專(zhuān)利名稱(chēng)：電池模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種 電池模塊，尤其涉及ー種電池模塊，其可控制內(nèi)部的電池單元的充放電，以避免單個(gè)電池単元過(guò)充過(guò)放而損壞。
背景技術(shù)：
電池模塊通常是使用于電動(dòng)車(chē)、筆記型計(jì)算機(jī)或手機(jī)等電子裝置，以提供各種電子裝置所需的電力。上述的各種電子裝置通常會(huì)設(shè)置有一電池管理系統(tǒng)(Battery ManagementSystem, BMS)，用以檢測(cè)電池模塊的電量，并切換電池模塊的充放電，以避免電池模塊過(guò)充電或過(guò)放電，請(qǐng)參閱圖9，前述電池管理系統(tǒng)主要是以ー電壓表91及一電流表92測(cè)量ー電池模塊93電極上的電壓差、充電電流及放電電流,并以ー模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器94量化該電壓表91及電流表92測(cè)得的電壓值及電流值后輸出予一微處理器95，該微處理器95則依據(jù)檢知的電流值及電壓值計(jì)算電池模塊93的輸出及輸入功率，以判斷該電池模塊93有無(wú)過(guò)充或過(guò)放，并切換ー連接于電池模塊93與ー電源供應(yīng)器97及一電源輸出控制裝置98之間的切換開(kāi)關(guān)96，于判斷電池模塊93過(guò)放電吋，切換該切換開(kāi)關(guān)96使電池模塊93與該電源供應(yīng)器97連接，以對(duì)電池模塊93充電，而于判斷電池模塊93過(guò)度充電時(shí)，切換該切換開(kāi)關(guān)96，使電池模塊93通過(guò)該電源輸出控制裝置98對(duì)負(fù)載99供電。上述的電池管理系統(tǒng)雖能控制電池模塊充放電，但由于電池模塊的內(nèi)部構(gòu)造，使得電池管理系統(tǒng)對(duì)于電池模塊充放電的控制效果相當(dāng)有限，主要是因電池模塊(Pack)通常必須包含有多個(gè)串聯(lián)的電池單元(Cell)，而各電池単元會(huì)因エ藝、材料及溫度不同而具有不同的極化特性，故電池單元的內(nèi)阻并不一致，充放電特性不一致；以電動(dòng)車(chē)使用48V電池模塊為例，若采用4. 2V電池單元，則該電池模塊必須包含有十幾個(gè)串聯(lián)連接的電池單元，加上每個(gè)電池單元的充放電特性不同，于該電池模塊充電時(shí)，所有電池單元會(huì)同時(shí)進(jìn)行充電，如此ー來(lái)內(nèi)阻較低的電池單元充電速度較內(nèi)阻高的電池單元快，故出現(xiàn)部分電池單元充飽但部分電池單元尚在充電中，此時(shí)電池模塊仍在維持充電中直到所有電池單元均充飽，而造成已充飽的電池單元處在過(guò)充狀態(tài)而容易損壞，嚴(yán)重者甚至造成電池過(guò)熱爆炸。為減少上述問(wèn)題，電池模塊的組裝エ廠在組裝電池模塊時(shí)，必須先通過(guò)一道多信道測(cè)量的步驟，并將極化特性較相近的電池單元組裝成ー個(gè)電池模塊，惟，此道步驟僅能有限度地縮小電池模塊內(nèi)各個(gè)電池単元的一致性差異度，且由于電池單元于組裝成電池模塊之后，極化特性仍有可能改變，因此上述品管步驟對(duì)于縮小電池單元一致性?xún)?nèi)阻的效果仍不佳。綜上所述，由于現(xiàn)有電池模塊是以多個(gè)個(gè)極化特性不相同的電池單元一起充放電，除了使電池管理系統(tǒng)無(wú)法有效管理電池模塊的充放電外，某些易充易放的電池單元也容易損壞，且多信道測(cè)量的エ藝仍無(wú)法改善電池單元一致性差所造成的缺陷，因此實(shí)有需改良電池模塊結(jié)構(gòu)，以解決上述電池單元極化特性不同所造成的缺陷。
實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于上述類(lèi)電池模塊以多個(gè)個(gè)極化特性不相同的電池單元一起充放電，造成某些電池単元容易過(guò)充損壞的技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型的主要目的在于提出ー種電池模塊，是具有切換對(duì)內(nèi)部某些特定個(gè)電池単元充放電的功能，使得整個(gè)電池模塊中的電池單元于充放電。欲達(dá)上述目的所使用的主要技術(shù)手段是提供一種電池模塊，具有一陽(yáng)極端及一明極端，電池模塊包含有多個(gè)電池群組，各電池群組連接至該陽(yáng)極端及該陰極端，且包含有一電池單元、一可檢知電氣特性的電氣特性檢測(cè)模塊、一陽(yáng)極開(kāi)關(guān)及ー陰極開(kāi)關(guān)；該電池単元具有ー陰極及一陽(yáng)極，該電氣特性檢測(cè)模塊連接該電池単元，該陽(yáng)極開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接于該電池単元的陽(yáng)極與電池模塊的陽(yáng)極端之間，該陰極開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接于該電池單元的陰極與電池模塊的陰極
端之間，且該陽(yáng)極開(kāi)關(guān)及該陰極開(kāi)關(guān)各具有ー控制端；多個(gè)串聯(lián)開(kāi)關(guān)，分別串聯(lián)連接于多個(gè)電池群組中二電池單元的陰極與陽(yáng)極之間，且各串聯(lián)開(kāi)關(guān)具有一控制端；一微處理器，與各電池群組的電氣特性檢測(cè)模塊連接，且微處理器具有一組可依據(jù)所檢知電特性性而控制開(kāi)關(guān)關(guān)斷與閉合的控制端子，該組控制端子與該陰、陽(yáng)極開(kāi)關(guān)的控制端及串連開(kāi)關(guān)的控制端連接。上述的電池模塊，其中各電氣特性件測(cè)模塊包含有一電壓表及ー電流表。上述的電池模塊，其中上述各電池單元與陽(yáng)極開(kāi)關(guān)之間串聯(lián)連接一保險(xiǎn)絲。上述的電池模塊，其中上述各電池單元上并聯(lián)連接一旁路電容及ー旁路電容開(kāi)關(guān)，該旁路電容開(kāi)關(guān)具有ー控制端，且旁路電容開(kāi)關(guān)的控制端與該微處理器的該組控制端子連接。上述的電池模塊，其中各電池群組進(jìn)一歩串聯(lián)連接一電阻值遠(yuǎn)大于對(duì)應(yīng)電池単元的內(nèi)電阻值的均流電阻于保險(xiǎn)絲與陽(yáng)極開(kāi)關(guān)之間。上述的電池模塊，其中各電池群組進(jìn)一歩串聯(lián)連接一電阻值遠(yuǎn)大于對(duì)應(yīng)電池単元的內(nèi)電阻值的均流電阻于保險(xiǎn)絲與陽(yáng)極開(kāi)關(guān)之間。上述的電池模塊，其中各電池群組的電池単元又進(jìn)ー步設(shè)置ー溫度表，且各溫度表與該微處理器連接。上述的電池模塊，其中各電池群組的電池単元又進(jìn)ー步設(shè)置ー溫度表，且各溫度表與該微處理器連接。上述的電池模塊，其中該微處理器具有一用以連接外部變溫盒的溫度控制端。上述的電池模塊，其中該微處理器具有一用以連接外部變溫盒的溫度控制端。上述本實(shí)用新型是于電池模塊是以微處理器控制多個(gè)陰、陽(yáng)極開(kāi)關(guān)及串聯(lián)開(kāi)關(guān)的閉合與關(guān)斷，使多個(gè)電池單元于放電時(shí)，是串聯(lián)對(duì)外部電路供電，而于充電時(shí)，是并聯(lián)充電，由于并聯(lián)充電時(shí)，即可選擇性的關(guān)斷任一電池群組與陰、陽(yáng)極端構(gòu)成的回路而不影響其它電池群組的充電，故本實(shí)用新型電池模塊中的微處理器又于電池単元并聯(lián)充電時(shí)，依據(jù)電池単元的電氣特性控制各電池群組的陰、陽(yáng)極開(kāi)關(guān)的通斷，以個(gè)別控制各電池單元的充電時(shí)間，即可防止電池單元過(guò)充損壞，以有效解決電池單元極化特性不同造成的過(guò)充損壞問(wèn)題。[0022]
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。

圖I :為本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的電路方框示意圖；圖2 :為圖I電池群組的電路方框式意圖；圖3 :為圖I切換電池單兀串聯(lián)的電路回路不意圖；圖4 :為圖I切換電池單元并聯(lián)的電路回路示意圖；圖5 :為本實(shí)用新型另ー較佳實(shí)施例的電路群組電路方框示意圖；圖6 :為本實(shí)用新型又一較佳實(shí)施例的電路群組電路方框示意圖；圖7 :為本實(shí)用新型連接溫控盒的電路方框示意圖；圖8 :為圖I切換電池單兀雙串一并的電路回路不意圖；圖9 :為現(xiàn)有電池管理系統(tǒng)的電路方框示意圖。
具體實(shí)施方式
以下配合附圖及本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，進(jìn)ー步闡述本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定實(shí)用新型目的所采取的技術(shù)手段。請(qǐng)參閱圖I及圖2，本實(shí)用新型電池模塊6具有一陰極端7、一陽(yáng)極端8及ー控制端9，并包含有多個(gè)電池群組10，各電池群組10連接至該陽(yáng)極端及該陰極端，且包含有一電池單兀11、ー電氣特性檢測(cè)模塊、ー陽(yáng)極開(kāi)關(guān)12及ー陰極開(kāi)關(guān)13 ;該電池單兀具有一陽(yáng)極及一陰極，該電氣特性檢測(cè)模塊是連接該電池単元11，以檢知電池單元11的電氣特性，該陽(yáng)極開(kāi)關(guān)12是串聯(lián)連接于該電池単元11的陽(yáng)極與電池模塊6的陽(yáng)極端8之間，該陰極開(kāi)關(guān)13是串聯(lián)連接于該電池単元11的陰極與電池模塊6的陰極端7之間，且該陽(yáng)極開(kāi)關(guān)12及該陰極開(kāi)關(guān)13各具有一控制端121、131，于本實(shí)施例中，各電氣特性件測(cè)模塊包含有ー電壓表14及一電流表15，以檢知電池單元11的充放電電壓及電流，且各電池群組10進(jìn)ー步包含一保險(xiǎn)絲16，該保險(xiǎn)絲16是連接于電池単元11與陽(yáng)極開(kāi)關(guān)12之間；多個(gè)串聯(lián)開(kāi)關(guān)20，是分別串聯(lián)連接于該多個(gè)電池群組10中相鄰電池単元11的陰極與陽(yáng)極之間，使該多個(gè)電池單元11通過(guò)閉合后的串聯(lián)開(kāi)關(guān)20構(gòu)成串聯(lián)的電性關(guān)系，且各串聯(lián)開(kāi)關(guān)20具有一控制端21 ；一微處理器30，是與有一組控制端子301，且與各電池群組10的電氣特性檢測(cè)模塊連接，該組控制端子301則與該陽(yáng)極開(kāi)關(guān)12的控制端121、陰極開(kāi)關(guān)13的控制端121及多個(gè)串聯(lián)開(kāi)關(guān)20的控制端21連接；當(dāng)微處理器30檢知電池單元11放電時(shí)，該微處理器30是以該組控制端子301控制該多個(gè)串聯(lián)開(kāi)關(guān)20閉合，而使多個(gè)電池単元11串聯(lián)，且控制其中ー陽(yáng)極開(kāi)關(guān)12及其中一明極開(kāi)關(guān)13閉合，使串聯(lián)的多個(gè)電池群組10通過(guò)閉合的陰、陽(yáng)極開(kāi)關(guān)13、12與該陰、陽(yáng)極端7、8連接，請(qǐng)進(jìn)一歩參閱圖3，微處理器30控制所有個(gè)串聯(lián)開(kāi)關(guān)20閉合時(shí)，所有的電池單元11即全數(shù)串聯(lián)，且控制第一級(jí)電池単元11的陽(yáng)極開(kāi)關(guān)13及最后ー級(jí)電池単元11的陰極開(kāi)關(guān)12閉合，此時(shí)，電池單元11即串聯(lián)對(duì)外部電路提供電能，以提高輸出電壓；再請(qǐng)進(jìn)一歩配合參閱圖4，于電池単元11充電時(shí)，該微處理器30是關(guān)斷該多個(gè)串聯(lián)開(kāi)關(guān)20而控制各電池群組10的陰、陽(yáng)極開(kāi)關(guān)13、12閉合，使該多個(gè)電池單元11形成并聯(lián)電性關(guān)系而與該陰、陽(yáng)極端7、8連接，此時(shí)，由于各電池単元11是并聯(lián)充電，因此，任一電池單元11與陰、陽(yáng)極端7、8形成斷路不影響其它電池単元11的充電，故該微處理器30又依據(jù)電池群組10的電氣特性檢測(cè)模塊檢知各電池單元11的電氣特性，而控制各電池群組10的陰、陽(yáng)極開(kāi)關(guān)13、12的通斷，于本實(shí)施例中，該微處理器30是依據(jù)各電壓表14及電流表15組所檢知對(duì)應(yīng)電池單元11的充放電電壓及電流判斷各電池單元11的充放電,或可以該微處理器30連接至該控制端9，并以控制端9與外部電池管理系統(tǒng)的微處理器連接，以檢知電池管理系統(tǒng)對(duì)電池単元11充電及放電，且該微處理器30是依據(jù)各電壓表14及電流表15所檢知對(duì)應(yīng)電池単元11的輸入電壓及電流判斷各電池單元11充電是否飽和，并于電池單元11充電達(dá)飽和時(shí)關(guān)斷對(duì)應(yīng)電池群組10的陰極開(kāi)關(guān)13 (或陽(yáng)極開(kāi)關(guān)12亦可)。上述各電池群組10又可進(jìn)ー步于電池単元11并聯(lián)連接一旁路電容17及ー旁路電容開(kāi)關(guān)171，該旁路電容開(kāi)關(guān)171是具有一控制端172，且該控制端172是與該微處理器30連接，且該微處理器30設(shè)定有ー臨界電壓，該微處理器30于電壓表14檢知電池単元11輸入電壓不穩(wěn)定或超過(guò)該臨界電壓時(shí)，控制該旁路電容開(kāi)關(guān)171閉合，以該旁路電容17穩(wěn)定電池単元11的輸入電壓，可為電池電壓平衡保護(hù)。 再請(qǐng)進(jìn)一歩參閱圖5，由于本實(shí)用新型可切換多個(gè)電池單元11并聯(lián)充電，故上述各電池群組10還進(jìn)一歩包含一均流電阻18，且該均流電阻18是與保險(xiǎn)絲16串聯(lián)而連接于對(duì)應(yīng)的電池單元11與陽(yáng)極開(kāi)關(guān)12之間，且各均流電阻18的電阻值遠(yuǎn)大于對(duì)應(yīng)電池単元11的內(nèi)電阻值，使得微處理器30切換多個(gè)電池單元11并聯(lián)充電時(shí)，流入各電池單元11的電流趨于相等，達(dá)到均流充電的效果。再請(qǐng)進(jìn)一歩參閱圖6，各電池群組10的電池單元11上又可進(jìn)ー步設(shè)置ー溫度表19，且各溫度表19是與該微處理器30連接，該微處理器30是于切換電池單元11并聯(lián)充電吋，以溫度表19檢知各電池單元11的溫度，于電池単元11溫度超過(guò)ー預(yù)設(shè)溫度值時(shí)，關(guān)斷對(duì)應(yīng)電池単元11的陰極開(kāi)關(guān)13 (或陽(yáng)極開(kāi)關(guān)12亦可)。再請(qǐng)進(jìn)ー步參閱圖7，上述微處理器31具有一溫度控制端31，該溫度控制端31用以連接一外部的變溫盒40，以將電池模塊6放至于變溫盒40中，且該微處理器30于控制該變溫盒40的不同盒內(nèi)溫度后，讀取各電壓表14及電流表15檢測(cè)其電池單元11于該溫度下的電壓值及電流值，使微處理器30可藉此掌握各電池單元11于不同溫度下的充放電特性。上述微處理器30于電池単元11放電時(shí)，亦可控制部分多個(gè)串聯(lián)開(kāi)關(guān)閉合，而使電池單元構(gòu)成多個(gè)組串聯(lián)電池單元11，且控制各組串聯(lián)電池單元11中第一級(jí)電池單元11的陽(yáng)極開(kāi)關(guān)13及最后ー級(jí)電池単元11的陰極開(kāi)關(guān)12閉合，如圖8所示，即為上述微處理器30控制部分多個(gè)串聯(lián)開(kāi)關(guān)20閉合，而使電池単元11構(gòu)成ニ組串聯(lián)的電池單元11，并將ニ組串聯(lián)電池單元中第一即電池単元的陽(yáng)極開(kāi)關(guān)13及最后ー級(jí)電池単元11的陰極開(kāi)關(guān)12閉合后，所構(gòu)成串并聯(lián)的電性關(guān)系(如圖中所示為雙串一井的電性關(guān)系)。上述微處理器30可以是型號(hào)為AT89C51ED2或MSP430F5438A的一集成電路。本實(shí)用新型是以各電池群組的陰、陽(yáng)極開(kāi)關(guān)及串聯(lián)開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與否控制電池単元的串并聯(lián)的電性關(guān)系，而以微處理器控制電池単元以串聯(lián)的形式供應(yīng)電力，而以并聯(lián)形式充電，以于充電時(shí)，依據(jù)電壓表及電流表檢知各電池單元的電氣特性，控制各電池單元是否繼續(xù)充電，如此，即可針對(duì)各個(gè)電池単元不同的極化特性來(lái)充電，避免電池單元過(guò)充損壞，有效解決電池單元因極化特性不同造成的過(guò)充損壞問(wèn)題。當(dāng)然，本實(shí)用新型還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本實(shí)用新型精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本實(shí)用新型作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些 相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.ー種電池模塊,具有一陽(yáng)極端及ー陰極端,其特征在于，電池模塊包含有 多個(gè)電池群組，各電池群組連接至該陽(yáng)極端及該陰極端，且包含有一電池單元、一可檢知電氣特性的電氣特性檢測(cè)模塊、一陽(yáng)極開(kāi)關(guān)及ー陰極開(kāi)關(guān)；該電池単元具有一陰極及一陽(yáng)極，該電氣特性檢測(cè)模塊連接該電池単元，該陽(yáng)極開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接于該電池単元的陽(yáng)極與電池模塊的陽(yáng)極端之間，該陰極開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接于該電池單元的陰極與電池模塊的陰極端之間，且該陽(yáng)極開(kāi)關(guān)及該陰極開(kāi)關(guān)各具有一控制端； 多個(gè)串聯(lián)開(kāi)關(guān)，分別串聯(lián)連接于多個(gè)電池群組中二電池單元的陰極與陽(yáng)極之間，且各串聯(lián)開(kāi)關(guān)具有一控制端； 一微處理器，與各電池群組的電氣特性檢測(cè)模塊連接，且微處理器具有ー組可依據(jù)所檢知電特性性而控制開(kāi)關(guān)關(guān)斷與閉合的控制端子，該組控制端子與該陰、陽(yáng)極開(kāi)關(guān)的控制端及串連開(kāi)關(guān)的控制端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池模塊，其特征在于，各電氣特性件測(cè)模塊包含有ー電壓表及ー電流表。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電池模塊，其特征在于，上述各電池單元與陽(yáng)極開(kāi)關(guān)之間串聯(lián)連接一保險(xiǎn)絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池模塊，其特征在于，上述各電池單元上并聯(lián)連接ー旁路電各及一芳路電各開(kāi)關(guān)，該芳路電各開(kāi)關(guān)具有一控制端，且芳路電各開(kāi)關(guān)的控制端與該微處理器的該組控制端子連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電池模塊，其特征在于，各電池群組進(jìn)一歩串聯(lián)連接一電阻值遠(yuǎn)大于對(duì)應(yīng)電池單元的內(nèi)電阻值的均流電阻于保險(xiǎn)絲與陽(yáng)極開(kāi)關(guān)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池模塊，其特征在于，各電池群組進(jìn)一歩串聯(lián)連接ー電阻值遠(yuǎn)大于對(duì)應(yīng)電池單元的內(nèi)電阻值的均流電阻于保險(xiǎn)絲與陽(yáng)極開(kāi)關(guān)之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電池模塊，其特征在于，各電池群組的電池單元又進(jìn)ー步設(shè)置ー溫度表，且各溫度表與該微處理器連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池模塊，其特征在于，各電池群組的電池單元又進(jìn)ー步設(shè)置一溫度表，且各溫度表與該微處理器連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電池模塊，其特征在干，該微處理器具有一用以連接外部變溫盒的溫度控制端。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池模塊，其特征在于，該微處理器具有一用以連接外部變溫盒的溫度控制端。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種電池模塊，具有一陰極端及一陽(yáng)極端，并包含有多個(gè)電池群組、多個(gè)串聯(lián)開(kāi)關(guān)及一微處理器，其中，各電池群組連接至該陰極端及該陽(yáng)極端，且包含有一電池單元、一電氣特性檢測(cè)模塊、一陽(yáng)極開(kāi)關(guān)及一陰極開(kāi)關(guān)，該陰、陽(yáng)極開(kāi)關(guān)分別串聯(lián)連接于電池單元與該陰、陽(yáng)極端之間，且該多個(gè)電池單元通過(guò)該多個(gè)串聯(lián)開(kāi)關(guān)而串聯(lián)，該微處理器控制該多個(gè)串聯(lián)開(kāi)關(guān)及多個(gè)電池群組的陰、陽(yáng)極開(kāi)關(guān)閉合與關(guān)斷；于電池模塊欲放電時(shí)多個(gè)電池單元自動(dòng)串聯(lián)連接，于電池模塊欲充電時(shí)，電池單元自動(dòng)并聯(lián)連接，且于充電時(shí)，各電池群組的電氣特性檢測(cè)模塊會(huì)檢知其電池單元的電氣特性，并供微處理器據(jù)此控制電池單元是否充電，以確保各電池單元不過(guò)度充電，避免電池單元過(guò)充損壞。
文檔編號(hào)H01M10/42GK202602332SQ201220235529
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者陳志芳 申請(qǐng)人:固緯電子實(shí)業(yè)股份有限公司