[发明专利]充电式电池管理系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及电能转换调整电路的技术领域，特别涉及一种在利用控制单元控制充电开关以通过独立的储能单元的同时对至少一具低电位的电池单元充电，而达均衡各电池单元电位的充电式电池管理系统及其方法。

背景技术

目前，电动车或油电混合车等绿色交通机具大量采用锂铁电池作为可重复充放电的动能供应电池组，又由于单一锂铁电池的电压一般约为3～4伏特，远远不足于电动车或油电混合车所需的高达100伏特以上的驱动电压，因此，其动能供应电池组势必由多个锂铁电池单元串联而成。然而，常理言之，各电池单元间原本即具有些微的特性差异，例如内阻不同而造成充放电时可容纳及输出的电能不同，再经过多次的反复充放电后将使各电池单元间具有一电压差，造成各电池单元的电位不平衡，降低电池组的性能效率。另外，若电池单元电位过高时，将加速电池老化或烧毁，反之，若电位过低时则造成电池老化损坏。

为解决上述问题，在现有技术中可采用以旁路电阻并联耦接具有较高电能的电池单元的方式消耗多余电能而均衡各电池单元的电位，然此种被动式电池电位均衡方式将因电阻耗能而产生热量，造成电池组温度上升而减短使用寿命、降低能量转换效率且不易扩充。

发明内容

有鉴于现有技术的问题，本发明的主要目的在于，提供一种充电式电池管理系统及其方法，使所述多个电池单元同时或单独加速充电而均衡各所述电池单元的电位，达提升电池组转换效率及延缓电池老化的功效；

本发明的另一目的在于，避免过充而造成所述电池组损坏；

本发明的又一目的在于，为避免所述多个电池单元过度放电而造成电池老化；

本发明的再一目的在于，提升所述电池组的储电效率。

为实现上述目的：本发明公开的技术方案为：一种充电式电池管理系统，其中，适用以监控利用电源进行充电的一电池组的多个电池单元，且通过独立充电的方式均衡各所述电池单元所储存的电能量，其包含：

多个储能单元，是耦接电源及所述电池组，各所述储能单元包含一第一线圈、一磁芯及一第二线圈，各所述第一线圈通过所述磁芯耦合所述第二线圈且串接一第一开关；

一监测单元，是电性连接所述多个电池单元，监测所述多个电池单元的电位、电流及温度，并比对所述多个电池单元的电位平衡状态，当所述多个电池单元的其中至少的一相对具有较低电位时，所述监测单元输出一充电讯号；及

一控制单元，是耦接所述监测单元且通过所述多个第一开关耦接所述多个储能单元，所述控制单元接收所述充电讯号而释放所述电池组的电能以形成一第一电流，且导通对应的所述第一开关，使所述第一电流流入对应的所述第一线圈后，通过所述第一线圈与所述第二线圈的互感效应，产生一增充电流，增加对应的所述电池单元的充电电流量。

所述的充电式电池管理系统，其中，更包括一第二开关，是耦接电源、所述多个储能单元及所述控制单元，当所述监测单元测得所述电池组的充电电流过大、电位能达饱合或温度过高时，输出一停电讯号至所述控制单元，使所述控制单元关闭所述第二开关而停止电源供电。

所述的充电式电池管理系统，其中，所述第二开关为低功耗且可承受200安培以上工作电流的电子式开关。

所述的充电式电池管理系统，其中，更包括一放电防护单元，是耦接所述控制单元及所述电池组，当所述监测单元测得所述多个电池单元的电位状态过低时，输出一异常讯号至所述控制单元，使所述控制单元通过所述放电防护单元停止对所述电池组放电。

所述的充电式电池管理系统，其中，各所述第二线圈是通过一第三开关耦接一同步整流元件，使所述储能单元同步整流所述第一电流而充电所述电池单元。

本发明还公开一种充电式电池管理方法，是所述的充电式电池管理系统监控利用电源进行充电的一电池组的多个电池单元，且通过独立充电的方式均衡各所述电池单元所储电能量的运作方式，其中，其包含下列步骤：

以所述监测单元监测所述多个电池单元的电位、电流及温度；

比对所述多个电池单元的电位平衡状态；

当所述多个电池单元的其中至少的一相对具有较低电位时，所述监测单元输出一充电讯号至所述控制单元；

接收所述充电讯号，所述控制单元将释放所述电池组的电能而形成一第一电流，且导通对应的所述第一开关；及

使所述第一电流流入对应的所述第一线圈后，通过所述第一线圈与所述第二线圈的互感效应，产生一增充电流，增加对应的所述电池单元的充电电流量。

所述的充电式电池管理方法，其中，所述监测单元监测所述多个电池单元时，更包括下列步骤：