TW201308832A - 電池組管理系統及平衡電池組中的電池模組的方法 - Google Patents

Abstract

本發明公開了一種電池組管理系統及平衡電池組中的多個電池模組的方法。該電池組管理系統包括多個電池模組，多個第一均衡單元，分別耦接至該多個電池模組；多個第二均衡單元，分別耦接至該多個電池模組，以及多個控制器，分別耦接至該多個電池模組，當該多個控制器中的一第一控制器確定一第一電池模組的一輸出電壓大於該第一電池模組以及一第二電池模組的一輸出電壓和時，該第一控制器控制該第一電池模組中的一第一均衡單元來調整該第一電池模組的一輸出電壓，當該第一控制器確定該第一電池模組以及該第二電池模組的一輸出電壓和大於該第一電池模組的一輸出電壓時，該第一控制器控制該第一電池模組中的一第二均衡單元來調整該輸出電壓和。

Description

電池組管理系統及平衡電池組中的電池模組的方法

本發明係關於一種電池組管理系統，特別是一種平衡電池組中的電池模組的系統及其方法。

在過去的幾十年裡，對電子裝置的各種應用需求(例如，電源)日益俱增，因此，電池組(例如，可充電電池組)獲得了持續的發展。

電池組包括多個串聯耦接的電池單元。當一個電池單元損壞時，電池組的壽命會縮短。任意兩個電池單元之間發生不平衡時，也會縮短電池組的壽命。圖1所示為傳統鉛酸電池組100的方塊圖。由於結構簡單，鉛酸電池組100通常用於低成本應用中。

鉛酸電池組100包括多個串聯耦接的電池模組101-104。每個電池模組包括六個電池單元111-116和兩個電極120和129。經由兩個電極120和129只能監測每個電池模組的電壓。一旦電池單元111-116中的任意一個電池單元損壞了，將損壞整個鉛酸電池組100；電池單元111-116中的任意兩個電池單元之間發生不平衡，將縮短鉛酸電池組100的壽命。

本發明的目的為提供一種用於電池組的電池組管理系統，包括：多個電池模組、多個第一平衡單元，分別與 該多個電池模組耦接；多個第二平衡單元，分別與該多個電池模組耦接；以及多個控制器，分別耦接至該多個電池模組，當該多個控制器中的一第一控制器確定一第一電池模組的輸出電壓大於該第一電池模組以及一第二電池模組的輸出電壓和時，該第一控制器控制該第一電池模組中的一第一平衡單元來調整該第一電池模組的輸出電壓，當該第一控制器確定該輸出電壓和大於該第一電池模組的輸出電壓時，該第一控制器控制該第一電池模組中的一第二平衡單元來調整該輸出電壓和。

本發明還提供一種平衡電池組中的多個電池模組的方法，包括：比較一第一電池模組的輸出電壓與該第一電池模組以及一第二電池模組的輸出電壓和，當該第一電池模組的輸出電壓大於該輸出電壓和時，調整該第一電池模組的輸出電壓，當該輸出電壓和大於該第一電池模組的輸出電壓時，調整該第一電池模組和該第二電池模組的輸出電壓和。

本發明還提供一種用於電池組的電池組管理系統，包括：比較一第一電池模組的輸出電壓與該第一電池模組以及一第二電池模組的輸出電壓和的裝置，當該第一電池模組的輸出電壓大於該輸出電壓和時，調整該第一電池模組的輸出電壓，並且當該輸出電壓和大於該第一電池模組的輸出電壓時，調整該輸出電壓和的裝置。

以下將對本發明的實施例給出詳細的說明。雖然本發 明將結合實施例進行闡述，但應理解這並非意指將本發明限定於這些實施例。相反地，本發明意在涵蓋由後附申請專利範圍所界定的本發明精神和範圍內所定義的各種變化、修改和均等物。

此外，在以下對本發明的詳細描述中，為了提供針對本發明的完全的理解，提供了大量的具體細節。然而，於本技術領域中具有通常知識者將理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。在另外的一些實例中，對於大家熟知的方法、程序、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明之主旨。

圖2A所示為根據本發明的一個實施例的用於電池組(例如，鉛酸電池組)的電池組管理系統200的方塊圖。透過平衡技術延長電池組的壽命，並提高電池組管理系統200的效率。

在一個實施例中，電池組包括多個串聯耦接的電池模組211-216。電池模組211-216中的每個電池模組分別包括多個電池單元，例如，3、4、5或6個電池單元。以每個電池單元的電壓為2伏特為例，根據對應的數目，則每個電池模組的電壓為6伏特、8伏特、10伏特或12伏特。電池組與平衡單元220耦接。在一個實施例中，平衡單元220包括分別與電池模組211-216耦接的多個平衡電路221-226。更具體地說，平衡電路221與電池模組211耦接，平衡電路222與電池模組212耦接等等。然而電池單元、電池模組和平衡電路的數目並不限於此，其數目可根據不同應用的需求而改變。為了簡明和清楚起見，下面以包含 6個電池單元的12伏特電池模組為例進行詳細描述。

控制器230耦接至電池組(例如，電池模組211-216)，且監測電池模組211-216的參數(例如，電壓和/或溫度)。在一個實施例中，控制器230即時地監測電池模組211-216的電壓，且計算電池模組211-216之間的電壓差。控制器230根據該電壓差判斷是否發生不平衡。當電池模組211-216之間發生不平衡，控制器230控制相應的平衡電路調整不平衡的電池模組的電壓。在一個實施例中，控制器230設定臨限值V_THM，用於判斷是否發生不平衡。如果電池模組211-216之間的的電壓差大於臨限值V_THM，則控制器230判定發生了不平衡。接著，控制器230啟動相應的平衡電路來調整不平衡的電池模組的電壓。

在一個實施例中，控制器230檢測到電池模組211和212的電壓分別為V_M1和V_M2，例如，分別為12.4伏特和12伏特。如果電池模組211和212之間的電壓差△V_M12大於臨限值V_THM(例如，0.1伏特)，控制器230判定電池模組211和212之間發生了不平衡。在控制器230的控制下，平衡電路221和222調整電池模組211和212的電壓以平衡電池模組211和212，使電池模組211和212之間的電壓差△V_M12不再大於臨限值V_THM。在一個實施例中，在被動模式下，平衡電路221在放電過程中對電池模組211進行放電或平衡電路221在充電過程中旁路電池模組211。經過一個或多個週期的放電或旁路，直至△V_M12降至臨限值V_THM。在另一個實施例中，在主動模式下，經由變壓器(未示出)將電池模組211的能量傳輸給電池模組 212，直至△V_M12降至臨限值V_THM。

在一個實施例中，如果多個電池模組之間發生不平衡，控制器230計算這些電池模組之間的電壓差，且給電壓差設定優先順序。例如，將具有最大值的電壓差設為最高優先順序，將具有最小值的電壓差設為最低的優先順序。如果兩個或多個電壓差具有同樣的值，則將這些電壓差設為同一優先順序。控制器230根據優先順序調整不平衡的電池模組。在一個實施例中，如果兩個或多個電壓差具有同一優先順序，控制器230同時控制相應的平衡電路來調整不平衡的電池模組。在另一個實施例中，如果電池組管理系統200採用冷卻器或風扇解決熱量問題，控制器230無需判定和/或設定電壓差的優先順序，同時調整所有不平衡的電池模組。

在一個實施例中，電子控制單元(Electronic Control Unit，簡稱ECU)240經由匯流排250與控制器230耦接，且處理來自於控制器230的資料，這些資料包括但不限於電池模組211-216的電壓和/或溫度。電子控制單元240為電池組的平衡管理提供軟體支援。電子控制單元240還可顯示資料和/或將資料傳送給其他裝置(未示出)做進一步的處理。電子控制單元240為可選的配置。在一個實施例中，為了節省成本可省略電子控制單元240。

有利的是，控制器230即時地監測電池模組211-216之間的電壓差，並控制相應的平衡電路調整不平衡的電池模組的電壓。因此，可採取上述措施防止電池模組發生不平衡而損壞。由於電池模組採用了平衡技術，可延長電池 組的壽命。

圖2B所示為根據本發明的一個實施例在被動模式下的用於電池組(例如，鉛酸電池組)的電池組管理系統中的平衡電路220B的結構圖。圖2B結合圖2A進行描述。在一個實施例中，圖2A中的平衡電路(例如，平衡電路221-226)採用圖2B所示的平衡電路220B的結構。

在一個實施例中，平衡電路220B包括串聯耦接的電阻281和開關282。平衡電路220B與圖2A中的一個電池模組耦接。更具體地說，電阻281的一端耦接至一個電池模組的正極，開關282的一端耦接至該電池模組的負極。控制器230控制開關282。

在一個實施例中，第一平衡電路與第一電池模組耦接，第二平衡電路與第二電池模組耦接，其中，第一電池模組的電壓大於第二電池模組的電壓。當第一電池模組和第二電池模組之間的電壓差大於臨限值時，發生不平衡。此時，控制器230導通第一平衡電路中的第一開關，而關斷第二平衡電路中的第二開關。在放電過程中，放電電流流經第一平衡電路中的第一電阻，由此，第一平衡電路對第一電池模組進行放電，直至第一電池模組和第二電池模組之間達到平衡。在充電過程中，旁路電流流經第一電阻，由此，第一平衡電路旁路第一電池模組，直至第一電池模組和第二電池模組之間達到平衡。

圖2C所示為根據本發明的一個實施例在主動模式下的用於電池組(例如，鉛酸電池組)的電池組管理系統中的平衡單元220C的結構圖。在一個實施例中，平衡單元 220C包括變壓器。圖2C結合圖2A進行描述。在一個實施例中，平衡單元220C作為平衡單元220，以替代圖2A所示實施例中的平衡電路221-226。

在一個實施例中，平衡單元220C包括與多個開關291A-296A串聯耦接的多個次級線圈291-296。每一個次級線圈與一個電池模組耦接，例如，次級線圈291-296中的一個次級線圈依次與電池模組211-216中的一個電池模組對應地耦接。更具體地說，次級線圈291經由開關291A與電池模組211耦接，次級線圈292經由開關292A與電池模組212耦接等等。平衡單元220C還包括一個與開關292A串聯耦接的初級線圈290。初級線圈290經由開關290A耦接至電池組。控制器230控制開關290A-296A。

在一個實施例中，第一次級線圈經由第一開關與第一電池模組耦接，第二次級線圈經由第二開關與第二電池模組耦接，第一電池模組的電壓大於第二電池模組的電壓。當第一電池模組和第二電池模組之間的電壓差大於臨限值時發生不平衡。此時，控制器230導通第一開關而關斷其他開關，由此，第一電池模組的能量存儲在第一次級線圈上。在一個實施例中，控制器230導通第二開關而關斷其他開關，由此，第一次級線圈的能量傳輸給第二次級線圈。在另一個實施例中，控制器230導通開關290A而關斷其他開關，由此，第一次級線圈的能量傳輸給初級線圈290。電池模組211-216可共用初級線圈290的能量。重複執行上述過程直至第一電池模組和第二電池模組之間達到平衡。

圖3所示為根據本發明的另一個實施例的用於電池組(例如，鉛酸電池組)的電池組管理系統300的方塊圖。採用平衡技術可延長電池組的壽命，並提高電池組管理系統300的效率。

在一個實施例中，電池組包括多個串聯耦接的電池模組(未示出)。圖3所示為一個電池模組，例如，電池模組310。電池模組310還包括多個電池，例如，電池301-306。電池301-306與平衡單元320耦接。在一個實施中，平衡單元320包括多個平衡電路，例如，平衡電路321A-326A。平衡電路321A-326A可採用圖2B中平衡電路220B的結構。更具體地說，平衡電路321A-326A包括串聯耦接的電阻311-316和開關321-326。然而電池、電池模組和平衡電路的數目並不限於此，其數目可根據不同應用的需要而改變。以下以2伏特電池為例進行詳細描述。

控制器330與電池模組310(例如，電池單元301-306)相連，並監測電池單元301-306的參數(例如，電壓和/或溫度)。在一個實施例中，控制器330即時地檢測電池單元301-306的電壓，且計算電池單元301-306之間的電壓差。當電池單元301-306之間的發生不平衡，控制器330控制相應的平衡電路321A-326A以調整不平衡電池單元的電壓。在一個實施例中，控制器330設定臨限值V_THC來判斷是否發生不平衡。如果電池單元301-306之間的電壓差大於臨限值V_THC，控制器330判定發生了不平衡。接著，控制器330啟動相應的平衡電路來調整不平衡電池單元的電壓。

在一個實施例中，控制器330檢測到電池單元301和302的電壓分別為V_C1和V_C2，例如，分別為2.1伏特和2.0伏特。如果電池單元301和302之間的電壓差△V_C12大於臨限值V_THC，例如，0.02伏特，控制器330判定電池單元301和302之間發生不平衡。在這種情況下，控制器330控制平衡電路321A和322A來調整電池單元301和302的電壓，直到電池單元301和302的電壓差不再大於臨限值V_THC。在一個實施例中，在主動模式下，平衡電路321A在放電過程中對電池單元301放電或在充電過程中旁路電池單元301，直至△V_C12減小到臨限值V_THC。更具體地說，在這種情況下，控制器330將控制信號發送給開關321，接著開關321持續導通一個或多個週期。由此，電流流經電阻311和開關321，V_C1降低。一旦VC1降至可使電池單元301和302之間達到平衡的電壓值時，控制器330關斷開關321，進而中止對電池單元301的放電或旁路。

在一個實施例中，如果多個電池單元之間發生不平衡，控制器330可計算那些電池單元之間的電壓差，並設定電壓差的優先順序。接著，控制器330根據優先順序調整不平衡電池單元的電壓。如果兩個或多個電壓差具有同一優先順序，控制器330同時控制相應的平衡電路來調整不平衡電池單元的電壓。在另一個實施例中，如果電池組管理系統300採用冷卻器或風扇解決熱量問題，控制器330無需判定和/或設定電壓差的優先順序，同時調整所有不平衡的電池單元。

如果發生異常狀態，控制器330產生預警信號，電子 控制單元340經由匯流排350讀取該預警信號。控制器330可辨別異常狀態。其中，異常狀態包括但不限於過壓(Over Voltage，簡稱OV)狀態、欠壓(Under Voltage，簡稱UV)狀態，或過溫(Over Temperature，簡稱OT)狀態。當發生異常狀態時，控制器330採取措施保護相應的電池單元。

在一個實施例中，如果發生過壓狀態，控制器330控制相應的平衡電路中止對過壓電池單元的充電。如果發生欠壓狀態，控制器330控制相應的平衡電路中止對欠壓電池單元的放電。如果發生過溫狀態，控制器330控制相應的平衡電路減小對溫度過高的電池單元的充電或放電，甚至中止對溫度過高的電池單元的充電或放電。在電池組管理系統300運行期間，發生異常狀態的電池單元的數目可改變。如果多個電池單元發生異常狀態，控制器330可同時控制相應的平衡電路，進而提高電池組管理系統300的效率。

電子控制單元340經由匯流排350與控制器330耦接，並處理來自於控制器330的資料。其中，這些資料包括但並不限於電池單元301-306的電壓和/或溫度和表示異常狀態的預警信號。電子控制單元340為電池組的平衡管理提供軟體控制。電子控制單元340還可顯示資料和/或將資料發送給其他裝置(未示出)做進一步地處理。電子控制單元340是可選的配置。在一個實施例中，為了節省成本可省略電子控制單元340。

在一個實施例中，參見圖2C和圖3，在主動模式下， 平衡單元220C可代替平衡單元320中的平衡電路321A-326A。第一次級線圈經由第一開關與第一電池單元耦接，第二次級線圈經由第二開關與第二電池單元耦接。第一電池單元的電壓大於第二電池單元的電壓，當第一電池單元和第二電池單元之間的電壓差大於臨限值時，判定發生不平衡。控制器330導通第一開關且關斷其他開關，由此，第一電池單元的能量存儲在第一次級線圈上。在一個實施例中，控制器330導通第二開關且關斷其他開關，由此，第一次級線圈的能量傳送給第二次級線圈。在另一個實施例中，控制器330導通開關290A且關斷其他開關，由此，第一次級線圈的能量傳送給初級線圈290。電池單元301-306共用初級線圈290的能量。反復執行以上過程直至第一電池單元和第二電池單元之間達到平衡。

有利的是，控制器330即時地監測電池單元301-306之間的電壓差，並控制相應的平衡電路調整不平衡電池單元的電壓。由此，採取以上措施可保護不平衡的電池單元，以防止其損壞。控制器330監測電池單元301-306的異常狀態，並採取以上措施保護每個電池單元，以延長電池單元壽命。因此，可延長電池組的壽命。

圖4所示為根據本發明的另一個實施例的用於電池組(例如，鉛酸電池組)的電池組管理系統400。電池組管理系統400採用電池單元的平衡技術和電池模組的平衡技術延長電池組的壽命，且如果發生不平衡可提高平衡速度。圖4結合圖2A、圖2B、圖2C和圖3進行描述。圖4中與其他圖中標記類似的元件具有相類似的功能。

在一個實施例中，電池組包括多個電池模組411-416。每個電池模組包括多個串聯耦接的電池單元(圖4未示出)。以下以電池模組411為例進行描述。電池模組411中的每一個電池單元分別與平衡單元421中的每一個平衡電路耦接(圖4未示出)。在一個實施例中，平衡單元421採用圖3中的平衡單元320的結構。在另一個實施例中，平衡單元421採用圖2C中平衡單元220C的結構。

控制器431與電池模組411中的電池單元相連，並監測電池單元的參數(例如，電壓和/或溫度)。控制器431可作為前端模組。當一個電池單元發生異常狀態時，控制器431控制相應的平衡電路保護狀態異常的電池單元，並產生預警信號經由匯流排491傳送給電子控制單元441。如果多個電池單元發生異常狀態，控制器431可同時控制相應的平衡電路保護相應的電池單元，進而提高電池組管理系統400的效率。

控制器431即時地檢測電池模組411中電池單元的電壓。當電池模組411中的電池單元發生不平衡時，控制器431控制相應的平衡電路透過對相應的電池單元的放電或旁路，或在相應的電池單元之間傳送能量，來調整不平衡電池單元的電壓。

電子控制單元441經由匯流排491與控制器431耦接，並處理來自於控制器431的資料。電子控制單元441可顯示資料。在一個實施例中，電子控制單元441經由耦合器451將資料傳送給電子控制單元480做進一步地處理。耦合器451可隔離低電壓端(例如，電子控制單元480) 和高電壓端(例如，電子控制單元441)，進而保護電子控制單元480不受高電壓損壞。

在一個實施例中，控制器431可與其他電池模組(未示出)的電池單元耦接，例如電池模組412中的第一電池單元。由此，控制器431可同時檢測電池模組421中的第一電池單元的電壓和電池模組411中電池單元的電壓。如果發生異常狀態或者電池模組412中的第一電池單元和電池模組411中的電池單元之間發生不平衡，控制器431採用以上措施解決此問題。

在一個實施例中，如果多個電池單元之間發生不平衡，控制器431根據電池單元電壓差的優先順序控制相應的平衡電路調整不平衡電池單元的電壓，進而控制熱量。在另一個實施例中，如果採用冷卻器或風扇解決熱量問題，控制器431無需判定和/或設定電壓差的優先順序，同時調整所有的不平衡電池單元。如果多個電池單元發生異常狀態，控制器431同時採取以上措施保護相應的電池單元，進而提高電池組管理系統400的效率。

控制器470與平衡單元460耦接，例如，多個平衡電路461-466，並即時地檢測電池模組411-416的電壓。在一個實施例中，平衡電路461-466採用圖2B中的平衡電路220B的結構，並實現如上所述的功能。在另一個實施例中，平衡單元460採用圖2C中的平衡單元220C的結構，並實現如上所述的功能。當電池模組411-416中任意兩個電池模組之間發生不平衡，控制器470控制相應的平衡電路461-466調整不平衡的電池模組。在一個實施例中，如 果多個電池模組之間發生不平衡，控制器470根據電池模組之間電壓差的優先順序控制相應的平衡電路調整不平衡電池模組的電壓，進而控制熱量。在另一個實施例中，如果採用冷卻器或風扇解決熱量問題，控制器470無需判定和/或設定電壓差的優先順序，同時調整所有的不平衡電池模組。

電子控制單元480經由匯流排482與控制器470相連，並處理來自於控制器470的資料。電子控制單元480可顯示資料，和/或將資料傳送給其他裝置(未示出)做進一步地處理。有利的是，當發生不平衡時，採用電池單元的平衡技術和電池模組的平衡技術可提高電池組管理系統400的效率。由此，可保護相應的電池單元或相應的電池模組，避免其損壞。因此，可延長電池組的壽命。

電池組管理系統400中的電子控制單元441-446、平衡電路461-466、控制器470和電子控制單元480都是可選的配置。在一個實施例中，可省略平衡電路461-466和控制器470，其相應的功能由軟體實現。例如，電子控制單元480經由電子控制單元441-446讀取控制器431-436的資料，控制器431-436採取上述措施解決各種問題。在這種情況下，可省略匯流排482。在另一個實施例中，可省略電子控制單元441-446、平衡電路461-466、控制器470和電子控制單元480，控制器431-436可採取上述措施解決各種問題。

圖5所示為根據本發明的一個實施例的電池組500(例如，鉛酸電池組)的結構圖。在一個實施例中，如前所述 的電池組管理系統200、300或400可應用於電池組500中。電池組500包括多個串聯耦接的電池模組501-506。每個電池模組有兩個電極。經由兩個電極可監測電池模組501-506中的每個電池模組的電壓。例如，經由電極530和531監測電池模組501的電壓，經由電極535和536監測電池模組506的電壓。

在一個實施例中，每個電池模組包括多個串聯耦接的電池單元511-516。每個電池單元有兩個電極。經由兩個電極可監測電池單元511-516中每個電池單元的電壓。例如，經由電極520和521監測電池單元511的電壓，經由電極525和526監測電池單元516的電壓。

圖6所示為根據本發明的一個實施例的用於電池組的電池組管理系統的操作流程圖600。圖6結合圖4進行描述。

在步驟601中，控制器431-436監測電池模組411-416中電池單元的參數(例如，電壓和/或溫度)。控制器470監測電池模組411-416的參數(例如，電壓和/或溫度)。

在步驟610中，如果電池單元發生異常狀態，控制器431-436採取措施保護相應的電池單元。如果發生過壓狀態，控制器431-436控制相應的平衡單元421-426中止對過壓電池單元的充電。如果發生欠壓狀態，控制器431-436控制相應的平衡單元421-426中止對欠壓電池單元的放電。如果發生過溫狀態，控制器431-436控制相應的平衡單元421-426減小對溫度過高的電池單元的充電或放電，或中止對溫度過高的電池單元的充電或放電。有利的是， 控制器431-436可同時控制相應的平衡單元421-426，進而提高電池組管理系統400的效率。

在步驟620中，控制器431-436計算電池單元之間的電壓差△V_C，並將△V_C與臨限值V_THC進行比較。如果△V_C大於V_THC，則判定電池單元發生不平衡。在一個實施例中，為了控制熱量，控制器431-436根據電壓差的優先順序控制平衡單元411-416中相應的平衡電路調整不平衡電池單元的電壓，直到平衡。在另一個實施例中，如果採用冷卻器或風扇解決熱量問題，控制器431-436可同時調整所有不平衡的電池。

更具體地說，在被動模式下，相應的平衡電路在放電過程中對具有較高電壓的電池單元進行放電，或在充電過程中旁路具有較高電壓的電池單元。經過一個或多個週期的放電或旁路，直到△V_C降至臨限值V_THC。在主動模式下，變壓器(未示出)將具有較高電壓的電池單元的能量傳送給具有較低電壓的電池單元，直到△V_C降至臨限值V_THC。

在步驟630中，控制器470計算電池模組之間的電壓差△V_M，並將△V_M與臨限值V_THM進行比較。如果△V_M大於V_THM，則判定電池模組發生不平衡。為了控制熱量，控制器470根據電壓差的優先順序控制相應的平衡電路461-466調整不平衡的電池模組的電壓，直至平衡。在另一個實施例中，採用冷卻器或風扇解決熱量問題，控制器470可同時調整所有不平衡的電池模組。

更具體地說，在被動模式下，相應的平衡電路在放電 過程中對具有較高電壓的電池模組進行放電或在充電過程中旁路具有較高電壓的電池模組。經過一個或多個週期，直到△V_M降至臨限值V_THM。在主動模式下，變壓器(未示出)將具有較高電壓的電池模組的能量傳送給具有較低電壓的電池模組，直到△V_M降至臨限值V_THM。

有利的是，根據電壓差的優先順序，採用平衡技術可同時調整多個電池單元和/或電池模組的電壓，進而提高了電池組管理系統400的效率。

圖7所示為採用本發明的一個實施例的電池組管理系統702的電動車700(例如，電動汽車)的方塊圖。圖7結合其他圖進行描述。電動車700除了所示元件外還包括其他已知元件。

在一個實施例中，電動車700包括鉛酸電池組701、電池組管理系統702、控制器電路703和發動機704。然而，本技術領域中具有通常知識者應當能夠瞭解所述電動車700的電池組並不僅限於鉛酸電池組701，還可是其他類型的電池組。電池組管理系統702可是如前所述的電池組管理系統200、300或400的結構。在一個實施例中，電池組管理系統702和鉛酸電池組701可集成封裝。控制器電路703控制鉛酸電池組701對發動機704的供電。發動機704驅動電動車700。

有利的是，電池組管理系統702採用平衡技術即時地平衡多個電池單元和/或多個電池模組，由此，如果發生不平衡，可保護鉛酸電池組701不會損壞。因此，可延長鉛酸電池組701的壽命，並增強電動車700的可靠性。

圖8所示為根據本發明的一個實施例的用於電池組(例如，鉛酸電池組)的電池組管理系統800的方塊圖。電池單元間(inter-cell)控制器850可用來延長電池組的壽命，並降低電池組的成本。圖8結合圖2B進行描述。

在一個實施例中，電池組包括一個或多個串聯耦接的電池模組。在圖8的示例中，電池組包括兩個串聯耦接的電池模組841和842。如圖8所示，電池模組841包括六個電池單元801-806，電池模組842包括六個電池單元807-812。電池單元801-812中的一個電池單元分別與一個平衡電路相連。在一個實施例中，平衡電路821-832中的每個平衡電路可採用圖2B中的平衡電路220B的結構。更具體地說，平衡電路包括串聯耦接的電阻281和開關282。然而電池單元、電池模組和平衡電路的數目並不限於此，其數目可根據不同的應用而改變。以下以2伏特電池單元為例進行詳細描述。

電池單元間控制器850與平衡電路821-832和電池單元801-812相連。電池單元間控制器850監測電池單元801-812的參數(例如，電壓、電流和/或溫度)，當發生不平衡時控制平衡電路821-832來調整不平衡電池單元的電壓，且當發生異常狀態時啟動保護措施。在一個實施例中，電池單元間控制器850監測電池單元801-812的電壓，並計算電池模組841和842中的電池單元801-812中的任意兩個電池單元之間的電壓差。在這種情況下，電池單元間控制器850可判斷任意兩個電池單元之間是否發生不平衡，甚至可判斷不同電池模組中的電池單元是否發生不平 衡。由此，提高平衡電池單元的效率。當電池單元801-812中的任意兩個電池單元之間發生不平衡，電池單元間控制器850控制相應的平衡電路821-832來調整電池單元的電壓。在一個實施例中，由電池單元間控制器850檢測是否發生不平衡。例如，電池單元間控制器850設定臨限值V_TH1來判斷是否發生不平衡。如果電池單元801-812中的任意兩個電池單元之間的電壓差大於臨限值V_TH1，電池單元間控制器850判定發生了不平衡。電池單元間控制器850啟動相應的平衡電路來調整不平衡的電池單元的電壓。

例如，電池單元間控制器850檢測到電池模組841中電池單元801和電池模組842中電池單元807的電壓分別為V₁和V₂(例如，分別為2.1伏特和2.0伏特)。如果電池單元801和807之間的電壓差△V₁₂大於臨限值V_TH1(例如，0.02伏特)，電池單元間控制器850判定電池單元801和807之間發生不平衡。在這種情況下，電池單元間控制器850控制平衡電路821和827調整電池單元801和807的電壓，直至電池單元801和807之間達到平衡，即電池單元801和807之間的電壓差△V₁₂不再大於臨限值V_TH1。在一個實施例中，在被動模式下，平衡電路821在放電過程中對電池單元801進行放電或在充電過程中旁路電池單元801，直到△V₁₂降至臨限值V_TH1。平衡電路821-832可採用圖2B中的平衡電路220B的結構。電池單元間控制器850將控制信號發送給平衡電路821中的開關282，開關282持續導通一個或多個週期。由此，在放電過程中，放電電流流經平衡電路821中的電阻281和開關 282。因此，V₁減小。在充電過程中，充電電流流經平衡電路821中的電阻281和開關282。一旦△V₁₂不再大於V_TH1，電池單元801和807之間達到平衡，電池單元間控制器850關斷平衡電路821中的開關282，進而停止對電池單元801的放電或旁路。

如果多個電池單元之間發生不平衡，電池單元間控制器850計算多個電池單元之間的電壓差，且給電壓差設定優先順序。在一個實施例中，最大的電壓差設定為最高的優先順序，最小的電壓差設定為最低的優先，即電壓差越大，優先順序越高。電池單元間控制器850根據電壓差的優先順序調整不平衡的電池單元。如果兩個或多個電壓差具有相同的優先順序，電池單元間控制器850同時控制相應的平衡電路調整不平衡電池單元的電壓。在另一個實施例中，如果採用冷卻器或風扇解決熱量問題，電池單元間控制器850無需判定和/或設定電壓差的優先順序，同時調整所有不平衡電池單元的電壓。

另外，電池單元間控制器850監測電池單元801-812中的每個電池單元的參數(例如，電流、電壓和溫度)。電池單元間控制器850還可檢測異常狀態，其中，所述異常狀態包括但不限於過壓狀態、欠壓狀態、過溫狀態、放電過流(Discharge Over Current，簡稱DOC)狀態和充電過流(Charge Over Current，簡稱COC)狀態。如果發生前述異常狀態，電池單元間控制器850產生控制信號關斷電池組中的放電開關861，和/或產生控制信號關斷電池組中的充電開關862，進而中止對電池單元801-812的放電或 充電。

在一個實施例中，電池單元間控制器850監測電池單元801-812中的每個電池單元的電壓，將這些電壓與電池單元間控制器850設定的臨限值V_OV或V_UV進行比較，以判斷是否發生了過壓狀態或欠壓狀態；如果這些電池單元電壓中的一個電池單元電壓大於預定臨限值V_OV，則判定發生過壓狀態，電池單元間控制器850產生控制信號關斷充電開關862，進而中止對電池單元801-812的充電；如果這些電池單元電壓中的一個電池電單元壓小於預定臨限值V_UV，則判定發生欠壓狀態，電池單元間控制器850產生控制信號關斷放電開關861，進而中止對電池單元801-812的放電。電池控制器850還可監測檢測電阻872的電壓，將檢測電阻872的電壓與電池內的控制器850設定的臨限值V_COC或V_DOC進行比較，以判斷是否發生充電過流狀態或放電過流狀態；在充電過程中，如果檢測電阻872的電壓大於預定臨限值V_COC，則判定發生充電過流狀態，電池單元間控制器850產生控制信號關斷充電開關862，進而中止對電池單元801-812的充電；在放電過程中，如果檢測電阻872的電壓大於預定臨限值V_DOC，則判定發生放電過流狀態，電池單元間控制器850產生控制信號關斷放電開關861，進而中止對電池單元801-812的放電。電池單元間控制器850還可監測與電池單元801-812中的每個電池單元耦接的熱敏電阻(圖8未示出)的電壓，將熱敏電阻的電壓與電池單元間控制器850設定的臨限值V_OT進行比較，以判斷是否發生過溫狀態；如果熱敏電阻 的電壓大於預定臨限值V_OT，則判定發生過溫狀態，電池單元間控制器850產生控制信號關斷放電開關861和/或充電開關862，進而中止對電池單元801-812的放電和/或充電。

有利的是，電池單元間控制器850能夠監測電池組中電池單元801-812的電壓，甚至計算不同電池模組中任意兩個電池單元801-812之間的電壓差，且控制相應的平衡電路調整不平衡電池單元的電壓。此外，電池單元間控制器850能夠檢測電池單元801-812的異常狀態，且產生控制信號以關斷放電開關861和/或充電開關862，進而中止對電池801-812的放電和/或充電，以保護電池單元不會損壞。因此，延長電池組的壽命。

圖9所示為根據本發明的一個實施例的用於電池組(例如，鉛酸電池組)的電池組管理系統900的方塊圖。圖9結合圖2B和圖3進行描述。

在一個實施例中，電池組包括多個電池模組。以圖9為例，電池模組包括串聯耦接的六個電池單元901-906。電池單元901-906中的每個電池單元分別與平衡電路921A-926A中的一個平衡電路耦接。控制器930與電池單元901-906和平衡電路921A-926A耦接，且監測電池單元901-906的電壓。與圖3標記相同的元件具有類似的功能，在此不再贅述。

在一個實施例中，模組過壓檢測電路960與電池模組的兩端耦接，且監測電池組中的電池模組的電壓。模組過壓檢測電路960還與模組過壓平衡電路962耦接，模組過 壓平衡電路962與電池模組的兩端耦接。在一個實施例中，模組過壓平衡電路962採用圖2B中的平衡電路220B的結構，以降低電池組的成本。更具體地說，模組過壓平衡電路962包括圖2B中所示的串聯耦接的電阻281和開關282。

在一個實施例中，模組過壓檢測電路960監測電池模組的電壓，且判斷電池模組是否發生過壓狀態。更具體地說，模組過壓檢測電路960將12伏特電池模組的預定臨限值V_THMOV設定為，例如，14.76伏特。模組過壓檢測電路960監測電池模組的電壓，將電池模組的電壓與預定臨限值V_THMOV進行比較，且當電池模組的電壓大於預定臨限值V_THMOV時判定電池模組發生過壓狀態。當電池模組發生過壓狀態時，模組過壓檢測電路960產生控制信號，併發送給模組過壓平衡電路962，以導通模組過壓平衡電路962中的開關282。由此，在電池模組的兩端建立包括開關282和電阻281的旁路。在這種情況下，當充電模式中止時，模組過壓平衡電路962可對電池模組進行放電，或在充電過程中旁路電池模組。經過一個或多個週期的放電或旁路，直到電池模組的電壓不再大於預定臨限值V_THMOV。

模組過壓檢測電路960可用於監測包括不同數量的電池單元的電池模組。因此，可根據電池模組中的電池單元的數量設定預定臨限值V_THMOV，例如，包括12個電池單元的電池模組的電壓為24伏特，其預定臨限值V_THMOV設為26伏特。此外，可根據電池模組中的電池單元的數量 設定模組過壓平衡電路962中電阻281的阻值，以調整旁路電流，進而提高電池組管理系統900的效率。

有利的是，模組過壓平衡電路962調整電池模組的電壓，同時平衡電路921A-926A調整電池模組中的電池電壓。由此，可提高電池組管理系統900的回應速度和電池組管理系統900的效率，並延長電池組的壽命。

圖10所示為根據本發明的一個實施例的用於電池組(例如，鉛酸電池組)的電池組管理系統的操作流程圖1000。圖10結合圖9進行描述。

在步驟1001中，如圖9所示，控制器930監測參數(例如，電池模組中的多個電池單元901-906的電壓)，模組過壓檢測電路960監測電池模組的電壓V_M。

在步驟1100中，模組過壓檢測電路960判斷電池模組是否發生過壓狀態。例如，模組過壓檢測電路960監測電池模組的電壓V_M，且將V_M與預定臨限值V_THMOV進行比較。當V_M大於預定臨限值V_THMOV時，判定電池模組發生過壓狀態。模組過壓檢測電路960控制模組過壓平衡電路962調整電池模組的電壓V_M。更具體地說，模組過壓平衡電路962放電或旁路電池模組，直到電池模組電壓V_M降至預定臨限值V_THMOV。另外，可根據電池模組的電池單元數量設定預定臨限值V_THMOV，進而不管電池模組中的電池單元數目是多少，均可檢測出電池模組的過壓狀態。根據電池模組中的電池單元數量設定模組過壓平衡電路962中的電阻281的阻值，進而調整旁路電流，且提高電池組管理系統900的效率。

在步驟1200中，控制器930計算多個電池單元中任意兩個電池單元的電壓差△V_CELL，並將電壓差△V_CELL與預定臨限值V_THCELL進行比較。當△V_CELL大於預定臨限值V_THCELL時，兩個電池單元之間發生不平衡狀態。控制器930控制相應的平衡電路調整不平衡電池單元的電壓。

更具體地說，相應的平衡電路在放電過程中對具有較高電壓的電池單元放電或在充電過程中旁路具有較高電壓的電池單元。經過一個或多個週期的放電或旁路，直到△V_CELL降至預定臨限值V_THCELL。

有利的是，多個平衡電路921A-926A和模組過壓平衡電路962可同時調整多個電池單元和/或電池模組的電壓，進而提高電池組管理系統900的效率。

因此，本發明的實施例提供了一種用於電池組(例如，鉛酸電池組)的電池組管理系統，其包括多個控制器，用於檢測多個串聯耦接的電池單元的電壓。如果電池單元之間發生不平衡，控制器可控制多個平衡電路調整電池單元的電壓。如果電池單元發生異常狀態，控制器則採取措施保護電池單元。由於採用了平衡技術，進而保護電池單元不會損壞。因此，提高了電池組管理系統的效率，並延長了電池組的壽命。

本發明的實施例還提供的一種電池組管理系統，其包括一控制器，用於檢測串聯耦接的電池模組的電壓。如果電池模組之間發生不平衡，控制器控制多個平衡電路調整電池模組的電壓。由於採用平衡技術，進而保護電池模組不會損壞。因此，提高了電池組管理系統的效率，並延長 了電池組的壽命。

本發明進一步提供了一種解決平衡多個電池模組的輸出電壓時日益凸顯的問題的方法。本發明一實施例為每一個電池模組提供一個比較器或者一個模組控制單元(Module Control Unit，簡稱MCU)。第一電池模組的比較器或模組控制單元將第一電池模組的輸出電壓以及第一電池模組和第二電池模組的輸出電壓和進行比較。如果第一電池模組的輸出電壓的一部分大於第一電池模組以及第二電池模組的輸出電壓和的一部分，則啟動對應於第一電池模組的第一模組平衡電路，同時終止對應於第二電池模組的第二模組平衡電路；如果第一電池模組以及第二電池模組的輸出電壓和的一部分大於第一電池模組的輸出電壓，則啟動對應於第二電池模組的第二模組平衡電路，同時終止對應於第一電池模組的第一模組平衡電路。

如圖11和圖12所示，在一個實施例中，電池組管理系統包括多個電池模組1102-1108。儘管圖11和圖12中所示為四個電池模組，然而在其他實施例中，也可使用其他數目的電池模組，並不以此為限。如圖11所示，電池模組1102包括多個串聯耦接的電池單元1110-1120。如圖12所示，多個電池模組1102-1108也是串聯耦接。如上所述，電池模組1102中的每個電池單元1110-1120分別耦接至對應的平衡電路1134-1144。如圖11所示，電池模組1102還包括電池平衡控制電路1158，該電池平衡控制電路1158透過平衡電路1134-1144來控制電池模組1102中電池單元1110-1120的平衡。圖12中的每個電池模組1102-1108都 包括圖11中所示的類似的元件。例如，電池模組1104包括多個串聯耦接的電池單元1122-1132，分別與每個電池單元1122-1132耦接的平衡電路1146-1156，以及透過平衡電路1146-1156來控制電池模組1104中每個電池單元1122-1132平衡的電池平衡控制電路1160。

在一個實施例中，如圖11所示，電池模組1102包括模組控制單元1162，該模組控制單元1162可透過控制模組平衡電路1164來調整電池模組1102的輸出電壓，該模組控制單元1162還可透過控制模組平衡電路1166來調整電池模組1102以及電池模組1104的輸出電壓和。如圖11所示，模組平衡電路1166透過調整電池模組1102以及電池模組1104的輸出電壓和來調整電池模組1102和電池模組1104的輸出電壓。如圖11和圖12所示，模組平衡電路1164耦接至電池模組1102的正極和負極，模組平衡電路1166耦接至電池模組1104的正極和電池模組1102的負極，且電池模組1102和1104串聯耦接。

如上所述，模組平衡電路1164和模組平衡電路1166受控於模組控制單元1162，且模組平衡電路1164和1166可在被動模式下調整與之耦接的電池模組1102和1104的輸出電壓。如上所述，在被動模式下，模組平衡電路1164和1166可在放電期間對與之耦接的電池模組進行放電，或者在充電期間對與之耦接的電池模組進行旁路。如上所述，模組平衡電路1164和1166可採用圖2C中所述的平衡單元220C，該平衡單元220C可在主動模式下平衡電池模組。

在一個實施例中，如圖11所示，模組控制單元1162包括一對類比/數位輸入端(A/D 1和A/D 2)以及一對輸出端(I/O 1和I/O 2)。輸出端I/O 1和I/O 2分別用來控制模組平衡電路1166和1164。輸入端A/D 1和A/D 2接收電池模組1102和1104的輸出電壓的一部分，該輸出電壓的一部分由分壓電阻R1/R2以及R3/R4所確定。透過選擇合適的電阻構成分壓電阻R1/R2，提供一個分壓比，進而將電池模組1102的輸出電壓降低到輸入端A/D 1的輸入範圍參數內。同樣地，透過選擇合適的電阻構成分壓電阻R3/R4，提供一個分壓比，進而將電池模組1102以及1104的輸出電壓和降低到輸入端A/D 2的輸入範圍參數內。

在一個實施例中，分壓電阻R3和R4能夠提供一個分壓比，進而使電池模組1102以及1104的輸出電壓和降低到與分壓電阻R1和R2提供的電壓值近似相等，這樣，電池模組1102的輸出電壓便可與電池模組1102以及1104的輸出電壓和相比較。在一個實施例中，如圖11所示，每個電池模組1102和1104分別包括6個電池單元1110-1120和1122-1132，每個電池單元的電壓值大約是2伏特特，這樣，每個電壓模組的輸出電壓為12伏特。因此，如果分壓器R1/R2的分壓比為2：1，為了提供近似相等的電壓輸出，分壓器R3/R4的分壓比應該是4：1。換言之，分壓電阻R1/R2(分壓比為2：，)將電池模組1102的輸出電壓從12伏特降低到6伏特，分壓電阻R3/R4(分壓比為4：1)將電池模組1102以及1104的輸出電壓和從24伏特降低到6伏特。前文所述的分壓比僅僅是示例性 的，在其他的實施例中，可根據不同的設計需求，選取不同的分壓比來滿足類比/數位輸入端的參數要求，並不以此為限。

在一個實施例中，如圖11所示，模組控制單元1162接收電池模組1102的輸出電壓以及電池模組1102以及1104的輸出電壓和(由分壓電阻R1/R2和R3/R4提供)，並且將它們進行比較。如果降低後的電池模組1102的輸出電壓值大於降低後的電池模組1102以及1104的輸出電壓和，則啟動電池模組1102所對應的模組平衡電路1164。然而，如果降低後的電池模組1102以及1104的輸出電壓和大於降低後的電池模組1102的輸出電壓，則啟動與串聯耦接的電池模組1102和1104對應的模組平衡電路1166。

在另外一個實施例中，為了比較電池模組1102和1104的輸出電壓，圖11中所示的模組控制單元1162和1168並不需要與輸入端A/D 1和A/D 2的電壓近似相等。相反，可選擇性地編程控制模組控制單元1162和1168，使得模組控制單元1162的輸入端A/D 1和A/D 2接收不同數值的輸入電壓並進行比較。例如，模組控制單元1162的輸入端A/D 1和A/D 2可分別從分壓電阻R1/R2(分壓比為6：1，電池模組1102的輸出電壓為12伏特)處接收2伏特的輸入電壓以及從分壓電阻R3/R4(分壓比為12：1，電池模組1102以及1104的輸出電壓和為36伏特，其中電池模組1104的輸出電壓為24伏特)處接收3伏特的輸入電壓，並仍能夠判斷降低後的輸入電壓為近似相等。當使用 具有不同的但是已知的電池容量的電池模組替代原有的電池模組時，採用上述編程調整，可不必替換原來的分壓電阻(R1/R2和R3/R4)。相反，可重新對模組控制單元1162編程以應對電壓變化。

如圖11和圖12所示，當電池模組1102中的模組控制單元1162比較電池模組1102的輸出電壓與電池模組1102以及1104的輸出電壓和，電池模組1104中的模組控制單元1168比較電池模組1104的輸出電壓與電池模組1104以及1106的輸出電壓和。這樣，在示例性的實施例中，電池模組1104的輸出電壓可被電池模組1104中的模組平衡電路1170和電池模組1102中的模組平衡電路1166(模組平衡電路1166平衡電池模組1104以及1102的輸出電壓和)同時調整。

在一個實施例中，如圖13所示，如圖11所示的模組控制單元1162和1168分別被比較器1362和1368所替代。模組控制單元1162和1168具有高精確度和靈活性，而比較器1362和1368具有相對低的成本。比較器1362和1368具有與前文所述的模組控制單元1162和1168相類似的應用。在一個實施例中，為了使得比較器1362提供適當的比較輸出，應當適當地設置分壓電阻(R1/R2與R3/R4)的分壓比，進而使得比較器輸入端(input1和input2)的輸入近似相等。如前文所述，模組控制單元1162和1168具有較高的靈活性，且不需要輸入的電壓近似相等，但需要編程控制來比較不同的電壓值。

如圖14所示的另一個實施例，模組控制單元或者比 較器還可接收額外的輸入，進而使得模組控制單元或者比較器可比較電池模組1102的輸出電壓與電池模組1102以及1104的輸出電壓和、電池模組1102-1106的電壓和以及其他的附加的輸入電壓。透過提供圖11所示的附加的分壓電阻(以及對模組控制單元進行適當的編程控制)，得到附加的電壓輸出，進而使得模組控制單元或者比較器將其進行比較。如圖14所示，附加的模組平衡電路可對電池模組1102的輸出電壓、電池模組1102以及1104的輸出電壓和、電池模組1102-1106的輸出電壓和以及電池模組1102-1108的輸出電壓和進行調整。如前文所述，可基於對電池模組1102的輸出電壓、電池模組1102以及1104的輸出電壓和、電池模組1102-1106的輸出電壓和以及電池模組1102-1108的輸出電壓和的比較結果來選取模組平衡電路，並將其啟動。圖14中，電池模組1104、1106等也可應用更多的附加的模組平衡電路；為了使圖14更簡潔，這些附加的模組平衡電路並未全部示出。

與現有技術相比，本發明的電池組管理系統以及平衡方法的效率更高，且在電池組發生不平衡狀態時調整電池單元和/或電池模組的電壓。因此，可提高電池組的效率並延長電池組的壽命。

上文具體實施方式和附圖僅為本發明之常用實施例。顯然，在不脫離後附權利要求書所界定的本發明精神和保護範圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本領域技術人員應該理解，本發明在實際應用中可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前提下在形式、結 構、佈局、比例、材料、元素、元件及其它方面有所變化。因此，在此披露之實施例僅用於說明而非限制，本發明之範圍由後附權利要求及其合法等同物界定，而不限於此前之描述。

以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方案進行詳細的說明，以使本發明的特性和優點更為明顯。其中：

100‧‧‧鉛酸電池組

101-104‧‧‧電池模組

111-116‧‧‧電池單元

120‧‧‧電極

129‧‧‧電極

200‧‧‧電池組管理系統

211-216‧‧‧電池模組

220‧‧‧平衡單元

221-226‧‧‧平衡電路

230‧‧‧控制器

240‧‧‧電子控制單元

250‧‧‧匯流排

220B‧‧‧平衡電路

281‧‧‧電路

282‧‧‧開關

220C‧‧‧平衡單元

290‧‧‧初級線圈

290A‧‧‧開關

291-296‧‧‧次級線圈

291A-296A‧‧‧開關

300‧‧‧電池組管理系統

301-306‧‧‧電池單元

310‧‧‧電池模組

311-316‧‧‧電阻

320‧‧‧平衡單元

321-326‧‧‧開關

321A-326A‧‧‧平衡電路

330‧‧‧控制器

340‧‧‧電子控制單元

350‧‧‧匯流排

400‧‧‧電池組管理系統

411-416‧‧‧電池模組

421-426‧‧‧平衡單元

431-436‧‧‧控制器

441-446‧‧‧電子控制單元

451-456‧‧‧耦合器

460‧‧‧平衡單元

461-466‧‧‧平衡電路

470‧‧‧控制器

480‧‧‧電子控制單元

482‧‧‧匯流排

491-496‧‧‧匯流排

500‧‧‧電池組

501-506‧‧‧電池模組

511-516‧‧‧電池單元

520-526‧‧‧電極

530-536‧‧‧電極

600‧‧‧操作流程圖

601‧‧‧步驟

610-630‧‧‧步驟

700‧‧‧電動車

701‧‧‧鉛酸電池組

702‧‧‧電池組管理系統

703‧‧‧控制器電路

704‧‧‧發動機

800‧‧‧電池組管理系統

801-812‧‧‧電池單元

821-832‧‧‧平衡電路

841-842‧‧‧電池模組

850‧‧‧電池單元間控制器

861‧‧‧放電開關

862‧‧‧充電開關

872‧‧‧檢測電阻

900‧‧‧電池組管理系統

901-906‧‧‧電池單元

921A-926A‧‧‧平衡電路

930‧‧‧控制器

960‧‧‧模組過壓檢測電路

962‧‧‧模組過壓平衡電路

1000‧‧‧操作流程圖

1001‧‧‧步驟

1100-1200‧‧‧步驟

1102-1108‧‧‧電池模組

1110-1132‧‧‧電池單元

1134-1156‧‧‧平衡電路

1158-1160‧‧‧電池平衡控制電路

1162‧‧‧模組控制單元

1164-1166‧‧‧模組平衡電路

1168‧‧‧模組控制單元

1170-1172‧‧‧模組平衡電路

1362‧‧‧比較器

1368‧‧‧比較器

以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方法進行詳細的描述，以使本發明的特徵和優點更為明顯。其中：圖1所示為一個傳統鉛酸電池組的方塊圖；圖2A所示為根據本發明的一實施例的電池組的電池組管理系統的示意圖；圖2B所示為根據本發明的一實施例的電池組的電池組管理系統中的平衡電路的結構圖；圖2C所示為根據本發明的一實施例的電池組的電池組管理系統中的平衡單元的結構圖；圖3所示為根據本發明的另一實施例的電池組的電池組管理系統的示意圖；圖4所示為根據本發明的另一實施例的電池組的電池組管理系統的示意圖；圖5所示為根據本發明的一實施例的電池組的結構圖；圖6所示為根據本發明的一實施例的電池組的電池組管理系統的操作流程圖；圖7所示為根據本發明的一實施例的電動車的示意圖； 圖8所示為根據本發明的一實施例的電池組的電池組管理系統的示意圖；圖9所示為根據本發明的一實施例的電池組的電池組管理系統的示意圖；圖10所示為根據本發明的一實施例的電池組的電池組管理系統的操作流程圖；圖11所示為根據本發明的一個實施例的用於電池組的電池組管理系統的方塊圖；圖12所示為根據本發明的一個實施例的多個電池的方塊圖；圖13所示為根據本發明的另一個實施例的用於電池組的電池組管理系統的方塊圖；以及圖14所示為根據本發明的另一個實施例的用於電池組的電池組管理系統的方塊圖。

1102‧‧‧電池模組

1104‧‧‧電池模組

1110-1132‧‧‧電池

1134-1156‧‧‧平衡電路

1158‧‧‧電池平衡控制電路

1160‧‧‧電池平衡控制電路

1162‧‧‧模組控制單元

1164‧‧‧模組平衡電路

1166‧‧‧模組平衡電路

1168‧‧‧模組控制單元

1170‧‧‧模組平衡電路

1172‧‧‧模組平衡電路

Claims (20)

1. 一種電池組管理系統，包括：多個電池模組；多個第一平衡單元，該多個第一平衡單元耦接至該多個電池模組；多個第二平衡單元，該多個第二平衡單元耦接至該多個電池模組，其中，每一該第一平衡單元和每一該第二平衡單元分別耦接至每一該電池模組；以及多個控制器，該多個控制器耦接至該多個電池模組，其中，每一該控制器分別耦接至每一該電池模組，當該多個控制器中的一第一控制器判斷一第一電池模組的一輸出電壓大於該第一電池模組以及一第二電池模組的一輸出電壓和時，該第一控制器控制該第一電池模組中的一第一平衡單元調整該第一電池模組的一輸出電壓，且其中，當該第一控制器判斷該第一電池模組以及該第二電池模組的一輸出電壓和大於該第一電池模組的一輸出電壓時，該第一控制器控制該第一電池模組中的一第二平衡單元調整該第一電池模組以及該第二電池模組的一輸出電壓和。
2. 如申請專利範圍第1項的電池組管理系統，其中，該第一電池模組中的該第二平衡單元透過調整該第一電池模組與該第二電池模組的該輸出電壓和，以調整該第二電池模組的該輸出電壓。
3. 如申請專利範圍第1項的電池組管理系統，其中，該第一控制器比較該第一電池模組的一降低後輸出電 壓與該第一電池模組和該第二電池模組的一降低後輸出電壓和。
4. 如申請專利範圍第3項的電池組管理系統，其中，該第一電池模組進一步包括：具有一第一分壓比的一第一分壓器；以及具有一第二分壓比的一第二分壓器，選取該第二分壓比以將該第一電池模組與該第二電池模組的該輸出電壓和降低至近似相等於該第一分壓器的輸出電壓，該第一分壓器的輸出電壓為該第一電池模組的該降低後輸出電壓，該第二分壓器的輸出電壓為降低後的該第一電池模組與該第二電池模組的輸出電壓和。
5. 如申請專利範圍第4項的電池組管理系統，其中，選取該第一分壓器的該第一分壓比以將該第一電池模組的輸出電壓降低至該第一控制器的一第一類比/數位轉換器的輸入電壓範圍內，選取該第二分壓器的該第二分壓比以將該第二分壓器的輸出電壓降低至近似相等於該第一分壓器的輸出電壓。
6. 如申請專利範圍第4項的電池組管理系統，其中，每一該電池模組的該輸出電壓近似相等。
7. 如申請專利範圍第6項的電池組管理系統，其中，該第二分壓器的該第二分壓比是該第一分壓比的二倍。
8. 如申請專利範圍第6項的電池組管理系統，其中，每一該電池模組具有相同數目的電池單元，每個電池單元具有近似相等的輸出電壓值。
9. 如申請專利範圍第4項的電池組管理系統，其中，至 少一該電池模組的輸出電壓與其它的電池模組的輸出電壓不相等，該分壓器降低該至少一該電池模組的輸出電壓，進而使得該降低後輸出電壓與另一個與之相比較的電池模組的輸出電壓近似相等。
10. 如申請專利範圍第3項的電池組管理系統，其中，當該第一電池模組的輸出電壓與該第二電池模組的輸出電壓不相等時，該第一控制器比較降低後的該第一電池模組的輸出電壓與降低後的該第一電池模組與該第二電池模組的輸出電壓和。
11. 一種平衡電池組中多個電池模組的方法，包括：比較一第一電池模組的一輸出電壓與該第一電池模組和一第二電池模組的一輸出電壓和；以及當該第一電池模組的該輸出電壓大於該輸出電壓和時，調整該第一電池模組的該輸出電壓，且其中，當該輸出電壓和大於該第一電池模組的該輸出電壓時，調整該輸出電壓和。
12. 如申請專利範圍第11項的平衡方法，其中，調整該輸出電壓和的步驟包括：調整該第二電池模組的該輸出電壓。
13. 如申請專利範圍第11項的平衡方法，其中，比較該第一電池模組的該輸出電壓與該輸出電壓和的步驟包括：比較該第一電池模組的一降低後輸出電壓與該降低後輸出電壓與該第二電池模組的該輸出電壓和。
14. 如申請專利範圍第13項的平衡方法，其中，降低後的該第一電池模組和該第二電池模組的輸出電壓和 與降低後的該第一電池模組的輸出電壓近似相等。
15. 如申請專利範圍第14項的平衡方法，其中，每一該電池模組的輸出電壓近似相等。
16. 一種電池組管理系統，包括：一第一比較裝置，比較一第一電池模組的一輸出電壓與該第一電池模組和一第二電池模組的一輸出電壓和；以及一調整裝置，當該第一電池模組的該輸出電壓大於該第一電池模組和該第二電池模組的該輸出電壓和時，調整該第一電池模組的該輸出電壓，且其中，當該第一電池模組和該第二電池模組的該輸出電壓和大於該第一電池模組的該輸出電壓時，調整該第一電池模組和該第二電池模組的輸出電壓和。
17. 如申請專利範圍第16項的電池組管理系統，其中，該調整裝置透過調整該第一電池模組與該第二電池模組的該輸出電壓和。
18. 如申請專利範圍第16項的電池組管理系統，更包括：一第二比較裝置，比較該第一電池模組的一降低後輸出電壓與降低後的該第一電池模組和該第二電池模組的該輸出電壓和。
19. 如申請專利範圍第18項的電池組管理系統，其中，降低後的第該一電池模組與該第二電池模組的輸出電壓和近似相等於降低後的該第一電池模組的輸出電壓。
20. 如申請專利範圍第19項的電池組管理系統，其中， 每一該電池模組的輸出電壓近似相等。