TWI572114B - The cable and the battery module using the cable are fully balanced - Google Patents

Description

電纜線及使用該電纜線之電池模組均充平衡系統

本發明係有關一種電纜線及使用該電纜線之電池模組均充平衡系統，尤指一種能使電池模組內各電池芯之電量能平均充飽，以提高電池模組之使用效率及延長使用壽命者。

電池管理系統(Battery Management System,BMS)係為電動車輛必不可少之核心系統，主要負責對電池模組進行安全監控及管理，以提高電池模組之使用效率及可靠性，並延長電池模組之使用壽命。電池管理系統主要包括一電池模組管理單元(Battery Management Unit,BMU)及一電池模組控制單元(Battery Control Unit,BCU)。電池模組管理單元(BMU)之間可透過各種通訊協定以傳送相關資訊，將資訊傳送給電池模組控制單元(BCU)，使對電池模組進行管理、警示與安全保護控制。

當電動車輛起動而使串聯之電池模組反覆充放電之後，將會導致電池芯之間有電壓差異、容量不均之現象，這個現象會讓電池模組之使用效率變差，也會造成電池模組之壽命衰減。而電池模組管理單元(BMU)除了可以監控電池芯之狀態外，還可以進行主動式或被動式電池平衡，補償輕微之電池芯不匹配，以延長電池模組之使用壽命。

電池模組管理單元(BMU)之平衡控制電路主要分為被動式平衡及主動式平衡二種。其中，被動式平衡係將較高電壓之電池芯的能量 直接在負載電阻上做功，將多餘之能量轉換成熱量消耗掉，此種方法只適用於在充電模式下抑制最強電池芯之電壓攀升，為限制功率損耗。其對於多個電池模組之組合而言，當其中一個電池芯充飽電之後，系統即會顯示已充電完成，但實際上仍可能會有多個電池芯尚在電量不足之狀態，因此，若要使各個電池芯之電量平均充飽，即會消耗很多能量。

而主動式平衡係將多個較高電壓之電池芯之多餘能量一個一個進行能量之搬移，給其他電壓較低之電池芯使用。但在以多個開關迴路進行調節各個電池芯之充電量時，過多之開關會降低可靠度。而若開關一但產生短路現象，則會造成電池芯過充受損，甚至於起火燃燒。因此，上述兩種電池平衡之管理模式，其在平衡效率、製造成本及可靠度上尚有待改進之空間。

有鑑於此，為了提供一種有別於習用技術之結構，並改善上述之缺點，發明人積多年的經驗及不斷的研發改進，遂有本發明之產生。

本發明之主要目的在提供一種以電纜線連接一均充器以及一電池模組，透過均充器之電池監控單元監測電池模組內電池芯之電量，再以均充器之充電單元分別針對電量過低之電池芯進行充電之電纜線及使用該電纜線之電池模組均充平衡系統，俾能解決習用電池模組需要加裝主動式或被動式電池平衡電路而增加製造成本、無法有效達到平衡效率及安全可靠度不足之問題，而能有效提高平衡效率以延長使用壽命、降低成本，並確保使用安全。

為達上述之目的，本發明所設之電纜線係包括一第一接頭、 一第二接頭、複數組充電線以及一外包覆層。其中，該第一接頭設有複數組第一接腳；該第二接頭設有複數組第二接腳；該複數組充電線的其中每一組充電線之兩端分別電性連接該組第一接腳及該組第二接腳；而該外包覆層係包覆複數組充電線。

使用上述電纜線之電池模組均充平衡系統係包括一電纜線、一均充器以及一電池模組。其中，該均充器包括一殼體，殼體內設有複數個充電單元，殼體之一側面上設有第一連接端，第一連接端與第一接頭連接，藉以使複數組第一接腳分別電性連接複數個充電單元，以分別輸出電力；而該電池模組係包括複數個併列之電池芯，電池模組之一側面上設有第二連接端，第二連接端與第二接頭連接，藉以使複數組第二接腳分別電性連接複數個電池芯，以分別輸入電力，分別對複數個電池芯進行充電。

實施時，該複數個充電單元相互串聯。

實施時，本發明更包括一等化控制單元，該等化控制單元連接複數個充電單元，供等化平均複數個充電單元之電壓。

實施時，該均充器更包括複數個電池監控單元，複數個電池監控單元與複數個電池芯呈電性連接，供分別監測各電池芯之電量，且複數個電池監控單元分別與複數個充電單元呈電性連接，藉以控制複數個充電單元，分別針對相對應之電池芯進行充電。

為進一步了解本發明，以下舉較佳之實施例，配合圖式、圖號，將本發明之具體構成內容及其所達成的功效詳細說明如下。

1‧‧‧電纜線

11‧‧‧第一接頭

111‧‧‧第一接腳

12‧‧‧第二接頭

121‧‧‧第二接腳

13‧‧‧充電線

14‧‧‧外包覆層

2‧‧‧電池模組均充平衡系統

3‧‧‧電池模組

31‧‧‧電池芯

32‧‧‧第二連接端

321‧‧‧第二插孔

4‧‧‧均充器

41‧‧‧殼體

411‧‧‧第一連接端

412‧‧‧第一插孔

42‧‧‧充電單元

43‧‧‧等化控制單元

44‧‧‧電池監控單元

441‧‧‧監測單元

442‧‧‧控制單元

第1圖係為本發明電纜線之較佳實施例之剖面示意圖。

第2圖係為本發明使用電纜線之電池模組均充平衡系統之較佳實施例之元件分解圖。

第3圖係為本發明使用電纜線之電池模組均充平衡系統之電路方塊示意圖。

請參閱第1圖所示，本發明電纜線1之較佳實施例係包括一第一接頭11、一第二接頭12、複數組充電線13以及一外包覆層14。

該第一接頭11設有複數組第一接腳111，任一組第一接腳111包括二個分開之第一接腳111；該第二接頭12反向於該第一接頭11，第二接頭12設有複數組第二接腳121，任一組第二接腳121包括二個分開之第二接腳121；該複數組充電線13之任一組充電線13包括二個分開之充電線13，其中每一組充電線13之二個充電線13之一端分別電性連接對應組之該組第一接腳111之二個第一接腳111，二個充電線13之另一端分別電性連接對應組之該組第二接腳121之二個第二接腳121，使一個第一接腳111、一個充電線13及一個第二接腳121呈串接狀態。而該外包覆層14係包覆於所有充電線13之外周緣。

如第2、3圖所示，使用上述電纜線1之電池模組均充平衡系統2係包括上述電纜線1、一電池模組3以及一均充器4。

該電池模組3包括複數個併列之電池芯31，電池模組3之一側面上設有一個第二連接端32，第二連接端32設有複數個與電纜線1之第二接 頭12相對應數目之第二插孔321，藉以在電纜線1之第二接頭12之複數組第二接腳121對應插入之後，使複數組第二接腳121分別電性連接複數個電池芯31。

而該均充器4係包括一殼體41、複數個充電單元42、一等化控制單元43以及複數個電池監控單元44。其中，該殼體41概略呈長方體狀，其內部具有一容納空間，以容納並定位複數個充電單元42、等化控制單元43及複數個電池監控單元44。該殼體41之一側面上設有一第一連接端411，第一連接端411設有複數個與電纜線1之第一接頭11之複數組第一接腳111相對應數目之第一插孔412，藉以在電纜線1之第一接頭11之複數組第一接腳111對應插入之後，使複數組第一接腳111分別電性連接複數個充電單元42。

該充電單元42係為電池，複數個充電單元42相互串聯，複數個充電單元42連接等化控制單元43，藉由等化控制單元43以等化平均複數個充電單元42之電壓。複數個充電單元42之正、負極集中於殼體41之第一連接端411，經由電纜線1之連結，使複數個充電單元42分別與電池模組3內之複數個電池芯31呈電性連接，並使一個充電單元42之正、負極對應連接一個電池芯31之正、負極。

該電池監控單元44具有一監測單元441及一控制單元442。複數個電池監控單元44之其中一個電池監控單元44對應複數個電池芯31之其中一個電池芯31，且複數個電池監控單元44分別與複數個電池芯31呈電性連接，供分別監測各相對應電池芯31之電量。而複數個控制單元442分別與複數個充電單元42呈電性連接，藉以分別控制複數個充電單元42，使分別針對相對應之電池芯31進行充電。

藉此，當電纜線1之第一接頭11連接均充器4之第一連接端411，電纜線1之第二接頭12連接電池模組3之第二連接端32時，即可使複數組第一接腳111分別電性連接複數個充電單元42，以分別輸出電力，再經由複數組第二接腳121分別輸入電力，分別對複數個電池芯31進行個別充電。

因此，本發明具有以下之優點：

1、本發明之複數個充電單元可經由電纜線之複數組充電線以分別對複數個電池芯進行充電，因此，可確實且有效的達到平均充飽各電池芯之效果。

2、本發明係透過電池監控單元監測各電池模組內電池芯之電量，再以充電單元分別針對電量過低之電池芯個別進行充電，因此，不但能有效提高平衡效率以延長電池模組之使用壽命，且由於電池模組不需要再加裝主動式或被動式電池平衡電路，而可降低生產成本，並確保使用安全。

3、本發明係以複數個充電單元分別針對電量過低之複數個電池芯個別進行充電，再經由等化控制單元等化平均複數個充電單元之電壓，因此，可有效提高充電效率及使用壽命。

綜上所述，依上文所揭示之內容，本發明確可達到預期之目的，提供一種不僅能確實且有效的平均充飽各電池芯、能提高平衡效率以延長電池模組及充電單元之使用壽命、能降低生產成本，且可確保使用安全的電纜線及使用該電纜線之電池模組均充平衡系統，極具產業上利用之價值，爰依法提出發明專利申請。

1‧‧‧電纜線

11‧‧‧第一接頭

12‧‧‧第二接頭

2‧‧‧電池模組均充平衡系統

3‧‧‧電池模組

32‧‧‧第二連接端

321‧‧‧第二插孔

4‧‧‧均充器

41‧‧‧殼體

411‧‧‧第一連接端

412‧‧‧第一插孔

Claims (5)

1. 一種電纜線，係包括：一第一接頭，係設有複數組第一接腳，任一組第一接腳包括二個分開之第一接腳，供分別傳輸直流正、負電；一第二接頭，係設有複數組第二接腳，任一組第二接腳包括二個分開之第二接腳，供分別傳輸直流正、負電；複數組充電線，其中每一組充電線之兩端分別電性連接該組第一接腳及該組第二接腳，使一個第一接腳、一個充電線及一個第二接腳呈串接狀態；以及一外包覆層，係包覆該複數組充電線。
2. 一種使用如請求1所述之電纜線之電池模組均充平衡系統，係包括：一電纜線；一均充器，係包括一殼體，該殼體內設有複數個充電單元，該殼體之一側面上設有一第一連接端，該第一連接端與該第一接頭連接，藉以使該複數組第一接腳分別電性連接該複數個充電單元，以分別輸出電力；以及一電池模組，係包括複數個併列之電池芯，該電池模組之一側面上設有一第二連接端，該第二連接端與該第二接頭連接，藉以使該複數組第二接腳分別電性連接該複數個電池芯，以分別輸入電力，分別對該複數個電池芯進行充電。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電纜線之電池模組均充平衡系統，其中，該複數個充電單元相互串聯。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電纜線之電池模組均充平衡系統，其更包括一等化控制單元，該等化控制單元連接該複數個充電單元，供等化平均該複數個充電單元之電壓。
5. 如申請專利範圍第2項所述之電纜線之電池模組均充平衡系統，其中，該均充器更包括複數個電池監控單元，該複數個電池監控單元係與該複數個電池芯呈電性連接，供分別監測各電池芯之電量，且該複數個電池監控單元分別與該複數個充電單元呈電性連接，藉以控制該複數個充電單元，分別針對相對應之該電池芯進行充電。