[發明專利]高壓差式的電容主動平衡裝置及其方法

無效

• 申請號: 201110424419.6
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN103166272A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 廖貫洲;陳聲偉;劉文鈞
• 申請（專利權）人: 財團法人金屬工業研究發展中心
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 許志勇

技術領域

本發明為有關于一種電容主動平衡裝置及其方法，特別是指能夠以串聯至少兩個電池單元的壓差對儲能元件充電，并且由儲能元件進行能量搬移第高壓差式的電容主動平衡裝置及其方法。

背景技術

近年來，隨著二次電池(亦稱為充電電池)的普及與蓬勃發展，其應用的領域也相對增加，如：油電混合車、燃料電池車、電動車......等等。然而，由于電池容易受各種環境因素而加速損耗。因此，如何提高電池的使用壽命已成為各家廠商亟欲解決的問題之一。

一般而言，電池(Battery)是由多個電池單元(Cell)串聯組成，由于各電池單元的材料特性無法完全相同，所以在充放電過程中容易導致過充電或過放電，進而影響電池的使用壽命。為了避免此一情況，可利用電池平衡技術來調節各電池單元的能量，以便在充電時同時達到截止電壓。目前，電池平衡大致分為主動平衡與被動平衡，其中又以主動平衡因能量損耗小、不易發熱而最受矚目。而在主動平衡中常見有電容式平衡及電感式平衡，前者重量輕、效率較低，后者重量重、效率較高。因此，電感式平衡可謂為當前的主流，不過，在具有重量考慮的情況下，電容式平衡的重要性仍然不可忽視。

目前，在電容式平衡技術中，有廠商提出以可程序化控制邏輯來控制任意一對開關(即連接任意一個電池單元的正極與負極的兩個成對的開關)，以便平衡電容與電池單元的電壓，并且能夠自由控制開關開啟的時間。不過，上述方式僅針對單一電池單元與電容的電壓平衡，故仍然無法有效解決電池平衡效率不佳的問題。

綜上所述，可知先前技術中長期以來一直存在電容式平衡的電池平衡效率不佳的問題，因此實有必要提出改進的技術手段，來解決此一問題。

發明內容

有鑒于先前技術存在的問題，本發明遂提供一種高壓差式的電容主動平衡裝置及其方法。

本發明所提供的高壓差式的電容主動平衡裝置，其包含：電池單元、開關控制單元及儲能單元。其中，N個電池單元串聯成電池串用以儲存及提供電能，所述N為不小于數值“2”的正整數；開關控制單元電性連接至所述電池串，用以于第一狀態時切換與電池串的電性連接以形成串聯K個電池單元的供電串，以及于第二狀態時切換與電池串的電性連接以形成L個電池單元的充電串，所述K及L為正整數且N≥K≥2、K-1≥L≥1；儲能單元電性連接至開關控制單元，用以于第一狀態時接收并儲存供電串的電能，以及于第二狀態時輸出儲能單元的電能以對充電串進行充電。

至于本發明的高壓差式的電容主動平衡方法，其步驟包括：提供N個電池單元串聯成電池串，此電池串儲存及提供電能，其中N為不小于數值“2”的正整數；當開關控制單元于第一狀態時，切換與所述電池串的電性連接以形成串聯K個電池單元的供電串，此供電串輸出電能至儲能單元以進行儲存，其中K為正整數且N≥K≥2；當開關控制單元于第二狀態時，切換與所述電池串的電性連接以形成L個電池單元的充電串，且儲能單元輸出電能至充電串以對充電串進行充電，其中L為正整數且K-1≥L≥1。

本發明所提供的裝置與方法如上，與先前技術之間的差異在于本發明是通過串聯多個電池單元在高壓差的情況下對儲能單元進行充電，以及由儲能單元對電量較低的電池單元進行放電，以便完成能量搬移及電池平衡。

通過上述的技術手段，本發明可以達成提高電池平衡的效率的技術功效。

附圖說明

圖1為本發明高壓差式的電容主動平衡裝置的系統方塊圖。

圖2為本發明高壓差式的電容主動平衡方法的方法流程圖。

圖3為高壓差式的電容主動平衡裝置的電路示意圖。

圖4為應用本發明形成供電串的電路示意圖。

圖5為應用本發明形成充電串的電路示意圖。

圖6為本發明的開關控制單元的另一實施例的電路示意圖。

圖7A及圖7B為本發明與現有電容平衡的電壓及電流波形比較的示意圖。

【主要元件符號說明】

10電池單元

20開關控制單元

21控制器

30儲能單元

31電容元件

32電阻元件

100電池串

101供電串

102充電串

201開關控制單元

具體實施方式

以下將配合圖式及實施例來詳細說明本發明之實施方式，藉此對本發明如何應用技術手段來解決技術問題并達成技術功效的實現過程能充分理解并據以實施。