专利名称：一种量测电池电压的电路和方法
技术领域：
本发明涉及一种量测电池的真实电压的电路及方法，借以做为电池是否充饱电的依据，特别涉及一种量测电池电压的电路和方法。
背景技术：
在科技高度发达的现代，人们高度依赖于各类可携式电子产品，如手机、笔记型电脑、平板电脑、PDA、mp3/mp4播放器等。在日常生活中，人们几乎每天都需使用上述物品，以进行工作、休闲、或是通讯联系等大小琐事。故，这类电子产品已可谓人类生活中不可或缺的必需品。为了让这些可携式电子产品可以在携带外出时能顺利地操作，充电电池是最关键 的零件。电池的续航力越长，使用者进行充电的频率即越低，进而利于使用者的携带。是以，电池续航力的优劣往往是决定产品市占率的要素之一。在传统的充电电池中，如锂电池或铅酸电池等，均是以电池电压做为判断电池容量多寡的依据，在充电过程中，也是以所测量到的电池电压作为电池是否充饱的依据。因此，电池电压量测的准确性关系到电池续航力及寿命的长短。电池的输入阻抗(Ri)是电池的一个关键特性，输入阻抗会随电池的使用时间而逐渐增大，即为俗称的电池老化。电池老化程度愈大，则充饱电后的电池续航力就愈低。详言之，输入阻抗对续航力的影响原因是如下所述。假设充电中的充电电流为Ic,此充电电流在输入阻抗上会产生一个电压降Vi (Vi=IcXRi)，其中，Vi可称为虚拟电压，在充电电流Ic的存在下，由仪器所测量到的电池电压Vb = Vi+VB(tr),其中，Vb(tr)即为电池的真实电压。若以测量到的Vb电压作为是否充饱电的依据，则充饱电后电池的真实电压为Vb(tr) = Vb-Vi0换言之，电池的真实电压会比预设的充饱电压值为低，故此电池其实并未充饱电，导致其续航力的降低。上述即为电池续航力不足、及电池老化的最主要原因，当输入阻抗Ri愈大，续航力则愈低。因此，倘若能在充电过程中准确地测量到电池的真实电压值(VB (tr))，并作为是否充饱电的依据，即不会受到输入阻抗Ri的影响，从而将电池完全地充饱。另外，除了输入阻抗Ri外，实际的等效输入阻抗是由电容Ci和输入阻抗Ri串并联而成的，故虚拟电压Vi在停止充电时会存在一段期间，而此等效输入阻抗也因电池老化程度不同或充电参数不同而有所差异。为了量测到真实电压，遂发展出一种充电模式，其是采取充电-停止充电-放电-停止放电的四个步骤后量测电池电压，以利在开始侦测电池电压前利用放电来消除虚拟电压Vi。然而，由于虚拟电压Vi、电容Ci的变异难以预估，故若欲利用连续的放电时间和电流值，准确地将虚拟电压Vi刚好放完，且在不浪费电池本身的电量下，测量到电池的真实电压，是相当困难的。由上述可知，在现有的电池电压的侦测技术中，仍存在许多困难及缺点，尚待克服。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种量测电池电压的电路和方法，其可准确地量测到电池的真实电压，并做为是否充饱电的依据，借以提升电池的续航力，而不受电池老化的影响。本发明量测电池电压的方法是一种量测电池电压的方法，其特征在于，其步骤包括利用一充电电源对一电池进行一充电；停止充电；借由一控制电路对该电池进行数次脉冲放电；利用该控制电路记录每次脉冲放电停止后的当次稳定电压值p(n);借由该控制电路比较该当次稳定电压值P (η)与前次稳定电压值P (η-1)的差异是否小于一默认值；若小于该默认值，则由该控制电路判定虚拟电压已放电完毕，进而定义该当次稳定电压值Ρ(η)为一电池真实 电压，以做为该电池电压是否充饱的依据。前述的量测电池电压的方法，其中记录所述当次稳定电压值Ρ(η)的步骤包含利用该控制电路在该次脉冲放电停止后连续侦测电压值；借由该控制电路比较当次侦测到的电压V(n)与前次侦测到的电压V(n-l)的差异是否小于一第二默认值；若小于该第二默认值，则定义该当次侦测到的电压V(n)为该当次稳定电压P(n)。前述的量测电池电压的方法，其中数次脉冲放电中的第一次脉冲放电时间，是根据每一次充电循环中脉冲放电次数的多寡调整，借以缩短充电时间而提高效率。前述的量测电池电压的方法，其中记录该当次稳定电压值P(n)的步骤包含在停止放电后等待特定时间再量测电压值。本发明用以量测电池电压的电路是一种用以量测电池电压的电路，其特征在于，包括一充电电源，耦合至该电池；一充电开关，耦合于该电池及该充电电源之间，用以导通或关闭充电电流；一放电电阻，耦合至该电池，用以限制放电电流的大小；一放电开关，耦合于该放电电阻及一接地端之间，用以导通或关闭放电电流；一控制电路，耦合至该充电电源、该充电开关、及该放电开关，用以侦测电池电压及命令该充电开关及该放电开关进行动作。前述的用以量测电池电压的电路，其中充电电源的输入为交流电或直流电，输出为直流电。前述的用以量测电池电压的电路，其中充电电源的输出为定电流输出、定电压输出或是内部需要功率因素控制(PFC)，且是由该充电电源的内部电路控制、或由该控制电路控制，或是由该充电电源的内部电路及该控制电路共同控制，用以提供该充电电流及控制电路的电源。本发明用以量测电池电压的电路是一种用以量测数个电池电压的电路，其特征在于，包括一电池组，由该数个电池串联而成；数个多阶回路正极开关，一端是对应耦合至该数个电池的正极，另一端是互相耦合于一第一端点CH+ ;数个多阶回路负极开关，一端是对应耦合至该数个电池的负极，另一端是互相稱合于一第二端点CH-;—充电电源,稱合至该电池组；一充电开关，稱合于该充电电池及该电池组的正极端点VB+之间，用以导通或关闭充电电流；一放电电阻，耦合至该第一端点CH+，用以限制放电电流的大小；一放电开关，耦合于该放电电阻及一接地端之间，用以导通或关闭放电电流；一控制电路，耦合至该电池组、该数个多阶回路正极开关、该数个多阶回路负极开关、该充电电源、该充电开关及该放电开关，其中该控制电路在停止充电后可以由该数个多阶回路正极开关及该数个多阶回路负极开关的控制，针对每一该电池进行数次脉冲放电，并量测出每一该电池的真实电压，做为是否充饱电的依据。前述的用以量测电池电压的电路，其中控制电路是由该第一端点CH+侦测电压，并减掉该数个多阶回路正极开关及该数个多阶回路负极开关的电压降，以得到每一该电池的真实电压。前述的用以量测电池电压的电路，其中当一多阶回路正极开关与一对应的多阶回路负极开关为开启时，仅针对对对应的一电池进行放电。本发明用以量测电池电压的电路是一种用以量测数个电池电压且可平衡充电的电路，其特征在于，包括一电池组，由该数个电池串联而成；数个可双向导通的多阶回路正极开关，一端对应耦合至该数个电 池的正极，另一端耦合于一第一端点CH+ ;数个可双向导通的多阶回路负极开关，一端耦合至该数个电池的负极，另一端稱合于一第二端点CH-;—充电电源,稱合该电池组；一充电开关，耦合于该充电电源及该第一端点CH+之间，用以导通或关闭充电电流；一放电电阻，耦合至该第一端点CH+，用以限制放电电流的大小；一放电开关，耦合于该放电电阻及一接地端之间，用以导通或关闭放电电流；一控制电路，耦合至该电池组、该数个可双向导通的多阶回路正极开关、该数个可双向导通的多阶回路负极开关、该充电电源、该充电开关、及该放电开关；其中，在充电状态下，该控制电路是由该充电电源进行供电，在非充电状态下，该控制电路是由该电池组进行供电；其中，该控制电路借由对该数个可双向导通的多阶回路正极开关及该数个可双向导通的多阶回路负极开关的控制，可对该电池组进行充电，或对该电池组的一电池进行充电，在量测电压时则对每一该电池进行数次脉冲放电，以量测得每一该电池的真实电压。前述的用以量测电池电压的电路，其中数个可双向导通的多阶回路正极开关包含一机械继电(relay)开关或一半导体开关。前述的用以量测电池电压的电路，其中数个可双向导通的多阶回路负极开关包含一机械继电(relay)开关或一半导体开关。前述的用以量测电池电压的电路，其中可双向导通的多阶回路正极开关系由二 P型MOSFET串联而成，且该可双向导通的多阶回路路及开关是由二 N型MOSFET串联而成。本发明用以量测电池电压的电路是一种用以量测高压电池组的一子系统电池组电压的电路，其特征在于，包括数个可双向导通的多阶回路正极开关，一端对应耦合至该数个电池的正极，另一端耦合于一第一端点CH+ ;数个可双向导通的多阶回路负极开关，一端耦合至该数个电池的负极，另一端耦合于一第二端点CH-平衡充电电源，耦合该子系统电池组，其是独立绝缘于一主充电电源；一充电开关，耦合于该平衡充电电源及该第一端点CH+之间，用以导通或关闭充电电流；一放电电阻，耦合至该第一端点CH+，用以限制放电电流的大小；一放电开关，耦合于该放电电阻及一接地端之间，用以导通或关闭放电电流；一控制电路，由该平衡充电电源进行供电，该控制电路是利用一绝缘接口以设定好的通信协议与一主控电路沟通，以形成一独立的子系统。
前述的用以量测电池电压的电路，其中数个可双向导通的多阶回路正极开关包含一机械继电(relay)开关或一半导体开关。前述的用以量测电池电压的电路，其中数个可双向导通的多阶回路负极开关包含一机械继电(relay)开关或一半导体开关。前述的用以量测电池电压的电路，其中可双向导通的多阶回路正极开关是由二 P型MOSFET串联而成，且该可双向导通的多阶回路路及开关是由二 N型MOSFET串联而成。本发明以得到电池的真实电压。在充电过程中，是采取充电-停止充电-放电-停止放电后量测电池电压为一个充电循环而连续充电的模式，在每一个充电循环中在，放电-停止放电后量测电压的时段利用连续(多次)脉冲(pulse)放电的方式，在每次的脉波放电停止后立即侦测电池电压，直到电压已回稳后记下电压进行下一个放电脉冲，并比较每次脉冲所量到的平稳电压，依此方法可以确认所量到的电池电压是否为虚拟电压已消除后的电池真实电压，做为电池充电是否充饱的依据。
对于串联多颗电池的电池组，本发明更利用多阶回路开关装置，以量测到电池组内每一个单一电池的真正电压，做为充饱电的依据。这样的电路和方法可以使电池在充饱电后的续航力增大，对已老化的电池也能再度真正充饱电，充电过程中的充电/放电可以形成电池化学反应的扰流作用，活化电池延长其使用寿命。本发明的有益效果是，其可准确地量测到电池的真实电压，并做为是否充饱电的依据，借以提升电池的续航力，而不受电池老化的影响。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图I是显示连续脉冲放电模式的电压图；图2是本发明用以量测电池电压的电路的一实施例；图3是本发明用以测量多颗串联电池组的电池电压的实施例；图4是本发明用以量测数个电池电压且可平衡充电的实施例；图5是本发明运用于电池组堆叠的实施例；图6是本发明可双向导通的多阶回路正极开关及负极开关的实施例。图中标号说明101 电池102充电电源IO3充电开关SWl104放电电阻Rd105放电开关SW2106控制电路201电池组202多阶回路正极开关SWn-I203多阶回路负极开关SWn 2204充电电源
205充电开关SWl206放电电阻Rd207放电开关SW2208控制电路301电池组302可双向导通的多阶回路正极开关SWn-I303可双向导通的多阶回路负极开关SWn-2304充电电源 305充电开关SWl306放电电阻Rd307放电开关SW2308控制电路401子系统电池组402可双向导通的多阶回路正极开关SWn-I403可双向导通的多阶回路负极开关SWn-2404平衡充电电源405充电开关SWl406放电电阻Rd407放电开关SW2408控制电路409绝缘界面410主控制电路
具体实施例方式在一般电池中，由于虚拟电压Vi所构成的电容特性，内部所储存的电量较少，比电池本身储存的电量值小很多，故电池放电时会由虚拟电压先放电，待虚拟电压的电量放完后再由电池本身所储存的电量放电。在放电时，由于输出阻抗的因素，其电压会下降，在停止放电后电压会回升，回升的速度(斜率)也因电池条件不同而不同，必须在回升曲线到达平稳区时所量到的电压才是电池在放电步骤后的电压，如果在平稳区前量到的电压作为充饱电的依据，就会造成电池过充(over-charge)而损坏电池。因此，在一设定的连续放电电流和放电时间后，如果电池尚处于虚拟电压Vi放电阶段(亦即，Vi未完全消除)，则放电后电池回稳的电压会比放电前下降，如果是虚拟电压Vi已消除后的放电，则放电后电压值的下降相对较低。本发明是利用电池的这种特性，做为判断所量到的电压是否为电池的真实电压。本发明提供一种量测电池电压的电路及方法，是针对每一种电池对应设计一种放电电流和连续放电时间(一个脉冲放电)。当充电一段时间后，停止充电并立即放电，放电一小段时间后停止放电并侦测电池电压，在放电到电池侦测的时段，是采用连续脉冲放电的模式，举例而言，可在每一个脉冲放电停止时等待电压平稳，然后测量电压，在量到电压后则立即进行下一次的脉冲放电。
于本发明的一实施例中，连续脉冲放电模式的电压图可如图I所示，其是在一个特定的放电时间后停止放电并立即全时(real time)侦测电池电压，然后将每次侦测到的电池电压与前一次量到的电压做比较，当第η次侦测到的电压值V(n)和前一次的电压V (η-i)差值小于默认值时，便定义此Vn为此循环下已回稳的电池电压，记下此电压并定义为稳定电压值P(I)后执行下一个脉冲放电，连续脉冲放电的每一个脉冲都会对应一个稳定电压值P (η)，每次量到的稳定电压值P (η)会和前一循环的稳定电压值P(n-l)比，当差值小于设定值时，便判定此时虚拟电压Vi已放电完毕，则P此时的稳定电压值(η)为此充电循环后的电池真实电压。对于一些容量较小的电池，放电后电压回稳的速度较快，对停止放电后电池电压量测方式可以较简单化，仅需固定等待一段时间后量测即可。倘若每次的连续脉冲放电模式需要太多次的脉冲放电才能得到电池的真实电压，则由于太多次的脉冲会使充电时间加长，为了改善此问题但又希望每次的充电循环不要耗 费太多电池内的真正电量，则可以将第一个脉冲波的间隔时间设计为可改变的，第二个脉冲波以后则为固定tl。如果脉冲次数大于最大设定值时，下一个充电循环则会将第一个脉冲的tl增大一个定值，直到tl达到设定的最大值后就不再增大，如果脉冲数小于最小设定值时将tl减小，小至一设定的最小值后就不再减小，这样可以更有效率的量到电池的真正电压。图2是本发明用以量测电池电压的电路的一实施例，其包含一电池101、一充电电源102、一充电开关SWl 103、一放电电阻Rd 104、一放电开关SW2 105、及一控制电路106。其中，充电电源102的输入可为交流电(AC)或直流电(DC)，输出则为直流，不论是定电流输出、定电压输出或是内部需要功率因素控制(PFC)等，均可以由充电电源102的内部电路来控制，或是由外部的控制电路106控制，或是双方沟通控制，负责提供充电电流和控制电路106的电源。充电开关SWl 102是耦合于电池101及充电电源102之间，负责导通或关闭充电电流，由控制电路106来控制。放电电阻Rd 104是串联在放电回路上，具体而言，其是耦合于电池101及放电开关SW2 103之间，用以限制放电电流。放电开关SW2 103是耦合于放电电阻104及接地端之间，负责导通或关闭放电电流。控制电路106与上述元件均互相耦合，其是用以侦测电池电压，以及命令充电开关SWl 102及放电开关SW2 103的动作，以利于执行整个充电程序。控制电路106含有单芯片集成电路，用以直接量测电池电压；命令充电开关SWl 102开或关来控制充电或停止充电的电流；命令放电开关SW2 103开或关来控制放电或停止放电的电流。在充电一段时间后，控制电路106可命令其停止充电并立即执行放电一小段时间，然后停止放电并侦测电池电压。此外，连续脉冲放电的时间及电压比较等均可内建在控制线路内。利用上述的电路及量测方法即可有效率地量到电池的真实电压，并以此做为电池是否充饱电的依据，就能将电池真正的充饱，即使是已老化的电池中，若以这种电压的量测方式进行充电，亦可提升充饱电后续航力。此外，每一充电循环中的放电动作可以在电池的化学反应中产生扰流作用，避免电池极板囤积或将已囤积在极板上的结晶物逐渐消除，活化电池，延长电池使用寿命减少电池的报废，对地球环保会有莫大的帮助。于部分实施例中，本发明对于多颗电池串联的电池组一样可以利用充电-停止充电-放电-停止放电后量测电池电压的充电模式，搭配多阶回路开关装置来执行上述连续脉冲放电的方法，有效地量出电池组中每一单颗电池的真实电压，以做为电池是否充饱电的依据。图3是本发明用以测量多颗串联电池组的电池电压的电路实施例，其包含由多颗电池串联的电池组201、多阶回路正极开关SWn-I 202、多阶回路负极开关SWn-2 203、充电电源204、充电开关SWl 205、放电电阻Rd 206、放电开关SW2 207、及控制电路208。其中，在电池组201中，每颗电池的正极均耦接至一正极开关SWn-I 202，而负极则是耦接至一负极开关SWn-2 203。每一正极开关SWn-I 202的另一端均耦接在一起，亦即耦接在第一端点CH+。每一负极开关SWn-2的另一端亦是稱接在一起,亦即稱接在第二端点CH-。当一组对应的正极开关SWn-I及负极开关SWn-2导通而其它组开关为关闭时，只有通过第一端点CH+、正极开关SWn-1、第η个电池的正极、第η个电池的负极、负极开关SWn_2及第二端点CH-的回路为导通，换言之，在这样的情况下，只可对地η个电池进行放电，而不会对其他电池造成影响。在本实施例中，充电电源204的输入是交流电(AC)或直流电(DC)，输出则为直流，不论是定电流输出、定电压输出或是内部需要功率因素控制(PFC)等，可以由充电电源的内部电路控制或是由外部得控制电路208来控制，或是双方沟通控制，负责提供充电电流和控制电路208的电源。在本实施例中，充电开关SWl 205是串接在充电电源204 和电池组201的正极端点(VB+)，负责导通或关闭充电电流，且由控制电路208来控制。放电电阻Rd 206是串联在放电回路上，具体而言，是耦接于第一端点CH+与放电开关SW2 207之间，用以限制放电电流，并由第一端点CH+执行放电。放电开关SW2 207是耦接在放电电阻Rd 206及接地端之间，用以导通或关闭放电电流。控制电路208是耦接于上述元件，用以侦测电池电压，及命令各开关动作以执行充电程序。在本实施例中，控制电路208在停止充电后可以由多阶回路正极开关SWn-I 202及多阶回路负极开关SWn-2 203的控制，针对每一个单一电池作连续脉冲放电的侦测方式，量出每一颗电池的真实电压，做为是否充饱电的依据。其中，控制电路208是由第一端点CH+侦测电压，再减掉正极开关SWn-I和负极开关SWn-2的电压降即为第η颗电池电压。图4是本发明的另一实施例，其是由多颗串联的电池组及可平衡充电的电路所构成，包含多颗电池串联的电池组301、可双向导通的多阶回路正极开关SWn-I 302、可双向导通的负极开关SWn-2 303、充电电源304、充电开关SWl 305、放电电阻Rd 306、放电开关SW2 307、及控制电路308。其中，可双向导通的多阶回路正极开关SWn-I 302及负极开关SWn-2 303可为机械relay开关或半导体开关，如图6所示，可双向导通的多阶回路正极开关SWn-I 302由两颗P型MOSFET串联组成，而可双向导通的多阶回路负极开关SWn-2 303则是由N型MOSFET串联组成，借此，由控制电路308命令导通时可以双向导通，关闭时可以双向关闭。于本实施例中，充电电源304的输入可为交流电(AC)或直流电(DC)，输出则为直流，不论是定电流输出、定电压输出或是内部需要功率因素控制(PFC)等，均可由充电电源的内部电路控制或是由外部的控制电路308控制，或是双方沟通控制，负责提供充电电流和控制电路308的电源。充电开关SWl 305是串接在充电电源304和电池组201的正极端点(VB+)之间，用以导通或关闭充电电流，并由控制电路308控制。放电电阻Rd 306是串联在放电回路上，用以限制放电电流。放电开关SW2 307，是耦接在放电电阻306及接地端之间，用以导通或关闭放电电流。控制电路308是耦接至上述元件，其电源是由充电电源304(第一端点CH+/第二端点CH-)及电池本身电源(正极端点VB+/负极端点VB-)共同供应，在充电状态下控制电路308的接地端是耦接于第二端点CH-，在电池对外供电的状态下，控制电路308的接地端则是接于负极端点VB-,其可转换由外部控制,例如插入AC power插头的动作，或被供电电器的触发开关动作等。于本实施例中，充电时开关SWl = Sffl-I = SWn-2=on，其它开关为off，则可以对整串电池组充电，停止充电后就可以借由控制多偕回路正极开关SWn-1302及负极开关SWn-2 303对每一个单一电池执行连续脉冲放电、量测，以利于量测到电池的真实电压。于本实施例中，当有一颗电池电压充饱后就可以由开关选择进行平衡充电作业，换言之，当其中有一颗电池已充饱后，即对未充饱电的电池由多偕回路正极开关SWn-I 302及负极开关SWn-2 303选择进行单颗的充电、放电、电压量测作业，进而确实地充饱每一个
单一电池。于本实施例中，当电池组对外供电时，也可以借由多偕回路正极开关SWn-I 302及负极开关SWn-2 303的控制进行单一电池的电压侦测，执行电池低压保护功能和电池残 余量的计算。借由正极端点VB+和第一端点CH+共同供电控制电路308可以将充电电路和对外放电的电路整合在一起。图5是本发明运用于电池组堆叠的电路，其包含高压多颗串连电池组中一个子系统电池组401、可双向导通的多阶回路正极开关SWn-1402、可双向导通的多阶回路负极开关SWn-2 403、独立绝缘于主充电电源的平衡充电电源404、充电开关SWl 405、放电电阻Rd 406、放电开关SW2 407、控制电路408。其中，可双向导通的多阶回路正极开关SWn-I402及负极开关SWn-2 403可为机械relay开关或变导体开关，例如，正极开关SWn-I 402由两颗P型MOSFET串联组成，而负极开关SWn-2 403则是由N型MOSFET串联组成，借此，控制电路408命令导通时可以双向导通，关闭时则可以双向关闭。于本实施例中，独立绝缘于主充电电源的平衡充电电源404的输入可为交流电(AC)或直流电(DC)，输出则为直流，不论是定电流输出、定电压输出或是内部需要功率因素控制(PFC)等，均可由独立平衡充电电源404的内部电路控制或是由外部的控制电路408控制，或是双方沟通控制，用以提供平衡充电电流和控制电路408的电源。其中，此电源只提供平衡充电电流和控制电路408的电源。于本实施例中，充电开关SWl 405是串接在平衡充电电源404和第一端点CH+间，用以导通或关闭平衡充电电流，且是由控制电路408所控制。放电电阻Rd 406是串联在放电回路上，用以限制放电电流。放电开关SW2 407，是耦合于放电电阻Rd 406及接地端之间，用以导通或关闭放电电流。控制电路408是由平衡充电电源404供电，其可利用绝缘接口409 (例如photo-couple)以设定好的通信协议(protocol)和主控制电路410沟通。借由上述设计可形成一个独立系统，独立的平衡充电电源电路可以和主控制电路沟通，在主充电电流停止时进行脉冲放电的电压量测，完成后通知主控制电路，在主充电电流充电下可以同步对电池电压较低的电池进行充电，加速每一颗电池达到电压相近的目的。放电时可以随时侦测每一颗电池的电压作为低压保护的依据和电池残余量的计算。上述电路对于有高压需求的电池组(ex :电动车的电池组)可带来更高的续航力及寿命，进而提升其附加价值。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种量测电池电压的方法，其特征在于，其步骤包括 利用一充电电源对一电池进行一充电； 停止充电； 借由一控制电路对该电池进行数次脉冲放电； 利用该控制电路记录每次脉冲放电停止后的当次稳定电压值p(n); 借由该控制电路比较该当次稳定电压值P(n)与前次稳定电压值P(n-1)的差异是否小于一默认值； 若小于该默认值，则由该控制电路判定虚拟电压已放电完毕，进而定义该当次稳定电压值P(n)为一电池真实电压，以做为该电池电压是否充饱的依据。
2.根据权利要求I所述的量测电池电压的方法，其特征在于，记录所述当次稳定电压值P(n)的步骤包含 利用该控制电路在该次脉冲放电停止后连续侦测电压值； 借由该控制电路比较当次侦测到的电压V(n)与前次侦测到的电压V(n-l)的差异是否小于一第二默认值； 若小于该第二默认值，则定义该当次侦测到的电压V(n)为该当次稳定电压P(n)。
3.根据权利要求I所述的量测电池电压的方法，其特征在于，所述数次脉冲放电中的第一次脉冲放电时间，是根据每一次充电循环中脉冲放电次数的多寡调整，借以缩短充电时间而提闻效率。
4.根据权利要求I所述的量测电池电压的方法，其特征在于，所述记录该当次稳定电压值P(n)的步骤包含在停止放电后等待特定时间再量测电压值。
5.一种用以量测电池电压的电路，其特征在于，包括 一充电电源，稱合至该电池； 一充电开关，耦合于该电池及该充电电源之间，用以导通或关闭充电电流； 一放电电阻，耦合至该电池，用以限制放电电流的大小； 一放电开关，耦合于该放电电阻及一接地端之间，用以导通或关闭放电电流； 一控制电路，耦合至该充电电源、该充电开关、及该放电开关，用以侦测电池电压及命令该充电开关及该放电开关进行动作。
6.根据权利要求5所述的用以量测电池电压的电路，其特征在于，所述充电电源的输入为交流电或直流电，输出为直流电。
7.根据权利要求6所述的用以量测电池电压的电路，其特征在于，所述充电电源的输出为定电流输出、定电压输出或是内部需要功率因素控制(PFC)，且是由该充电电源的内部电路控制、或由该控制电路控制，或是由该充电电源的内部电路及该控制电路共同控制，用以提供该充电电流及控制电路的电源。
8.一种用以量测数个电池电压的电路，其特征在于，包括 一电池组，由该数个电池串联而成； 数个多阶回路正极开关，一端是对应耦合至该数个电池的正极，另一端是互相耦合于一第一端点CH+ ； 数个多阶回路负极开关，一端是对应耦合至该数个电池的负极，另一端是互相耦合于一第二端点CH ；一充电电源，耦合至该电池组； 一充电开关，耦合于该充电电池及该电池组的正极端点VB+之间，用以导通或关闭充电电流； 一放电电 阻，耦合至该第一端点CH+，用以限制放电电流的大小； 一放电开关，耦合于该放电电阻及一接地端之间，用以导通或关闭放电电流； 一控制电路，耦合至该电池组、该数个多阶回路正极开关、该数个多阶回路负极开关、该充电电源、该充电开关及该放电开关，其中该控制电路在停止充电后可以由该数个多阶回路正极开关及该数个多阶回路负极开关的控制，针对每一该电池进行数次脉冲放电，并量测出每一该电池的真实电压，做为是否充饱电的依据。
9.根据权利要求8所述的用以量测电池电压的电路，其特征在于，所述控制电路是由该第一端点CH+侦测电压，并减掉该数个多阶回路正极开关及该数个多阶回路负极开关的电压降，以得到每一该电池的真实电压。
10.根据权利要求8所述的用以量测电池电压的电路，其特征在于，当一多阶回路正极开关与一对应的多阶回路负极开关为开启时，仅针对对对应的一电池进行放电。
11.一种用以量测数个电池电压且可平衡充电的电路，其特征在于，包括 一电池组，由该数个电池串联而成； 数个可双向导通的多阶回路正极开关，一端对应耦合至该数个电池的正极，另一端耦合于一第一端点CH+ ； 数个可双向导通的多阶回路负极开关，一端耦合至该数个电池的负极，另一端耦合于一第二端点CH-； 一充电电源，稱合该电池组； 一充电开关，耦合于该充电电源及该第一端点CH+之间，用以导通或关闭充电电流； 一放电电阻，耦合至该第一端点CH+，用以限制放电电流的大小； 一放电开关，耦合于该放电电阻及一接地端之间，用以导通或关闭放电电流； 一控制电路，耦合至该电池组、该数个可双向导通的多阶回路正极开关、该数个可双向导通的多阶回路负极开关、该充电电源、该充电开关、及该放电开关； 其中，在充电状态下，该控制电路是由该充电电源进行供电，在非充电状态下，该控制电路是由该电池组进行供电； 其中，该控制电路借由对该数个可双向导通的多阶回路正极开关及该数个可双向导通的多阶回路负极开关的控制，可对该电池组进行充电，或对该电池组的一电池进行充电，在量测电压时则对每一该电池进行数次脉冲放电，以量测得每一该电池的真实电压。
12.根据权利要求11所述的用以量测电池电压的电路，其特征在于，所述数个可双向导通的多阶回路正极开关包含一机械继电(relay)开关或一半导体开关。
13.根据权利要求11所述的用以量测电池电压的电路，其特征在于，所述数个可双向导通的多阶回路负极开关包含一机械继电(relay)开关或一半导体开关。
14.根据权利要求11所述的用以量测电池电压的电路，其特征在于，所述可双向导通的多阶回路正极开关系由二 P型MOSFET串联而成，且该可双向导通的多阶回路路及开关是由二 N型MOSFET串联而成。
15.一种用以量测高压电池组的一子系统电池组电压的电路，其特征在于，包括数个可双向导通的多阶回路正极开关，一端对应耦合至该数个电池的正极，另一端耦合于一第一端点CH+ ； 数个可双向导通的多阶回路负极开关，一端耦合至该数个电池的负极，另一端耦合于一第二端点CH-； 一平衡充电电源，耦合该子系统电池组，其是独立绝缘于一主充电电源； 一充电开关，耦合于该平衡充电电源及该第一端点CH+之间，用以导通或关闭充电电流； 一放电电阻，耦合至该第一端点CH+，用以限制放电电流的大小； 一放电开关，耦合于该放电电阻及一接地端之间，用以导通或关闭放电电流； 一控制电路，由该平衡充电电源进行供电，该控制电路是利用一绝缘接口以设定好的通信协议与一主控电路沟通，以形成一独立的子系统。
16.根据权利要求15所述的用以量测电池电压的电路，其特征在于，所述数个可双向导通的多阶回路正极开关包含一机械继电(relay)开关或一半导体开关。
17.根据权利要求15所述的用以量测电池电压的电路，其特征在于，所述数个可双向导通的多阶回路负极开关包含一机械继电(relay)开关或一半导体开关。
18.根据权利要求15所述的用以量测电池电压的电路，其特征在于，所述可双向导通的多阶回路正极开关是由二 P型MOSFET串联而成，且该可双向导通的多阶回路路及开关是由二 N型MOSFET串联而成。
全文摘要
一种量测电池电压的电路和方法，其方法步骤包括利用充电电源对电池进行充电；停止充电；借由一控制电路对电池进行数次脉冲放电；利用控制电路记录每次脉冲放电停止后的当次稳定电压值；以量测电池电压的电路，包括充电电源，耦合至电池；充电开关，耦合于电池及充电电源之间，以导通或关闭充电电流；放电电阻，耦合至电池，以限制放电电流的大小；放电开关，耦合于放电电阻及接地端之间，以导通或关闭放电电流；控制电路，耦合至充电电源、充电开关、及放电开关，以侦测电池电压及命令充电开关及该放电开关进行动作。本发明可准确地量测到电池的真实电压，并做为是否充饱电的依据，借以提升电池的续航力，而不受电池老化的影响。
文档编号G01R31/36GK102810882SQ201110147429
公开日2012年12月5日 申请日期2011年6月2日 优先权日2011年6月2日
发明者魏培伦 申请人:魏培伦