CN111509791B - 电池自动调节单元及电池自动平衡*** - Google Patents

电池自动调节单元及电池自动平衡*** Download PDF

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Abstract

本公开提供一种电池自动调节单元及电池自动平衡***。该电池自动调节单元包括：共模扼流线圈、开关装置及第一控制单元。共模扼流线圈包括输入侧及输出侧，其中输入侧耦接电源装置。开关装置包括第一输入点、第二输入点、第一输出点、第二输出点及第三输出点。第一输出点耦接第一电池组，且第二输出点耦接第二电池组，且第三输出点为空接点。第一控制单元比较第一输出点的第一端电压及第二输出点的第二端电压，以控制第一输入点选择性地连接第一输出点或第二输出点，及控制第二输入点选择性地连接第二输出点或第三输出点。

Description

电池自动调节单元及电池自动平衡***
技术领域
本发明涉及一种电池调节装置，特别涉及应用在电力***的电池自动调节单元及电池自动平衡***。
背景技术
随着不同的市场发展，例如：电动车(Electrical Vehicle)、充电站等，电力***的应用也越来越被重视。其中电力***包括多个电池组，并且这些电池组是以串/并联的方式进行连接。如此一来，电力***可以提供不同电力需求的装置。以电动车为例，一般的电动车所需的电力为直流电源，并且电动车的工作电压大约为：300～500伏特。然而电动车中的电力***中的电池组在供应电力时，多个电池组之间会有电力不平衡的现象发生。当电力不平衡发生时，会造成电池组的寿命减少，更严重的是直接的损坏。因此电力平衡***及装置的研究也被越来越重视。
然而目前有关于电池平衡的技术，往往会造成电力***的工作效能降低，并且充电效果不高等缺失。此外，目前有关于电池平衡的技术需要在电力***中设置许多电路板，使得产品的制造成本大幅提高。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种电池自动调节单元及电池自动平衡***，可以更有效地对多个电池组进行平衡。藉此，解决上述的问题。
一种电池自动调节单元包括：共模扼流线圈(common mode choke)、开关装置及第一控制单元。共模扼流线圈包括一输入侧及一输出侧，其中输入侧耦接电源装置，且输出侧包括第一端点及第二端点。开关装置包括第一输入点、第二输入点、第一输出点、第二输出点及第三输出点；其中第一输入点耦接共模扼流线圈的第一端点，且第二输入点耦接共模扼流线圈的第二端点。其中第一输出点耦接第一电池组，且第二输出点耦接第二电池组，且第三输出点为空接点。第一控制单元比较第一输出点的第一端电压及第二输出点的第二端电压，以控制第一输入点选择性地连接第一输出点或第二输出点，及控制第二输入点选择性地连接第二输出点或第三输出点。当第一控制单元判断第一端电压大于第二端电压超过误差范围时，第一控制单元控制第一输入点连接第二输出点。当第一控制单元判断第二端电压大于第一端电压超过误差范围时，第一控制单元控制第二输入点连接第三输出点。
一种电池自动平衡***，包括多个电池自动调节装置，其中该多个电池自动调节装置的每一个包括：切换开关、电流感测装置及如权利要求1所述的电池自动调节单元。切换开关包括第一端、第二端及控制端，其中第一端耦接电源装置，且第二端耦接负载，且控制端耦接第二控制单元。电流感测装置，包括第一接点及第二接点，其中第一接点耦接切换开关的第二端及负载。如权利要求1所述的电池自动调节单元，其中共模扼流线圈的输入侧耦接电流感测装置的第二接点。其中第二控制单元依据流经电流感测装置之一电流控制该切换开关。当第二控制单元判断电流最高目标值大于该电流超过目标范围时，第二控制单元控制切换开关进行导通。
附图说明
图1所示为根据本发明的一实施例的电池自动调节单元的架构图。
图2所示为根据本发明的其他实施例的电池自动调节单元的工作示意图。
图3所示为根据本发明的一实施例的第一控制单元的架构图。
图4所示为根据本发明的一实施例的电池自动平衡***的架构图。
图5所示为根据本发明的其他实施例的电池自动平衡***的架构图。
【符号说明】
100：电池自动调节单元
100a～100d：电池自动调节单元
102：共模扼流线圈
102a：输入侧
102b：输出侧
102c～102d：第一至第二端点
104：开关装置
104a～104b：第一至第二输入点
104c～104e：第一至第三输出点
106：第一控制单元
106a：比较装置
106b：处理器
202：电流感应装置
202a～202d：电流感应装置
300：变压器
700：电源装置
800：负载
200、500：电力自动平衡***
A～D：电池自动调节装置
L1、L4、L5、L7：初级侧绕组
L2、L4、L6、L8：次级侧绕组
V1～V2：第一至第二端电压
+Vcc：正电源端
-Vcc：负电源端
OPA：运算放大器
R1～R4：电阻
S1：比较信号
S2～S3：控制信号
SW1～SW4：切换开关
p1～p2：第一至第二端
p3：控制端
c1～c2：第一至第二接点
BT1～BT2：第一至第二电池组
BT3～BT4：电池组
N：负极端
B1～B4：电池模块
具体实施方式
参考附图来描述本发明，其中在所有附图中使用相同的附图标记来表示相似或等效的元件。附图不是按比例绘制的，而是仅用于说明本发明。本发明的几个形态如下描述，并参考示例应用作为说明。应该理解的是，阐述了许多具体细节、关系和方法以提供对本发明的全面了解。然而，相关领域的普通技术人员将容易认识到，本发明可以被实行即便在没有一个或多个具体细节的情况下或没有利用其他方法来实施本发明。在其他情况下，未详细示出已知的结构或操作以避免模糊本发明。本发明不受所示的行为或事件的顺序所限制，因为一些行为可能以不同的顺序发生和/或与其他行为或事件同时发生。此外，并非所有说明的行为或事件都需要根据本发明的方法来实施。
以下说明是本发明的实施例。其目的是要举例说明本发明的一般性的原则，不应视为本发明的限制，本发明的范围当以权利要求书所界定者为准。
本发明主要是对多组电池进行主动平衡，其中平衡的方法之一是在于均流机制。在一般的电力***中，都会具有电源装置及变压器等。其中电力***的变压器可以是隔离型变压器等，但本发明不限于此。以隔离型变压器为例，通常电源装置会连接于隔离型变压器的初级侧，而电池组会连接于隔离型变压器的次级侧。此外，电池组都有寄生电阻(parasitic resistance)、电容及其他变异参数等。为了让主动平衡的均流机制对电池组更完整完全发挥效用，本发明主要利用变压器次级侧的电流误差等来达到电持平衡。
在本发明中，电池组可以是铅酸电池、锂电池、镍氢电池或锌锰电池等，但本发明不限于此。
图1所示为根据本发明的一实施例的电池自动调节单元100的架构图。如图1所示，电池自动调节单元100耦接于变压器300，并且变压器300耦接于电源装置700。其中变压器300包括初级侧绕组L1及次级侧绕组L2。变压器300中的初级侧绕组L1耦接于电源装置700，以将电源装置700输出的电力传送变压器300中的次级侧绕组L2。电池自动调节单元100通过变压器300中的次级侧绕组L2接收电源装置700输出的电力，并且将电力用于对第一电池组BT1及第二电池组BT2进行充电。以下将详述电池自动调节单元100的操作流程及其方法。
如图1所示，一种电池自动调节单元100包括：共模扼流线圈102、开关装置104及第一控制单元106。共模扼流线圈102包括输入侧102a及输出侧102b。其中共模扼流线圈102的输入侧102a通过变压器300耦接电源装置300，以接收电源装置700输出的电力。共模扼流线圈102的输出侧102b包括第一端点102c及第二端点102d，其中第一端点102c及第二端点102d连接到开关装置104。开关装置104包括第一输入点104a、第二输入点104b、第一输出点104c、第二输出点104d及第三输出点104e。开关装置104中的第一输入点104a耦接共模扼流线圈102的第一端点102c，且开关装置104中的第二输入点104b耦接共模扼流线圈102的第二端点102d。开关装置104中的第一输出点104c耦接第一电池组BT1，且开关装置104第二输出点104d耦接第二电池组BT2，且开关装置104中的第三输出点104e为空接点。因此，第一电池组BT1使得开关装置104中的第一输出点104c产生第一端电压V1，并且第二电池组BT2使得开关装置104中的第二输出点104d产生第二端电压V2。
特别注意的是，在实际应用中，在变压器300与共模扼流线圈102之间还具有整流装置(未图示)，例如：电容、整流电路、整流器等。整流装置转换变压器300输出的电力成为稳定的直流电力给共模扼流线圈102。共模扼流线圈102通过开关装置104提供该整流装置转换的直流电力给第一电池组BT1及第二电池组BT2。由于为了简化图示以利说明本发明，故未绘示整流装置于图1中。
承上所述，电池自动调节单元100中的第一控制单元106包括比较装置106a及处理器106b。如图1所示，开关装置104的第一输出点104c及第一电池组BT1共同地耦接于第一控制单元106中的比较装置106a；并且开关装置104的第二输出点104d及第二电池组BT2共同地耦接于第一控制单元106中的比较装置106a。因此第一控制单元106中的比较装置106a可以接收第一输出点104c的第一端电压V1及第二输出点104d的第二端电压V2。第一控制单元106中的比较装置106a比较第一输出点104c的第一端电压V1及第二输出点104d的第二端电压V2，并且依据比较结果产生比较信号S1给处理器106b。因此第一控制单元106中的处理器106b可依据比较装置106a输出的比较信号S1判断第一端电压V1及第二端电压V2之间的电压差是否落入误差范围，并且产生控制信号S2及控制信号S3给开关装置104。
其中第一控制单元106中的处理器106b输出的控制信号S2，可以控制开关装置104中的第一输入点选择性地连接第一输出点104c或第二输出点104d。其中第一控制单元106中的处理器106b输出的控制信号S3，可以控制开关装置104中的第二输入点104b选择性地连接第二输出点104d或第三输出点104e。
在一些实施例中，当第一控制单元106中的处理器106b判断第一端电压V1大于第二端电压V2超过误差范围时，第一控制单元106中的处理器106b依据比较信号S1控制开关装置104中的第一输入点104a连接开关装置104中的第二输出点104d。此外，当第一控制单元106中的处理器106b判断第二端电压V2大于第一端电压V1超过误差范围时，第一控制单元106中的处理器106b依据比较信号S1控制第二输入点104b连接第三输出点104e。由此实施例可知，当第一端电压V1大于第二端电压V2超过误差范围时，第一电池组BT1的电量大于第二电池组BT2的电量。相同地，当第二端电压V2大于第一端电压V1超过误差范围时，第二电池组BT2的电量大于第一电池组BT1的电量。
承上所述，当第一端电压V1与第二端电压V2之间的电压差在误差范围之外时，第一控制单元106中的处理器106b会判断第一电池组BT1及第二电池组BT2处于不合适的非平衡状态。也就是说，当第一电池组BT1的电量大于第二电池组BT2的电量时，电池自动调节单元100需要控制电源装置700对第二电池组BT2进行充电，并控制电源装置700停止对第一电池组BT1进行充电。此时，第一控制单元106中的处理器106b依据比较信号S1控制开关装置104中的第一输入点104a连接开关装置104中的第二输出点104d，并且处理器106b还控制开关装置104中的第二输入点104b持续地连接开关装置104中的第二输出点104d。
当第二电池组BT2的电量大于第一电池组BT1的电量时，电池自动调节单元100需要控制电源装置700对第一电池组BT1进行充电，并控制电源装置700停止对第二电池组BT2进行充电。此时，第一控制单元106中的处理器106b依据比较信号S1控制开关装置104中的第一输入点104a连接开关装置104中的第一输出点104c，并且处理器106b还控制开关装置104中的第二输入点104b连接开关装置104中的第三输出点104e。特别注意的是，在此实施例中，开关装置104中的第三输出点104e被设置为空接点，但本发明并不限于此。
在上述实施例中，当第一端电压V1与第二端电压V2之间的电压差落入误差范围内时，第一控制单元106中的处理器106b会判断第一电池组BT1及第二电池组BT2仍维持一合适的平衡状态。由于第一电池组BT1及第二电池组BT2仍维持一合适的平衡状态，所以第一控制单元会控制开关装置104中的第一输入点104a连接于第一输出点104c，并且控制开关装置104中的第二输入点104b连接于第二输出点104d。如此一来电源装置700可以通过电池自动调节单元100均衡地对第一电池组BT1及第二电池组BT2进行充电。
图2所示为根据本发明的其他实施例的电池自动调节单元100的工作示意图。在其他一些实施例中，电池自动调节单元100除了可以用于电动车的电力***中，还可以应用于电力备用***(power backup system)。如图2所示，电力备用***900可以包括电池自动调节单元100、第一电池组BT1及第二电池组BT2，并且电力备用***900。以下请同时参照图1及图2，以说明本实施例。在正常情况之下，电源装置700可以提供足够的电力给负载800，并且同时地对电力备用***900进行充电。在电力备用***900的充电过程中，电池自动调节单元100的操作方法同于图1，故不再此赘述。当电源装置700无法正常提供足够的电力给负载800时，电力备用***900中的第一电池组BT1及第二电池组BT2就会开始放电以提供电力给负载800。
在第一电池组BT1及第二电池组BT2的放电过程中，第一控制单元106中的比较装置106a会比较第一端电压V1及第二端电压V2之间的电压差，并输出比较结果给第一控制单元106中的处理器106b以控制开关装置104。其中第一控制单元106控制开关装置104的方法同如图1，故不在此赘述。
在第一电池组BT1及第二电池组BT2的放电过程中，当第一电池组BT1的电量大于第二电池组BT2的电量时，电池自动调节单元100需要控制第二电池组BT2停止对负载800进行放电，并控制第一电池组BT1持续地对负载800进行放电。此时，第一控制单元106中的处理器106b依据比较信号S1控制开关装置104中的第一输入点104a连接开关装置104中的第一输出点104c，并且处理器106b还控制开关装置104中的第二输入点104b连接开关装置104中的第三输出点104e。当第一电池组BT1的电量与第二电池组BT2的电量达到平衡状态时，处理器106b才控制第一输入点104a连接第一输出点104c，以及第二输入点104b连接开关装置104中的第二输出点104d。
另外一方面，当第二电池组BT2的电量大于第一电池组BT1的电量时，电池自动调节单元100需要控制第一电池组BT1停止对负载800进行放电，并控制第二电池组BT2持续地对负载800进行放电。此时，第一控制单元106中的处理器106b依据比较信号S1控制开关装置104中的第一输入点104a连接开关装置104中的第二输出点104d，并且处理器106b还控制开关装置104中的第二输入点104b连接开关装置104中的第二输出点104d。当第一电池组BT1的电量与第二电池组BT2的电量达到平衡状态时，处理器106b才控制第一输入点104a连接第一输出点104c，以及第二输入点104b连接开关装置104中的第二输出点104d。
在上述各个实施例中，电池自动调节单元100中的第一控制单元106扮演相当重要的角色。因此，以下本公开将继续对第一控制单元106的操作方法进行详细的说明。
图3所示为根据本发明的一实施例的第一控制单元106的架构图。如图3所示，第一控制单元106包括比较装置106a及处理器106b。其中比较装置106a包括电阻R1～R4及运算放大器OPA。请同时参照图1及图3，以说明第一控制单元106的架构。其中电阻R1耦接第一端电压V1，并且电阻R1还耦接于电阻R4及运算放大器OPA的正输入端。电阻R2耦接于第二端电压V2，并且电阻R2还耦接于电阻R3及运算放大器OPA的负输入端。电阻R4耦接于电阻R1及运算放大器OPA的输出端。此外，运算放大器OPA还耦接于正电源端+Vcc及负电源端-Vcc。特别注意的是，在此实施例中，电阻R1～R4的电阻值皆相同，但本发明不限于此。
根据以上所述的比较装置106a的连接方式，可以推导出比较装置106a输出的比较信号S1为：
S1＝ΔV＝V2-V1
也就是说，第一控制单元106中的比较装置106a可以视为一减法器，以计算出第一端电压V1及第二端电压V2之间的电压差。第一控制单元106中的处理器106b能够依据比较信号S1判断第一端电压V1及第二端电压V2之间的电压差ΔV是否落入误差范围内。
其中当比较信号S1为正电压时，处理器106b可以判断出第二端电压V2大于第一端电压V1。相似地，当比较信号S1为负电压时，处理器106b可以判断出第一端电压V1大于第二端电压V2。此外，依据比较信号S1的绝对值(absolute value)的大小，处理器106b可以判断出第一端电压V1及第二端电压V2之间的电压差ΔV是否落入误差范围内。
其中误差范围可以从以下方式得到：电压差ΔV除以第一端电压V1；或者电压差ΔV除以第二端电压V2。在其他一些实施例中，处理器106b如果判断第一端电压V1大于第二端电压V2，则处理器106b会采用电压差ΔV除以第一端电压V1以取得误差范围。处理器106b如果判断第二端电压V2大于第一端电压V1，则处理器106b会采用电压差ΔV除以第二端电压V2以取得误差范围。此外，如果处理器106b判断误差范围大于5％时，则处理器106b判断第一电池组BT1及第二电池组BT2处于非平衡状态，并且输出控制信号S2、S3以控制开关装置104。如果处理器106b判断误差范围小于5％时，则处理器106b判断第一电池组BT1及第二电池组BT2处于理想地平衡状态。
上述的各个实施例，仅对于用于平衡两组电池组的电池自动调节单元100进行说明。然而，在实际的应用中，由于不同的负载具有不同需求的电力，所以研发出了具有多组电池自动调节单元100的电池自动平衡***。以下将对电池自动平衡***的操作方式进行详细的说明。
图4所示为根据本发明的一实施例的电池自动平衡***200的架构图。如图4所示，电池自动平衡***200能够包括两个或两个以上的电池自动调节装置A、B，以及第二控制单元204。特别注意的是，在此实施例中，电池自动平衡***200中虽然在图4中仅绘出两个电池自动调节装置A、B，但是在实际应用中可以依据实际需求设置两个以上的电池自动调节装置。为了简单说明本发明的操作方式，以下各个实施例仅用具有两组电池自动调节装置A、B的电池自动平衡***200作为范例，但本发明不限于此。
在图4中，每一个电池自动调节装置(A或B)包括切换开关SW1(或SW2)、电流感应装置202a(或202b)以及如图1所示的电池自动调节单元100a(或100b)。特别注意的是，电池自动调节装置(A及B)中的所有硬件(包括电池自动调节单元100a及100b)、切换开关(SW1及SW2)、电流感应装置(202a及202b)、模块、软件、固件及其他元件皆具有相同规格及设计，并且来自于相同的供应商。另外，应用在电池自动平衡***200中的电池组BT1～BT4也具有相同规格及设计，并且来自于相同的供应商。如此一来，可以使得电池平衡***200的操作效果达到最佳化。
此外电池自动平衡***200中的第二控制单元204，可以是处理器(processor)、控制器(controller)、芯片(chip)或中央处理单元(central processing unit，CPU)等，但本发明不限于此。
在图4中，电池自动调节装置A中的切换开关SW1包括第一端p1、第二端p2及控制端p3。切换开关SW1中的第一端p1通过变压器400耦接于电源装置700，以接收来自于电源装置700的电力。切换开关SW1中的第二端p2耦接于负载(未图示)。切换开关SW1中的控制端p3耦接于第二控制单元204，所以第二控制单元204可以控制切换开关SW1的状态(导通或截止)。
在此实施例中，变压器400包括初级侧绕组L1及次级侧绕组L2、L4，并且初级侧绕组L1耦接电源装置700，且次级侧绕组L2耦接电池自动调节装置A，且次级侧绕组L4耦接电池自动调节装置B。在变压器400中，由于次级侧绕组L2及次级侧绕组L4皆为相同的绕组，所以电池自动调节装置A及电池自动调节装置B所接收的电力相同。
请同时参照图1及图4，电池自动调节装置A中的电流感应装置202a包括第一接点c1及第二接点c2。电流感应装置202a中的第一接点c1耦接切换开关SW1的第二端p2及负载(未图示)。电流感应装置202a中的第二接点c2耦接电池自动调节单元100a中的共模扼流线圈102的输入侧102a。其中电池自动调节单元100a与第一电池组BT1及第二电池组BT2的连接方式已详述于图1中(包括电池自动调节单元100的架构)，故不再此赘述。因此电源装置700所提供的电力(如电流)会流经切换开关SW1、电流感应装置202a及电池自动调节单元100a，以对第一电池组BT1及第二电池组BT2进行充电。此外，电流感应装置202a依据来自于电源装置700的电流，传送电流感应信号S4给第二控制单元204。第二控制单元204可依据电流感应信号S4控制切换开关SW1导通或截止。
电池自动调节装置B的连接方式，相同于电池自动调节装置A，故不再赘述。其中，电池自动调节装置B中的电流感应装置202b也会输出电流感应信号S5给第二控制单元204，使得第二控制单元204依据电流感应信号S5控制切换开关SW2导通或截止。
在一些实施例中，电池自动平衡***200中的第二控制单元204会对电流感应信号S4及S5进行电流大小的比较，以控置切换开关SW1、SW2导通或截止。如果第二控制单元204判断电流感应信号S4及S5之间相差落入一目标范围内(约16mA)，则第二控制单元204控制切换开关SW1及SW2为截止状态。此时，电池组BT1～BT2及电池组BT3～BT4均衡地供应电力给负载。
如果第二控制单元204判断电流感应信号S4大于电流感应信号S5超过目标范围(约16mA)，则第二控制单元204判断电池自动调节装置A与电池自动调节装置B发生不平衡状态，并且电池自动调节装置A输出的电力超过电池自动调节装置B输出的电力。在此同时，第二控制单元204控制切换开关SW1导通，且控制切换开关SW2截止。如此一来，电池自动调节装置A输出的部分电力会通过变压器400中的次级侧绕组L2传递至变压器400中的初级侧绕组L1。当第二控制单元204判断电流感应信号S4及S5之间相差落入目标范围内(约16mA)时，第二控制单元204控制切换开关SW1回复为截止状态。
相同地，如果第二控制单元204判断电流感应信号S5大于电流感应信号S4超过目标范围(约16mA)，则第二控制单元204判断电池自动调节装置B输出的电力超过电池自动调节装置A输出的电力。在此同时，第二控制单元204控制切换开关SW1截止，且控制切换开关SW2导通。如此一来，电池自动调节装置B输出的部分电力会通过变压器400中的次级侧绕组L4传递至变压器400中的初级侧绕组L1。当第二控制单元204判断电流感应信号S4及S5之间相差落入目标范围内(约16mA)时，第二控制单元204控制切换开关SW2回复为截止状态。
在其他一些实施例中，如果第二控制单元204判断电流感应信号S4大于电流感应信号S5超过目标范围(约16mA)，则第二控制单元204判断电池自动调节装置A与电池自动调节装置B发生不平衡状态，并且电池自动调节装置B输出的电力低于电池自动调节装置A输出的电力。在此同时，第二控制单元204控制切换开关SW2导通，且控制切换开关SW1截止。如此一来，电源装置700可以通过变压器400中的初级侧绕组L1传送电力制变压器400中的次级侧绕组L4。因此，电池自动调节装置B可以通过变压器400接收来自电源装置700的电力。当第二控制单元204判断电流感应信号S4及S5之间相差落入目标范围内(约16mA)时，第二控制单元204控制切换开关SW2回复为截止状态。
承上所述，相同地，如果第二控制单元204判断电流感应信号S5大于电流感应信号S4超过目标范围(约16mA)，则第二控制单元204判断电池自动调节装置A输出的电力低于电池自动调节装置B输出的电力。在此同时，第二控制单元204控制切换开关SW1导通，且控制切换开关SW2截止。如此一来，电源装置700可以通过变压器400中的初级侧绕组L1传送电力制变压器400中的次级侧绕组L2。因此，电池自动调节装置A可以通过变压器400接收来自电源装置700的电力。当第二控制单元204判断电流感应信号S4及S5之间相差落入目标范围内(约16mA)时，第二控制单元204控制切换开关SW1回复为截止状态。
图5所示为根据本发明的其他实施例的电池自动平衡***500的架构图。在此实施例中，电池自动平衡***500具有两组以上的电池自动调节装置A～D。特别注意的是，图5所绘示的电池自动调节装置A～D的数量仅作为范例，但本发明不限于此。其中每一个电池自动调节装置A～D都具有切换开关、电流感应装置及电池自动调节单元。如图5所示，以电池自动调节装置A作为范例说明，电池自动调节装置A包括切换开关SW1、电流感应装置202a及电池自动调节单元100a。其他电池自动调节装置B～D相同于电池自动调节装置A。
特别注意的是，请同时参照图4及图5，图5中电池自动平衡***500也具有第二控制单元204(未图示)。电池自动平衡***500中的第二控制单元204耦接于电流感应装置202a～202d，以接收电流感应装置202a～202d输出的电流感应信号。此外，电池自动平衡***500中的第二控制单元204还耦接于切换开关SW1～SW4的控制端(未图示)，以控制切换开关SW1～SW4导通或截止。为了简化图示，图5中并未绘示出电池自动平衡***500中的第二控制单元204，及第二控制单元204与切换开关SW1～SW4及电流感应装置202a～202d的连接关系。
电池自动调节装置A～D内的连接关系，相同于图4。以图5中的电池自动调节装置A作为范例说明，其中切换开关SW1、电流感应装置202a、电池自动调节单元100a的连接方式相同于图4中的电池自动调节装置A。另外图5中的电池自动调节装置还耦接于电池模块B1为图4中的第一电池组BT1及第二电池组BT2的简化图示。其他电池模块B2～B4相同于电池模块B1。因此，在此实施例中，不再赘述电池自动调节装置A～D。
图5中，在电池自动调节装置A中，切换开关SW1包括第一端p1、第二端p2及控制端(未图示)。其中切换开关SW1的第一端p1通过变压器600耦接于电源装置700。切换开关SW1的第二端p2耦接于负载800及电流感应装置202a。此外，负载800还耦接于电池模块B4的负极端N。由此可知，在正常操作下电池模块B1～B4同时提供电力给负载800，并且第二控制单元204控制切换开关SW1～SW4为截止状态。
在一些实施例中，第二控制单元204可以通过电流感应装置202a～202d，计算出流经电流感应装置202a～202d的电流大小，如下表1所示：
电流感应装置 电流大小(mA)
202a 190
202b 180
202c 220
202d 210
表1
当第二控制单元204计算出电流感应装置202a～202d的电流时，便会决定电流最高目标值。如表1所示，当第二控制单元204计算出电流感应装置202c的电流最高时，第二控制单元204会以流经电流感应装置202c的电流(220mA)作为电流最高目标值。同时，第二控制单元204会将其他电流感应装置(202a、202b、202d)的电流与电流最低目标值进行分别的比较。
当第二控制单元204判断电流最高目标值大于其他电流感应装置的电流超过目标范围(16mA)时，第二控制单元204控制切换开关进行导通。如表1所示，第二控制单元204会以电流感应装置202c的电流作为电流最高目标值(220mA)。其中第二控制单元204判断电流感应装置202a及202b的电流低于电流最高目标值，并且相差超过目标范围(16mA)。因此第二控制单元204会控制切换开关SW1及切换开关SW2导通，使得电源装置700对电池自动调节装置A及电池自动调节装置B进行供电。此时，虽然第二控制单元204判断电流感应装置202d的电流低于电流最高目标值，因为电流感应装置202d的电流并未低于电流最高目标值超过16毫安培，所以第二控制单元204仍控制切换开关SW4截止。
承上所述，如果第二控制单元204判断流经电流感应装置202a及电流感应装置202b的电流相差电流最高目标值落入目标范围内，则第二控制单元204控制切换开关SW1及SW2截止。
在其他一些实施例中，当第二控制单元204计算出电流感应装置202a～202d的电流时，便会决定电流最低目标值。如表1所示，当第二控制单元204计算出电流感应装置202b的电流最低时，第二控制单元204会以流经电流感应装置202b的电流(180mA)作为电流最低目标值。同时，第二控制单元204会将其他电流感应装置(202a、202c、202d)的电流与电流最低目标值分别进行比较。
如表1所示，其中第二控制单元204判断电流感应装置202c及202d的电流高于电流最低目标值，并且相差超过目标范围(16毫安培)。因此第二控制单元204会控制切换开关SW3及切换开关SW4导通，电池自动调节装置C及电池自动调节装置D通过变压器600进行放电。此时，虽然第二控制单元204判断电流感应装置202a的电流高于电流最低目标值，因为电流感应装置202a的电流并未高于电流最低目标值超过16毫安培，所以第二控制单元204仍控制切换开关SW1截止。
承上所述，如果第二控制单元204判断流经电流感应装置202c及电流感应装置202d的电流相差电流最低目标值落入目标范围内，则第二控制单元204控制切换开关SW3及SW4截止。
本发明中的电流感应装置202a～202d皆为相同的规格及设计，并且来自于同一供应来源。此外，电流感应装置202a～202d可以电流传感器(current sensor)或霍尔传感器(hall sensor)等，但本发明不限于此。
综上所述，在电池自动调节单元100中，利用开关装置104进行调节电池组的平衡状态，再加上配合电池自动平衡***的切换开关的操作。本发明更能有效地在电力***中对电池进行平衡。
虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不违背本发明精神和范围的情况下，可做些许变动与替代，因此本发明的保护范围当应视所附权利要求书所界定者为准。
本文使用的术语仅用于描述特定实施例，而不旨在限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也包含复数形式。此外，就术语“包括”、“包含”、“具有”或其他变化用法被用于详细描述和/或权利要求，这些术语旨在以类似于术语“包含”的方式具有相同意思。

Claims (10)

1.一种电池自动调节单元，包括：
共模扼流线圈，包括输入侧及输出侧，其中该输入侧耦接电源装置，且该输出侧包括第一端点及第二端点；
开关装置，包括第一输入点、第二输入点、第一输出点、第二输出点及第三输出点；其中该第一输入点耦接该共模扼流线圈的该第一端点，且该第二输入点耦接该共模扼流线圈的该第二端点；其中该第一输出点耦接第一电池组，且该第二输出点耦接第二电池组，且该第三输出点为空接点；以及
第一控制单元，比较该第一输出点的第一端电压及该第二输出点的第二端电压，以控制该第一输入点选择性地连接该第一输出点或该第二输出点，及控制该第二输入点选择性地连接该第二输出点或该第三输出点；
当该第一控制单元判断该第一端电压大于该第二端电压的电压差超过误差范围时，该第一控制单元控制该第一输入点连接该第二输出点；当该第一控制单元判断该第二端电压大于该第一端电压的电压差超过该误差范围时，该第一控制单元控制该第二输入点连接该第三输出点。
2.如权利要求1所述的电池自动调节单元，其中当该第一控制单元判断该第一端电压与该第二端电压的电压差落入该误差范围内时，该第一控制单元控制该第一输入点连接该第一输出点，并且控制该第二输入点连接该第二输出点。
3.如权利要求2所述的电池自动调节单元，其中该第一控制单元包括比较装置，其中该比较装置比较该第一端电压及该第二端电压以输出比较信号。
4.如权利要求3所述的电池自动调节单元，其中该第一控制单元还包括处理器，该处理器依据该比较信号判断该第一端电压与该第二端电压的该电压差是否落入该误差范围。
5.如权利要求4所述的电池自动调节单元，其中该误差范围为5％。
6.一种电池自动平衡***，包括多个电池自动调节装置，其中该多个电池自动调节装置的每一个包括：
切换开关，包括第一端、第二端及控制端，其中该第一端耦接电源装置，且该第二端耦接负载，且该控制端耦接第二控制单元；
电流感测装置，包括第一接点及第二接点，其中该第一接点耦接该切换开关的该第二端及该负载；以及
如权利要求1所述的电池自动调节单元，其中该共模扼流线圈的该输入侧耦接该电流感测装置的该第二接点；
其中该第二控制单元依据流经该电流感测装置的电流控制该切换开关；当该第二控制单元判断电流最高目标值大于该电流的电流差超过目标范围时，该第二控制单元控制该切换开关进行导通。
7.如权利要求6所述的电池自动平衡***，当该第二控制单元判断该电流大于电流最低目标值的电流差超过该目标范围时，该第二控制单元控制该切换开关进行导通。
8.如权利要求7所述的电池自动平衡***，其中该第二控制单元耦接该多个电池自动调节装置的每一个中的该电流感应装置，以计算出该电流最低目标值及该电流最高目标值。
9.如权利要求6所述的电池自动平衡***，其中该目标范围为16毫安培。
10.如权利要求6所述的电池自动平衡***，还包括该第二控制单元。
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