TWI824007B - 預防過充電的設備及方法、電池管理系統及電池組 - Google Patents

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Abstract

本揭露是有關於一種預防二次電池的過充電的設備與方 法，用於預防包括至少一個二次電池的起動照明點火(SLI)電池的過充電。具體而言，公開一種預防過充電的設備及方法、電池管理系統及電池組。根據本揭露實施例的預防過充電的設備可藉由對施加至電池單元組合件的電壓進行調節而被應用於具有電壓調節器的系統(調節系統)及不具有電壓調節器的系統(非調節系統)二者。

Description

預防過充電的設備及方法、電池管理系統及電 池組
本揭露是有關於一種預防二次電池的過充電的設備與方法，且更具體而言是有關於預防包括至少一個二次電池的起動照明點火(SLI)電池的過充電的一種預防二次電池的過充電的設備與方法。
本申請案主張於2018年9月27日在韓國智慧財產局提出申請的韓國專利申請案第10-2018-0114989號的權利，所述韓國專利申請案的揭露全文併入本案供參考。
近來，對可攜式電子產品(例如膝上型電腦、視訊相機及行動電話)的需求顯著增加，且隨著用於蓄能的積蓄器(accumulator)、機器人及衛星的廣泛發展，正在對可重複進行再充電的高效能二次電池進行諸多研究。
目前，市售的二次電池包括鎳-鎘(nickel-cadmium)電 池、鎳-氫(nickel-hydrogen)電池、鎳-鋅(nickel-zinc)電池、鋰二次電池等，且其中鋰二次電池具有很小的記憶效應(memory effect)或根本不具有記憶效應，且因此相較於鎳基二次電池而言，鋰二次電池因其具有自由充電及放電、自放電(self-discharge)率非常低及高能量密度的優點而受到更多關注。
同時，由於成本優勢，安裝於電力驅動裝置(例如小輪機車(scooter)或牽引機(tractor))中的起動照明點火(Starting Lighting Ignition，SLI)電池使用了鉛蓄電池(lead storage battery)。然而，當鉛蓄電池安裝於不具有調節器的電力驅動裝置中時，鉛蓄電池的壽命會因過充電而急劇縮短，進而帶來由頻繁更換電池引起的不便。
因此，有必要使用可應用於調節系統及非調節系統二者且預防由過充電引起的壽命縮短現象的SLI電池。
本揭露被設計用於解決上述問題，且因此本揭露旨在提供一種預防過充電的改良設備與方法，用於預防包括至少一個二次電池的起動照明點火(SLI)電池的過充電。
本揭露的該些及其他目標及優點將藉由以下說明而得到理解且將根據本揭露的實施例而顯而易見。此外，將易於理解，本揭露的目標及優點可藉由在隨附的申請專利範圍及其組合中陳述的手段來達成。
為達成上述目標，根據本揭露實施例的預防過充電的設備是一種預防設置於電池組(battery pack)中且包括至少一個二次電池的電池單元組合件(cell assembly)的過充電的設備，且所述設備包括：電壓量測單元，被配置成量測所述電池單元組合件兩端的電壓；充電場效電晶體(Field Effect Transistor，FET)，設置於將所述電池單元組合件的一個端子電性連接至所述電池組的組端子的充電/放電線上，且被配置成控制在所述充電/放電線中流動的充電電流的導通；旁路電阻器(bypass resistor)，在與所述充電/放電線電性並聯且對所述充電FET的兩個端子進行電性連接的旁路線上並聯連接至所述充電FET，且被配置成根據所述充電FET的斷開/閉合操作而使所述充電電流流動；以及處理器，被配置成自所述電壓量測單元接收所述電池單元組合件兩端的所述電壓的值，並基於所接收的所述電池單元組合件兩端的所述電壓的所述值而控制所述充電FET的所述斷開/閉合操作。
另外，所述處理器可被配置成當對所述電池單元組合件進行充電的所述充電電流在所述充電/放電線上流動且所述電池單元組合件兩端的所述電壓的所述值達到預定上限時關斷所述充電FET。
另外，所述處理器可被配置成當對所述電池單元組合件進行充電的所述充電電流在所述充電/放電線上流動且所述電池單元組合件兩端的所述電壓的所述值達到預定下限時接通所述充電FET。
另外，所述處理器可被配置成當在所述充電電流對所述電池單元組合件進行充電的同時所述電池單元組合件兩端的所述電壓的所述值達到所述預定上限及所述預定下限中的任一者時將所述充電FET重複地關斷及接通多次。
另外，所述電壓量測單元可更被配置成量測所述電池組兩端的電壓及所述旁路電阻器兩端的電壓。
另外，所述處理器可更被配置成自所述電壓量測單元接收所述電池組兩端的所述電壓的值及所述旁路電阻器兩端的所述電壓的值中的至少一者，並基於所接收的所述電池組兩端的所述電壓的所述值及所述旁路電阻器兩端的所述電壓的所述值中的所述至少一者而控制所述充電FET的所述斷開/閉合操作。
另外，所述處理器可被配置成控制所述充電FET的所述斷開/閉合操作，使得當所述充電FET被關斷時對所述旁路電阻器施加和以下電壓值與所述電池單元組合件的電壓降值之和對應的電壓：所述電壓值對應於所述電池組兩端的所述電壓的所述值與所述預定上限之間的差值。
另外，所述處理器可被配置成控制所述充電FET的所述斷開/閉合操作以均勻地維持所述電池組兩端的所述電壓的所述值達關斷週期，在所述關斷週期期間，所述充電電流在所述旁路電阻器中流動且所述充電FET被關斷。
另外，所述充電FET可包括閘極端子、汲極端子及源極端子，所述閘極端子可被配置成電性連接至所述處理器，所述汲 極端子可被配置成電性連接至所述電池單元組合件的負端子，且所述源極端子可被配置成電性連接至所述電池組的負端子。
另外，所述旁路電阻器可具有連接於將所述電池單元組合件的所述負端子連接至所述充電FET的所述汲極端子的所述充電/放電線上的一個端子、以及連接於將所述電池組的所述負端子連接至所述充電FET的所述源極端子的所述充電/放電線上的另一端子。
另外，為達成上述目標，根據本揭露實施例的一種電池管理系統包括根據本揭露的所述預防過充電的設備。
另外，為達成上述目標，根據本揭露實施例的一種電池組包括根據本揭露的所述預防過充電的設備。
另外，為達成上述目標，根據本揭露實施例的一種電力驅動裝置包括根據本揭露的所述預防過充電的設備。
另外，根據本揭露實施例的一種預防過充電的方法是一種預防設置於電池組中且包括至少一個二次電池的電池單元組合件的過充電的方法，且所述方法包括：量測所述電池單元組合件兩端的電壓；接收藉由所述量測電壓的步驟所量測的所述電池單元組合件兩端的所述電壓的值，基於所接收的所述電池單元組合件兩端的所述電壓的所述值而控制充電FET的斷開/閉合操作，所述充電FET設置於將所述電池單元組合件的一個端子電性連接至所述電池組的組端子的充電/放電線上且被配置成控制在所述充電/放電線中流動的充電電流的導通；以及藉由旁路電阻器實行控 制，以使所述充電電流根據所述充電FET的所述斷開/閉合操作而流動，所述旁路電阻器在與所述充電/放電線電性並聯且對所述充電FET的兩個端子進行電性連接的旁路線上並聯連接至所述充電FET。
另外，所述控制所述充電FET的所述斷開/閉合操作的步驟可包括：當在所述充電電流對所述電池單元組合件進行充電的同時所述電池單元組合件兩端的所述電壓的所述值達到預定上限及預定下限中的任一者時將所述充電FET重複地關斷及接通多次。
另外，所述實行控制以使所述充電電流流動的步驟可包括：控制所述充電FET的所述斷開/閉合操作以均勻地維持所述電池組兩端的電壓的值達關斷週期，在所述關斷週期期間，所述充電電流在所述旁路電阻器中流動且所述充電FET被關斷。
根據本揭露的一個態樣，可藉由對施加至電池單元組合件的電壓進行調節而應用於具有電壓調節器的系統(在下文中稱為調節系統)及不具有電壓調節器的系統(在下文中稱為非調節系統)二者。
根據本揭露的另一態樣，可在其中電池單元組合件未被過充電的情形中均勻地維持電池組的輸入電壓，進而維持輸出效率並延長電池壽命。
根據本揭露的又一態樣，對非調節系統的應用可提高製造電池組的效率並節省成本。
本揭露可具有各種其他效果，該些及其他效果可藉由閱讀以下說明而得到理解且將根據本揭露的實施例而顯而易見。
1:起動照明點火電池
2:起動馬達
3:引擎
4:交流發電機
5:整流器
6:調節器
10:電池單元組合件
50:外部裝置
100:電壓量測單元
200:充電場效電晶體
300:旁路電阻器
400:處理器
500:記憶體裝置
Figure 108133189-A0305-02-0025-6
:接通週期
Figure 108133189-A0305-02-0026-7
:關斷週期
a:電壓值
b、VIR:電壓降值
D:汲極端子
G:閘極端子
L1:充電/放電線
L2:旁路線
n1:第一節點
n2:第二節點
S:源極端子
S100、S110、S120、S130、S140、S150:步驟
VC、VP、VR:值
附圖示出本揭露的較佳實施例，且與本揭露的以下詳細說明一同用於提供對本揭露的技術態樣的進一步理解，且因此本揭露不應被視為受限於圖式。
圖1是示出對傳統起動照明點火(SLI)電池進行充電的過程的示意圖。
圖2是示出對根據本揭露實施例的SLI電池進行充電的過程的示意圖。
圖3是示出根據本揭露實施例的預防過充電的設備的配置的示意圖。
圖4示出根據本揭露實施例的由預防過充電的設備所參考的電池組及電池單元組合件的電壓曲線。
圖5是示出根據本揭露實施例的預防過充電的方法的示意性流程圖。
在下文中，將參照附圖詳細闡述本揭露的較佳實施例。在閱讀說明之前應理解，本說明書及隨附的申請專利範圍中所用的用語或詞語不應被視為受限於通用含義及字典含義，而是應基 於容許發明者對用語進行適當定義以獲得最佳闡釋的原則而根據與本揭露的技術態樣對應的含義及概念進行解釋。
因此，本文中所述的實施例及圖式中所示的例示僅為本揭露的最佳實施例，而並非旨在完全闡述本揭露的技術態樣，因此應理解，在提交本申請案時，可對本文中所述的實施例及圖式中所示的例示作出各種等效替換及潤飾。
另外，在對本揭露進行闡述的過程中，當認為對相關已知元件或功能的特定詳細說明會使本揭露的關鍵標的物模糊不清時，在本文中將省略所述詳細說明。
應理解，除非上下文清楚地另外指明，否則應理解，當在本說明書中使用用語「包括(comprise或include)」時，是指明所述元件的存在，但不排除一或多個其他元件的存在或添加。另外，本文中所用用語「處理器(processor)」指代至少一個功能或操作的處理單元，且此可由硬體或軟體單獨地實施或由硬體與軟體的組合實施。
另外，更應理解，在本說明書通篇中，當稱一元件「連接至」另一元件時，則所述元件可直接連接至所述另一元件或可存在中間元件。
在本說明書中，二次電池指代具有負端子及正端子的可在實體上分開的獨立電池單元。舉例而言，袋式鋰聚合物電池單元(pouch type lithium polymer cell)可被視作二次電池。
根據本揭露實施例的預防過充電的設備可為預防設置 於電池組中且包括至少一個二次電池的電池單元組合件10的過充電的設備。舉例而言，電池組可為起動照明點火(SLI)電池。另外，電池單元組合件10可包括串聯連接及/或並聯連接的至少一個二次電池。
圖1是示出對傳統SLI電池進行充電的過程的示意圖，且圖2是示出對根據本揭露實施例的SLI電池進行充電的過程的示意圖。
參照圖1及圖2，SLI電池1可將起動功率(startup power)傳送至起動馬達(starter motor)2。隨後，起動馬達2可基於自SLI電池1供應的起動功率將起動功率傳送至引擎3。隨後，引擎3可基於自起動馬達2供應的起動功率開始運作。另外，引擎3可將來自引擎3的運作的運作功率傳送至交流發電機(alternator)4。隨後，交流發電機4可將自引擎3供應的運作功率傳送至整流器(rectifier)5。隨後，整流器5可對自交流發電機4供應的運作功率進行整流。
如圖1所示，傳統SLI電池1可由來自調節器6的經調節運作功率供電及充電，其中調節器6對由整流器5整流的運作功率進行調節。
根據本揭露實施例的SLI電池1可由不經過調節器6而直接來自整流器5的運作功率供電及充電，如圖2所示。
藉由此種配置，如圖2所示，根據本揭露實施例的SLI電池1可設置於不具有調節器的非調節系統中且在不由調節器6 進行電壓調節的情況下藉由對運作功率進行調節來預防電池的過充電。
當然，根據本揭露實施例的SLI電池1可設置於具有調節器6的調節系統中。
圖3是示出根據本揭露實施例的預防過充電的設備的配置的示意圖。
參照圖3，根據本揭露實施例的SLI電池1包括預防過充電的設備。另外，根據本揭露實施例的預防過充電的設備可包括電壓量測單元100、充電FET 200、旁路電阻器300及處理器400。
電壓量測單元100可量測電池單元組合件10兩端的電壓。舉例而言，如圖3中的配置所示，電壓量測單元100可電性連接至電池單元組合件10的兩個端子中的每一者，以向電池單元組合件10傳送電性訊號及自電池單元組合件10接收電性訊號。另外，電壓量測單元100可基於自電池單元組合件10的所述兩個端子接收的電性訊號量測電池單元組合件10兩端的電壓。
較佳地，電壓量測單元100可電性連接至處理器400，以向處理器400傳送電性訊號及自處理器400接收電性訊號。另外，電壓量測單元100可在處理器400的控制下以一時間間隔量測電池單元組合件10兩端的電壓，並向處理器400輸出指示所量測電壓的量值的訊號。舉例而言，電壓量測單元100可被實施成此項技術中通常使用的電壓量測電路。
充電FET 200可設置於將電池單元組合件10的一個端 子電性連接至電池組的組端子的充電/放電線L1上。舉例而言，如圖3的配置所示，充電FET 200可設置於將電池單元組合件10的負端子電性連接至電池組的負組端子的充電/放電線L1上。
另外，充電FET 200可控制在充電/放電線L1中流動的充電電流的導通。舉例而言，如圖3中的配置所示，充電FET 200可控制自電池單元組合件10的負端子朝電池組的負組端子流動的充電電流的導通。
舉例而言，充電FET 200是具有閘極端子G、汲極端子D及源極端子S的場效電晶體(FET)裝置且可根據施加於閘極端子G與源極端子S之間的電壓是否會形成溝道而接通或關斷。舉例而言，FET裝置可為金屬氧化物半導體場效電晶體(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)。
另外，充電FET 200可具有寄生二極體(parasitic diode)。如圖3中的配置所示，當充電FET 200具有寄生二極體時，充電FET 200可被劃分成FET本體與寄生二極體。此處，寄生二極體是並聯連接至FET本體的二極體，且可在一個方向上實行使電流通過的整流功能。同時，儘管在圖3所示實施例中充電FET 200被實施成N型MOSFET，但充電FET 200並非僅限於N型MOSFET。
較佳地，根據本揭露實施例的充電FET 200的閘極端子G可電性連接至處理器400。舉例而言，如圖3中的配置所示，閘極端子G可電性連接至處理器400，以向處理器400傳送電性訊 號及自處理器400接收電性訊號。另外，充電FET 200的汲極端子D可電性連接至電池單元組合件10的負端子。另外，充電FET 200的源極端子S可電性連接至電池組的負端子。
旁路電阻器300可設置於與充電/放電線L1電性並聯的旁路線L2上，且旁路線L2對充電FET 200的所述兩個端子進行電性連接。舉例而言，如圖3中的配置所示，旁路電阻器300可設置於旁路線L2上。此處，旁路線L2可為一端連接至充電FET 200的汲極端子D而另一端連接至充電FET 200的源極端子S的導線。另外，如圖3中的配置所示，旁路線L2可與將第一節點n1連接至第二節點n2的充電/放電線L1電性並聯。
另外，旁路電阻器300可並聯連接至充電FET 200。舉例而言，如圖3中的配置所示，旁路電阻器300可電性並聯連接至第一節點n1與第二節點n2之間的充電FET 200。
另外，旁路電阻器300可根據充電FET 200的斷開/閉合操作而使充電電流流動。舉例而言，如圖3中的配置所示，當充電電流自電池單元組合件10的負端子朝電池組的負端子流動且充電FET 200被接通時，充電電流可在充電/放電線L1上流動且充電電流可不在具有旁路電阻器300的旁路線L2上流動。
另外，當充電電流自電池單元組合件10的負端子朝電池組的負端子流動且充電FET 200被關斷時，充電電流可不在充電/放電線L1上流動且充電電流可在具有旁路電阻器300的旁路線L2上流動。
較佳地，如圖3中的配置所示，根據本揭露實施例的旁路電阻器300可具有與將電池單元組合件10的負端子連接至充電FET 200的汲極端子D的充電/放電線L1上的第一節點n1連接的一個端子、以及與將電池組的負端子連接至充電FET 200的源極端子S的充電/放電線L1上的第二節點n2連接的另一端子。
處理器400可自電壓量測單元100接收電池單元組合件10兩端的電壓的值，並基於所接收的電池單元組合件10兩端的電壓的值而控制充電FET 200的斷開/閉合操作。舉例而言，處理器400可基於電池單元組合件10兩端的電壓的值而控制充電FET 200的接通及關斷操作。
較佳地，當對電池單元組合件10進行充電的充電電流在充電/放電線L1上流動且電池單元組合件10兩端的電壓的值達到預定上限時，根據本揭露實施例的處理器400可關斷充電FET 200。舉例而言，當電池單元組合件10兩端的電壓的值達到14.8伏特時，處理器400可關斷充電FET 200。
較佳地，當對電池單元組合件10進行充電的充電電流在充電/放電線L1上流動且電池單元組合件10兩端的電壓的值達到預定下限時，根據本揭露實施例的處理器400可接通充電FET 200。舉例而言，當電池單元組合件10兩端的電壓的值達到14.3伏特時，處理器400可接通充電FET 200。
較佳地，當在充電電流對電池單元組合件10進行充電的同時電池單元組合件10兩端的電壓的值達到預定上限及預定下 限中的任一者時，根據本揭露實施例的處理器400可將充電FET 200重複地關斷及接通多次。舉例而言，當電池單元組合件10兩端的電壓的值達到14.8伏特及14.3伏特中的任一者時，處理器400可將充電FET 200重複地關斷及接通多次。
較佳地，處理器400可電性連接至外部裝置50，以向外部裝置50傳送電性訊號及自外部裝置50接收電性訊號。舉例而言，處理器400可自外部裝置50接收點火訊號(ignition signal)。舉例而言，外部裝置50可為電控單元(Electric Control Unit，ECU)。
較佳地，參照圖2及圖3，根據本揭露實施例的電池組可連接至起動馬達2。另外，根據本揭露實施例的電池組可連接至整流器5。藉由此種配置，根據本揭露實施例的電池組可將自整流器5供應的功率傳送至起動馬達2。另外，可藉由自整流器5供應的功率對電池組進行充電。
較佳地，根據本揭露實施例的預防過充電的設備可更包括記憶體裝置500，如圖3中的配置所示。
記憶體裝置500可電性連接至處理器400，以向處理器400傳送電性訊號及自處理器400接收電性訊號。記憶體裝置500可預先儲存預防過充電的設備的操作所需的資訊。舉例而言，記憶體裝置500可預先儲存電池單元組合件10兩端的電壓的值的預定上限及預定下限。
同時，處理器400可被實施成選擇性地包括此項技術中 眾所習知的處理器400、應用專用積體電路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)、晶片組、邏輯電路、暫存器、通訊數據機(communication modem)及/或資料處理裝置來實行上述操作。
同時，記憶體裝置500並非僅限於特定類型且包括能夠記錄及抹除資訊的任何類型的儲存媒體。舉例而言，記憶體裝置500可為隨機存取記憶體(random access memory，RAM)、唯讀記憶體(read-only memory，ROM)、暫存器、硬碟、光學記錄媒體(optical recording medium)或磁記錄媒體(magnetic recording medium)。另外，記憶體裝置500可例如藉由資料匯流排(data bus)電性連接至處理器400，以使處理器400能夠進行存取。另外，記憶體裝置500可儲存及/或更新及/或抹除及/或傳送包括由處理器400執行的各種類型的控制邏輯的程式及/或當執行控制邏輯時創建的資料。
圖4示出根據本揭露實施例的由預防過充電的設備所參考的電池組及電池單元組合件的電壓曲線。
參照圖3及圖4，根據本揭露實施例的電壓量測單元100可更被配置成量測電池組兩端的電壓及旁路電阻器300兩端的電壓。舉例而言，如圖3中的配置所示，電壓量測單元100可電性連接至電池組的所述兩個端子中的每一者及旁路電阻器300的所述兩個端子中的每一者，以傳送及接收電性訊號。另外，電壓量測單元100可基於自電池組的所述兩個端子及旁路電阻器300的所述兩個端子接收的電性訊號來量測電池組兩端的電壓及旁路電 阻器300兩端的電壓。
較佳地，根據本揭露實施例的處理器400可更被配置成自電壓量測單元100接收電池組兩端的電壓的值及旁路電阻器300兩端的電壓的值中的至少一者，且可基於所接收的電池組兩端的電壓的值及旁路電阻器300兩端的電壓的值中的所述至少一者而控制充電FET 200的斷開/閉合操作。
舉例而言，在圖3及圖4所示實施例中，當處理器400接收到點火訊號時，處理器400可將充電FET 200接通。在此種情形中，在充電FET接通週期(
Figure 108133189-A0305-02-0019-2
)期間，充電電流可在充電/放電線L1上流動，充電電流可對電池單元組合件10進行充電且電池單元組合件10兩端的電壓的值可增加至14.8伏特。隨後，當電池單元組合件10兩端的電壓的值為14.8伏特時，處理器400可計算出若處理器400將充電FET 200關斷則電池組兩端的電壓的值將增加至22伏特，且可將充電FET 200關斷。在此種情形中，處理器400可基於電池單元組合件10的內部電阻、旁路電阻器300的組合電阻值及自整流器5供應的運作功率計算出若處理器400將充電FET 200關斷則電池組兩端的電壓的值將增加至22伏特，且可將充電FET 200關斷。作為另外一種選擇，當電池單元組合件10兩端的電壓的值為14.8伏特時，處理器400可計算出若處理器400將充電FET 200關斷則旁路電阻器300兩端將施加7.2伏特的電壓值，且可將充電FET 200關斷。在此種情形中，處理器400可基於電池單元組合件10的內部電阻、旁路電阻器300的組合電 阻值及自整流器5供應的運作功率計算出若處理器400將充電FET 200關斷則旁路電阻器300兩端將施加7.2伏特的電壓值，且可將充電FET 200關斷。舉例而言，在圖4所示實施例中，在充電FET接通週期(
Figure 108133189-A0305-02-0020-3
)期間，2安培的充電電流可在充電/放電線L1上流動，且在充電FET關斷週期(
Figure 108133189-A0305-02-0020-4
)期間，0.15安培的充電電流可在旁路線L2上流動。在此種情形中，旁路電阻器的電阻值可為48歐姆。
較佳地，當充電FET 200被關斷時，根據本揭露實施例的處理器400可控制充電FET 200的斷開/閉合操作，使得可對旁路電阻器300施加和以下電壓值與電池單元組合件10的電壓降值之和對應的電壓：所述電壓值對應於電池組兩端的電壓的值與預定上限之間的差值。
舉例而言，在圖4所示實施例中，處理器400可將充電FET 200關斷，使得可對旁路電阻器300施加和以下電壓值a與電池單元組合件10的電壓降值b之和對應的電壓a+b：所述電壓值a對應於電池組兩端的電壓的值VP與預定上限(14.8伏特)之間的差值，電壓降值b對應於預定上限(14.8伏特)與電池單元組合件10兩端的電壓的值VC之間的差值。此處，電池單元組合件10的電壓降值b可為由於在電池單元組合件10中流動的充電電流的量值減小而出現的電壓降分量(voltage drop component)。
較佳地，根據本揭露實施例的處理器400可控制充電FET 200的斷開/閉合操作，使得可均勻地維持電池組兩端的電壓 的值達關斷週期，在所述關斷週期期間，充電電流在旁路電阻器300中流動且充電FET 200被關斷。
舉例而言，參照圖2至圖4，處理器400可控制充電FET 200的斷開/閉合操作，以基於自整流器5供應的運作功率均勻地維持電池組兩端的電壓的值。另外，處理器400可控制充電FET 200的斷開/閉合操作，以在充電FET關斷週期(
Figure 108133189-A0305-02-0021-5
)期間將電池組兩端的電壓的值均勻地維持於22伏特。舉例而言，當在充電電流對電池單元組合件10進行充電的同時電池單元組合件10兩端的電壓的值達到預定上限及預定下限中的任一者時，處理器400可將充電FET 200重複地關斷及接通多次。舉例而言，當電池單元組合件10兩端的電壓的值達到14.8伏特及14.3伏特中的任一者時，處理器400可將充電FET 200重複地關斷及接通多次。
藉由此種配置，根據本揭露實施例的預防過充電的設備可在不由調節器進行電壓調節的情況下對充電電壓進行調節來預防電池過充電，且將電池組的輸出電壓均勻地維持於預定電壓以上以用作點火電池。
根據本揭露的預防過充電的設備可應用於電池管理系統(Battery Management System，BMS)。亦即，根據本揭露的BMS可包括如上所述的根據本揭露的預防過充電的設備。在此種配置中，可藉由對在傳統上包括於BMS中的組件補充或添加功能來實施根據本揭露的預防過充電的設備的組件中的至少一些組件。舉例而言，根據本揭露的預防過充電的設備的處理器400及記憶體 裝置500可被作為BMS的組件實施。
另外，根據本揭露的預防過充電的設備可設置於電池組中。亦即，根據本揭露的電池組可包括如上所述的根據本揭露的預防過充電的設備。此處，電池組可包括至少一個二次電池、預防過充電的設備、電子裝備(electrical equipment)(BMS、繼電器、熔絲(fuse)等)及殼體(case)。
另外，根據本揭露的預防過充電的設備可設置於電力驅動裝置中。舉例而言，電力驅動裝置可為包括配備有根據本揭露的預防過充電的設備的電池組的小輪機車、牽引機或車輛。
圖5是示出根據本揭露實施例的預防過充電的方法的示意性流程圖。
在步驟S100中，處理器可接收點火訊號。舉例而言，點火訊號可為自外部裝置接收的點火訊號。
隨後，在步驟S110中，處理器可接通充電FET。在此種情形中，在充電/放電線上流動的充電電流可對電池單元組合件進行充電。
隨後，在步驟S120中，處理器可量測電池單元組合件兩端的電壓。另外，處理器可確定電池單元組合件兩端的電壓的值VC是否等於或大於預定上限14.8伏特。當步驟S120的結果為「是」時，所述方法可移至下一步驟S130，否則，所述方法可返回至步驟S110。
隨後，在步驟S130中，處理器可計算電池組兩端的電 壓的值與預定上限之間的差值，且判斷所計算的值與電池單元組合件的電壓降值VIR之和是否對應於旁路電阻器兩端的電壓的值VR。舉例而言，電池組兩端的電壓的值可為22伏特，且預定上限可為14.8伏特。當步驟S130的結果為「是」時，所述方法可移至下一步驟S140，否則，所述方法可返回至步驟S110。
隨後，在步驟S140中，處理器可將充電FET關斷。
隨後，在步驟S150中，處理器可量測電池單元組合件兩端的電壓。另外，處理器可判斷電池單元組合件兩端的電壓的值VC是否等於或小於預定下限14.3伏特。當步驟S150的結果為「是」時，所述方法可返回至步驟S110，否則，所述方法可返回至步驟S140。
根據本揭露實施例的預防過充電的方法包括量測電壓的步驟、控制充電FET的斷開/閉合操作的步驟以及控制充電電流的步驟。
首先，在量測電壓的步驟中，可量測電池單元組合件兩端的電壓。隨後，在控制充電FET的斷開/閉合操作的步驟中，可接收藉由量測電壓的步驟所量測的電池單元組合件兩端的電壓的值，且可基於所接收的電池單元組合件兩端的電壓的值而控制充電FET的斷開/閉合操作，所述充電FET設置於將電池單元組合件的一個端子電性連接至電池組的組端子的充電/放電線上且被配置成控制在充電/放電線中流動的充電電流的導通。隨後，在控制充電電流的步驟中，可根據充電FET的斷開/閉合操作而控制充電電 流流經與充電FET並聯連接的旁路電阻器。此處，旁路電阻器可設置於與充電/放電線電性並聯連接且對充電FET的兩個端子進行電性連接的旁路線上。
較佳地，在控制充電FET的斷開/閉合操作的步驟中，當在充電電流對電池單元組合件進行充電的同時電池單元組合件兩端的電壓的值達到預定上限及預定下限中的任一者時，可將充電FET重複地關斷及接通多次。
較佳地，在實行控制以使充電電流流動的步驟中，可控制充電FET的斷開/閉合操作以均勻地維持電池組兩端的電壓的值達關斷週期，在所述關斷週期期間，充電電流在旁路電阻器中流動且充電FET被關斷。
另外，當以軟體形式實施控制邏輯時，處理器可被實施成一組程式模組。在此種情形中，程式模組可儲存於記憶體裝置中並由處理器執行。
另外，若控制邏輯中的至少一者可進行組合且經組合的控制邏輯可被寫入電腦可讀取編碼系統中以使電腦能夠存取及讀取，則處理器的控制邏輯的類型不具有特定的限制。舉例而言，記錄媒體包括選自由ROM、RAM、暫存器、光碟唯讀記憶體(compact disc read only memory，CD-ROM)、磁帶、硬碟、軟碟及光學資料記錄裝置組成的群組中的至少一者。另外，編碼系統可以分佈式方式儲存於藉由網路進行連接的電腦中且在所述電腦中執行。另外，用於實施經組合的控制邏輯的功能程式、代碼及 區段可由本揭露所屬技術領域中的程式員容易地推斷出。
儘管在上文中已參照有限數目的實施例及圖式闡述了本揭露，但本揭露並非僅限於此，且熟習此項技術者可在本揭露的技術態樣及隨附申請專利範圍的等效範圍內進行各種潤飾及改變。
1:起動照明點火電池
2:起動馬達
10:電池單元組合件
50:外部裝置
100:電壓量測單元
200:充電場效電晶體
300:旁路電阻器
400:處理器
500:記憶體裝置
D:汲極端子
G:閘極端子
L1:充電/放電線
L2:旁路線
n1:第一節點
n2:第二節點
S:源極端子

Claims (15)

  1. 一種預防過充電的設備，用以預防電池單元組合件過充電，所述電池單元組合件設置於電池組中且包括至少一個二次電池，所述預防過充電的設備包括：電壓量測單元，被配置成量測所述電池單元組合件兩端的電壓；充電場效電晶體，設置於將所述電池單元組合件的一個端子電性連接至所述電池組的組端子的充電/放電線上，且被配置成控制在所述充電/放電線中流動的充電電流的導通；旁路電阻器，在與所述充電/放電線電性並聯且對所述充電場效電晶體的兩個端子進行電性連接的旁路線上並聯連接至所述充電場效電晶體，且被配置成根據所述充電場效電晶體的斷開/閉合操作而使所述充電電流流動；以及處理器，被配置成自所述電壓量測單元接收所述電池單元組合件兩端的所述電壓的值，並基於所接收的所述電池單元組合件兩端的所述電壓的所述值而控制所述充電場效電晶體的所述斷開/閉合操作，其中所述充電場效電晶體的閘極端子直接電性連接到所述處理器以向所述處理器發送及從所述處理器接收電性訊號，且其中所述充電場效電晶體的汲極端子直接電性連接到所述電池單元組合件的負端子。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的預防過充電的設備，其中 所述處理器被配置成當對所述電池單元組合件進行充電的所述充電電流在所述充電/放電線上流動且所述電池單元組合件兩端的所述電壓的所述值達到預定上限時關斷所述充電場效電晶體。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的預防過充電的設備，其中所述處理器被配置成當對所述電池單元組合件進行充電的所述充電電流在所述充電/放電線上流動且所述電池單元組合件兩端的所述電壓的所述值達到預定下限時接通所述充電場效電晶體。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的預防過充電的設備，其中所述處理器被配置成當在所述充電電流對所述電池單元組合件進行充電的同時所述電池單元組合件兩端的所述電壓的所述值達到預定上限及預定下限中的任一者時將所述充電場效電晶體重複地關斷及接通多次。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的預防過充電的設備，其中所述電壓量測單元更被配置成量測所述電池組兩端的電壓及所述旁路電阻器兩端的電壓。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的預防過充電的設備，其中所述處理器更被配置成自所述電壓量測單元接收所述電池組兩端的所述電壓的值及所述旁路電阻器兩端的所述電壓的值中的至少一者，並基於所接收的所述電池組兩端的所述電壓的所述值及所述旁路電阻器兩端的所述電壓的所述值中的所述至少一者而控制所述充電場效電晶體的所述斷開/閉合操作。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的預防過充電的設備，其中 所述處理器被配置成控制所述充電場效電晶體的所述斷開/閉合操作，使得當所述充電場效電晶體被關斷時對所述旁路電阻器施加和以下電壓值與所述電池單元組合件的電壓降值之和對應的電壓：所述電壓值對應於所述電池組兩端的所述電壓的所述值與所述預定上限之間的差值。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的預防過充電的設備，其中所述處理器被配置成控制所述充電場效電晶體的所述斷開/閉合操作以均勻地維持所述電池組兩端的所述電壓的所述值達關斷週期，在所述關斷週期期間，所述充電電流在所述旁路電阻器中流動且所述充電場效電晶體被關斷。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的預防過充電的設備，其中所述充電場效電晶體包括所述閘極端子、所述汲極端子及源極端子，且所述源極端子被配置成電性連接至所述電池組的負端子。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的預防過充電的設備，其中所述旁路電阻器具有連接於將所述電池單元組合件的所述負端子連接至所述充電場效電晶體的所述汲極端子的所述充電/放電線上的一個端子、以及連接於將所述電池組的所述負端子連接至所述充電場效電晶體的所述源極端子的所述充電/放電線上的另一端子。
  11. 一種電池管理系統，包括如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的預防過充電的設備。
  12. 一種電池組，包括如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的預防過充電的設備。
  13. 一種預防過充電的方法，用以預防電池單元組合件過充電，所述電池單元組合件設置於電池組中且包括至少一個二次電池，所述預防過充電的方法包括：量測所述電池單元組合件兩端的電壓；由處理器接收藉由所述量測電壓的步驟所量測的所述電池單元組合件兩端的所述電壓的值，並基於所接收的所述電池單元組合件兩端的所述電壓的所述值而控制充電場效電晶體的斷開/閉合操作，所述充電場效電晶體設置於將所述電池單元組合件的一個端子電性連接至所述電池組的組端子的充電/放電線上且被配置成控制在所述充電/放電線中流動的充電電流的導通；以及藉由旁路電阻器實行控制，以使所述充電電流根據所述充電場效電晶體的所述斷開/閉合操作而流動，所述旁路電阻器在與所述充電/放電線電性並聯且對所述充電場效電晶體的兩個端子進行電性連接的旁路線上並聯連接至所述充電場效電晶體，其中所述充電場效電晶體的閘極端子直接電性連接到所述處理器以向所述處理器發送及從所述處理器接收電性訊號，且其中所述充電場效電晶體的汲極端子直接電性連接到所述電池單元組合件的負端子。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的預防過充電的方法，其中所述控制所述充電場效電晶體的所述斷開/閉合操作的步驟包 括：當在所述充電電流對所述電池單元組合件進行充電的同時所述電池單元組合件兩端的所述電壓的所述值達到預定上限及預定下限中的任一者時將所述充電場效電晶體重複地關斷及接通多次。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的預防過充電的方法，其中實行所述控制以使所述充電電流流動的步驟包括：控制所述充電場效電晶體的所述斷開/閉合操作以均勻地維持所述電池組兩端的電壓的值達關斷週期，在所述關斷週期期間，所述充電電流在所述旁路電阻器中流動且所述充電場效電晶體被關斷。
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