CN110011366A - 不断电***及其电池管理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不断电***，其包括一电池管理电路与一控制电路。电池管理电路电性耦接至少一电池串中的每一电池，用以量测每一电池的电压。当该些电池串放电时，控制电路便透过电池管理电路取得每一电池的电压，据以计算每一电池的放电电流，并判断是否有任一电池的电压下降至其放电电流所对应的放电终止电压。当判断为是时，控制电路控制不断电***停止至少一电池串的放电，所停止放电的电池串中至少有一电池的电压下降至其放电电流所对应的放电终止电压。此外，一种对应的电池管理装置亦被提供。

Description

不断电***及其电池管理装置
技术领域
本发明涉及电池管理的技术领域，特别是涉及一种不断电***及其电池管理装置。
背景技术
一般来说，不断电***(uninterruptible power supply，UPS)内部会采用多个电池串，并将这些电池串并联使用。由于每一电池串中的每颗电池能提供例如是6V或12V的电压，因此这样的作法可以增加处于电池模式(battery mode)下的不断电***的放电时间。
然而，由于制程变异等因素，不断电***中的这些电池的特性(例如蓄电能力)并无法完全一致，因此这些电池在使用一段时间后，特性最差的电池在放电时往往容易放电到低于电池可允许的放电电压(即所谓的放电终止电压，其英文为end-of-dischargevoltage，简称EOD voltage)，导致最先崩坏，进而让同一电池串的电池都异常无法使用，甚至是影响到其他的电池串，因而让受影响的电池的寿命下降不少。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不断电***，其可判断是否有任一电池的电压下降至其放电电流所对应的放电终止电压，且当判断为是时，此不断电***便停止至少一电池串的放电，所停止放电的电池串中至少有一电池的电压下降至其放电电流所对应的放电终止电压。
本发明的另一目的在于提供一种对应的电池管理装置，其适于应用在不断电***中。
为达上述目的，本发明提供一种不断电***，用以提供交流电压。此不断电***包括有一电池管理电路与一控制电路。电池管理电路电性耦接至少一电池串中的每一电池，用以量测每一电池的电压。至于控制电路，其电性耦接电池管理电路。当上述电池串放电时，控制电路便透过电池管理电路取得每一电池的电压，据以计算每一电池的放电电流，并判断是否有任一电池的电压下降至其放电电流所对应的放电终止电压。当判断为是时，控制电路便控制不断电***停止至少一电池串的放电，所停止放电的电池串中至少有一电池的电压下降至其放电电流所对应的放电终止电压。
为达上述目的，本发明另提供一种电池管理装置，其包括有一电池管理电路与一控制电路。电池管理电路电性耦接至少一电池串中的每一电池，用以量测每一电池的电压。至于控制电路，其电性耦接电池管理电路。当上述电池串放电时，控制电路便透过电池管理电路取得每一电池的电压，据以计算每一电池的放电电流，并判断是否有任一电池的电压下降至其放电电流所对应的放电终止电压。当判断为是时，控制电路便输出控制讯号。
为了让上述目的、技术特征以及实际实施后的增益性更为明显易懂，于下文中将系以较佳的实施范例辅佐对应相关的图式来进行更详细的说明。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为依照本发明一实施例的不断电***。
图2为依照本发明另一实施例的不断电***。
图3为依照本发明又另一实施例的不断电***。
图4为依照本发明又再一实施例的不断电***。
具体实施方式
为更清楚了解本发明的特征、内容与优点及其所能达成的功效，兹将本发明配合附图，并以实施例的表达形式详细说明如下，而其中所使用的图式，其主旨仅为示意及辅助说明书之用，未必为本发明实施后的真实比例与精准配置，故不应就所附的图式的比例与配置关系解读、局限本发明于实际实施上的权利范围。
本发明的优点、特征以及达到的技术方法将参照例示性实施例及所附图式进行更详细地描述而更容易理解，且本发明或可以不同形式来实现，故不应被理解仅限于此处所陈述的实施例，相反地，对所属技术领域具有通常知识者而言，所提供的实施例将使本揭露更加透彻与全面且完整地传达本发明的范畴，且本发明将仅为所附加的申请专利范围所定义。
图1为依照本发明一实施例的不断电***。如图1所示，此不断电***100用以提供交流电压。不断电***100包括有充电电路110、至少一电池串120、直流-交流转换电路130与电池管理装置140。每一电池串120由多个电池120-1串接而成。此外，电池管理装置140又包括有电池管理电路142与控制电路144。充电电路110电性耦接各电池串120，以对每一电池120-1充电。直流-交流转换电路130亦电性耦接各电池串120，以将这些电池串120所提供的直流电压转换为交流电压，进而将此交流电压提供给负载(未绘示)。也就是说，这些电池串120可透过直流-交流转换电路130来供应上述负载所需的电力。
电池管理电路142电性耦接每一电池120-1，用以量测每一电池120-1的电压，也就是量测每一电池120-1的跨压。至于控制电路144，其电性耦接电池管理电路142与直流-交流转换电路130。当上述电池串120透过直流-交流转换电路130对负载放电时，控制电路144便透过电池管理电路142取得每一电池120-1的电压，据以计算每一电池120-1的放电电流，并判断是否有任一电池120-1的电压下降至其放电电流所对应的放电终止电压。在一实施例中，控制电路144纪录有上述电池于不同放电电流下所对应的多个放电终止电压，以便进行查找，下述表1即为其中一种纪录方式：
表1
承上述，当上述的判断结果为是时，控制电路144便输出控制讯号CS来关闭(disable)直流-交流转换电路130，以便使所有电池120-1停止放电。如此一来，便可避免有任何一个电池120-1因过度放电而导致崩坏，进而达到保护这些电池120-1并延长这些电池120-1的寿命的目的。
另外，在其中一设计方式中，控制电路144系依据上述负载的消耗功率、直流-交流转换电路130的转换效率、上述电池120-1的总数与所取得的电压来计算每一电池120-1的放电电流。每一电池120-1的放电电流可依序以下列式1至式3来进行计算:
承上述，假设上述负载的消耗功率为500W，直流-交流转换电路130的转换效率为0.8，且不断电***100中仅采用了四个电池120-1，那么当其中一个电池120-1被量测到的电压为12V时，则这个电池120-1的放电电流为13A。因此，控制电路144可以自上述表1中去查找这个放电电流的大小所对应的放电终止电压，进而判断这个电池120-1目前的电压是否已下降至其放电电流所对应的放电终止电压。
另外，在一实施例中，电池管理电路142还可对该些电池120-1执行电压平衡操作(voltage balancing)。而当充电电路110对各电池串120充电时，控制电路144亦可透过电池管理电路142取得每一电池120-1的电压，并判断是否有任一电池120-1的电压上升至过充临界电压，此过充临界电压即电池120-1可允许的最大充电电压。每当判断为是时，控制电路144便控制充电电路110暂停对这些电池串120充电，直到电池管理电路142将各电池120-1的电压重新平衡后，才又控制充电电路110继续对这些电池串120充电。
图2为依照本发明另一实施例的不断电***。相较于图1所示的不断电***100，图2所示的不断电***200更包括有记忆单元150与警示单元160。记忆单元150电性耦接控制电路144，并用以纪录上述电池120-1于不同放电电流下所对应的多个放电终止电压。如此，控制电路144便不需再纪录这些信息，而只需对记忆单元150存取这些信息即可。另外，在配置有警示单元160的情况下，控制电路144更可计算每一电池串120中的该些电池120-1的平均电压。当有任一电池120-1的电压与其对应的平均电压的压差达一默认值时，控制电路144便可控制警示单元160发出警示讯号。当然，记忆单元150与警示单元160皆可视实际的设计需求来决定是否采用。
图3为依照本发明又另一实施例的不断电***。相较于图1所示的不断电***100，在图3所示的不断电***300中，每一电池串320中更串接一开关320-2。每一开关320-2可串接于其所属电池串320中的任意位置，例如是串接于电池串320的其中一端，或是串接于电池串320中的任二电池120-1之间。此外，控制电路344用以输出控制讯号CS1～CSn，其中n为自然数。当控制电路344判断有任一电池120-1的电压下降至其放电电流所对应的放电终止电压时，控制电路344便输出控制讯号来关闭(turned off)该电池120-1所属的电池串320中的开关320-2。举例来说，控制电路344可以输出控制讯号CS1来关闭对应的开关320-2，或是输出控制讯号CS1与CS3来关闭对应的二个开关320-2。如此，便可使有问题的电池串停止放电，并使其脱离其他电池串。当然，在所停止放电的每一电池串中，都会有至少一电池120-1的电压下降至其放电电流所对应的放电终止电压。
图4为依照本发明又再一实施例的不断电***。相较于图3所示的不断电***300，图4所示的不断电***400更包括有记忆单元150与警示单元160。当然，记忆单元150与警示单元160皆可视实际的设计需求来决定是否采用。
在上述各实施例中，每一电池120-1包括是以一铅酸电池来实现，然此并非用以限制本发明。值得一提的是，尽管在前述各实施例中，所有电池串120皆配置在不断电***的机箱的内部，然此并非用以限制本发明，本领域的通常知识者应知，所有电池串120亦可皆采用外接的方式而配置在机箱的外部，或是将部分电池串120配置在机箱的内部，而其他电池串120则配置在机箱的外部。
而根据上述各实施例的教示，本领域的通常知识者可了解在本发明的不断电***中，当控制电路判断有任一电池的电压下降至其放电电流所对应的放电终止电压时，控制电路便控制不断电***停止至少一电池串的放电，所停止放电的电池串中至少有一电池的电压下降至其放电电流所对应的放电终止电压。
此外，根据上述各实施例的教示，本领域的通常知识者亦可了解本发明亦同时提供一种对应的电池管理装置，其适于应用在不断电***中。所述的电池管理装置包括有一电池管理电路与一控制电路。电池管理电路电性耦接至少一电池串中的每一电池，用以量测每一电池的电压。至于控制电路，其电性耦接电池管理电路。当上述电池串放电时，控制电路便透过电池管理电路取得每一电池的电压，据以计算每一电池的放电电流，并判断是否有任一电池的电压下降至其放电电流所对应的放电终止电压。当判断为是时，控制电路便输出控制讯号。据此，控制电路的后端电路便可依据此控制讯号执行一对应的电池保护操作。举例来说，直流-交流转换电路便可依据此控制讯号而关机或休眠，进而让所有电池停止放电。或者，有问题的电池串中的开关可依据此控制讯号而关闭，进而让该电池串停止放电。
综上所述，本发明的不断电***及其电池管理装置由于在电池串放电时，控制电路便透过电池管理电路取得每一电池的电压，据以计算每一电池的放电电流，并判断是否有任一电池的电压下降至其放电电流所对应的放电终止电压。当判断为是时，控制电路便透过一些控制手段来使发生问题的电池串停止放电，进而达到保护这些电池并延长这些电池的寿命的目的。
以上所述的实施例仅系为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以之限定本发明的专利范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (20)

1.一种不断电***，用以提供一交流电压，其特征在于，该不断电***包括：
一电池管理电路，电性耦接至少一电池串中的每一电池，用以量测每一电池的电压；以及
一控制电路，电性耦接该电池管理电路，当该些电池串放电时，该控制电路透过该电池管理电路取得每一电池的电压，据以计算每一电池的放电电流，并判断是否有任一电池的电压下降至其放电电流所对应的一放电终止电压，当判断为是时，该控制电路便控制该不断电***停止至少一电池串的放电，所停止放电的电池串中至少有一电池的电压下降至其放电电流所对应的放电终止电压。
2.根据权利要求1所述的不断电***，其更包括一直流-交流转换电路，该直流-交流转换电路电性耦接该些电池串，且当该控制电路判断有任一电池的电压下降至其放电电流所对应的放电终止电压时，该控制电路便输出一控制讯号来关闭该直流-交流转换电路，以停止所有电池串的放电。
3.根据权利要求2所述的不断电***，其中该直流-交流转换电路用以提供该交流电压至一负载，且该控制电路系依据该负载的消耗功率、该直流-交流转换电路的转换效率、该些电池的总数与所取得的该些电压来计算每一电池的放电电流。
4.根据权利要求1所述的不断电***，其中该电池管理电路更包括对该些电池执行一电压平衡操作。
5.根据权利要求4所述的不断电***，其更包括一充电电路，且当该充电电路对该些电池串充电时，该控制电路便透过该电池管理电路取得每一电池的电压，并判断是否有任一电池的电压上升至一过充临界电压，每当判断为是时，该控制电路便控制该充电电路暂停对该些电池串充电。
6.根据权利要求1所述的不断电***，其更包括一警示单元，该警示单元电性耦接该控制电路，其中该控制电路更计算每一电池串中的该些电池的平均电压，且当有任一电池的电压与其对应的平均电压的压差达一默认值时，该控制电路便控制该警示单元发出一警示讯号。
7.根据权利要求1所述的不断电***，其中每一电池串中更串接一开关，且当该控制电路判断有任一电池的电压下降至其放电电流所对应的放电终止电压时，该控制电路便输出一控制讯号来关闭该电池所属的电池串中的开关。
8.根据权利要求1所述的不断电***，其中每一电池包括是一铅酸电池。
9.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的不断电***，其中该控制电路纪录有该些电池于不同放电电流下所对应的多个放电终止电压。
10.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的不断电***，其中该不断电***更包括一记忆单元，该记忆单元电性耦接该控制电路，并用以纪录该些电池于不同放电电流下所对应的多个放电终止电压。
11.一种电池管理装置，其特征在于，该电池管理装置包括：
一电池管理电路，电性耦接至少一电池串中的每一电池，用以量测每一电池的电压；以及
一控制电路，电性耦接该电池管理电路，当该些电池串放电时，该控制电路透过该电池管理电路取得每一电池的电压，据以计算每一电池的放电电流，并判断是否有任一电池的电压下降至其放电电流所对应的一放电终止电压，当判断为是时，该控制电路便输出一控制讯号。
12.根据权利要求11所述的电池管理装置，其中该控制讯号用以关闭一直流-交流转换电路，该直流-交流转换电路系电性耦接该些电池串。
13.根据权利要求12所述的电池管理装置，其中该些电池串用以透过该直流-交流转换电路来供应一负载所需的电力，且该控制电路系依据该负载的消耗功率、该直流-交流转换电路的转换效率、该些电池的总数与所取得的该些电压来计算每一电池的放电电流。
14.根据权利要求11所述的电池管理装置，其中该电池管理电路更包括对该些电池执行一电压平衡操作。
15.根据权利要求14所述的电池管理装置，其中当一充电电路对该些电池串充电时，该控制电路便透过该电池管理电路取得每一电池的电压，并判断是否有任一电池的电压上升至一过充临界电压，每当判断为是时，该控制电路便控制该充电电路暂停对该些电池串充电。
16.根据权利要求11所述的电池管理装置，其中该控制电路更计算每一电池串中的该些电池的平均电压，且当有任一电池的电压与其对应的平均电压的压差达一默认值时，该控制电路便控制一警示单元发出一警示讯号。
17.根据权利要求11所述的电池管理装置，其中每一电池串中更串接一开关，且当该控制电路判断有任一电池的电压下降至其放电电流所对应的放电终止电压时，该控制电路便输出该控制讯号来关闭该电池所属的电池串中的开关。
18.根据权利要求11所述的电池管理装置，其中每一电池包括是一铅酸电池。
19.根据权利要求11、12、13、14、15、16、17或18所述的电池管理装置，其中该控制电路纪录有该些电池于不同放电电流下所对应的多个放电终止电压。
20.根据权利要求11、12、13、14、15、16、17或18所述的电池管理装置，其中该控制电路更电性耦接一记忆单元，该记忆单元用以纪录该些电池于不同放电电流下所对应的多个放电终止电压。
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