CN107979130A - 一种电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池管理系统，所述电池管理系统是将一个开关电路直接耦接于放电端及接地端间，并且因为此开关电路不是在放电回路之上，所以当电池组进行放电时，此开关电路将不会因有电流的流经而产生高温。

Description

一种电池管理系统

技术领域：

本发明是有关于电池管理领域，且特别是一种电池管理系统。

背景技术：

一般来说，电池管理系统是一种可用于提供对电池组（battery pack）进行管理的系统，它通常是具有可避免该电池组发生过充/放电及过热等异常的保护功能。因此，近年来电池管理系统已广泛地应用在各类电子装置及不断电系统（Uninterruptible PowerSystem，UPS）中。

举例来说，在现有的电池管理系统中，其放电回路上是会设有一个开关电路，并且当发生过放电异常时，现有的电池管理系统是会控制截止此开关电路，以进而切断放电回路。因为此开关电路是串接在放电回路之上，所以当电池组进行放电时，此开关电路则会因有较大的电流流经而产生高温。

然而，虽然传统实作上已经可以透过增加散热片而来解决此开关电路的高温问题，但这对于现有的电池管理系统来说，却也同时增加了其布局面积与成本。再者，若尽管只是将此开关电路移除的话，即使能够减少了布局面积，并且使得放电回路上将不再会有高温的产生，但当电池组发生过放电异常时，现有的电池管理系统却也就无法切断放电回路，以达到原先的过放电保护功能。

发明内容：

有鉴于此，本发明的目的在于提供出一种电池管理系统，以确保所述电池管理系统既能保有原先的过放电保护功能外，却又可同时避免该放电回路上的高温产生。

基于上述目的，本发明实施例提供一种电池管理系统，用于提供对电池组进行管理。此电池组是串接在所述电池管理系统的正端模块及接地端之间。其中，正端模块包括放电端及充电端，所述电池管理系统则包括控制电路及第一开关电路。控制电路耦接于电池组，并用来判断电池组是否发生异常。第一开关电路则受控于控制电路，并且其一端耦接于放电端，而其另一端耦接于接地端。在放电模式时，控制电路控制截止第一开关电路，使得放电端、电池组及接地端形成放电回路，并且当判断电池组发生过放电异常时，控制电路则控制导通第一开关电路，以进而切断放电回路。

综上所述，本发明将一个开关电路直接耦接于放电端及接地端间，并且因为此开关电路不是在放电回路之上，所以当电池组进行放电时，此开关电路将不会因有电流的流经而产生高温。

附图说明：

为使能更进一步了解本发明之特征及技术内容，请参阅以下有关本发明之详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

图1是本发明实施例所提供的电池管理系统的功能方框图。

图2是本发明另一实施例所提供的电池管理系统的电路示意图。

具体实施方式：

在下文中，将藉由图式说明本发明的各种实施例来详细描述本发明。然而，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施例。此外，在图式中相同参考数字可用以表示类似的元件。

首先，请参阅图1，图1是本发明实施例所提供的电池管理系统的功能方框图。在本实施例中，电池管理系统一20主要是用于提供对电池组12进行管理，且此电池组12则是串接在电池管理系统一20的正端模块210及接地端GND间。其中，正端模块210可包括放电端P1及充电端P2，所述电池管理系统一20则包括控制电路200及第一开关电路Q2与第二开关电路Q3。控制电路200是耦接于电池组12，并用来判断电池组12是否发生异常。在本实施例中，控制电路200例如是含有模拟前端感测（analog front-end，AFE）电路的微控制器（MCU），但本发明并不以此为限制。

需要说明的是，在实务上，控制电路200是可用来侦测电池组12的电压、电流及温度，并且根据此电压、此电流及此温度，判断电池组12是否发生异常。然而，由于侦测电池组12的电压、电流及温度，并且根据电池组12的电压、电流及温度，判断电池组12是否发生异常的运作原理已皆为本技术领域中具有通常知识者所习知，因此有关上述控制电路200的细部内容于此就不再多加赘述。

第二开关电路Q3则是受控于控制电路200，并且其一端耦接于放电端P1，而其另一端耦接于接地端GND。于是，在放电模式时，控制电路200是控制截止第二开关电路Q3，使得放电端P1、电池组12及接地端GND形成一放电回路，以让电池组12是通过经由放电回路来进行放电。然而，因为第二开关电路Q3并不是串接在所述放电回路之上，所以当在电池组12进行放电时，第二开关电路Q3也就不会因有较大的电流流经而产生高温。

类似地，当判断电池组12发生异常时，控制电路200则控制导通第二开关电路Q3，以进而切断放电回路。应当理解的是，这里所谓的「异常」，便可指的是「过放电异常」，但本发明并不以此为限制。事实上，因为电池管理系统一20是可将放电端P1及接地端GND来与一个外部负载（未绘示）相连接，并且在放电模式下，电池组12便能通过经由此放电回路来对外部负载进行放电，所以在控制导通第二开关电路Q3，以进而切断放电回路时，电池管理系统一20也就是为了要让此外部负载将不会因受到过放电异常而损伤。

需要说明的是，本发明亦不限制第二开关电路Q3的具体实现方式。在实务上，只要是有能提供截止及导通功能的开关，就能用来作为本发明的第二开关电路Q3。因此，如图1所示，相较于现有的开关电路Q2，本发明实施例的电池管理系统一20还能再进一步地减少了其布局面积与成本。

另外，第一开关电路Q2亦受控于控制电路200，并且其一端耦接于充电端P2，而其另一端则耦接于正端模块210与电池组12间的共同节点A。于是，在充电模式时，控制电路200是控制导通第一开关电路Q2，使得充电端P2、第一开关电路Q2、电池组12及接地端GND形成充电回路，以让电池组12是通过经由充电回路来进行充电，并且当判断电池组12发生异常时，控制电路200则控制截止第一开关电路Q2，以进而切断充电回路。

应当理解的是，这里所谓的「异常」，则可指的就是「过充电异常」，但本发明亦不以此为限制。因为电池管理系统20是可也将充电端P2及接地端GND来与一外部电源（未绘示）相连接，并且在充电模式下，此外部电源便能通过经由充电回路来对电池组12进行充电，所以在控制截止开关电路Q2，以进而切断充电回路时，电池管理系统一20也就是为了要让电池组12将不会因受到过充电异常而损伤。

另外，控制电路200亦可被用来判断电池组12是否发生过热异常。然而，由于上述过热异常则可能发生在充电或放电模式时，因此在一些实施例中，当判断电池组12发生过热异常时，控制电路200是可选择性地控制截止第一开关电路Q2或导通第二开关电路Q3，以进而切断充电回路或放电回路。总而言之，本发明并不限制针对过热保护功能的具体实现方式，本技术领域中具有通常知识者应可依据实际需求或应用来进行相关设计。

然而，为了更进一步说明关于电池管理系统一20的实现细节，本发明进一步提供其电池管理系统一20的另一种实施方式。请参阅图2，图2是本发明另一实施例所提供的电池管理系统的电路示意图。其中，图2中部分与图1相同的元件以相同的图号标示，故于此不再多加详述其细节。

相较于图1的功能方框图，图2的电池管理系统二30更多包含了一电阻R。电阻R是串接于电池组12及接地端GND之间，并且控制电路200更是耦接于电阻R的两端，以来用通过电阻R侦测有关电池组12的电流。需要说明的是，在实务上，控制电路200就是将所流经电阻R的电流作为电池组12的充电电流或放电电流。

另外，在本实施例中，电池管理系统二30更可以包括第一保险丝f1与第二保险丝f2。其中，第一保险丝f1是串接于电池组12及共同节点A间，而第二保险丝f2是串接于放电端P1及共同节点A间。事实上，因为第一保险丝f1与第二保险丝f2也是串接在放电回路之上，所以当电池组12进行放电，并且发生过电流异常时，第一保险丝f1与第二保险丝f2便能是藉由因为过电流所产生的高温而来被烧毁，以进而确保放电回路的切断，并且使得外部负载将不会因受到过电流异常而损伤。

类似地，当电池组12发生过放电异常，且控制电路200是控制导通第二开关电路Q3时，本实施例的电池管理系统二30便能是藉由第二开关电路Q3的导通（亦即，增加流经第一保险丝f1与第二保险丝f2的电流）而来烧断第一保险丝f1与第二保险丝f2，以进而确保放电回路的切断，使得外部负载将不会因受到过放电异常而损伤。也就是说，通过以上第一保险丝f1与第二保险丝f2的设计方案，本发明实施例的电池管理系统二30更能提供出较双重的保护机制。然而，由于第一保险丝f1与第二保险丝f2的运作原理已为本技术领域中具有通常知识者所习知，因此有关上述第一保险丝f1与第二保险丝f2的细部内容于此就不再多加赘述。

在本实施例中，该电池组12可以是包括串联的多个电池单元（battery cell）121～12N。然而，为了方便以下说明，图2的电池单元121～12N则是仅先采用数量为9的例子来进行说明（亦即，N为9），但其并非用以限制本发明。另外，在本实施例中，电池管理系统二30更可以包括保护电路310。保护电路310是耦接于每一电池单元121～129的阳极、第一保险丝f1及控制电路200之间，并用来分别侦测每一电池单元121～129的单元电压（未绘示）。

于是，当在这些电池单元121～129中的某一个的单元电压超出一正常值时，保护电路310便会输出控制信号给第一保险丝f1，使得第一保险丝f1内的一加热器（未绘示）则被激活，以进而加热烧断第一保险丝f1。换句话说，第一保险丝f1内可设有加热器，且该加热器则是受控于自外部而传来的控制信号，以进而执行加热动作来烧断保险丝f1。

除此之外，电池管理系统二30更可以包括温度感测器320。在本实施例中，温度感测器320是耦接于控制电路200，并用来分别侦测每一电池单元121～12N的单元温度。于是，当在这些电池单元121～12N中的某一个的单元温度超出一合理范围（亦即，表示此电池单元的温度过高或过低）时，温度感测器320便会输出一通知信号（未绘示）给控制电路200，使得控制电路200则控制截止第一开关电路Q2，以进而切断充电回路，使得电池组12将不会因受到这些电池单元121～129的温度异常而损伤。在本实施例中，温度感测器320即可是由多个热敏电阻（NTC）所组成，但本发明并不以此为限制。

综上所述，本发明实施例所提供的电池管理系统，是将一个开关电路直接耦接于所述电池管理系统的放电端及接地端间，并且因为此开关电路不是串接在放电回路之上，所以当电池组进行放电时，此开关电路将不会因有电流的流经而产生高温。除此之外，此开关电路亦可同时确保了所述电池管理系统既能保有原先的过放电保护功能外，却又还能有助于减少所述电池管理系统的布局面积与成本。

以上所述仅为本发明之实施例，其并非用以局限本发明之专利范围。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种电池管理系统，其特征在于：用于提供对一电池组进行管理，该电池组是串接在该电池管理系统的一正端模块及一接地端之间，其中该正端模块包括一放电端及一充电端，该电池管理系统包括：一控制电路，耦接于该电池组，并用来判断该电池组是否发生一异常；以及一第一开关电路，受控于该控制电路，其一端耦接于该放电端，其另一端则耦接于该接地端，在一放电模式时，该控制电路控制截止该第一开关电路，使得该放电端、该电池组及该接地端形成一放电回路，并且当判断该电池组发生该异常时，该控制电路则控制导通该第一开关电路，以进而切断该放电回路。

2.如权利要求1所述的一种电池管理系统，其特征在于：其中该控制电路主要用来侦测该电池组的一电压、一电流及一温度，并且根据该电压、该电流及该温度，判断该电池组是否发生该异常。

3.如权利要求2所述的一种电池管理系统，其特征在于：更包括：一第二开关电路，受控于该控制电路，其一端耦接于该充电端，其另一端则耦接于该正端模块与该电池组间的一共同节点，在一充电模式时，该控制电路控制导通该第二开关电路，使得该充电端、该第二开关电路、该电池组及该接地端形成一充电回路，并且当判断该电池组发生该异常时，该控制电路则控制截止该第二开关电路，以进而切断该充电回路。

4.如权利要求3所述的一种电池管理系统，其特征在于：更包括：一电阻，串接于该电池组及该接地端之间，并且该控制电路更耦接于该电阻的两端，以用来通过该电阻侦测该电池组的该电流。

5.如权利要求3所述的一种电池管理系统，其特征在于：更包括：一第一保险丝，串接于该电池组及该共同节点之间；以及一第二保险丝，串接于该放电端及该共同节点之间。

6.如权利要求5所述的一种电池管理系统，其特征在于：其中该电池组包括串联的多个电池单元，且该电池管理系统更包括：一保护电路，耦接于每一该些电池单元的一阳极、该第一保险丝及该控制电路之间，并用来侦测每一该些电池单元的一单元电压，当在该些电池单元的其中一个的该单元电压超出一正常值时，该保护电路则输出一控制信号给该第一保险丝，使该第一保险丝内的一加热器被激活。

7.如权利要求6所述的一种电池管理系统，其特征在于：更包括：一温度感测器，耦接于该控制电路，并用来侦测每一该些电池单元的一单元温度，当在该些电池单元的其中一个的该单元温度超出一合理范围时，该温度感测器则输出一通知信号给该控制电路，使得该控制电路控制截止该第二开关电路。