电池能量安全装置的制作方法

本实用新型涉及一种电池能量安全装置，尤指一种可对电池芯组中的每一个可充电式电池进行独立充电，并且具有逆接保护装置的电池能量安全装置。

背景技术：

近年来环保意识的抬头以及技术的进步，使得电动车辆已经渐渐开始取代传统以石油作为动力能源的车辆，并逐渐扩及大众运输的领域。关于电动车辆的电池箱，由于电池箱内串联电池组中的电池芯因为内阻或制造过程的不同，会有电池芯电压不一致并且会以不同的速率退化的状况发生，如此会使得串联电池组会因为某颗电池芯提早过充或过放，而大幅影响电池组的使用效率与寿命。

实际上，即使于制造过程中每一电池芯的制造过程参数皆相同，其内阻与容量亦会存在些微差异，而此差异会随着电池芯充放电的循环次数增加而逐渐加大，并且会从电芯间的差异性逐渐扩大到电池模块与模块之间，使得电池模块间无法处于一致的状态，而模块间的不一致仍会引起电池组提早过充或过放的问题。针对此问题，现有的技术是对于电池模块建构电池管理系统(Battery Management System,BMS)以对各该电池芯进行管理并建立电池平衡机制，以避免电池组中的最弱电芯提早触发管理系统来保护系统停止运转、提升电池芯的使用效率、并实时保护最弱电池芯使其避免过充或过放，从而延长整体电池组的寿命。

虽然电池管理系统能监控各该电池芯或电池模块的电量状况，然而，由于电动车辆中的电池芯是以串联的形式而组成电池模块，当其中一颗电池芯的电量较其他电池芯的电量低时，该电池管理系统仅能对其他电池芯进行放电动作而使电池芯的电量趋于一致，而无法针对该具有较低电量的电池芯进行单独充电。

另外，由于该电池管理系统无法对单一电池芯进行独立充电而仅能对整体电池组进行充电，故一般来说使用者仅能使用相同厂牌、相同电压的电池芯来串联成电池组，以避免各电池芯间的内阻与容量差异过大而加剧电池芯之间的不平衡。

因此，如何发展一种电池能量安全装置，以解决现有技术中，无法针对单一电池芯进行充电而无法实际解决各电池芯之间不平衡的问题，以及限制使用相同厂牌、相同电压的电池芯等诸多问题，实为本领域迫切需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种电池能量安全装置，使充电模块能单独地对电池芯组中的每一电池芯进行充电。

本实用新型的另一目的在于提供一种电池能量安全装置，使电池芯组在没有外接电源的情况下，当电池芯组中的电池芯低于预设低电量值的情况时，电池芯组能自行对所述低电量电池芯进行充电。

本实用新型的再一目的在于提供一种电池能量安全装置，使电池芯组能对提供其充电电量的外接电池进行回充。

为达到上述目的，本实用新型提出一种电池能量安全装置，包括：至少一个电池能量管理模块，且各所述电池能量管理模块包含：可充电式电池；电压电量侦测模块，电连接所述可充电式电池，用以侦测所述可充电式电池的电压及电量；充电模块，电连接于外接电源或稳压器，用以对所述可充电式电池进行充电；及判定模块，连接于所述电压电量侦测模块与所述充电模块之间，当所述电压电量侦测模块侦测到所述可充电式电池的电量低于预设的低电量值时，指示所述充电模块对所述可充电式电池进行充电，当所述电压电量侦测模块侦测到所述可充电式电池的电量达到其完全充饱的电量时，指示所述充电模块对所述可充电式电池停止充电；其中，各所述电池能量管理模块的充电模块独立地对各所述电池能量管理模块的可充电式电池进行充电；且其中，各所述电池能量管理模块的可充电式电池串联成电池芯组。

于本实用新型的实施例中，其中当各电池能量管理模块的充电模块电连接稳压器时，电池芯组的正极与负极连接至稳压器。

于本实用新型的实施例中，其中外接电源是电源供应器或外接可充电式电池。

于本实用新型的实施例中，其中当各电池能量管理模块的充电模块电连接外接可充电式电池时，电池芯组的正极与负极可连接至外接可充电式电池。

于本实用新型的实施例中，其中电池能量管理模块还包含逆接保护电路，其连接于可充电式电池及充电模块之间。

由此，本实用新型的电池能量安全装置借由对电池芯组中的每一可充电电池设置电压电量侦测模块、充电模块及判定模块，来对每一可充电电池独立地进行电压及电量监控、判定充电与否以及进行充电。并且，由于本实用新型的电池能量安全装置可单独地对可充电电池进行电压及电量判断并进行充电，因此使用者能串接不同厂牌、不同电压及不同电量的电池。此外，即使在无外接电源的情况下，本实用新型的电池能量安全装置能将电池芯组电连接至稳压器以及将稳压器与各充电模块连接，使电池芯组能利用其电量来对较低电量的可充电电池进行充电。另外，当本实用新型的电池能量安全装置外接一外接可充电式电池时，除了能借由外接可充电式电池来对电池芯组进行充电之外，电池芯组亦能对外接可充电式电池进行回充的动作。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的电池能量安全装置连接至外接电源进行充电的示例性架构图。

图2为本实用新型实施例中的电池能量安全装置连接至稳压器进行对低电量可充电电池自我充电的示例性架构图。

图3为本实用新型实施例中的电池能量安全装置连接至电动机控制器进行放电的示例性架构图。

符号说明：

100 电池能量安全装置

101 电源输入埠

102a 第二电池芯组正极

102b 第二电池芯组负极

103a 第一电池芯组正极

103b 第一电池芯组负极

110 电池能量管理模块

111 可充电式电池

112 电压电量侦测模块

113 充电模块

114 判定模块

120 逆接保护电路

210 外接电源

220 稳压器

300 电动机控制器

具体实施方式

为充分了解本实用新型的目的、特征及功效，兹借由下述具体的实施例，并配合附图，对本实用新型做详细说明，说明如后：

请参照图1至图3。图1是公开本实用新型实施例中的电池能量安全装置连接至外接电源进行充电的示例性架构图。图2是公开本实用新型实施例中的电池能量安全装置连接至稳压器进行对低电量可充电电池自我充电的示例性架构图。图3是公开本实用新型实施例中的电池能量安全装置连接至电动机控制器进行放电的示例性架构图。如图所示，本实用新型的电池能量安全装置100包括壳体(图未示)及多个电池能量管理模块110，电池能量安全装置100的壳体提供容置空间，用以容置电池能量管理模块110。其中，各电池能量管理模块110皆包含可充电式电池111、电压电量侦测模块112、充电模块113及判定模块114，即本实用新型将可充电式电池111、电压电量侦测模块112、充电模块113及判定模块114模块化。于本实施例中，电池能量安全装置100具有三个电池能量管理模块110，然而其数量可依实际应用需求而增加或减少，而不以此为限。

可充电式电池111可为锂电池、铅酸电池等，但不以此为限。并且，如图所示，各电池能量管理模块110的可充电式电池111串联成电池芯组。电池能量安全装置100通过第一电池芯组正极103a及第一电池芯组负极103b来与电动车辆的电动机控制器300连接以进行供电。

电压电量侦测模块112电连接可充电式电池111，以侦测并监视可充电式电池111的电压及电量。

充电模块113通过电源输入埠101电连接于外接电源210，以对可充电式电池111进行充电。外接电源210提供直流电(DC)，但本实用新型的电池能量安全装置100亦可以包含AC-DC转换器，以先将交流电(AC)转换成直流电再供电给充电模块113。其中，外接电源210可为外接可充电式电池或电源供应器。

判定模块114连接于电压电量侦测模块112及充电模块113之间。判定模块114根据电压电量侦测模块112所侦测到可充电式电池111的电量而判断是否要对可充电式电池111进行充电。当可充电式电池111由电压电量侦测模块112所侦测到的电量降到低于第一预设电量时，则判定模块114指示充电模块113对可充电式电池111进行充电，直到可充电式电池111的电量达到第二预设电量后，则判定模块114指示充电模块113停止对可充电式电池111进行充电。其中，第一预设电量为预设的低电量值，第二预设电量为可充电式电池111在完全充饱时的电量。如此，本实用新型的电池能量安全装置100能针对每一个可充电式电池111独立地进行电量值的监控以及进行充电，以避免任何一个可充电式电池发生过充或过放的情形。

本实用新型的电池能量安全装置100独立地对各可充电式电池111进行电压及电量判定并进行充电，因此各可充电式电池111能够使用不同厂牌、不同电压及电量的电池来串接成电池芯组。

另外，基于本实用新型的电池能量安全装置100的设计是独立地对各可充电式电池111进行电压及电量判定并进行充电，在无外接电源210的情况下，假若其中有电压电量侦测模块112侦测到其对应的可充电式电池111的电量降到预设的低电量值时，电池芯组可通过第二电池芯组正极102a及第二电池芯组负极102b来连接稳压器220(如图2所示)，并且各充电模块113通过电源输入埠101与稳压器220电连接，以借由电池芯组本身的电力对降到预设的低电量值的可充电式电池111进行自我充电。

此外，当电池能量安全装置100所电连接的外接电源210为外接可充电式电池时(图未示)，其除了能对电池能量安全装置100中的可充电式电池111进行充电之外，可充电式电池111亦可通过第二电池芯组正极102a及第二电池芯组负极102b来电连接外接可充电式电池，并对其充电。

并且，本实用新型的各电池能量管理模块110还可包含逆接保护电路120，其连接于可充电式电池111及充电模块113之间。当使用者误将可充电式电池111装反时，逆接保护电路120即将可充电式电池111与充电模块113的回路断开，以避免电池逆接短路，从而达到安全保护可充电式电池111及充电模块113的功效。

由此，本实用新型的电池能量安全装置借由对电池芯组中的每一可充电电池设置电压电量侦测模块、充电模块及判定模块，来对每一可充电电池独立地进行电压及电量监控、判定充电与否以及进行充电。并且，由于本实用新型的电池能量安全装置可单独地对可充电电池进行电压及电量判断并进行充电，因此使用者能串接不同厂牌、不同电压及不同电量的电池。此外，即使在无外接电源的情况下，本实用新型的电池能量安全装置能将电池芯组电连接至稳压器以及将稳压器与各充电模块连接，使电池芯组能利用其电量来对较低电量的可充电电池进行充电。另外，当本实用新型的电池能量安全装置外接一外接可充电式电池时，除了能借由外接可充电式电池来对电池芯组进行充电之外，电池芯组亦能对外接可充电式电池进行回充的动作。

本实用新型在上文中已以优选实施例公开，然本领域技术人员应理解的是，该实施例仅用于描绘本实用新型，而不应解读为限制本实用新型的范围。应注意的是，举凡与该实施例等效的变化与置换，均应视为涵盖于本实用新型的范围内。因此，本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的范围为准。