串联电池组的主动平衡模块及其控制方法_3

文档序号:9827680阅读:来源:国知局
的电压值作为该蓄 电单元C的电压值。或者,该处理器5可利用该初级侧调控器3的调节端32输出的脉宽 调变讯号等比换算各蓄电单元Cl、C2、C3、C4的电压(V),以侦测各蓄电单元Cl、C2、C3、C4 的充电状态,例如:该处理器5可预设各蓄电单元的电压值与该工作周期的关是式为一线 性方程式(y = ax+b), X为该工作周期,a为调整参数,b为偏移值,若a、X、b分别为1/10、 30、0,则y为3伏特(I/10 X 30+0),只是若X表示为30 %,则a须改为10,用以维持y为3 伏特(10 X 30 %+0);其中,若需制订该线性方程式的参数,则可实际测量该蓄电单元C的电 压值与该调节端32的工作周期而定的,如:该电压值为3伏特时,该工作周期为30% (y = 30a+b),且该电压值为2伏特时,该工作周期为20% (y = 20a+b),则可知该线性方程式的 a、b分别为1/10、0,用以计算后续充电过程中的电压值,只是不以此为限。
[0090] 其中,若有任一蓄电单元C(如:C2)的电荷状态(SoC)不平衡,则该处理器5可经 由接点S2切换该分时切换器4b为导通(ON)状态,令该次级侧线圈12b额外输出一补充电 流至蓄电单元C2,以利用该补充电流及充电电流共同对该蓄电单元C2充电,以加速补充该 蓄电单元C2的电荷量,直到其电荷状态平衡为止(如图2的Ll所示),即可切换该分时切 换器4b为截断(OFF)状态。依此类推,若有任何电荷状态不平衡的蓄电单元C(如图2的 L2所示),即可借助上述方式加速补充其充电量,使该蓄电单元C的电荷状态平衡。又,由 于该次级侧线圈12的输出电压为电流固定,可由该处理器5设定的电压为该蓄电单元C充 电,且该定电流的关系可供该处理器5估算电池老化情况。
[0091] 请参阅图3所示,其是本发明串联电池组的主动平衡模块的第二实施例的电路示 意图。其中,相较于第一实施例,该第二实施例另包含数个隔离器6,各隔离器6电性连接 于该处理器5的各切控端52与各分时切换器4的分时开关41的受控端413之间,用以隔 离该分时开关41与处理器5之间的传输杂讯,避免该蓄电单元C在充电过程中受杂讯干扰 而损坏。在此实施例中,是以四隔离器6作为实施态样说明,各隔离器6可为一光耦合器 (photo coupler),只是不以此为限;其中,各隔离器6具有一输入端61及一输出端62,各 输入端61电性连接各切控端52,各输出端62电性连接各受控端413,以便隔离该处理器5 与各分时切换器4之间的电气杂讯,且可调整该处理器5输出至受控端413的电压,只是不 以此为限。
[0092] 请参阅图4所7JK,其是本发明串联电池组的主动平衡模块的第二实施例的电路TK 意图。其中,相较于第一实施例,该第三实施例还可以设有一电压侦测器7,该电压侦测器7 设有数个侦测端71、数个管控端72及一通信埠 (communication port) 73,各侦测端71可 电性连接各蓄电单元C,用以侦测各蓄电单元C的充电状态;各管控端72电性连接各分时 切换器4的分时开关41,用以替代该处理器5控制该分时开关41 ;该通信埠73可电性连 接该处理器5的通讯埠53,供该电压侦测器7与处理器5相互通讯;又,该电压侦测器7还 可以设有一指示灯74,用以指示该电压侦测器7的工作状态,如:该管控端72是否输出讯 号接管该分时开关41的开关状态。在此实施例中,该电压侦测器7可采用凌力尔特公司 (LINEAR)的LTC6804控制器,只是不以此为限。详言之,由于串联电池组的串联电压相当 高,如在电池充电过程中,稍有不慎或有杂讯,均有可能会使该处理器5或初级侧调控器3 故障,而造成该蓄电单元C运作异常或损坏,故,为避免此一情况发生,可由该电压侦测器7 作为备用控制器,并由该侦测端71侦测各蓄电单元C的充电状态,以便于该蓄电单元C运 作异常时,即时将侦测情况传送至该处理器5,该处理器5分析该侦测情况后,可传送控制 命令至该电压侦测器7,使该电压侦测器7由该管控端72管控各蓄电单元C的充电过程,同 时,可由该指示灯74提醒相关人员进行检测,以防损害范围扩大。
[0093] 请参阅图5所示,其是本发明串联电池组的主动平衡模块的第四实施例的电路示 意图。其中,相较于第一实施例,该第四实施例还可以设有一变阻切换器8,该变阻切换器 8电性连接于该返驰开关2及该处理器5所设的一换阻端54,用以调整输出至该蓄电单元 C的充电电流,以便对需要补充电荷容量的蓄电单元C使用大电流充电,另利用小电流时侦 测轮流各蓄电单元C的状态。在此实施例中,该变阻切换器8可设有一变阻开关81 (可为 电磁阀、双极性电晶体或金属氧化物半导体电晶体等,只是不以此为限)、一小阻元件82及 一大阻元件83,该变阻开关81电性连接该返驰开关2及处理器5,该小阻元件82及大阻元 件83电性连接于该变阻开关81与该接地端之间,只是不以此为限。以下说明其使用方式。
[0094] 举例而言,请再参阅图5所示,以该处理器5导通该分时切换器4a为例,当该分时 切换器4a导通时,该次级侧线圈12a可输出定电流对该蓄电单元Cl充电,同时,该处理器5 可得知该蓄电单元Cl的充电电压,已如前述。值得注意的是,当该返驰开关2与接地端之 间具有小电阻时,该次级侧线圈12a可输出电流固定的大电流(如图6所示的L3),用以快 速充电至该蓄电单元C1。反之,当该返驰开关2与接地端之间具有大电阻时,该次级侧线圈 12a可输出电流固定的小电流(如图6所示的L4),同时,该次级侧线圈12a耦合至该辅助 线圈13所产生一分压讯号(如图7所示),可输入至该初级侧调控器3的取样端31,且该 初级侧调控器3的调节端32可输出一调节讯号(如图8所示),该处理器5可利用该调节 讯号及分压讯号推算该蓄电单元Cl的电压值;其中,由于输出至该蓄电单元Cl的电流为小 电流(定电流)状态,使该蓄电单元Cl的充电量缓慢增加,可以降低该处理器5在计算过 程中的充电量误差,因此,该蓄电单元Cl的充电量较为精确。依此类推,可在得知需补充电 荷的蓄电单元C后,即可针对蓄电单元C充电,且不超过其耐压值(如:5伏特),可避免该 电池单元的电压过高造成蓄电单元损坏。
[0095] 请参阅图9所示,其是本发明的主动平衡模块的控制方法实施例的流程示意图。 其中,该控制方法实施例包含一补充步骤Tl,是由该处理器接收一补充电池名单,该补充电 池名单具有需要补充电力的蓄电单元,导通该补充电池名单所列蓄电单元与该转换单元的 次级侧线圈之间的充电路径,使该次级侧线圈分时以一定电流补充电力至该蓄电单元。在 此实施例中,请一并参阅图1所示,该处理器5可由该通讯埠53取得该补充电池名单,该补 充电池名单可由该主动平衡模块外部的装置(如图4所示的电压侦测器7)或仪器(如电 表)所产生,该补充电池名单中的蓄电单元数量可为一个或数个,若该补充电池名单中仅 有一个蓄电单元C (如:Cl),则该处理器5可送出讯号至该分时切换器4a,使该蓄电单元Cl 与该转换单元1之间的充电路径导通,令该转换单元1的次级侧线圈12a补充电力至该蓄 电单元Cl ;若该补充电池名单中有数个蓄电单元C (如:C2、C3、C4),则该处理器5可采分时 多工(TDM)方式轮流送出讯号至该分时切换器牝、4〇、4(1,使该蓄电单元02、03、04与该转 换单元1之间的充电路径轮流导通,令该转换单元1的次级侧线圈12b、12c、12d分时维持 定电流,以补充电力至该蓄电单元〇2丄3、04,并分别维持一段补充时间,该补充电力的定电 流以大电流为佳,以利快速充电,只是亦可用小电流充电,并不以此为限;例如:C2大电流 充电(1秒)IiCB大电流充电(1秒)大电流充电(1秒),或者,Cl小电流(1秒)>vC2 大电流充电α秒)lc3大电流充电α秒)lc4大电流充电α秒),只是不以此为限。
[0096] 请再参阅图9所示,本发明的主动平衡模块的控制方法实施例在进行该补充步骤 Tl之前,还可先进行一侦测步骤T0,是由该处理器分时导通各蓄电单元与该转换单元的各 次级侧线圈之间的充电路径,排序各次级侧线圈分时耦合至该初级侧调控器的电性特征, 依据排序结果选择至少一蓄电单元列入上述补充电池名单。在此实施例中,请一并参阅图 5所示,在该补充步骤Tl中,该次级侧线圈输出的电流为一补充电流,在该侦测步骤TO中, 该次级侧线圈输出的电流为一侦测电流,该侦测电流小于或等于该补充电流为佳;其中,该 处理器5可先送出讯号至该变阻切换器8,使该变阻切换器8切换为适于测量的大电阻,以 便各蓄电单元C保持小电流作为测量用,只是亦可于大电流时进行测量,并不以此为限;例 如:该处理器5可轮流送出讯号至该分时切换器4 &、你、4(:、4(1,使各蓄电单元(:1、02、03、〇4 与该转换单元1的各次级侧线圈12a、12b、12c、12d之间的充电路径轮流导通,如:Cl小电 流测量lc;2小电流测量I C3小电流测量i C4小电流测量,令各次级侧线圈12a、12b、12c、 12d轮流耦合于该辅助线圈13,该处理器5可于特定周期时间,由擷取端51a对该辅助线圈 13产生的分压讯号取样产生一取样点M(如图7所示),待对该等电压值进行排序(如:采 用快速排序法或泡沫排序法等)后,即可得知该辅助线圈13耦合各次级侧线圈12a、12b、 12c、12d的电压值,该等电压值可对应各蓄电单元C1、C2、C3、C4的充电情况,据以产生该补 充电池名单,并监视各蓄电单元C的电压是否超过其耐压值,以下是举例说明该补充电池 名单中所列蓄电单元的选择方式,只是不以此为限。
[0097] 举例而言,如第1及9图所示,该处理器5还可计算该辅助线圈13对应各蓄电单 元C的电压值与该等电压值中的最大值的差异值,若任一蓄电单元C所属的差异值大于一 门槛值,则可将该差异值所属的蓄电单元C列入该补充电池名单,该门槛值可为该最大值 与一百分比(如:兰20% )的乘积,若该蓄电单元Cl、C2、C3、C4对应的取样点M电压分别 为3 (最大值)、I. 5、2、2. 5,则该门槛值可为3*20% = 0. 6,则该蓄电单元Cl、C2、
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