芯組的電池使用資訊；一降壓單元，係連接該電池芯組及該微處理器；一通訊介面，係與該微處理器連接；一電力傳輸元件，係連接於一輔助供電埠與該微處理器之間；其中，該輔助供電埠供及該通訊介面用以與一診斷裝置連接，該輔助供電埠接收該診斷裝置輸出的一輔助電源而用以喚醒該微處理器，令該診斷裝置透過該通訊介面讀取該電池使用資訊。
當電池芯組無法正常供電給電池管理系統時，本發明可外接一外部供電裝置或一可提供電力的診斷裝置而得到一輔助電源，利用該輔助電源喚醒電池管理系統中的微處理器恢復運作，如此一來，在不必破壞電池的情況下，診斷裝置可與該電池管理系統通訊，從電池管理系統中讀取作為診斷參考的電池使用資訊。
10:電池芯組
11:電池芯
20:電池管理系統
21:微處理器
22:電力保護開關
23:記憶體
24:降壓單元
25:通訊介面
26:時脈單元
27:保護二極體
30:電池充放電埠
40a,40b,40c:電力傳輸元件
50:輔助供電埠
200:外部供電裝置
300:診斷裝置
100:電池組
110:電池管理系統
120:電池芯組
Va:輔助電源
圖1：本發明第一實施例的電路方塊圖。
圖2：本發明第二實施例的電路方塊圖。
圖3：本發明第三實施例的電路方塊圖。
圖4：本發明第四實施例的電路方塊圖。
圖5：本發明第五實施例的電路方塊圖。
圖6：本發明第六實施例的電路方塊圖。
圖7：習用鋰電池的電池系統方塊圖。
參考圖1所示，本發明提供的鋰電池的電池管理系統20係應用於控制一電動載具的一電池芯組(battery pack)10，該電動載具舉例而言可以是電動機車、電動腳踏車等，其中，該電池管理系統20的其中一種實施態樣係為一電路板，且該電路板與該電池芯組10共同包覆在一外殼中，整體構成一電池組。
該電池芯組10包含多個可重復充電的電池芯11，各電池芯11可以是鋰電池。該電池芯組10中的多個電池芯11可以透過串聯、並聯或串並聯混合的方式互相連接而輸出一電池電壓，以提供電動載具需要的電源，例如提供60V以下的電池電壓。
該電池管理系統20電性連接該電池芯組10，其中，該電池芯組10提供的電池電壓可透過該電池管理系統20從電池充放電埠30輸出給電動載具中的各元件，該電池充放電埠30為電池芯組10的充/放電接點。該電池管理系統20包含了一微處理器21、一電力保護開關22、一記憶體23、一降壓單元24、一通訊介面25以及一電力傳輸元件40a。
該電力保護開關22設置在電池芯組10及該電池充放電埠30之間，由該微處理器21控制該電力保護開關22的動作。當該電力保護開關22導通(ON)時，該電池芯組10的電池電壓透過該電力保護開關22傳送到該電池充放電埠30，進而提供電壓給整車的電動載具；或是在充電時，外部的充電電源經由該電力保護開關22對電池芯組10充電。一旦該電力保護開關22關閉(OFF)時，即中斷該電池芯組10的電力傳輸路徑。
該記憶體23儲存該電池芯組10的電池使用資訊，該電池使用資訊包含了在不同時間點記錄的多筆資料，包括電動載具在騎乘過程中、在整車電源開關機時等不同時間進行記錄，該電池使用資訊可包含像電池電壓、電池電流、電池溫度等多種資訊。在本實施例中，該記憶體23係設置在該微處理器 21外部並且電性連接該微處理器21。其中，該微處理器21可進一步連接一時脈單元(RTC)26，該時脈單元26為微處理器21提供計時功能，以及為每筆記錄的電池資料提供記錄時間，例如該微處理器21依據時脈單元26的計時，可定期收集電池芯組10的電池使用資訊並儲存在該記憶體23中。
該降壓單元24用於將一輸入電壓轉換為一較低準位的直流工作電壓，該直流工作電壓主要提供給該電池管理系統20內部的電子元件。例如該降壓單元24將電池芯組10輸出的電池電壓進行降壓轉換後，產生一5V或一3.3V的直流工作電壓，使該微處理器21獲得需求的直流工作電壓。
該通訊介面25電性連接該微處理器21，用以與一外部的診斷裝置300連接，令診斷裝置300讀取儲存在該記憶體23中的電池使用資訊。該通訊介面25的規格可採用RS485、RS232或是控制器區域網路(CAN bus)等通訊規格。
該電力傳輸元件40a連接在該降壓單元24與該電池充放電埠30之間，可將從電池充放電埠30輪入的電源傳輸到該降壓單元24。在本實施例中，該電力傳輸元件40a包含二極體，該二極體的正極連接該電池充放電埠30，該二極體的負極連接該降壓單元24。
在圖1的第一實施例中，當電池芯組10進行放電作業時，該微處理器21控制該電力保護開關22導通，令電池芯組10的電池電壓透過該電力保護開關22傳送到該電池充放電埠30，進而提供電壓給整車的電動載具；當電池芯組10進行充電作業時，該電池充放電埠30連接一外部供電裝置200，例如充電器、充電樁等，該外部供電裝置200輸出一充電電源，該充電電源的大小依據該電池芯組10的輸出電壓決定，例如該充電電源的大小為48V，透過該電池管理系統20而對該電池芯組10充電。
一旦電池芯組10因為電力過低、異常故障等原因，導致無法供應足夠的電力給微處理器21時，也可以利用該外部供電裝置200先提供一輔助電源Va來喚醒該微處理器21。具體作法是將該外部供電裝置200連接到該電池充放電埠30，該外部供電裝置200透過該電池充放電埠30及該電力傳輸元件40a提供一輔助電源Va給該降壓單元24，該降壓單元24將輔助電源Va降壓為微處理器21需要的直流工作電壓，當微處理器21獲得足夠的電力並恢復運作時，外部的診斷裝置300便能夠讀取該記憶體23中的電池使用資訊，達到診斷目的且不需要破壞包覆該電池管理系統20及該電池芯組10的外殼。在此實施例中，因為該外部供電裝置200提供的輔助電源Va與電池芯組10提供的額定電池電壓相等，因此需透過該降壓單元24進行降壓再供應該微處理器21。
本發明還可在電池芯組10以及降壓單元24之間連接一保護二極體27，避免該外部供電裝置200的輔助電源Va直接進入到該電池芯組10，對該電池芯組10造成損壞。
請參考圖2的第二實施例，與前述第一實施例的差異之處在於該記憶體23係整合在該微處理器21內部，而其電路動作原理並無不同，在此不再贅述。
請參考圖3的第三實施例，與前述第一實施例的差別在於該電池管理系統20具有一輔助供電埠50，該電力傳輸元件40b為一傳輸線且連接在該輔助供電埠50及該微處理器21之間。可提供電力的一診斷裝置300連接該輔助供電埠50，並透過該傳輸線提供一輔助電源Va給該微處理器21，該輔助電源Va的電壓大小與該微處理器21需要的直流工作電壓相等，例如該診斷裝置300提供5V或3.3V的輔助電源Va給微處理器21。同理，當微處理器21獲得足夠的電力恢復運作時，可利用該診斷裝置300讀取在記憶體23中的電池使用資訊，達到診斷目的。
圖4為本發明的第四實施例，與前述第三實施例的差異之處在於該記憶體23係整合在該微處理器21內部，而其電路動作原理並無不同，在此不再贅述。
請參考圖5的第五實施例，與前述第三實施例的差別在於該電力傳輸元件40c為一電壓轉換元件，該診斷裝置300係連接該輔助供電埠50以提供一輔助電源Va給該電壓轉換元件，由於該輔助電源Va的電壓大小不等同於該微處理器21的直流工作電壓，因此需透過該電壓轉換元件進行降壓再供應該微處理器21。例如該輔助電源Va為12V的直流電，而該微處理器21的直流工作電壓為5V，則該電壓轉換元件將該12V的輔助電源Va轉換為5V後再提供給微處理器21。同理，當微處理器21獲得足夠的電力恢復運作時，可利用外部的診斷裝置300讀取儲存在記憶體23中的電池使用資訊，達到診斷目的。
請參考圖6，為本發明的第六實施例，與前述第五實施例的差異之處在於該記憶體23係整合在該微處理器21內部，而其電路動作原理並無不同，在此不再贅述。
綜合上述本發明的各實施例，本發明可以在電池芯組10無法正常供電給電池管理系統20時，允許一外部供電裝置200或是可提供電力的一診斷裝置300輸出一輔助電源給電池管理系統20，喚醒電池管理系統20中的微處理器21以恢復運作，如此一來，該診斷裝置300可以與該電池管理系統20互相通訊，從電池管理系統20中讀取電池使用資訊，而不必破壞任何電池結構。
10:電池芯組 11:電池芯 20:電池管理系統 21:微處理器 22:電力保護開關 23:記憶體 24:降壓單元 25:通訊介面 26:時脈單元 27:保護二極體 30:電池充放電埠 40a:電力傳輸元件 50:輔助供電埠 200:外部供電裝置 300:診斷裝置

Claims (13)

  1. 一種鋰電池的電池管理系統，係適用於一電動載具的一電池芯組，該鋰電池的電池管理系統包含：一微處理器；一電力保護開關，係連接在該電池芯組與一電池充放電埠之間，由該微處理器控制該電力保護開關導通或關閉；一記憶體，係儲存有該電池芯組的電池使用資訊；一降壓單元，係連接該電池芯組及該微處理器；一通訊介面，係與該微處理器連接；一電力傳輸元件，係連接於該電池充放電埠與該降壓單元之間；其中，該電池充放電埠供與一外部供電裝置連接，接收該外部供電裝置提供的一輔助電源以喚醒該微處理器，令外部的一診斷裝置透過該通訊介面讀取該電池使用資訊。
  2. 如請求項1所述鋰電池的電池管理系統，其中，該降壓單元將該輔助電源轉換為該微處理器的一直流工作電壓，以喚醒該微處理器。
  3. 如請求項1所述鋰電池的電池管理系統，其中，該電力傳輸元件包含一個二極體，該二極體的正極連接該電池充放電埠，該二極體的負極連接該降壓單元。
  4. 如請求項1所述鋰電池的電池管理系統，其中，該降壓單元與該電池芯組之間連接一保護二極體。
  5. 如請求項1所述鋰電池的電池管理系統，其中，該微處理器連接一時脈單元，該時脈單元係為該微處理器提供計時功能，以定期收集該電池芯組的該電池使用資訊。
  6. 如請求項1至5中任一項所述鋰電池的電池管理系統，其中，該記憶體係設置在該微處理器外部。
  7. 如請求項1至5中任一項所述鋰電池的電池管理系統，其中，該記憶體係內建在該微處理器內部。
  8. 一種鋰電池的電池管理系統，係適用於一電動載具的一電池芯組，該鋰電池的電池管理系統包含：一微處理器；一電力保護開關，係連接在該電池芯組與一電池充放電埠之間，由該微處理器控制該電力保護開關導通或關閉；一記憶體，係儲存有該電池芯組的電池使用資訊；一降壓單元，係連接該電池芯組及該微處理器；一通訊介面，係與該微處理器連接；一電力傳輸元件，係連接於一輔助供電埠與該微處理器之間；其中，該輔助供電埠供及該通訊介面用以與一診斷裝置連接，該輔助供電埠接收該診斷裝置輸出的一輔助電源以喚醒該微處理器，令該診斷裝置透過該通訊介面讀取該電池使用資訊。
  9. 如請求項8所述鋰電池的電池管理系統，其中，該電力傳輸元件為一傳輸線；該診斷裝置透過該傳輸線提供該輔助電源給該微處理器，該輔助電源相等於該微處理器的一直流工作電壓。
  10. 如請求項8所述鋰電池的電池管理系統，其中，該電力傳輸元件為一電壓轉換元件；該診斷裝置透過該電壓轉換元件提供該輔助電源給該微處理器，該電壓轉換元件將該輔助電源轉換為該微處理器的一直流工作電壓。
  11. 如請求項8所述鋰電池的電池管理系統，其中，該微處理器連接一時脈單元，該時脈單元係為該微處理器提供計時功能，以定期收集該電池芯組的該電池使用資訊。
  12. 如請求項8至11中任一項所述鋰電池的電池管理系統，其中，該記憶體係設置在該微處理器外部。
  13. 如請求項8至11中任一項所述鋰電池的電池管理系統，其中，該記憶體係內建在該微處理器內部。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009078262A1 (ja) * 2007-12-17 2009-06-25 Kazuyuki Sakakibara 電池パック
CN103891094A (zh) * 2011-10-28 2014-06-25 瑞萨电子株式会社 电池系统
TWM481536U (zh) * 2013-08-13 2014-07-01 Sunchen Electronic Company 具順序充／放電模式的擴充模組及充／放電裝置
CN104868546A (zh) * 2015-05-25 2015-08-26 沈阳中科一唯电子技术有限公司 一种电池管理系统
CN106410889A (zh) * 2015-07-30 2017-02-15 三美电机株式会社 二次电池用复合集成电路、二次电池用复合装置及电池组
CN110797924A (zh) * 2018-08-01 2020-02-14 Oppo广东移动通信有限公司 电池控制系统和方法、电子设备
US20200132782A1 (en) * 2017-10-11 2020-04-30 Lg Chem, Ltd. Battery capacity estimation apparatus and method, and battery management apparatus provided with same and method thereof
CN213341739U (zh) * 2020-09-15 2021-06-01 武汉高德智感科技有限公司 一种便携式设备的供电系统及红外成像设备

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009078262A1 (ja) * 2007-12-17 2009-06-25 Kazuyuki Sakakibara 電池パック
CN103891094A (zh) * 2011-10-28 2014-06-25 瑞萨电子株式会社 电池系统
TWM481536U (zh) * 2013-08-13 2014-07-01 Sunchen Electronic Company 具順序充／放電模式的擴充模組及充／放電裝置
CN104868546A (zh) * 2015-05-25 2015-08-26 沈阳中科一唯电子技术有限公司 一种电池管理系统
CN106410889A (zh) * 2015-07-30 2017-02-15 三美电机株式会社 二次电池用复合集成电路、二次电池用复合装置及电池组
US20200132782A1 (en) * 2017-10-11 2020-04-30 Lg Chem, Ltd. Battery capacity estimation apparatus and method, and battery management apparatus provided with same and method thereof
CN110797924A (zh) * 2018-08-01 2020-02-14 Oppo广东移动通信有限公司 电池控制系统和方法、电子设备
CN213341739U (zh) * 2020-09-15 2021-06-01 武汉高德智感科技有限公司 一种便携式设备的供电系统及红外成像设备

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