[发明专利]用于在具有多个锂离子电池的电池组中控制电压平衡的系统及其方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种电池平衡系统，其可在具有多个电池的电池组中读取各个电池的电压，且比较所读到的各电压，以将各电池充电(charge)或放电(discharge)，尤指一种电池平衡系统及方法，其在测量各电池的电压时截止平衡电流(balance current)，且在平衡各电池电压期间(balance period)使平衡电流于各个电池间流动，因而改善各电池的电压平衡的准确性。

背景技术

一般来说，电池电源装置是提供能源给相关的电子装置的电力源，且具有多个电池的电池组常被应用为电池电源装置。由于使用的是具有多个电池的电池组，而非单一电池，所构成的电池电源装置可提供较高电压或可增加供应电能的容量。然而，因电池本身所具有的充放电特性，电池组中每个电池的电压会随着时间改变而有所不同，使得各个电池的电压变得不平衡。

在同一个电池组中，存在于各个电池间的电压差异可能会产生各电池之间产生不平衡的现象，进而耗损到整个电池组的容量。关于此点，业界已有许多种电池平衡系统及方法以平衡电池组中每个电池的电压，以避免所有电池过度地充电，且平均地将每个电池充电。

举例来说，有一种方法，其允许电流通过电阻(resistance)等流过电池组中具有较高电压的电池的方法，以调整各电池电压的平衡。虽然此方法相当简单，但其仍具有缺点，即如果处于不平衡的具较高电压的电池的数量增加时，放电电流便会增加且产生热。除此之外，此方法的另一缺点是此方法将同一电池组的所有电池的电压都调整到与它们当中具有最低电压值的电池所具的电压互相平衡。

除此之外，有一种允许充电电流流过电池组中具有较低电压的电池从而调整平衡的方法。此方法是使用直流与直流转换器(DC-DCconverter)以达成各电池的电压的平衡，其优点为效率极佳，且整个过程中所产生的热能很少。

然而，此方法亦有缺点，即如果具有较低电压的电池的数量增加时，在达成平衡后，整个电池组的各电池所具有的电压会比各电池中原本所具有的最低电压还要更低。

除此之外，更有一种检测电压的方法，此电压与在各电池之间流动的平衡电流无关，其也与在电池组中所检测到的各电池所具有的电压无关。此方法的缺点是因平衡电流的关系会产生电压降，且在使用高电流来调整平衡的系统或通常使用平衡电流流经的路径及电压检测路径(voltage detection path)的系统中不能准确地检测电压。

举例来说，当平衡电流流经电池，那么因为平衡电流改变的关系，此电池的电极电压亦会随之改变。因此，如果有平衡电流流经的电池，如果所读取到的电压值与前述的平衡电流无关时，则即便所有电池均处于平衡的状态，所读取的相关电池的电压值也会有所不同。

上述的实例可参考图1及图2。

其中图1是系统的示意图，此系统通常使用平衡电流流经的路径及现有技术锂离子电池(lithium ion cell battery)中的电压检测路径。图2是示意图，其显示在现有技术锂离子电池中读取电压值的过程。

依据现有技术，参考图1，假使负载电流(load current)流经电压平衡调整装置(voltage balancing adjusting apparatus)中的负载装置(load device)5，电池的电极电压(terminal voltage)便很容易因为负载电流的变化或大小而对应改变。除此之外，假使由平衡电流控制区域(balance current control section)4来执行电池(B1)的升压平衡(boostbalacing)及电池(B2)的降压平衡(buck balancing)，当检测到电池(B1、B2、B3、B4)电压时，即使所有电池的电压大体上是平衡的，个别电池电极的电压值亦会分别地被读取。所以，中央处理器(CPU)3会确定该电池组的每一个电池是处于不平衡的状态，然后输出平衡控制信号(balance control signal)以控制平衡电流控制区域4。

参考图2，如果在平衡电流尚未在电池平衡系统中流动时便读取各电池电极的电压，则各电池(B1、B2、B3、B4)的电极电压便会保持恒定平衡。因此，中央处理器3便会确定电池电极的电压是处于平衡的状态。然而，如果在平衡电流流动时才读取各电池电极电压，则中央处理器3会确定电池电极的电压是处于不平衡的状态。

如此，如果中央处理器3在平衡电流流动时便读取电池的电极电压，则由于平衡电流流动所导致的电压降的缘故，所读取到的电池电极电压可能会有所不同。