TWI838760B - 電池管理系統及其過電壓保護方法 - Google Patents
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Abstract
一種電池管理系統，包含：一開關電路，所述開關電路與一電池芯模組並聯；一類比前端電路，所述類比前端電路設置以監控所述電池芯模組資訊，並與所述開關電路連接；一微處理器，所述微處理器中儲存有：一啟動程序，所述啟動程序在被執行時檢查是否有充電線連接，若有充電線連接則繼續執行一過電壓保護程序；所述過電壓保護程序在被所述微處理器執行時，通過所述類比前端電路檢查所述電池芯模組的電壓以及是否有充電線連接，當所述電池芯模組的電壓高於一閾值且有充電線連接，則停止對所述電池芯模組充電。
Description
本發明涉及一種電池管理系統及其過電壓保護方法，尤其指一種當電池芯模組的電壓從初始就超過電壓保護的閾值時也能夠直接進入放電模式的電池管理系統及其過電壓保護方法。
在電動車輛以及大型儲能系統中多以高壓鋰電池作為主要的儲能媒介，且為了空間考量或是配線便利性的原因，所述高壓鋰電池多採用電池芯模組來構成。同時為了避免發生過度充電/過度放電/過熱等異常狀況，在所述高壓鋰電池中進一步配置有檢控各個電池芯模組的電池管理系統(Battery Management System，BMS)。
請參閱第四圖，圖中所示為一習知的電池管理系統100’，所述電池管理系統100’中包含一開關電路20’，所述開關電路20’與一電池芯模組10’並聯；以及一邏輯電路30’，所述邏輯電路30’設置以監控所述電池芯模組10’的電壓、電流及溫度等電池資訊，並與所述開關電路20’連接。當所述邏輯電路30’測得所述電池芯模組10’的電壓過高或過低時便輸出一停止充電訊號至開關電路20’中，以切斷對所述電池芯模組10’充電或放電。
然而若是所述電池芯模組10’的電壓從初始就超過電壓保護的閾值，將使得所述的電池管理系統100’一啟動就立刻切斷所述開關電路20’，所述電池芯模組10’將無法正常的充放電，直到所述電池芯模組10’的電壓自然回彈到電壓保護的閾值範圍內。使用上較為不便，因此實有必要設計一種當電池芯模組10’的電壓從初始就超過電壓保護的閾值時也能夠直接進入放電模式的電池管理系統。
本發明的目的在於提供一種電池管理系統及其過電壓保護方法，尤其指一種當電池芯模組的電壓從初始就超過電壓保護的閾值時也能夠直接進入放電模式的電池管理系統及其過電壓保護方法。
為實現以上目的，本發明之一種電池管理系統，包含：一開關電路，所述開關電路與一電池芯模組並聯且包含一充電場效電晶體(C-FET)以及一放電場效電晶體(D-FET)；一類比前端電路，所述類比前端電路設置以監控所述電池芯模組的電壓、電流及溫度等電池資訊，並與所述開關電路連接；一電子抹除式可複寫唯讀記憶體(EEROM)；一微處理器，所述微處理器中儲存有：一啟動程序，所述啟動程序在被所述微處理器執行時通過所述類比前端電路檢查是否有充電線連接，若有充電線連接則繼續執行一過電壓保護程序，若無充電線連接則不向所述類比前端電路寫入資訊或指令，僅使所述類比前端電路繼續量測電池資訊；所述過電壓保護程序在被所述微處理器執行時，所述微處理器將過電壓保護的參數以及指令輸入所述類比前端電路中，並通過所述類比前端電路檢查所述電池芯模組的電壓以及是否有充電線連接，當所述電池芯模組的電壓高於
一閾值且有充電線連接則所述類比前端電路發送一停止訊號至所述充電場效電晶體和放電場效電晶體，進而停止對所述電池芯模組充電，所述微處理器將過電壓保護的狀態寫入所述電子抹除式可複寫唯讀記憶體的紀錄log，並持續顯示過電壓保護燈號。當所述電池芯模組的電壓高於一閾值且無充電線連接則所述微處理器將過電壓保護的狀態寫入所述電子抹除式可複寫唯讀記憶體的紀錄log並直接關閉所述電池管理系統，以停止所述電池芯模組一切的充電，且若所述當所述電池芯模組的電壓低於一閾值則使所述電池芯模組保持於可充電的狀態。
在一較佳實施例中，其中所述微處理器中儲存有一回充保護程序，所述回充保護程序在被所述微處理器執行時，所述微處理器通過所述類比前端電路檢查所述電池芯模組的電壓，當所述電池芯模組的電壓高於一閾值且有回充電流時，所述微處理器將關閉指令輸入所述類比前端電路，所述類比前端電路發送一停止訊號至所述充電場效電晶體和放電場效電晶體，進而停止對所述電池芯模組充電，所述微處理器將回充過電壓的狀態寫入所述電子抹除式可複寫唯讀記憶體的紀錄log。
一種過電壓保護方法，包含以下步驟：S101：所述電池管理系統啟動時通過所述類比前端電路檢查是否有充電線連接，同時所述微處理器執行所述啟動程序以通過所述類比前端電路檢查是否有充電線連接，若是有充電線連接則進行步驟S103，若無充電線連接則進行步驟S102；S102：所述微處理器不向所述類比前端電路寫入資訊或指令，僅使所述類比前端電路繼續量測電池資訊。進而避免所述電池管理系統在所述電池芯模組的電壓從初始就超過電壓保護閾值時立刻切斷所述開關電路，使所述電池芯模組仍能正常放電；S103：所述微處理器執行所述過電壓保護程序將過電壓保護的參數及指令輸入所述類比
前端電路，使所述類比前端電路檢查所述電池芯模組的電壓以及是否有充電線連接，當所述電池芯模組的電壓高於一閾值且有充電線連接則進行步驟S104，當所述電池芯模組的電壓高於一閾值且無充電線連接則進行步驟S105，且若所述當所述電池芯模組的電壓低於一閾值則進行步驟S106；S104：當有充電線連接對所述電池芯模組進行充電，且所述電池芯模組的電壓值高於設定的數值時，為了避免過度充電而損壞所述電池芯模組，所述類比前端電路發送一停止訊號至所述充電場效電晶體和放電場效電晶體，進而停止對所述電池芯模組充電，所述微處理器將過電壓保護的狀態寫入所述電子抹除式可複寫唯讀記憶體的紀錄log，並持續顯示過電壓保護燈號；S105：當所述電池芯模組的電壓被充電至高於一閾值且充電線被移除時，所述微處理器將過電壓保護的狀態寫入所述電子抹除式可複寫唯讀記憶體的紀錄log並直接關閉所述電池管理系統以停止所述電池芯模組進一步的充電；以及S106：當所述電池芯模組的電壓低於一閾值，所述電池芯模組處於安全的狀態，此時使所述電池芯模組保持於可充電狀態。
在一較佳實施例中，其中所述步驟S102之後進一步包含以下步驟：S201：電動車輛處於行駛狀態中，所述電池芯模組保持於可放電的狀態，且所述微處理器執行所述回充保護程序通過所述類比前端電路檢查所述電池芯模組的電壓以及是否有回充電流，當所述電池芯模組的電壓高於一閾值且有回充電流時則進行步驟S202，且若所述當所述電池芯模組的電壓低於一閾值則進行步驟S203；S202：當所述電池芯模組的電壓高於一閾值且有回充電流時，所述微處理器將關閉指令輸入所述類比前端電路，所述類比前端電路發送一停止訊號至所述充電場效電晶體和放電場效電晶體，進而停止對所述電池芯模組充電，所述微處理器將回充過電壓保護的狀態寫入所述電子抹除式可複寫唯讀記憶體的
紀錄log。；S203：當所述電池芯模組的電壓低於一閾值時，所述電池芯模組處於安全的狀態，此時所述電池芯模組保持於可放電的狀態並回到回充保護步驟S201。
100:電池管理系統
10:電池芯模組
20:類比前端電路
30:微處理器
40:開關電路
41:充電場效電晶體
42:放電場效電晶體
50:電子抹除式可複寫唯讀記憶體
100’:電池管理系統
10’:電池芯模組
20’:開關電路
30’:邏輯電路
S101~S203:步驟
第一圖係本發明中電池管理系統之方塊圖；第二圖係本發明中電池管理系統於過電壓保護之流程圖；第三圖係本發明中電池管理系統於回充保護時之流程圖；第四圖係習用電池管理系統之方塊圖。
為詳細說明本發明之技術內容，構造特徵，所達成目的及功效，以下茲舉例並配合圖式詳予說明。
請參閱第一圖，圖中所示為本發明中一電池管理系統100的系統方塊圖。在所述電池管理系統100中包含一開關電路40，所述開關電路40與一電池芯模組10並聯且包含一充電場效電晶體41(C-FET)以及一放電場效電晶體42(D-FET)；一類比前端電路20，所述類比前端電路20設置以監控所述電池芯模組10的電壓、電流及溫度等電池資訊，並與所述開關電路40連接；一電子抹除式可複寫唯讀記憶體(EEROM)50；一微處理器30，所述微處理器30中儲存有：一啟動程序，所述啟動程序在被所述微處理器30執行時通過所述類比前端電路20檢查是否有充電線連接，若有充電線連接則繼續執行一過電壓保護程序，若
無充電線連接則不向所述類比前端電路20寫入資訊或指令，僅使所述類比前端電路20繼續量測電池資訊。
所述過電壓保護程序在被所述微處理器30執行時，所述微處理器30將過電壓保護的參數以及指令輸入所述類比前端電路20中，並通過所述類比前端電路20檢查所述電池芯模組10的電壓以及是否有充電線連接，當所述電池芯模組10的電壓高於一閾值且有充電線連接則所述類比前端電路20發送一停止訊號至所述充電場效電晶體41和放電場效電晶體42，進而停止對所述電池芯模組10充電，所述微處理器30將過電壓保護的狀態寫入所述電子抹除式可複寫唯讀記憶體50的紀錄log，並持續顯示過電壓保護燈號，當所述電池芯模組10的電壓高於一閾值且無充電線連接則所述微處理器30將過電壓保護的狀態寫入所述電子抹除式可複寫唯讀記憶體50的紀錄log，並直接關閉所述電池管理系統100，以停止所述電池芯模組10一切的充電，且若所述當所述電池芯模組10的電壓低於一閾值則使所述電池芯模組10保持於可充電的狀態。
再請參閱第二圖，本發明中所述電池管理系統100在操作時包含以下流程：
S101：所述電池管理系統100啟動時通過所述類比前端電路20檢查是否有充電線連接，同時所述微處理器30執行所述啟動程序以通過所述類比前端電路20檢查是否有充電線連接，若是有充電線連接則進行步驟S103，若無充電線連接則進行步驟S102。
S102：所述微處理器30不向所述類比前端電路20寫入過電壓保護參數，僅使所述類比前端電路20繼續量測電池資訊。進而避免所述電池管理
系統在所述電池芯模組10的電壓從初始就超過電壓保護閾值時立刻切斷所述開關電路40，使所述電池芯模組10仍能正常放電。
S103：所述微處理器30執行所述過電壓保護程序將過電壓保護的參數及指令輸入所述類比前端電路20，使所述類比前端電路20檢查所述電池芯模組10的電壓以及是否有充電線連接，當所述電池芯模組10的電壓高於一閾值且有充電線連接則進行步驟S104，當所述電池芯模組10的電壓高於一閾值且無充電線連接則進行步驟S105，且若所述當所述電池芯模組10的電壓低於一閾值則進行步驟S106。
S104：當有充電線連接對所述電池芯模組10進行充電，且所述電池芯模組10的電壓值高於設定的數值時，為了避免過度充電而損壞所述電池芯模組10，所述類比前端電路20發送一停止訊號至所述充電場效電晶體41和放電場效電晶體42，進而停止對所述電池芯模組10充電，所述微處理器30將過電壓保護的狀態寫入所述電子抹除式可複寫唯讀記憶體50的紀錄log，並持續顯示過電壓保護燈號。
S105：當所述電池芯模組10的電壓被充電至高於一閾值且充電線被移除時，所述微處理器將過電壓保護的狀態寫入所述電子抹除式可複寫唯讀記憶體50的紀錄log並直接關閉所述電池管理系統100以停止所述電池芯模組10進一步的充電。
S106：當所述電池芯模組10的電壓低於一閾值，所述電池芯模組10處於安全的狀態，此時所述電池芯模組10保持於可充電的狀態。
請參閱第三圖，裝設有電能回收系統的電動車輛在車輛剎車減速的時候會將車輛的動能轉換為電能並回充至電池中。此時為了避免回充時過度
充電，所述微處理器30中進一步存有一回充保護程序，所述回充保護程序在被所述微處理器30執行時，所述微處理器30通過所述類比前端電路20檢查所述電池芯模組10的電壓，當所述電池芯模組10的電壓高於一閾值且有回充電流時，所述微處理器30將關閉指令輸入所述類比前端電路20，所述類比前端電路20發送一停止訊號至所述充電場效電晶體41和放電場效電晶體42，進而停止對所述電池芯模組10充電、所述微處理器30將回充過電壓保護的狀態寫入所述電子抹除式可複寫唯讀記憶體50的紀錄log。
而回充保護的步驟流程如下：S201：電動車輛處於行駛狀態中，所述電池芯模組10保持於可放電的狀態，且所述微處理器30執行所述回充保護程序通過所述類比前端電路20檢查所述電池芯模組10的電壓以及是否有回充電流，當所述電池芯模組10的電壓高於一閾值且有回充電流時則進行步驟S202，若所述當所述電池芯模組10的電壓高於一閾值且無回充電流時則進行步驟S203，且若所述當所述電池芯模組10的電壓低於一閾值則進行步驟S203。
S202：當所述電池芯模組10的電壓高於一閾值且有回充電流時，所述微處理器30將關閉指令輸入所述類比前端電路20，所述類比前端電路20發送一停止訊號至所述充電場效電晶體41和放電場效電晶體42，進而停止對所述電池芯模組10充電，所述微處理器30將回充過電壓保護的狀態寫入所述電子抹除式可複寫唯讀記憶體50的紀錄log。
S203：當所述電池芯模組10的電壓低於一閾值時或者電壓高於閾值但無回充電流時，所述電池芯模組10處於安全的狀態，此時使所述電池芯模組10保持於可放電的狀態並回到回充保護步驟S201。
綜上所述，本發明之電池管理系統100通過檢查是否有充電線連接，若無充電線連接則不向所述類比前端電路20寫入過電壓保護參數，僅使所述類比前端電路20繼續量測電池資訊，因而在當電池芯模組10的電壓從初始就超過電壓保護的閾值時也能夠直接進入放電模式。
：
100: 電池管理系統
10: 電池芯模組
20:類比前端電路
30:微處理器
40:開關電路
41:充電場效電晶體
42:放電場效電晶體
50:電子抹除式可複寫唯讀記憶體
Claims (4)
- 一種電池管理系統，包含：一開關電路，所述開關電路與一電池芯模組並聯且包含一充電場效電晶體以及一放電場效電晶體；一類比前端電路，所述類比前端電路設置以監控所述電池芯模組的電壓、電流及溫度等電池資訊，並與所述開關電路連接；一電子抹除式可複寫唯讀記憶體；一微處理器，所述微處理器中儲存有：一啟動程序，所述啟動程序在被所述微處理器執行時通過所述類比前端電路檢查是否有充電線連接，若有充電線連接則繼續執行一過電壓保護程序，若無充電線連接則不向所述類比前端電路寫入資訊或指令，僅使所述類比前端電路繼續量測電池資訊；所述過電壓保護程序在被所述微處理器執行時，所述微處理器將過電壓保護的參數以及指令輸入所述類比前端電路中，並通過所述類比前端電路檢查所述電池芯模組的電壓以及是否有充電線連接，當所述電池芯模組的電壓高於一閾值且有充電線連接則所述類比前端電路發送一停止訊號至所述充電場效電晶體和放電場效電晶體，進而停止對所述電池芯模組充電，所述微處理器將過電壓保護的狀態寫入所述電子抹除式可複寫唯讀記憶體 的紀錄log，並持續顯示過電壓保護燈號，當所述電池芯模組的電壓高於一閾值且無充電線連接則所述微處理器將過電壓保護的狀態寫入所述電子抹除式可複寫唯讀記憶體的紀錄log，並直接關閉所述電池管理系統，以停止所述電池芯模組一切的充電，且若所述當所述電池芯模組的電壓低於一閾值則使所述電池芯模組保持於可充電的狀態。
- 如請求項1所述之電池管理系統，其中所述微處理器中儲存有一回充保護程序，所述回充保護程序在被所述微處理器執行時，所述微處理器通過所述類比前端電路檢查所述電池芯模組的電壓，當所述電池芯模組的電壓高於一閾值且有回充電流時，所述微處理器將關閉指令輸入所述類比前端電路，所述類比前端電路發送一停止訊號至所述充電場效電晶體和放電場效電晶體，進而停止對所述電池芯模組充電，所述微處理器將回充過電壓保護的狀態寫入所述電子抹除式可複寫唯讀記憶體的紀錄log。
- 一種應用於請求項1所述的電池管理系統的過電壓保護方法，包含以下步驟：S101：所述電池管理系統啟動時通過所述類比前端電路檢查是否有充電線連接，同時所述微處理器執行所述啟動程序以通過 所述類比前端電路檢查是否有充電線連接，若是有充電線連接則進行步驟S103，若無充電線連接則進行步驟S102；S102：所述微處理器不向所述類比前端電路寫入過電壓保護參數，僅使所述類比前端電路繼續量測電池資訊，進而避免所述電池管理系統在所述電池芯模組的電壓從初始就超過電壓保護閾值時立刻切斷所述開關電路，使所述電池芯模組仍能正常放電；S103：所述微處理器執行所述過電壓保護程序將過電壓保護的參數及指令輸入所述類比前端電路，使所述類比前端電路檢查所述電池芯模組的電壓以及是否有充電線連接，當所述電池芯模組的電壓高於一閾值且有充電線連接則進行步驟S104，當所述電池芯模組的電壓高於一閾值且無充電線連接則進行步驟S105，且若所述當所述電池芯模組的電壓低於一閾值則進行步驟S106；S104：當有充電線連接對所述電池芯模組進行充電，且所述電池芯模組的電壓值高於設定的數值時，為了避免過度充電而損壞所述電池芯模組，所述類比前端電路發送一停止訊號至所述充電場效電晶體和放電場效電晶體，進而停止對所述電池芯模組充電，所述微處理器將過電壓保護的狀態寫入所述電子抹除式可複寫唯讀記憶體的紀錄log，並持續顯示過電壓保護燈號；S105：當所述電池芯模組的電壓被充電至高於一閾值且充電線被移除時，所述微處理器將過電壓保護的狀態寫入所述電子抹 除式可複寫唯讀記憶體的紀錄log並直接關閉所述電池管理系統以停止所述電池芯模組進一步的充電；以及S106：當所述電池芯模組的電壓低於一閾值，所述電池芯模組處於安全的狀態，此時使所述電池芯模組保持於可充電的狀態。
- 如請求項3所述之過電壓保護方法，其中所述步驟S102之後進一步包含以下步驟：S201：電動車輛處於行駛狀態中，所述電池芯模組保持於可放電的狀態，且所述微處理器執行所述回充保護程序通過所述類比前端電路檢查所述電池芯模組的電壓以及是否有回充電流，當所述電池芯模組的電壓高於一閾值且有回充電流時則進行步驟S202，若所述當所述電池芯模組的電壓高於一閾值且無回充電流時則進行步驟S203，且若所述當所述電池芯模組的電壓低於一閾值則進行步驟S203；S202：當所述電池芯模組的電壓高於一閾值且有回充電流時，所述微處理器將關閉指令輸入所述類比前端電路，所述類比前端電路發送一停止訊號至所述充電場效電晶體和放電場效電晶體，進而停止對所述電池芯模組充電，所述微處理器將回充過電壓保護的狀態寫入所述電子抹除式可複寫唯讀記憶體的紀錄log； S203：當所述電池芯模組的電壓低於一閾值時或者電壓高於閾值但無回充電流時，所述電池芯模組處於安全的狀態，此時使所述電池芯模組保持於可放電的狀態並回到回充保護步驟S201。
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| TW202349780A TW202349780A (zh) | 2023-12-16 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104052133A (zh) | 2014-07-15 | 2014-09-17 | 中国兵器工业第二〇八研究所 | 电动汽车充电机输出保护电路 |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104052133A (zh) | 2014-07-15 | 2014-09-17 | 中国兵器工业第二〇八研究所 | 电动汽车充电机输出保护电路 |
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