TWI838860B

TWI838860B - 電池延壽方法

Info

Publication number: TWI838860B
Application number: TW111134506A
Authority: TW
Inventors: 鍾知宇; 張峰銘; 吳聰男
Original assignee: 大陸商太普動力新能源（常熟）股份有限公司
Filing date: 2022-09-13
Publication date: 2024-04-11

Abstract

本申請公開一種電池延壽方法。所述電池延壽方法包括：確定由多個電池串聯構成的電池組充電完成且處於靜置狀態後，持續偵測每一個電池的電壓值；將多個電池中的最高電壓值與最低電壓值之間的差值設定為第一差值；將多個電池中的每一個的電壓值與最低電壓值之間的差值設定為第二差值；判斷第一差值小於第一默認電壓差值且最低電壓值大於釋放電啟動電壓值時，執行放電作業直到最低電壓值小於釋放電啟動電壓值時停止；判斷第一差值大於第一默認電壓差值且最低電壓值大於平衡啟動電壓值時，執行平衡作業直到每一個第二差值小於第二默認電壓差值或最低電壓值小於平衡啟動電壓值時停止。因此，可降低每一個電池飽電存儲的電壓，減少高壓飽電的存儲時間。

Description

電池延壽方法

本申請涉及電池領域，尤其涉及一種電池延壽方法。

針對使用者的不同功率或電壓的使用需求，可通過將多個充電電池以串聯和/或並聯方式構成對應的電池組。然而，構成所述電池組的每一個充電電池在其生產過程中，所具有的特性都不相同，例如相同的溫度下，每一個充電電池內的阻抗、電壓及電量都會有差異，且這些充電電池在多次充電與放電後會造成更明顯的差異（即這些充電電池互相不平衡），若不解決電池不平衡的問題繼續進行充放電，會使電壓較高的充電電池被充電至過高的電壓，產生安全上的風險並導致電池組的使用壽命大幅減少。此外，在充電端變壓器的電壓固定的情況下，充電電池充飽電後若長時間處於高溫高壓的飽電狀態，也會使充電電池的使用壽命縮短。

本申請的主要目的在於提供一種電池延壽方法，解決現有技術中，電池組中因電池不平衡或充電電池長時間處於高溫高壓的飽電狀態而造成電池組的使用壽命縮短的問題。

為了實現上述目的，本申請是這樣實現的：

提供一種電池延壽方法，包括以下步驟：確定由多個電池串聯構成的電池組充電完成且處於靜置狀態後，持續偵測多個電池中的每一個的電壓值；將多個電池中的最高電壓值與最低電壓值之間的差值設定為第一差值；將多個電池中的每一個的電壓值與最低電壓值之間的差值設定為第二差值；判斷第一差值小於第一默認電壓差值且最低電壓值大於釋放電啟動電壓值時，執行放電作業直到最低電壓值小於釋放電啟動電壓值時停止；以及判斷第一差值大於第一默認電壓差值且最低電壓值大於平衡啟動電壓值時，執行平衡作業直到每一個第二差值小於第二默認電壓差值或者最低電壓值小於平衡啟動電壓值時停止，其中，第二默認電壓差值小於第一默認電壓差值，釋放電啟動電壓值大於平衡啟動電壓值。

提供另一種電池延壽方法，包括以下步驟：每當由多個電池串聯構成的電池組充電完成且處於靜置狀態時，持續偵測多個電池中的每一個的電壓值；以及判斷多個電池中的第一差值大於第一默認電壓差值且最低電壓值大於平衡啟動電壓值時，執行平衡作業直到多個電池中的每一個第二差值小於第二默認電壓差值或者最低電壓值小於平衡啟動電壓值時停止，其中，第一差值為多個電池中的最高電壓值與最低電壓值之間的差值；每一個第二差值為多個電池中的每一個的電壓值與最低電壓值之間的差值；第二默認電壓差值小於第一默認電壓差值。

因此，通過由多個電池串聯構成的電池組充電完成且處於靜置狀態後，根據每一個電池的電壓值、第一默認電壓差值及釋放電啟動電壓值的對應關係執行放電作業，或者根據每一個電池的電壓值、第一默認電壓差值、平衡啟動電壓值及第二默認電壓差值的對應關係執行平衡作業，以降低每一個電池飽電存儲的電壓，減少高壓飽電的存儲時間，將可以延長每一個電池的使用壽命。

以下將配合相關附圖來說明本發明的實施例。

請參閱圖1，其為應用本申請的電池延壽方法的電池裝置利用充電裝置進行充電的一實施例示意圖。在本實施例中，充電裝置100用於連接並提供電池裝置200充電電力；電池裝置200包含有電池組210與控制模組220；電池組210包括多個串聯的電池模組300，每一個電池模組300包括電池310、平衡電阻320與開關330，在每一個電池模組300中，電池310通過開關330並聯連接平衡電阻320；控制模組220用於偵測每一個電池310的電壓值，並適時地開啟或關閉每一個開關330，以執行放電作業或平衡作業。其中，電池組210可以是應用在大型機電設備的高壓電源裝置，例如交通工具內部；也可以是應用在小型電子設備的低壓電源裝置，例如可擕式電子裝置；每一個電池310可以是各種類型的充電電池。

在本實施例中，電池組210所包括的電池模組300的數量可為但不限於三個，但本實施例並非用以限定本申請。換句話說，電池組210所包括的電池模組300的數量可依據實際需求進行調整。

請參閱圖1與圖2，圖2為圖1的電池裝置所應用的電池延壽方法的一實施例流程圖。在本實施例中，電池延壽方法由控制模組220所執行，所述電池延壽方法包括以下步驟：確定由多個電池310串聯構成的電池組210充電完成且處於靜置狀態後，持續偵測多個電池310中的每一個的電壓值（步驟410）；將多個電池310中的最高電壓值與最低電壓值之間的差值設定為第一差值（步驟420）；將多個電池310中的每一個的電壓值與最低電壓值之間的差值設定為第二差值（步驟430）；判斷第一差值小於第一默認電壓差值且最低電壓值大於釋放電啟動電壓值時，執行放電作業直到最低電壓值小於釋放電啟動電壓值時停止（步驟440）；以及判斷第一差值大於第一默認電壓差值且最低電壓值大於平衡啟動電壓值時，執行平衡作業直到判斷每一個第二差值小於第二默認電壓差值或者最低電壓值小於平衡啟動電壓值時停止，其中，第二默認電壓差值小於第一默認電壓差值，釋放電啟動電壓值大於平衡啟動電壓值（步驟450）。

請參閱圖1與圖3，圖3為執行放電作業的每一個電池的充放電曲線的一實施例示意圖，在圖3中，粗線為圖1中第一個電池310（即圖1的圖面最左邊的電池310）的充放電曲線，雙點畫線為圖1中第二個電池310（即圖1的圖面左邊數來第二個電池310）的充放電曲線，細線為圖1中第三個電池310（即圖1的圖面最右邊的電池310）的充放電曲線，虛線為圖1中三個電池310在不同時間點的平均電壓所構成的曲線。在本實施例中，當控制模組220根據其持續偵測到的每一個電池310的電壓值判斷第一差值小於第一默認電壓差值且最低電壓值大於釋放電啟動電壓值時，可開啟所有開關330，執行放電作業，使每一個電池310通過其並聯連接的平衡電阻320進行放電，直到判斷三個電池310中最低電壓值小於釋放電啟動電壓值時，則關閉所有開關330，以停止執行所述放電作業。其中，電池310可為但不限於鋰電池，第一默認電壓差值可為但不限於75毫伏（mV），釋放電啟動電壓值可為但不限於4075 mV；第一默認電壓差值與釋放電啟動電壓值的大小可依據不同的電池種類與實際需求進行調整。

請參閱圖1與圖4，圖4為執行平衡作業的每一個電池的充放電曲線的一實施例示意圖，在圖4中，粗線為圖1中第一個電池310（即圖1的圖面最左邊的電池310）的充放電曲線，雙點畫線為圖1中第二個電池310（即圖1的圖面左邊數來第二個電池310）的充放電曲線，細線為圖1中第三個電池310（即圖1的圖面最右邊的電池310）的充放電曲線，虛線為圖1中三個電池310在不同時間點的平均電壓所構成的曲線。在本實施例中，當控制模組220根據其持續偵測到的每一個電池310的電壓值判斷第一差值大於第一默認電壓差值且最低電壓值大於平衡啟動電壓值時，執行平衡作業直到判斷每一個第二差值小於第二默認電壓差值或者最低電壓值小於平衡啟動電壓值時停止，其中，第二默認電壓差值小於第一默認電壓差值，釋放電啟動電壓值大於平衡啟動電壓值。其中，第二默認電壓差值可為但不限於50 mV，平衡啟動電壓值可為但不限於3925 mV；第二默認電壓差值與平衡啟動電壓值的大小可依據不同的電池種類與實際需求進行調整。

更詳細地說，所述執行平衡作業包括以下步驟：開啟第二差值大於第一默認電壓差值的所有電池310所並聯連接的開關330，使所述多個電池310通過其並聯連接的所述平衡電阻320進行放電，並持續判斷每一個第二差值是否小於第二默認電壓差值；以及當多個電池310中的任一個第二差值小於第二默認電壓差值時，則關閉所述電池310所並聯連接的開關330。

也就是說，控制模組220執行平衡作業時，可開啟部分/全部開關330；當控制模組220判斷每一個第二差值小於第二默認電壓差值或者最低電壓值小於平衡啟動電壓值時，關閉所有已開啟的開關330，即停止執行平衡作業。

此外，在本實施例中，電池延壽方法還可包括以下步驟：如果在執行放電作業或平衡作業過程中，判斷電池組210進行充電或放電，則停止執行放電作業或平衡作業。換句話說，當控制模組220在執行放電作業或平衡作業過程中，判斷電池組210進行充電或放電，則關閉所有的開關330，以停止執行放電作業或平衡作業。需注意的是，在本申請中，電池組210進行放電為電池組210提供電力給外部負載；所述放電作業通過控制模組220開啟開關330，使電池組210的電池310通過其並聯連接的平衡電阻320進行放電（即通過平衡電阻320釋放電能），以降低飽電存儲的電壓；所述平衡作業通過控制模組220開啟開關330，使電池組210的電池310通過其並聯連接的平衡電阻320進行放電（即通過平衡電阻320釋放電能），以平衡電池組210的所有電池310之間的電壓。

在一實施例中，步驟410中的確定由多個電池310串聯構成的電池組充電完成且處於靜置狀態，包括：當電池組210的總電壓值或平均電壓值大於判定電壓值的維持時間大於判定時間時，確定電池組210充電完成且處於所述靜置狀態。其中，電池組210的平均電壓值為電池組210中所有電池310的平均電壓值，所述判定電壓值與所述判定時間可依據實際需求進行調整。

在一實施例中，可將上述應用圖2的電池延壽方法的電池裝置200設置於不斷電系統（uninterruptible power supply，UPS），由於電池組210充飽電後可通過放電作業不會使電池310長時間處於高溫高壓的飽電狀態，或者可通過平衡作業不會使多個電池310之間產生不平衡問題，因此，可延長電池組210的使用壽命，進而讓所述不斷電系統的維修成本下降。

請參閱圖1與圖5，圖5為圖1的電池裝置所應用的電池延壽方法的另一實施例流程圖。在本實施例中，電池延壽方法由控制模組220所執行，所述電池延壽方法包括以下步驟：每當由多個電池310串聯構成的電池組210充電完成且處於靜置狀態時，持續偵測多個電池310中的每一個的電壓值（步驟510）；以及判斷多個電池310中的第一差值大於第一默認電壓差值且最低電壓值大於平衡啟動電壓值時，執行平衡作業直到多個電池310中的每一個第二差值小於第二默認電壓差值或者最低電壓值小於平衡啟動電壓值時停止，其中，第一差值為多個電池310中的最高電壓值與最低電壓值之間的差值；每一個第二差值為多個電池310中的每一個的電壓值與最低電壓值之間的差值；第二默認電壓差值小於第一默認電壓差值（步驟520）。

通過上述步驟，每當電池組210充電完成且處於所述靜置狀態時，可使電池組210的多個電池310執行平衡作業，在多次充電與放電後電池組210的多個電池310仍可保持平衡狀態，延長電池組210的使用壽命。

在一實施例中，所述電池延壽方法還包括以下步驟：如果在執行所述平衡作業過程中，判斷電池組210進行充電或放電，則停止執行所述平衡作業。換句話說，當控制模組220在執行平衡作業過程中，判斷電池組210進行充電或放電，則關閉所有的開關330，以停止執行平衡作業。

在一實施例中，所述執行平衡作業包括以下步驟：開啟所述第二差值大於第一默認電壓差值的所有電池310所並聯連接的開關330，使所述多個電池310通過其並聯連接的所述平衡電阻320進行放電，並持續判斷每一個第二差值是否小於第二默認電壓差值；以及判斷多個電池310中的任一個所述第二差值小於第二默認電壓差值時，則關閉所述電池310所並聯連接的開關330。詳細描述已於上述段落加以說明，於此不再贅述。

在一實施例中，多個電池310串聯構成電池組210充電完成為電池組210的總電壓值或平均電壓值大於判定電壓值。其中，所述判定電壓可依據實際需求進行調整。

綜上所述，本申請實施例的電池延壽方法，通過由多個電池串聯構成的電池組充電完成且處於靜置狀態後，根據每一個電池的電壓值、第一默認電壓差值、釋放電啟動電壓值及/或平衡啟動電壓值、第二默認電壓差值的對應關係執行放電作業及/或平衡作業，以降低電池組中每一個電池飽電存儲的電壓，減少高壓飽電的存儲時間，將可以延長電池組的使用壽命。

雖然在本申請的圖式中包含了以上描述的組件，但不排除在不違反發明的精神下，使用更多其他的附加元件，已達成更佳的技術效果。

雖然本發明使用以上實施例進行說明，但需要注意的是，這些描述並非用於限縮本發明。相反地，此發明涵蓋了所屬技術領域中的技術人員顯而易見的修改與相似設置。所以，請求項範圍須以最寬廣的方式解釋來包含所有顯而易見的修改與相似設置。

100…充電裝置； 200…電池裝置； 210…電池組； 220…控制模組； 300…電池模組； 310…電池； 320…平衡電阻； 330…開關； 410、420、430、440、450、510、520…步驟。

此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用於解釋本申請，並不構成對本申請的不當限定。在附圖中：

圖1為應用本申請的電池延壽方法的電池裝置利用充電裝置進行充電的一實施例示意圖；圖2為圖1的電池裝置所應用的電池延壽方法的一實施例流程圖；圖3為執行放電作業的每一個電池的充放電曲線的一實施例示意圖；圖4為執行平衡作業的每一個電池的充放電曲線的一實施例示意圖；以及圖5為圖1的電池裝置所應用的電池延壽方法的另一實施例流程圖。

410、420、430、440、450…步驟。

Claims

一種電池延壽方法，包括：確定由多個電池串聯構成的電池組充電完成且處於靜置狀態後，持續偵測所述多個電池中的每一個的電壓值；將所述多個電池中的最高電壓值與最低電壓值之間的差值設定為第一差值；將所述多個電池中的每一個的電壓值與所述最低電壓值之間的差值設定為第二差值；判斷所述第一差值小於第一默認電壓差值且所述最低電壓值大於釋放電啟動電壓值時，執行放電作業直到所述最低電壓值小於所述釋放電啟動電壓值時停止；以及判斷所述第一差值大於所述第一默認電壓差值且所述最低電壓值大於平衡啟動電壓值時，執行平衡作業直到每一個所述第二差值小於第二默認電壓差值或者所述最低電壓值小於所述平衡啟動電壓值時停止，其中，所述第二默認電壓差值小於所述第一默認電壓差值，所述釋放電啟動電壓值大於所述平衡啟動電壓值。
如請求項1所述的電池延壽方法，其中，所述確定由多個電池串聯構成電池組充電完成且處於靜置狀態的步驟，包括：當所述電池組的總電壓值或平均電壓值大於判定電壓值的維持時間大於判定時間時，確定所述電池組充電完成且處於所述靜置狀態。
如請求項1所述的電池延壽方法，還包括：如果在執行所述放電作業或所述平衡作業過程中，判斷所述電池組進行充電或放電，則停止執行所述放電作業或所述平衡作業。
如請求項1所述的電池延壽方法，其中，所述多個電池中的每一個通過開關並聯連接平衡電阻，所述執行放電作業包括：開啟所有所述開關，使所述多個電池通過其並聯連接的所述平衡電阻進行放電。
如請求項1所述的電池延壽方法，其中，所述多個電池中的每一個通過開關並聯連接平衡電阻，所述執行平衡作業包括：開啟所述第二差值大於所述第一默認電壓差值的所有電池所並聯連接的所述開關，使所述多個電池通過其並聯連接的所述平衡電阻進行放電，並持續判斷每一個所述第二差值是否小於所述第二默認電壓差值；以及當所述多個電池中的任一個的所述第二差值小於所述第二默認電壓差值時，則關閉所述電池所並聯連接的所述開關。
一種電池延壽方法，包括：每當由多個電池串聯構成的電池組充電完成且處於靜置狀態時，持續偵測所述多個電池中的每一個的電壓值；以及判斷所述多個電池中的第一差值大於第一默認電壓差值且最低電壓值大於平衡啟動電壓值時，執行平衡作業直到所述多個電池中的每一個第二差值小於第二默認電壓差值或者所述最低電壓值小於所述平衡啟動電壓值時停止，其中，所述第一差值為所述多個電池中的最高電壓值與所述最低電壓值之間的差值；每一個所述第二差值為所述多個電池中的每一個的電壓值與所述最低電壓值之間的差值；所述第二默認電壓差值小於所述第一默認電壓差值。
如請求項6所述的電池延壽方法，還包括：如果在執行所述平衡作業過程中，判斷所述電池組進行充電或放電，則停止執行所述平衡作業。
如請求項6所述的電池延壽方法，其中，所述多個電池中的每一個通過開關並聯連接平衡電阻，所述執行平衡作業包括：開啟所述第二差值大於所述第一默認電壓差值的所有電池所並聯連接的所述開關，使所述多個電池通過其並聯連接的所述平衡電阻進行放電，並持續判斷每一個所述第二差值是否小於所述第二默認電壓差值；以及判斷所述多個電池中的任一個的所述第二差值小於所述第二默認電壓差值時，則關閉所述電池所並聯連接的所述開關。
如請求項6所述的電池延壽方法，其中，所述多個電池串聯構成電池組充電完成為所述電池組的總電壓值或平均電壓值大於判定電壓值。