[发明专利]平衡电池系统分支电流的方法和平衡分支电流的电池系统

说明书

技术领域

本发明关于一种平衡电池系统分支电流的方法，尤指由多个具有适当尺寸(package size)及导通电阻(Rdson)的场效应晶体管结合成的场效应晶体管开关，且经由选择该些场效应晶体管的开及关而可调整分支阻抗，达到平衡电池系统分支电流的方法。藉此方法，本发明进一步提供能平衡分支电流的电池系统。

背景技术

参见图1所示，代表了一电池系统(Battery system)的简略电路图，其具有以多个电池芯(Cell)串接的第一电池串(Battery string)BS1及第二电池串BS2，且两者并联；第一电池串BS1的电压为V1，而第二电池串BS2的电压为V2，并分别具有一第一电阻R1及第二电阻R2。总电流I，且在第一电池串BS1及第二电池串BS2上的分支电流分别为I1及I2。由此，可得

I1＝[R2*I-(V2-V1)]/(R1+R2).

I2＝[R1*I-(V1-V2)]/(R1+R2).

分支电流差(I2-I1)为

(I2-I1)＝[(R1-R2)*I-2*(V1-V2)]/(R1+R2)

为了要使分支电流平衡，即I2等于I1，可推得

R1＝R2+2(V1-V2)/I

进者，在图2显示了一个达到平衡电流的方法，就是在在第一电池串BS1及第二电池串BS2上分别增设一第一阻抗调整器IM1及第二阻抗调整器IM2，藉由调整阻抗而达到电流平衡。

例如，在申请人的中国台湾发明专利申请案号第100113474号「并联电池电流不平衡值调整方法，及并联电池用之阻抗调整器」前案中即揭露了相关技术，主要是在其中之一并联电池线路上串联一阻抗调整器，使该电池的总和串联阻抗可被控制；经由调整该阻抗调整器以控制该串联阻抗，使得该并联电池的不平衡值为0，使该并联电池的不平衡值被消除。

阻抗调整器具有最低阻抗值特性(Rdson，例如约3mΩ)，故在锂钴电池的应用中，因为电池系统内阻抗值一般较高(例如15mΩ)，故可在前案中使用场效应晶体管构成的阻抗调整器来调整不平衡电流。然而，在锂铁电池的应用中，由于电池系统的内阻抗值一般较低(约3mΩ)，则无法有效地用阻抗调整器调整电流不平衡值。

在图2A中则进一步揭露了第一及第二阻抗调整器IM1及IM2分别是以一第一场效应晶体管开关Q1及一第二场效应晶体管开关Q2。

如图3所示，在实际应用中，分支阻抗(branch Impedances)很低(例如在高功率系统中利用FeP04电池芯)，第一场效应晶体管开关Q1可能必需并联几个金属氧化半导体场效应晶体管(MOSFETs)以达到为了有效阻抗调整的理想低值，如图3A所示。

这些增加的场效应晶体管是与充电场效应晶体管(CFETs)及放电场效应晶体管(DFETs)在分支上串接。控制这些金属氧化半导体场效应晶体管(MOSFETs)可能存在一个很大的问题，因为在这些金属氧化半导体场效应晶体管线性操作区域(linear operating region)的增益(gains)非常高，控制微量的阻抗变化(几个mOhms)是非常难以达成的。

这个难题进一步经由电阻的温度依附关系(temperature dependence)而加剧(主要在电池芯以及这些金属氧化半导体场效应晶体管上)。

发明内容

针对先前技术的问题点，本发明的目的在于提供一种平衡电池系统分支电流的方法和平衡分支电流的电池系统，其可调整分支阻抗，以平衡电池系统分支电流。

所述平衡电池系统分支电流的方法，其中，该电池系统由多个并联的电池串所组成，每一电池串连接一场效应晶体管开关，而该场效应晶体管开关由适合大小的多个场效应晶体管结合，且该些场效应晶体管具有不同饱和导通电阻值，经由选择该些场效应晶体管的开及关，而调整分支阻抗，平衡电池系统分支电流。

其中，该些电池串为锂电池包，内建了用来保护及控制的充电场效应晶体管及放电场效应晶体管，而该些场效应晶体管开关整合于该些充电场效应晶体管及放电场效应晶体管。

其中，每一该场效应晶体管具有其本身的闸控制，可成对或也可成群结合。

其中，经由依据建立的法则来开/关被选择的该些场效应晶体管，以限制或大致地调整分支电流，达到控制。

其中，该些场效应晶体管提供有适当温度管理。

所述能平衡分支电流的电池系统，其包括：