电池管理系统技术方案

本申请提供一种电池管理系统，包含：一充放电单元，用于对电池进行充放电；一感测单元，于电池放电过程中，感测电池之电压、放电电流、放电时间、与温度；以及一计算单元，根据电压、放电电流、放电时间、与温度，以决定电池之充放电效能。此外，本申请也提供一种芯片，包含此电池管理系统，芯片可设置于电池之各电池芯中，以感测电池之充放电效能，且预先警示电池之不良状况，避免可能之爆炸。

Battery management system

The application provides a battery management system, which comprises: a charging and discharging unit for charging and discharging batteries; a sensing unit for sensing the voltage, discharging current, discharging time and temperature of batteries in the process of discharging batteries; and a computing unit for determining the charging and discharging efficiency of batteries according to the voltage, discharging current, discharging time and temperature. In addition, the application also provides a chip, including the battery management system. The chip can be arranged in each battery cell of the battery to sense the charge and discharge efficiency of the battery, and warn the bad condition of the battery in advance to avoid possible explosion.

【技术实现步骤摘要】
电池管理系统
本申请涉及一种电池管理系统，特别涉及一种根据电池放电过程中电池之电压、以及放电电流与放电时间，以决定电池之充放电效能之电池管理系统。
技术介绍
一般而言，电池管理中，电池的健康状态(SOH；Stateofhealth)、充电状态(SOC；Stateofcharge)等，为电池的充放电效能中重要指标。然而，传统之电池管理系统，其判断健康状态或充电状态，为根据电池的完全放电过程中所释放的电量，以进行判断。多数电池于实际操作中，完全放电可能导致装置无法操作。此外，完全放电易造成对电池的损坏，对电池本身寿命影响很大，即此次判断之可储存电量，不同于放完电后电池之可储存电量。传统方式常藉由短时间内快速放电，快速放电仍易造成对电池的损坏。此外，快速放电过程中噪声很高，并且放电过程电流大，其中因焦耳效应转成热能的比例高，故可储存电量之感测结果较低。如此，为安全起见，当根据完全放电之可储存电量，以估计电池之可储存电量时，因所产生之可储存电量非准确值，须乘以一比例而低估其估计值，避免误判导致危险。然而，此安全考虑，却易造成电池的使用寿命被短估而汰换，造成不必要之浪费与环境污染。另外，传统之电池管理，也常藉由监控电池电压、或电池内电阻之方式，以判断电池的可储存电量。此类判断方式有一基本难题，无论电压或内电阻(内阻抗)，于正常操作的电池中可直接对应于电池的可储存电量，但当电池之充放电处于不正常状态(例如电池有内部结构损坏)，导致储电能力降低时，此时所估算电池的可储存电量不准确。此外，当电池之充放电效能下降时，可能为组成电池之少部分电池芯效能不佳所造成。其中，电池芯的电连接，可能为串联或并联等。部分电池芯效能不佳，可能造成串联的电池芯不供电、或并联中不佳电池芯吸收大量电量而造成难以蓄饱电。仅因部分电池芯效能不佳，就丢弃整个电池，其十分浪费。若非如此，持续使用失效的电池芯，有时更会造成电池爆裂，十分危险。有鉴于此，具有实时监控能力且精确判断之电池管理系统，是十分重要的。以及，如何避免部分电池芯失效而丢弃电池所造成的浪费、或造成电池爆裂，亦是十分重要的。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本申请的目的在于，提供一种电池管理系统，根据电池放电过程中电池之电压、以及放电电流与放电时间，以判断定电池之充放电效能之电池管理系统。本申请的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。就其中一个观点，依据本申请提出的一种电池管理系统，所述电池管理系统包括：一充放电单元，用于对电池进行充放电；一感测单元，于电池放电过程中，感测电池之电压、放电电流与放电时间；以及一计算单元，根据电压、放电电流与放电时间，以决定电池之充放电效能。本申请的一实施例中，根据所述电池之电压、放电电流、放电时间、与溫度，以决定所述电池之充放电效能。本申请解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。在本申请的一实施例中，所述电池之放电为对一外部装置之供电。在本申请的一实施例中，所述电池之充放电效能，包含：健康状态(SOH；Stateofhealth)、充电状态(SOC；Stateofcharge)、或电池寿命(Endoflife)。在本申请的一实施例中，所述电池具有一可储存电量，电池管理系统根据电压、放电电流与放电时间而产生可储存电量。电池管理系统根据可储存电量、放电电流与放电时间而判断充电状态。在本申请的一实施例中，所述电池包含多个电池芯，各电池芯间为电性连接，例如串联、并联、或串并联。各电池芯分别具有一芯可储存电量，电池管理系统根据电池放电过程中，电池芯之电压、放电电流与放电时间而判断芯可储存电量。在本申请的一实施例中，所述多个电池芯中包含一较低电量电池芯，较低电量电池芯具有电性邻接之至少一电池芯，其中当较低电量电池芯之芯可储存电量低于一标准值时，电池管理系统不导通较低电量电池芯与电性邻接之至少一电池芯。一实施例中，前述之多个电池芯中又包含至少一可替换电池芯，当较低电量电池芯之芯可储存电量低于标准值时，电池管理系统导通可替换电池芯与前述电性邻接之至少一电池芯。在本申请的一实施例中，所述电池开始放电至未完全放电之间，电池管理系统根据电压、放电电流与放电时间，而得健康状态与充电状态。在本申请的一实施例中，所述电池管理系统根据健康状态以及一寿命比例，判断电池寿命。在本申请的一实施例中，所述电池的正极具有一正极可电储效能，电池的负极具有一负极可电储效能，计算单元又根据可储存电量、正极可电储效能、以及负极可电储效能，判断电池之正极与负极之充放电效能。在本申请的一实施例中，所述电池又包含一瓦堡扩散阻抗。感测单元于电池进行充放电时，又对电池进行该瓦堡扩散阻抗的感测。计算单元根据瓦堡扩散阻抗，判断电池之藉由扩散之充放电效能。因此，所述电池之隔离膜(Separator)与电极之效能，可藉由本申请的技术进行感测与监控。在本申请的一实施例中，所述感测单元于电池放电过程中，又感测电池之操作温度，计算单元根据该电压、放电电流、放电时间、以及操作温度，以决定电池之充放电效能。附图说明图1为范例性的电池管理系统的架构示意图。图2为范例性的电池中过电位以及电池跨压之关系示意图。图3为范例性的电池以及其中多个电池芯之示意图。图4为范例性的瓦堡扩散阻抗Zw之等校电路之示意图。图5为范例性的不同操作温度对于电池的可储存电量的影响示意图。图6a、6b为范例性的不同操作温度对于电池的正负极的电储效能的影响示意图。图7a、7b为范例性的不同操作温度对于电池瓦堡扩散阻抗中电阻与电容之影响示意图。图8为范例性的不同操作温度对于电池的电极电阻、以及电极到电解液的电阻的影响示意图。图9为范例性的不同操作温度对于电池的反应速率系数的影响示意图。图10为范例性的不同操作温度对于不同充放电次数的电池的可储存电量的影响示意图。图11为范例性的不同充放电次数对电池的可储存电量的影响示意图。图12、13为范例性的不同充放电次数对电池的正负极的电储效能的影响示意图。图14为范例性的不同充放电次数对电池的反应速率系数的影响示意图。图15为范例性的不同充放电次数对电池的电极电阻、以及电极到电解液的电阻的影响示意图。图16a、16b为范例性的不同充放电次数对电池瓦堡扩散阻抗中电阻与电容之影响示意图。具体实施方式以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本申请可用以实施的特定实施例。有关本申请之前述及其他
技术实现思路
、特点与功效，在以下配合参考图式之较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。附图和说明被认为在本质上是示出性的，而不是限制性的。在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。另外，为了理解和便于描述，附图中示出的每个组件的尺寸和厚度是任意示出的，但是本申请不限于此。为更进一步阐述本申请为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池管理系统，其特征在于，包括：/n一充放电单元，用于对一电池进行充放电；/n一感测单元，于所述电池放电过程中，感测所述电池之电压、放电电流与放电时间；以及/n一计算单元，根据所述电压、所述放电电流与所述放电时间，以决定所述电池之充放电效能。/n

【技术特征摘要】
1.一种电池管理系统，其特征在于，包括：
一充放电单元，用于对一电池进行充放电；
一感测单元，于所述电池放电过程中，感测所述电池之电压、放电电流与放电时间；以及
一计算单元，根据所述电压、所述放电电流与所述放电时间，以决定所述电池之充放电效能。


2.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池之放电为对一外部装置之供电，以及，所述电池之充放电效能，包含：健康状态(SOH；Stateofhealth)、充电状态(SOC；Stateofcharge)、或电池寿命(Endoflife)。


3.如权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池具有一可储存电量，根据所述电压、所述放电电流与所述放电时间而判断所述可储存电量，以及，根据所述可储存电量、所述放电电流与所述放电时间而得所述充电状态。


4.如权利要求3所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池包含多个电池芯，各所述电池芯分别具有一芯可储存电量，根据所述电池放电过程中，所述电池芯之电压、放电电流与放电时间而判断所述芯可储存电量。


5.如权利要求4所述的电池管理系统，其特征在于，所述多个电池芯中包含一较低电量电池芯，所述较低电量电池芯具有电性邻接之至少一电池芯，其中当所述较低电量电池芯之所述芯可储存电量低于一标准值时，所述电池管理系统不导通所述较低电量电池芯与电性邻接之所述电池芯。


6.如权利要求5所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池又包含至少一可替换电池芯，当所述较低电量电池芯之所述芯可储存电量低于所述标准值时，所述电池管理系统导通所述可替换电池芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈始明，
申请(专利权)人：连恩微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;TW