專利名稱：放電式電池管理裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是屬于電能轉換調整裝置的技術領域，特別是關于ー種利用控制模塊控制充放電開關以通過獨立的儲能模塊同時對至少一具高電位的電池單元放電，以達到等化各電池單元電位的放電式電池管理裝置及其方法。
背景技術：
目前，電動車或油電混合車等綠色交通機具是大量采用鋰鐵電池作為可重復充放電的動能供應電池組，又由于單ー鋰鐵電池的電壓一般約為3 4伏特，遠遠不足于電動車或油電混合車所需高達100伏特以上的驅動電壓，因此，其動能供應電池組勢必由多個鋰鐵電池単元串聯而成。然而，常理言之，各電池單元間原本即具有些微的特性差異，例如內阻不同而造成充放電時可容納及輸出的電能不同，再經過多次的反復充放電后將使各電池單元間具有ー電壓差，造成各電池單元的電位不平衡，降低電池組的性能效率。又，若電池 單元電位過高時，將加速電池老化或燒毀，反之，若電位過低時則造成電池老化損壞。為解決上述問題，于現有技術中可采用以旁路電阻并聯耦接具有較高電能的電池単元的方式消耗多余電能而均衡各電池單元的電位，然此種被動式電池電位等化方式將因電阻耗能而產生熱量，造成電池組溫度上升而減短使用壽命、降低能量轉換效率且不易擴充。又或，可利用電感或變壓器等轉換裝置將電池単元的多余電能移轉至其他電池單元中，請參閱圖1，其為現有主動式電池電位等化裝置的電路示意圖。如圖所示，所述電池管理裝置I是獨立于ー電池組2的充放電電路，利用一變壓器10作為能量轉移元件，且其一次側串接一第一開關11后耦接ー控制模塊12，而其二次側則通過多個第二開關13分別耦接多個電池単元20，而又所述多個第二開關13受所述控制模塊12控制。當ー檢測模塊14檢測發覺所述多個電池單元20的其中的一出現電位、電壓或溫度異常而需進行調整時，所述控制模塊12導通所述第一開關11，使所述電池組2的電能傳送至所述變壓器10的一次側，經過ー導通周期后，所述控制模塊12使所述第一開關11關閉且導通具較低電位的所述電池単元20對應的所述多個第二開關13，以由所述變壓器10的二次側將電能儲入而等化各所述電池単元20電位。由此可知，上述方法雖可平衡各電池單元20間的電位，但附加于充電電路上的額外開關將使電路結構過于復雜且増加電路成本，再者，此法是使所述電池組2整體放電后，將電能傳送至電位較低的電池單元20中，如此，一旦有任何需調整的所述電池単元20存在，則全體的所述多個電池單元20皆需放電，造成充電效率低落且加速電池老化。
發明內容有鑒于現有技術的問題，本實用新型的目的在于提供一種放電式電池管理裝置，以由多個儲能模塊使電池單元単獨放電而等化各電池單元的電位。為達上述目的，本實用新型的放電式電池管理裝置是適用以監控利用電源進行充電的ー電池組的多個電池単元，且通過獨立放電的方式等化各所述電池単元所儲存的電能量，其包含多個儲能模塊、一監測模塊及ー控制模塊。所述多個儲能模塊耦接電源及所述電池組，各所述儲能模塊包含一第一線圈、一磁芯及一第二線圈，且各所述第一線圈由所述磁芯耦合所述第二線圈，而各所述第二線圈通過一第一開關耦接所述電池単元。所述監測模塊是電性連接所述多個電池單元，監測所述多個電池單元的電位、電流及溫度，并比對所述多個電池單元的電位平衡狀態，當所述多個電池單元的其中至少之ー相對具有較高電位吋，所述監測模塊輸出一放電訊號。又所述控制模塊耦接所述多個儲能模塊及所述監測模塊，所述控制模塊接收所述放電訊號以導通對應的所述第一開關而使對應的所述電池単元于充電的同時釋放電能至對應的所述第二線圈，通過所述第二線圈與所述第一線圈的互感效應，使釋放的電能傳送至對應的所述第一線圈后，儲存于對應的所述儲能模塊，反饋至裝置。為避免所述多個電池單元過充而造成所述電池組損壞，所述放電式電池管理裝置更包括一第二開關，是耦接電源、所述多個儲能模塊及所述控制模塊，當所述監測模塊測得所述電池組的充電電流過大、電位能達飽合或溫度過高時，輸出一停電訊號至所述控制模塊，使所述控制模塊關閉所述第二開關而停止電源供電。又所述第二開關為低功耗且可承受200安培以上工作電流的電子式開關。另ー方面，為避免所述多個電池單元過度放電而造成短路，所述放電式電池管理裝置更包括一放電防護模塊，是耦接所述控制模塊及所述電池組，當所述監測模塊測得所述多個電池單元的電位狀態過低時，輸出一異常訊號至所述控制模塊，使所述控制模塊通過所述放電防護模塊停止所述電池組放電。再者，為提升所述電池組的儲電效率，各所述第一線圈是通過ー第三開關耦接一同步整流元件，使所述儲能模塊同步整流電源電壓而充電所述電池單元，且所述第三開關為ー金屬氧化物半導體場效應晶體管。或者，各所述第一線圈是串接一二極管，以非同步整流充電電流。本實用新型可使具相對高電位的至少一所述電池単元于充電的同時釋放出多余電量而反饋至充電裝置，以平衡所述多個電池單元間的電位狀態。
圖I為現有主動式電池電位等化裝置的電路示意圖；圖2為本實用新型較佳實施例的第一實施態樣的方塊圖；圖3為本實用新型較佳實施例的第一實施態樣的電路示意圖；圖4為本實用新型較佳實施例的第二實施態樣的電路示意圖。附圖標記說明1-電池管理裝置；10_變壓器；11-第一開關；12-控制模塊；13-第二開關；14_檢測模塊；2-電池組；20_電池單元；3_放電式電池管理裝置；30_儲能模塊；301-第一線圈；302_磁芯；303_第二線圈；304_第一開關；305_第三開關；31_監測模塊；32_控制模塊；33_第二開關；34_放電防護模塊；35_同步整流元件；4_電池組；40-電池單元。
具體實施方式
為使貴審查委員能清楚了解本實用新型的內容，謹以下列說明搭配圖式，敬請參閱。請參閱圖2 圖4，其分別為本實用新型較佳實施例的第一實施態樣的方塊圖、電路示意及第ニ實施態樣的電路示意。如圖所示，所述放電式電池管理裝置3是用以充電及監控所述電池組4的多個電池単元40，其包含多個儲能模塊30、ー監測模塊31、ー控制模塊32、一第二開關33及一放電防護模塊34。各所述儲能模塊30包含一第一線圈301、ー磁芯302及一第二線圈303，各所述第一線圈301由所述磁芯302耦合所述第二線圈303，而各所述第二線圈303通過ー第一開關304耦接所述電池単元40。所述監測模塊31電性連接所述多個電池單元40及所述控制模塊32。所述控制模塊32耦接第一開關304，且平時處于待機狀態，僅于所述監測模塊31測得異常而發出訊號時啟動，以節省待機功耗。所述第二開關33耦接于電源、所述多個儲能模塊30及所述控制模塊32間，而所述放電防護模塊34則耦接所述控制模塊32及所述電池組4。所述監測模塊31監測所述多個電池單元40的電位、電流及溫度，以檢測所述多個 電池單元40是否未過溫、未過流或電位未過低而可輸出放電電流？若是，通過所述控制模塊32開啟所述電池單元40的放電功能，反之則關閉放電功能。接著，當所述電池組4的充電電流過大或溫度過高時，所述監測模塊31比對所述多個電池單元40的電位狀態是否已達飽合狀態，若某一所述電池單兀40ィ所儲電能大于ー最大電能值,例如3. 65伏特時，即輸出一停電訊號及一放電訊號至所述控制模塊32，使所述控制模塊32關閉所述第二開關33而停止電源輸入，以避免輸入端出現異常錯誤而過充或燒毀所述電池組4。同時，所述控制模塊32導通對應的所述第一開關304べ而使對應的所述電池単元40ィ于充電的同時釋放多余的電能至對應的所述第二線圈30L再由所述第二線圈303與所述第一線圈301的互感效應將釋放的電能傳送至對應的所述第一線圈30U而暫存于對應的所述多個儲能模塊30_i中并反饋至裝置。值得注意的是，所述第二開關33為低功耗且可承受200安培以上エ作電流的電子式開關，以避免裝置開關機瞬間產生火花而損壞電路，且其滿載時總功耗低于50瓦則有利于省電，符合環保需求。反之，若無大于3. 65伏特的所述電池単元40，所述監測模塊31進ー步判斷各所述電池単元40的電位誤差量是否小于ー誤差預設值，例如正負O. 05伏特，若是，則再次檢測所述電池單元40是否正進行充電或放電，以繼續監測所述多個電池單元40或結束監測作業。又若各所述電池単元40的電位誤差量是大于正負O. 05伏特，則發出所述放電訊號至所述控制模塊32，以開啟對應的所述二等第一開關304_2、304_n使大于所述電池組4電位平均值的所述二等電池單元40_2、40_n釋放電能至對應的所述二等第二線圈303_2、303_n后，通過對應的所述二等第一線圈301_2、301_n將釋放的電能暫存于對應的所述二等儲能模塊30_2、30_n中，反饋至裝置。如此，不浪費電能且可快速等化所述多個電池單元40間的電位，提升所述電池組4的充電效率，以可作為應用于大電流，例如串聯所述多個電池単元40至384伏特而形成高壓的所述電池組4充放電設備中的主動電位平衡裝置。并且，當所述監測模塊31測得所述多個電池單元40的電位狀態過低時，輸出ー異常訊號至所述控制模塊32，使所述控制模塊32通過所述放電防護模塊34停止所述電池組4放電，以避免所述多個電池單元40過度放電而造成老化損壞。如此，所述放電式電池管理裝置3可通過所述監測模塊31、所述第二開關33及所述放電防護模塊34對所述電池組4進行完善的保護。[0020]再者，各所述第一線圈301是串接可為ニ極管的非同步整流元件，以濾波整流充電電流的同時調整充電周期。或進ー步地，使各所述第一線圈301串接可為金屬氧化物半導體場效應晶體管的一第三開關305后耦接一同步整流元件35，當所述第三開關305導通時，所述儲能模塊30將同步整流電源電壓而充電所述多個電池単元40，以提增電能轉換效率達70%以上。以上所述 為舉例性的較佳實施例，而非為限制性者。任何未脫離本實用新型的精神與范疇，而對其進行的等效修改或變更，均應包含于后附的申請專利范圍中。
權利要求1.一種放電式電池管理裝置，其特征在于，是適用以監控利用電源進行充電的一電池組的多個電池單元，且通過獨立放電而等化各所述電池單元所儲存的電能量，其包含 多個儲能模塊，是耦接電源及所述電池組，各所述儲能模塊包含一第一線圈、磁芯及一第二線圈，且各所述第一線圈由所述磁芯耦合所述第二線圈，而各所述第二線圈通過一第一開關耦接所述電池單元； 一監測模塊，是電性連接所述多個電池單元，監測所述多個電池單元的電位、電流及溫度，并比對所述多個電池單元的電位平衡狀態，當所述多個電池單元的其中至少之一相對具有較高電位時，所述監測模塊輸出一放電訊號；及 一控制模塊，是耦接所述多個儲能模塊及所述監測模塊，所述控制模塊接收所述放電訊號以導通對應的所述第一開關而使對應的所述電池單元于充電的同時釋放電能至對應 的所述第二線圈，通過所述第二線圈與所述第一線圈的互感效應，使釋放的電能傳送至對應的所述第一線圈后，儲存于對應的所述儲能模塊，反饋至裝置。
2.根據權利要求I所述的放電式電池管理裝置，其特征在于，更包括一第二開關，是耦接電源、所述多個儲能模塊及所述控制模塊，當所述監測模塊測得所述電池組的充電電流過大、電位能達飽合或溫度過高時，輸出一停電訊號至所述控制模塊，使所述控制模塊關閉所述第二開關而停止電源供電。
3.根據權利要求2所述的放電式電池管理裝置，其特征在于，所述第二開關為低功耗且可承受200安培以上工作電流的電子式開關。
4.根據權利要求I所述的放電式電池管理裝置，其特征在于，更包括一放電防護模塊，是耦接所述控制模塊及所述電池組，當所述監測模塊測得所述多個電池單元的電位狀態過低時，輸出一異常訊號至所述控制模塊，使所述控制模塊通過所述放電防護模塊停止對所述電池組放電。
5.根據權利要求I所述的放電式電池管理裝置，其特征在于，各所述第一線圈是通過一第三開關耦接一同步整流元件，使所述儲能模塊同步整流電源電壓而充電所述電池單
6.根據權利要求5所述的放電式電池管理裝置，其特征在于，所述第三開關為一金屬氧化物半導體場效應晶體管。
7.根據權利要求I所述的放電式電池管理裝置，其特征在于，各所述第一線圈是串接一二極管，以非同步整流充電電流。
專利摘要本實用新型是有關于一種放電式電池管理裝置，其是利用一監測模塊監測多個電池單元，于所述多個電池單元的電位、電流及溫度發生變異時，由一控制模塊控制隔離式的多個儲能模塊，以于所述電池組充電的同時對至少一相對高電位的所述電池單元放電而平衡所述電池組的整體電位，提升裝置能量轉換效率。
文檔編號H02J7/00GK202488173SQ20122004012
公開日2012年10月10日 申請日期2012年2月8日 優先權日2012年2月8日
發明者李佳原, 皮爾珍貝尼 申請人:李佳原