电热式电池电量平衡模组制造技术

本发明专利技术提供一种电热式电池电量平衡模组，包含一电池单元、多个电热片、一平衡控制开关单元、多个加热控制开关与一控制器，该电池单元包含多个电池串，该些电热片间隔地设置在该些电池串之间，该平衡控制开关单元电性连接该些电池串且具有一共同连接端，该共同连接端电性连接该些电热片，各该加热控制开关串联各该电热片，当该控制器判断出任一电池串的电压与其他电池串的电压有差异时，控制该平衡控制开关单元与该些加热控制开关的开关状态，将该些电池串中的部分电池串以及该些电热片中的部分电热片构成一平衡回路。分电热片构成一平衡回路。分电热片构成一平衡回路。

【技术实现步骤摘要】
电热式电池电量平衡模组


[0001]本专利技术涉及一种电池电量平衡模组，尤其指电热式电池电量平衡模组。

技术介绍

[0002]现有车用电池组通常由多个电池串联而成，可理解的是，纵使该多个电池为相同规格，彼此间仍存在差异，例如该多个电池的老化程度彼此不同，且或多或少存在自放电与漏电的问题。如此一来，该车用电池组的效能将直接受到影响，说明如下。
[0003]一般而言，该车用电池组系受一电池管理系统(BMS)的监控，如图10A所示，假设该车用电池组包含串联的一第一电池71、一第二电池72与一第三电池73，图10A呈现该第一电池至该第三电池71～73为充饱电的状态。随着该车用电池组长时间使用，在某一时间点可能产生如图10B所示的不平衡状态，该第一电池至该第三电池71～73的蓄电量彼此不同，其中，该第一电池71的蓄电量最高，该第三电池73的蓄电量次之，该第二电池72的蓄电量最低。
[0004]在此状态下进行充电时，如图10C所示，当该电池管理系统侦测出该第一电池71已充饱电，就停止充电动作，导致该第二电池72与该第三电池73还没充饱电就停止充电。如以图10C的蓄电量状态行车，在行车的过程中，该车用电池组放电给车辆各电子系统与马达，因为该第二电池72的蓄电量最低，故请参考图10D，该第二电池72将比该第一电池71和该第三电池73更早被侦测到其蓄电量已耗尽，该电池管理系统即实施相关节电模式与功能，惟该第一电池71和该第三电池73仍有一定蓄电量，导致该车用电池组的使用效率无法有效提升。
[0005]为了改善电池之间充电时的不平衡状态，现有技术包含电池电量的被动式平衡手段与主动式平衡手段。
[0006]关于电池电量的被动式平衡手段可参考图11，其以一第一电池81与一第二电池82为例，其各并联一平衡电阻83，且各该平衡电阻83串联一平衡开关84，所述平衡电阻83与平衡开关84系设置在该电池管理系统的电路板上，故其与该第一电池81和该第二电池82的位置为分离设置。在充电的过程中，当该电池管理系统侦测出第二电池82的蓄电量过低(和该第一电池81相比)，可控制该第一电池81的平衡开关84为导通，且控制该第二电池82的平衡开关84为开路，使一充电电流85直接对该第二电池82进行充电，让该第二电池82的蓄电量能追上该第一电池81，达到平衡的效果。
[0007]然而，在充电的过程中，为避免实施平衡手段时，该平衡电阻83所产生功率过大而发热造成损坏，故会限制平衡电阻83的平衡电流大小，一般例如可限制在小于0.15A，不宜过大，却也相对造成平衡速度较慢的缺点。可理解的是，欲加大平衡电流以提升平衡速度，需加大该电池管理系统的电路板面积以供设置对应的平衡电阻83，导致该电池管理系统的电路板面积无法进一步缩减，故限制车体的可用空间。是以，“提升电池平衡速度”与“最小化电池管理系统电路板面积”并无法兼得。
[0008]关于主动式平衡手段的范例可参考图12A，该车用电池组包含串联的一第一电池
91、一第二电池92、
…
与一第六电池96，该第一电池91的负极与该第六电池96的正极电性连接一变压器T的一次侧绕组W1，该一次侧绕组W1串联一次侧开关97，该变压器T二次侧绕组包含一第一辅助绕组W2
‑
1、一第二辅助绕组W2
‑
2、
…
与一第六辅助绕组W2
‑
6，该第一电池至该第六电池91～96分别并联于该第一辅助绕组至该第六辅助绕组W2
‑
1～W2
‑
6，且该第一辅助绕组W2
‑
1至该第六辅助绕组W2
‑
6分别串联一第一开关至一第六开关981～986。
[0009]举例来说，当车辆的电池管理系统侦测出该第二电池92的蓄电量比其他电池更低时，可先控制该一次侧开关97为导通，且控制该第一开关至该第六开关981～986为开路，使该第一电池至该第六电池91～96放电以输出一电流I1给该一次侧绕组W1，该一次侧绕组W1为电感性元件而具有储能效果。请参考图12B，该一次侧绕组W1储能后，该电池管理系统可控制该第二开关982为导通，以及控制该一次侧开关97和其余电子开关为开路，此时，该第二辅助绕组W2
‑
2感应该一次侧绕组W1所提供的能量，并输出充电电流I2给该第二电池92进行充电，使该第二电池92与其余电池的蓄电量趋于一致，达到平衡的效果。
[0010]然而，该变压器T包含一铁心以供绕设该一次侧绕组W1与该第一辅助绕组至该第六辅助绕组W2
‑
1～W2
‑
6，惟铁心是具一定体积与重量的构件，亦会限制车体的可用空间。

技术实现思路

[0011][所欲解决的问题][0012]本专利技术的主要目的在于提供一种电热式电池电量平衡模组，以期克服现有被动式平衡手段无法兼具“提升电池平衡速度”与“最小化电池管理系统电路板面积”的缺点，以及克服现有主动式平衡手段采用变压器所导致限制车体的可用空间的缺点。
[0013][解决问题的技术手段][0014]本专利技术电热式电池电量平衡模组包含：
[0015]一电池单元，包含多个电池串；
[0016]多个电热片，间隔地设置在该些电池串之间；
[0017]一平衡控制开关单元，电性连接所述电池串，所述平衡控制开关单元具有一共同连接端，所述共同连接端电性连接所述电热片；
[0018]多个加热控制开关，所述加热控制开关串联所述电热片；以及
[0019]一控制器，电性连接所述电池串、所述平衡控制开关单元与所述加热控制开关，当所述控制器判断出任一电池串的电压与其他电池串的电压有差异时，控制所述平衡控制开关单元与所述加热控制开关的开关状态，将所述电池串中的部分电池串以及所述电热片中的部分电热片构成一平衡回路。
[0020][专利技术的功效][0021]本专利技术采用电热片作为平衡电阻，因电热片具有低电阻、消耗功率大的特性，也就是说比一般电阻器可承受更大的电流，能操作在较大的平衡电流，故可以达到快速平衡效果；此外，因为该些电热片间隔地设置在该些电池串之间，故可与该些电池串一同设置在电池盒中，不需另外安排车体空间安装该些电热片。是以，本专利技术不仅具备提升电池平衡速度的特色，还能避免车体空间的耗费，将车体可用空间最大化，克服先前技术所述问题。
附图说明
[0022]图1：本专利技术电热式电池电量平衡模组应用在充电中车辆的示意图。
[0023]图2：本专利技术电热式电池电量平衡模组的电路示意图。
[0024]图3：本专利技术中，电池芯与电热片的排列构造示意图。
[0025]图4：本专利技术电热式电池电量平衡模组另一实施例的电路示意图。
[0026]图5：本专利技术电热式电池电量平衡模组的电路示意图。
[0027]图6：本专利技术中，范例一产生第一平衡回路的电路动作示意图。
[0028]图7：本专利技术中，范例一产生第二平衡回路的电路动作示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电热式电池电量平衡模组，其特征在于，包含：一电池单元，包含多个电池串；多个电热片，间隔地设置在所述电池串之间；一平衡控制开关单元，电性连接所述电池串，所述平衡控制开关单元具有一共同连接端，所述共同连接端电性连接所述电热片；多个加热控制开关，所述加热控制开关串联所述电热片；以及一控制器，电性连接所述电池串、所述平衡控制开关单元与所述加热控制开关，当所述控制器判断出任一电池串的电压与其他电池串的电压有差异时，控制所述平衡控制开关单元与所述加热控制开关的开关状态，将所述电池串中的部分电池串以及所述电热片中的部分电热片构成一平衡回路。2.根据权利要求1所述的电热式电池电量平衡模组，其特征在于，所述电池串包含彼此并联连接的多个锂电池芯。3.根据权利要求1所述的电热式电池电量平衡模组，其特征在于，所述电热片中的部分电热片形成并联连接。4.根据权利要求1所述的电热式电池电量平衡模组，其特征在于，所述平衡控制开关单元包含一第一平衡控制开关至一第M平衡控制开关，所述平衡控制开关的一第一端连接所述共同连接端，M为正整数；所述电池串为一第一电池串至一第N电池串，N为正整数；所述第一电池串的负极借由所述电热片中的至少一电热片与所述加热控制开关中的至少一加热控制开关连接所述共同连接端；所述第N电池串的正极借由所述电热片中的至少一电热片与所述加热控制开关中的至少一加热控制开关连接所述共同连接端；其中之一第j电池串与其中之一第j+1电池串的连接节点连接其中之一第i平衡控制开关的一第二端，其中i＝j，1<i<M，1<j<N。5.根据权利要求4所述的电热式电池电量平衡模组，其特征在于，当所述控制器判断出所述第j电池串的电压为低时，依序在一第一时序阶段和一第二时序阶段中控制所述平衡控制开关单元与所述加热控制开关的开关状态；在所述第一时序阶段中，所述控制器控制所述第i平衡控制开关为导通、其余平衡控制开关为开路、连接所述第N电池串的正极的加热控制开关为导通，以及连接所述第一电池串的负极的加热控制开关为开路，构成一第一平衡回路；在所述第二时序阶段中，所述控制器控制所述第i
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1平衡控制开关为导通、其余平衡控制开关为开路、连接所述第N电池串的正极的加热控制开关为开路，以及连接所述第一电池串的负极...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓信良，郑仁杰，
申请(专利权)人：光阳工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：