TWI755116B - 串聯電池芯的智能均衡充電方法及系統 - Google Patents

串聯電池芯的智能均衡充電方法及系統 Download PDF

Info

Publication number
TWI755116B
TWI755116B TW109137105A TW109137105A TWI755116B TW I755116 B TWI755116 B TW I755116B TW 109137105 A TW109137105 A TW 109137105A TW 109137105 A TW109137105 A TW 109137105A TW I755116 B TWI755116 B TW I755116B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
voltage
battery
battery cells
series
equalization
Prior art date
Application number
TW109137105A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202217351A (zh
Inventor
謝芳吉
Original Assignee
儲盈科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 儲盈科技股份有限公司 filed Critical 儲盈科技股份有限公司
Priority to TW109137105A priority Critical patent/TWI755116B/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI755116B publication Critical patent/TWI755116B/zh
Publication of TW202217351A publication Critical patent/TW202217351A/zh

Links

Images

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本技藝揭露一種電池芯(battery)的智能均衡充電方法及系統，利用一個儲存在電池管理系統(BMS)中的程式記憶體(program memory)的控制程式，自動控制充電條件，當特定的電池芯電壓過高時，程式會經由電池控制單元(BCU)指示特定模組中的電池管理單元(BMU)，對該模組中的該顆特定電池芯執行放電作業，同時讓電壓較低的其他電池芯繼續充電，這樣可以將串聯充電的每一顆電池芯充電至近乎相同的位準，提高不斷電系統整體的供電效能。

Description

串聯電池芯的智能均衡充電方法及系統
本技藝係有關於電池芯的串聯充電的方法及系統，特別是對於不斷電系統中(uninterruptible power supply,UPS)的電池模組(battery module)所包含的電池芯(battery)的串聯充電技藝。
圖1A 先前技藝
這裡是假設以充電電壓544V/15A，對160顆串聯的鋰電池芯充電作為範例說明。圖1A先前技藝，顯示第一步驟為啟動充電，第二步驟為判斷總電壓是否高於目標電壓544V，若是，則結束充電。若否，則繼續充電。這種習知技藝對電池芯充電完成以後，總電壓符合需求，然而個別電池芯的電壓會有高低的不同。以544V/160=3400mV計算得到平均每一顆電池芯的電壓為3400mV。假設其中有一顆是3200mV，則另外必定有一顆為3600mV，其平均值才會等於3400mV。這是因為每個電池芯的本質差異所導致，包含材料差異、製程誤差...等所導致在同樣的充電環境下，仍然產生充電不均勻的差異。
圖1B 先前技藝
圖1B顯示這種習知技藝充電以後，不同電池芯之間會有不 同的充電狀態。例如電池芯31電量低於電量平均線L1、電池芯32電量高於電量平均線L1、以及電池芯33電量約略等於電量平均線L1。由於鋰電池的放電曲線末端會有斷崖式下降，因此這種電池芯之間的電量差異，導致整體供電效率變差。
本技藝揭露一種串聯電池芯(series batteries)的智能均衡充電方法及系統，利用本技藝設計的控制程式，自動控制事先設定的充電條件，當特定的電池芯電壓過高時，對該顆電池芯執行放電作業，同時讓電壓較低的其他電池芯繼續充電，這樣可以將串聯充電的每一顆電池芯充電至近乎相同的位準，而能夠提高不斷電系統整體的供電效能。
20:電池管理系統(battery management system,BMS)
201:電池控制單元(battery control unit,BCU)
21:第一電池模組
211:第一電池管理單元(battery management unit,BMU)
22:第二電池模組
221:第二電池管理單元(battery management unit,BMU)
23:第三電池模組
231:第三電池管理單元(battery management unit,BMU)
31、32、33、34、35、36:電池芯
圖1A 先前技藝
圖1B 先前技藝
圖2A 本技藝的智能均衡充電系統
圖2B 本技藝的電池芯均衡充電效果
圖3 本技藝實施例一
圖4 本技藝實施例二
圖2A 本技藝的智能均衡充電系統
圖2A顯示一種串聯電池芯的智能均衡充電系統，包含：串聯的第一電池模組(BMU)21、第二電池模組(BMU)22、第三電池模組(BMU)23、以及電池管理系統(BMS)20。
每一個電池模組21、22、23更分別包含有串聯的電池芯(圖中未表示)，電池管理系統(BMS)20更包含電池控制單元(BCU)201與程式記憶體202；其中，程式記憶體202中更包含一個控制程式，所述控制程式用以通知所述電池控制單元(BCU)201執行本技藝的智能均衡充電方法(intelligent balanced charging method)。
第一電池模組21更包含第一電池管理單元(BMU)211，第一電池管理單元(BMU)211偵測第一電池模組21內部串聯電池芯(圖中未表示)的電壓、電流、與溫度等資訊。
第二電池模組22更包含第二電池管理單元(BMU)221，第二電池管理單元(BMU)221偵測第二電池模組22內部串聯電池芯(圖中未表示)的電壓、電流、與溫度等資訊。
第三電池模組23更包含第三電池管理單元(BMU)231，第三電池管理單元(BMU)231偵測第三電池模組23內部串聯電池芯(圖中未表示)的電壓、電流、與溫度等資訊。
串聯安置的電池模組21、22、23，更與電池管理系統20串聯。電池控制單元(BCU)201與各電池模組中的電池管理單元211、221、231 相互電性耦合。
圖2B 本技藝的電池芯均衡充電效果
圖2B顯示利用本技藝充電以後，不同電池芯之間的充電狀態約略相同。例如電池芯34、35、36的電量均約略等於電量平均線L2，因此，這種電池芯之間的電量約略相同，將提高整體系統的供電效率。
圖3 本技藝實施例一
這裡是假設以充電電壓544V/15A，對160顆串聯的鋰電池芯充電作為範例說明。
圖3顯示一種串聯電池芯的智能均衡充電方法，包含：
(1)啟動充電，設定充電電壓(即是目標電壓)，對所述串聯電池芯充電；
(2)常規均衡啟動電壓設定，設定「常規設定值」；其中，所述「常規設定值」係大於平均每顆電池芯的目標電壓一個事先指定的數量X1；(例如：常規設定值=3405mV，這是基於每顆電池芯平均電壓為544V/160=3400mV增加5mV而設定為3405mV。)
(3)判斷是否有電池芯電壓高於所述「常規設定值」？若是，
(4)均衡啟動，直到所有電池芯電壓低於所述「常規設定值」；
(5)判斷是否有電池芯電壓低於事先設定的「第一電壓」，其中，所述「第一電壓」係低於所述「常規設定值」一個事先指定的數量X2？若是(例如：第一電壓設定為3350mV，這是基於每顆電池芯平均電壓 3400mV減少50mV而設定為3350mV。)
(6)判斷總電壓是否高於事先設定的「第二電壓」，其中，所述「第二電壓」係低於所述「目標電壓」一個事先指定的數量X3？若是(例如：總電壓設定在542V，這是基於目標電壓544V減少2V而設定為542V。)
(7)修正均衡啟動電壓設定值至事先設定的「第三電壓」，其中，所述「第三電壓」係低於所述「常規設定值」一個事先指定的數量X3；(例如：第三電壓設定為3395mV，這是基於每顆電池芯平均電壓3400mV減少5mV而設定為3395mV。)
(8)重複上述步驟。
圖4 本技藝實施例二
圖4顯示本技藝的另一實施例，實施例二是以實施例一作基礎，增加一個步驟，即是在所述第(7)步驟與第(8)步驟之間，更包含步驟(7A)：
(7A)執行均衡開啟第一段時間T1，停止均衡第二段時間T2。
前述描述所使用的參數，僅是作為範例說明，方便讀者明了本案的精神，並非用來限制本案的權利範圍。前述描述揭示了本發明之較佳實施例以及設計圖式，惟，較佳實施例以及設計圖式僅是舉例說明，並非用於限制本發明之權利範圍於此，凡是以均等之技藝手段實施 本發明者、或是以下述之「申請專利範圍」所涵蓋之權利範圍而實施者，均不脫離本發明之精神而為申請人之權利範圍。

Claims (11)

  1. 一種串聯電池芯的智能均衡充電方法，包含：(1)啟動充電，設定充電電壓即是目標電壓，對所述串聯電池芯充電；(2)常規均衡啟動電壓設定，設定「常規設定值」；其中，所述「常規設定值」係大於平均每顆電池芯的目標電壓一個事先指定的數量X1；(3)判斷是否有電池芯電壓高於所述「常規設定值」？若是，(4)均衡啟動，直到所有電池芯電壓低於所述「常規設定值」；(5)判斷是否有電池芯電壓低於事先設定的「第一電壓」，其中，所述「第一電壓」係低於所述「常規設定值」一個事先指定的數量X2？若是(6)判斷總電壓是否高於事先設定的「第二電壓」，其中，所述「第二電壓」係低於所述「目標電壓」一個事先指定的數量X3？若是(7)修正均衡啟動電壓設定值至事先設定的「第三電壓」，其中，所述「第三電壓」係低於所述「常規設定值」一個事先指定的數量X3；(8)重複上述步驟。
  2. 如請求項1所述之串聯電池芯的智能均衡充電方法，其中，所述第(7)步驟與第(8)步驟之間，更包含步驟(7A)：(7A)執行均衡開啟第一段時間T1，停止均衡第二段時間T2。
  3. 如請求項1或2所述之串聯電池芯的智能均衡充電方法，其中：所述電池芯是鋰電池。
  4. 如請求項3所述之串聯電池芯的智能均衡充電方法，其中：所述步驟(1)啟動充電的設定充電電壓為544V/15A，對160顆串聯的鋰電池 芯充電。
  5. 如請求項4所述之串聯電池芯的智能均衡充電方法，其中：所述步驟(2)常規均衡啟動電壓設定的「常規設定值」為3405mV，這是基於每顆電池芯的平均目標電壓544V/160=3400mV增加5mV。
  6. 如請求項5所述之串聯電池芯的智能均衡充電方法，其中：所述步驟(5)是否有電池芯電壓低於事先設定的「第一電壓」，所述「第一電壓」為3350mV，這是基於每顆電池芯的平均目標電壓544V/160=3400mV減少50mV。
  7. 如請求項6所述之串聯電池芯的智能均衡充電方法，其中：所述步驟(6)總電壓是否高於事先設定的「第二電壓」，所述「第二電壓」為542V，這是基於總電壓的目標電壓544V減少2V。
  8. 如請求項7所述之串聯電池芯的智能均衡充電方法，其中：所述步驟(6)修正均衡啟動電壓設定值至事先設定的「第三電壓」，所述「第三電壓」為3395mV，這是基於所述「常規設定值」3405mV減去10mV。
  9. 如請求項2所述之串聯電池芯的智能均衡充電方法，其中：所述步驟(7A)執行均衡開啟第一段時間T1，停止均衡第二段時間T2；其中T1為1小時，T2為40分鐘。
  10. 一種串聯電池芯的智能均衡充電系統，包含：串聯的電池模組、電池管理系統：所述電池模組包含串聯的電池芯，以及所述電池管理系統包含電池控制單元與程式記憶體；其中，程式記憶體中更包含一個控制程式，所述控制程式通知所述電池控制單元執行下述程序：(1)依據事先設定的目標電壓，對所述串聯電池芯啟動充電作業；(2)當特定電池芯的電壓到達事先設定的「常規設定值」時，對所有 電池芯啟動常規均衡作業；其中，所述「常規設定值」係大於平均每顆電池芯的目標電壓一個事先指定的數量X1；(3)偵測每一顆電池芯的電壓資訊，判斷是否有電池芯電壓高於所述「常規設定值」？(4)當特定電池芯的電壓高於所述「常規設定值」時，啟動均衡作業，直到所有電池芯的電壓低於所述「常規設定值」；(5)偵測每一顆電池芯的電壓資訊，判斷是否有電池芯電壓低於事先設定的「第一電壓」？其中，所述「第一電壓」係低於所述「常規設定值」一個事先指定的數量X2；(6)當特定電池芯電壓低於事先設定的「第一電壓」時，偵測總電壓；判斷總電壓是否高於事先設定的「第二電壓」？(7)當電池芯電壓低於事先設定的「第一電壓」且總電壓高於事先設定的「第二電壓」時，其中，所述「第二電壓」係低於所述「目標電壓」一個事先指定的數量X3；修正均衡啟動電壓設定值至事先設定的「第三電壓」，其中，所述「第三電壓」係低於所述「常規設定值」一個事先指定的數量X3；以及(8)重複上述步驟。
  11. 如請求項10所述串聯電池芯的智能均衡充電系統，在所述第(7)步驟與第(8)步驟之間，更包含：所述程式通知所述電池控制單元：(7A)執行均衡開啟第一段時間T1，停止均衡第二段時間T2。
TW109137105A 2020-10-26 2020-10-26 串聯電池芯的智能均衡充電方法及系統 TWI755116B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109137105A TWI755116B (zh) 2020-10-26 2020-10-26 串聯電池芯的智能均衡充電方法及系統

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109137105A TWI755116B (zh) 2020-10-26 2020-10-26 串聯電池芯的智能均衡充電方法及系統

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI755116B true TWI755116B (zh) 2022-02-11
TW202217351A TW202217351A (zh) 2022-05-01

Family

ID=81329514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109137105A TWI755116B (zh) 2020-10-26 2020-10-26 串聯電池芯的智能均衡充電方法及系統

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI755116B (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130049673A1 (en) * 2011-03-23 2013-02-28 Indian Institute Of Technology Photo-voltaic array fed switched capacitor dc-dc converter based battery charging for li-ion batteries
US20130214733A1 (en) * 2012-02-16 2013-08-22 Cheng Kung University Battery equalization circuits for series charging/discharging and controlling methods thereof
TW201433046A (zh) * 2013-02-07 2014-08-16 Yi-An Chen 分區充電與各區串聯放電之新電池管理架構
TW201517454A (zh) * 2013-10-30 2015-05-01 Go Tech Energy Co Ltd 具有電池單元平衡系統的充電站
TW201528653A (zh) * 2014-01-15 2015-07-16 Hycon Technology Corp 探求充電電池組內堆疊充電電池芯的充滿電量之方法及使用該方法之電池管理系統
TW201724686A (zh) * 2015-12-23 2017-07-01 Dijiya Energy Saving Tech Inc 使用均充器之電池模組充電方法
US20190176636A1 (en) * 2017-12-11 2019-06-13 National Chung Shan Institute Of Science And Technology Battery management and balance circuit, battery system and method of charging the battery system
TW202010211A (zh) * 2018-08-17 2020-03-01 國立勤益科技大學 充電電池管理系統
US20200185947A1 (en) * 2017-06-12 2020-06-11 Gbatteries Energy Canada Inc. Battery charging through multi-stage voltage conversion
TW202038527A (zh) * 2019-04-01 2020-10-16 黃保生 具有針對每一串聯二次電池芯進行充電管理功能的電池模組

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130049673A1 (en) * 2011-03-23 2013-02-28 Indian Institute Of Technology Photo-voltaic array fed switched capacitor dc-dc converter based battery charging for li-ion batteries
US20130214733A1 (en) * 2012-02-16 2013-08-22 Cheng Kung University Battery equalization circuits for series charging/discharging and controlling methods thereof
TW201433046A (zh) * 2013-02-07 2014-08-16 Yi-An Chen 分區充電與各區串聯放電之新電池管理架構
TW201517454A (zh) * 2013-10-30 2015-05-01 Go Tech Energy Co Ltd 具有電池單元平衡系統的充電站
TW201528653A (zh) * 2014-01-15 2015-07-16 Hycon Technology Corp 探求充電電池組內堆疊充電電池芯的充滿電量之方法及使用該方法之電池管理系統
TW201724686A (zh) * 2015-12-23 2017-07-01 Dijiya Energy Saving Tech Inc 使用均充器之電池模組充電方法
US20200185947A1 (en) * 2017-06-12 2020-06-11 Gbatteries Energy Canada Inc. Battery charging through multi-stage voltage conversion
US20190176636A1 (en) * 2017-12-11 2019-06-13 National Chung Shan Institute Of Science And Technology Battery management and balance circuit, battery system and method of charging the battery system
TW202010211A (zh) * 2018-08-17 2020-03-01 國立勤益科技大學 充電電池管理系統
TW202038527A (zh) * 2019-04-01 2020-10-16 黃保生 具有針對每一串聯二次電池芯進行充電管理功能的電池模組

Also Published As

Publication number Publication date
TW202217351A (zh) 2022-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109713740B (zh) 一种电池管理***的主动均衡架构及主动均衡方法
US20130020997A1 (en) Battery System
WO2018082288A1 (zh) 一种修复电池的方法及装置
JP4112478B2 (ja) 電池パックの充電装置
CN110954829B (zh) 一种移动物联网终端供电方法、装置和存储介质
JPH0997629A (ja) 複数のリチウムイオン二次電池の充電方法
JP5868013B2 (ja) リチウムイオン組電池充電制御装置、制御方法およびリチウムイオン組電池システム
CN111653838A (zh) 一种锂电池/铅酸电池替换***
WO2022036580A1 (zh) 一种并联电池管理方法
JP5861063B2 (ja) 蓄電装置及び電力供給システム
WO2020015502A1 (zh) 跟踪电池过放电的方法和装置、芯片、电池及飞行器
TWI755116B (zh) 串聯電池芯的智能均衡充電方法及系統
TWI726687B (zh) 電池系統、電壓平衡程序之控制方法與平衡電量之計算方法
TW202332116A (zh) 總壓跟隨充電方法及系統
JP6707119B2 (ja) 電池段別充電方法及びシステム
CN113451671A (zh) 备用电池模块的充电方法及电子装置
CN113489082B (zh) 一种锂电池组充电方法及***
CN116073492B (zh) 一种电芯间被动均衡控制方法
CN112421681B (zh) 一种最大功率追踪方法及***
US20240222997A1 (en) Control method, control apparatus, and electronic device
KR101401805B1 (ko) 휴대용 기기의 전원관리 제어장치 및 그 제어방법
TWI646753B (zh) 類比ｄｃ可控制電流電子式開關、使用其的充電方法及使用其的放電方法
JP7097456B2 (ja) 蓄電システムおよび充電制御方法
CN109327058B (zh) 一种储能电池组串SoE运行范围在线调整方法
TW202332117A (zh) 串聯電池芯充電方法