专利名称：放电式电池管理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是属于电能转换调整装置的技术领域，特别是关于ー种利用控制模块控制充放电开关以通过独立的储能模块同时对至少一具高电位的电池单元放电，以达到等化各电池单元电位的放电式电池管理装置及其方法。
背景技术：
目前，电动车或油电混合车等绿色交通机具是大量采用锂铁电池作为可重复充放电的动能供应电池组，又由于单ー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単元串联而成。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ー电压差，造成各电池单元的电位不平衡，降低电池组的性能效率。又，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，于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単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等化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。又或，可利用电感或变压器等转换装置将电池単元的多余电能移转至其他电池单元中，请參阅图1，其为现有主动式电池电位等化装置的电路示意图。如图所示，所述电池管理装置I是独立于ー电池组2的充放电电路，利用一变压器10作为能量转移元件，且其一次侧串接一第一开关11后耦接ー控制模块12，而其二次侧则通过多个第二开关13分别耦接多个电池単元20，而又所述多个第二开关13受所述控制模块12控制。当ー检测模块14检测发觉所述多个电池单元20的其中的一出现电位、电压或温度异常而需进行调整时，所述控制模块12导通所述第一开关11，使所述电池组2的电能传送至所述变压器10的一次侧，经过ー导通周期后，所述控制模块12使所述第一开关11关闭且导通具较低电位的所述电池単元20对应的所述多个第二开关13，以由所述变压器10的二次侧将电能储入而等化各所述电池単元20电位。由此可知，上述方法虽可平衡各电池单元20间的电位，但附加于充电电路上的额外开关将使电路结构过于复杂且増加电路成本，再者，此法是使所述电池组2整体放电后，将电能传送至电位较低的电池单元20中，如此，一旦有任何需调整的所述电池単元20存在，则全体的所述多个电池单元20皆需放电，造成充电效率低落且加速电池老化。
发明内容有鉴于现有技术的问题，本实用新型的目的在于提供一种放电式电池管理装置，以由多个储能模块使电池单元単独放电而等化各电池单元的电位。为达上述目的，本实用新型的放电式电池管理装置是适用以监控利用电源进行充电的ー电池组的多个电池単元，且通过独立放电的方式等化各所述电池単元所储存的电能量，其包含多个储能模块、一监测模块及ー控制模块。所述多个储能模块耦接电源及所述电池组，各所述储能模块包含一第一线圈、一磁芯及一第二线圈，且各所述第一线圈由所述磁芯耦合所述第二线圈，而各所述第二线圈通过一第一开关耦接所述电池単元。所述监测模块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之ー相对具有较高电位吋，所述监测模块输出一放电讯号。又所述控制模块耦接所述多个储能模块及所述监测模块，所述控制模块接收所述放电讯号以导通对应的所述第一开关而使对应的所述电池単元于充电的同时释放电能至对应的所述第二线圈，通过所述第二线圈与所述第一线圈的互感效应，使释放的电能传送至对应的所述第一线圈后，储存于对应的所述储能模块，反馈至装置。为避免所述多个电池单元过充而造成所述电池组损坏，所述放电式电池管理装置更包括一第二开关，是耦接电源、所述多个储能模块及所述控制模块，当所述监测模块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模块，使所述控制模块关闭所述第二开关而停止电源供电。又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。另ー方面，为避免所述多个电池单元过度放电而造成短路，所述放电式电池管理装置更包括一放电防护模块，是耦接所述控制模块及所述电池组，当所述监测模块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模块，使所述控制模块通过所述放电防护模块停止所述电池组放电。再者，为提升所述电池组的储电效率，各所述第一线圈是通过ー第三开关耦接一同步整流元件，使所述储能模块同步整流电源电压而充电所述电池单元，且所述第三开关为ー金属氧化物半导体场效应晶体管。或者，各所述第一线圈是串接一二极管，以非同步整流充电电流。本实用新型可使具相对高电位的至少一所述电池単元于充电的同时释放出多余电量而反馈至充电装置，以平衡所述多个电池单元间的电位状态。
图I为现有主动式电池电位等化装置的电路示意图；图2为本实用新型较佳实施例的第一实施态样的方块图；图3为本实用新型较佳实施例的第一实施态样的电路示意图；图4为本实用新型较佳实施例的第二实施态样的电路示意图。附图标记说明1-电池管理装置；10_变压器；11-第一开关；12-控制模块；13-第二开关；14_检测模块；2-电池组；20_电池单元；3_放电式电池管理装置；30_储能模块；301-第一线圈；302_磁芯；303_第二线圈；304_第一开关；305_第三开关；31_监测模块；32_控制模块；33_第二开关；34_放电防护模块；35_同步整流元件；4_电池组；40-电池单元。
具体实施方式
为使贵审查委员能清楚了解本实用新型的内容，谨以下列说明搭配图式，敬请參阅。请參阅图2 图4，其分别为本实用新型较佳实施例的第一实施态样的方块图、电路示意及第ニ实施态样的电路示意。如图所示，所述放电式电池管理装置3是用以充电及监控所述电池组4的多个电池単元40，其包含多个储能模块30、ー监测模块31、ー控制模块32、一第二开关33及一放电防护模块34。各所述储能模块30包含一第一线圈301、ー磁芯302及一第二线圈303，各所述第一线圈301由所述磁芯302耦合所述第二线圈303，而各所述第二线圈303通过ー第一开关304耦接所述电池単元40。所述监测模块31电性连接所述多个电池单元40及所述控制模块32。所述控制模块32耦接第一开关304，且平时处于待机状态，仅于所述监测模块31测得异常而发出讯号时启动，以节省待机功耗。所述第二开关33耦接于电源、所述多个储能模块30及所述控制模块32间，而所述放电防护模块34则耦接所述控制模块32及所述电池组4。所述监测模块31监测所述多个电池单元40的电位、电流及温度，以检测所述多个 电池单元40是否未过温、未过流或电位未过低而可输出放电电流？若是，通过所述控制模块32开启所述电池单元40的放电功能，反之则关闭放电功能。接着，当所述电池组4的充电电流过大或温度过高时，所述监测模块31比对所述多个电池单元40的电位状态是否已达饱合状态，若某一所述电池单兀40ィ所储电能大于ー最大电能值,例如3. 65伏特时，即输出一停电讯号及一放电讯号至所述控制模块32，使所述控制模块32关闭所述第二开关33而停止电源输入，以避免输入端出现异常错误而过充或烧毁所述电池组4。同时，所述控制模块32导通对应的所述第一开关304べ而使对应的所述电池単元40ィ于充电的同时释放多余的电能至对应的所述第二线圈30L再由所述第二线圈303与所述第一线圈301的互感效应将释放的电能传送至对应的所述第一线圈30U而暂存于对应的所述多个储能模块30_i中并反馈至装置。值得注意的是，所述第二开关33为低功耗且可承受200安培以上エ作电流的电子式开关，以避免装置开关机瞬间产生火花而损坏电路，且其满载时总功耗低于50瓦则有利于省电，符合环保需求。反之，若无大于3. 65伏特的所述电池単元40，所述监测模块31进ー步判断各所述电池単元40的电位误差量是否小于ー误差预设值，例如正负O. 05伏特，若是，则再次检测所述电池单元40是否正进行充电或放电，以继续监测所述多个电池单元40或结束监测作业。又若各所述电池単元40的电位误差量是大于正负O. 05伏特，则发出所述放电讯号至所述控制模块32，以开启对应的所述二等第一开关304_2、304_n使大于所述电池组4电位平均值的所述二等电池单元40_2、40_n释放电能至对应的所述二等第二线圈303_2、303_n后，通过对应的所述二等第一线圈301_2、301_n将释放的电能暂存于对应的所述二等储能模块30_2、30_n中，反馈至装置。如此，不浪费电能且可快速等化所述多个电池单元40间的电位，提升所述电池组4的充电效率，以可作为应用于大电流，例如串联所述多个电池単元40至384伏特而形成高压的所述电池组4充放电设备中的主动电位平衡装置。并且，当所述监测模块31测得所述多个电池单元40的电位状态过低时，输出ー异常讯号至所述控制模块32，使所述控制模块32通过所述放电防护模块34停止所述电池组4放电，以避免所述多个电池单元40过度放电而造成老化损坏。如此，所述放电式电池管理装置3可通过所述监测模块31、所述第二开关33及所述放电防护模块34对所述电池组4进行完善的保护。[0020]再者，各所述第一线圈301是串接可为ニ极管的非同步整流元件，以滤波整流充电电流的同时调整充电周期。或进ー步地，使各所述第一线圈301串接可为金属氧化物半导体场效应晶体管的一第三开关305后耦接一同步整流元件35，当所述第三开关305导通时，所述储能模块30将同步整流电源电压而充电所述多个电池単元40，以提增电能转换效率达70%以上。以上所述 为举例性的较佳实施例，而非为限制性者。任何未脱离本实用新型的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的申请专利范围中。
权利要求1.一种放电式电池管理装置，其特征在于，是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，且通过独立放电而等化各所述电池单元所储存的电能量，其包含 多个储能模块，是耦接电源及所述电池组，各所述储能模块包含一第一线圈、磁芯及一第二线圈，且各所述第一线圈由所述磁芯耦合所述第二线圈，而各所述第二线圈通过一第一开关耦接所述电池单元； 一监测模块，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之一相对具有较高电位时，所述监测模块输出一放电讯号；及 一控制模块，是耦接所述多个储能模块及所述监测模块，所述控制模块接收所述放电讯号以导通对应的所述第一开关而使对应的所述电池单元于充电的同时释放电能至对应 的所述第二线圈，通过所述第二线圈与所述第一线圈的互感效应，使释放的电能传送至对应的所述第一线圈后，储存于对应的所述储能模块，反馈至装置。
2.根据权利要求I所述的放电式电池管理装置，其特征在于，更包括一第二开关，是耦接电源、所述多个储能模块及所述控制模块，当所述监测模块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模块，使所述控制模块关闭所述第二开关而停止电源供电。
3.根据权利要求2所述的放电式电池管理装置，其特征在于，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。
4.根据权利要求I所述的放电式电池管理装置，其特征在于，更包括一放电防护模块，是耦接所述控制模块及所述电池组，当所述监测模块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模块，使所述控制模块通过所述放电防护模块停止对所述电池组放电。
5.根据权利要求I所述的放电式电池管理装置，其特征在于，各所述第一线圈是通过一第三开关耦接一同步整流元件，使所述储能模块同步整流电源电压而充电所述电池单
6.根据权利要求5所述的放电式电池管理装置，其特征在于，所述第三开关为一金属氧化物半导体场效应晶体管。
7.根据权利要求I所述的放电式电池管理装置，其特征在于，各所述第一线圈是串接一二极管，以非同步整流充电电流。
专利摘要本实用新型是有关于一种放电式电池管理装置，其是利用一监测模块监测多个电池单元，于所述多个电池单元的电位、电流及温度发生变异时，由一控制模块控制隔离式的多个储能模块，以于所述电池组充电的同时对至少一相对高电位的所述电池单元放电而平衡所述电池组的整体电位，提升装置能量转换效率。
文档编号H02J7/00GK202488173SQ20122004012
公开日2012年10月10日 申请日期2012年2月8日 优先权日2012年2月8日
发明者李佳原, 皮尔珍贝尼 申请人:李佳原