TWI632387B - 具異常偵測功能之電池模組與蓄電裝置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一種蓄電裝置，其包含至少一具異常偵測功能之電池模組與充電模組。各具異常偵測功能之電池模組包含電池組、保護單元以及偵測單元。保護單元串聯連接電池組。偵測單元並聯連接保護單元，且包含指示元件。充電模組係並聯連接至少一具異常偵測功能之電池模組，以對電池組進行充電。當保護單元的電壓差值大於電壓設定值時，電壓差值係致能指示元件；藉此，利用簡單的電路元件設置於個別的電池模組中，以實現對單一的電池模組進行保護與異常操作的偵測。

Description

具異常偵測功能之電池模組與蓄電裝置及其操作方法

本發明係有關一種電池模組與蓄電裝置，尤指一種具異常偵測功能之電池模組與蓄電裝置。

不斷電系統(uninterruptible power supply,UPS)用以當常規供電電源發生異常情況時，能夠不間斷地提供電力以維持電器設備正常運作，例如電腦設備所需之電源，以維持所述電器設備正常運作。一般而言，不斷電系統係用於維持伺服器或交換機等重要商用或精密設備的不間斷供電，以防止重要資料遺失或設備中斷操作之情事發生。

現有不斷電系統所採用的內部儲能元件多以可充電電池(rechargeable battery)，或稱電瓶為主，並且配合保險絲(fuse)的使用作為故障點的隔離，以提供對電瓶的保護。在現有技術中，對於以保險絲作為模組化的電池模組的保護，通常評估總電池電流的大小設計保險絲，以提供所有電池模組整體的保護。然而，現有的保護方式並無法個別地對單一的電池模組提供保護與異常操作的偵測，因此，一旦電池模組中的任一個電池模組發生異常，則無法準確地、快速地判斷與發現發生異常的電池模組，將影響異常狀況排除的效率。 此外，若因應個別、單一的電池模組提供額外的偵測電路和/或保護電路，不僅增加線路設計複雜度、成本，也容易發生電瓶漏電的問題。

本發明之一目的在於提供一種具異常偵測功能之電池模組，解決無法個別地對單一的電池模組提供保護與異常操作偵測的問題。

為達成前揭目的，本發明所提出的具異常偵測功能之電池模組包含本體、電池組、保護單元以及偵測單元。電池組係設置於本體的內部，具有複數電性連接之電池單元。保護單元係設置於本體的內部，且串聯連接電池組，具有第一端與第二端。偵測單元係設置於本體的內部，且並聯連接保護單元的第一端與第二端。偵測單元包含指示元件，其中當保護單元的第一端與第二端之間的電壓差值大於電壓設定值時，電壓差值係致能指示元件。

於一實施例中，偵測單元更包含限流電阻與二極體。限流電阻係串聯連接指示元件；二極體係順向串聯連接限流電阻或指示元件。

於一實施例中，偵測單元更包含限壓電阻，限壓電阻係並聯連接指示元件。

於一實施例中，限壓電阻的電阻值係大於限流電阻的電阻值。

於一實施例中，保護單元係為保險絲。

於一實施例中，指示元件係為發光指示元件或聲音指示元件。

於一實施例中，保護單元的第一端與第二端分別耦接至本體上以形成至少兩乾接點，透過至少兩乾接點連接一外部設備，並提供電壓差值相關 資訊至外部設備，使外部設備根據電壓差值相關資訊監控所述具異常偵測功能之電池模組的操作狀態。

於一實施例中，具異常偵測功能之電池模組更包含連接介面。連接介面係設置於本體的內部，且連接於電池組與保護單元所形成串聯結構的兩端，以提供正電極端與負電極端。

藉由所提出的具異常偵測功能之電池模組，利用簡單的電路元件設置於個別的電池模組中，以實現對單一的電池模組進行保護與異常操作的偵測。

本發明之另一目的在於提供一種蓄電裝置，解決無法個別地對單一的電池模組提供保護與異常操作偵測的問題。

為達成前揭目的，本發明所提出的蓄電裝置包含至少一具異常偵測功能之電池模組與一充電模組。充電模組係並聯連接至少一具異常偵測功能之電池模組，以對至少一具異常偵測功能之電池模組的電池組進行充電。各具異常偵測功能之電池模組包含本體、電池組、保護單元以及偵測單元。電池組係設置於本體的內部，具有複數電性連接之電池單元。保護單元係設置於本體的內部，且串聯連接電池組，具有第一端與第二端。偵測單元係設置於本體的內部，且並聯連接保護單元的第一端與第二端。偵測單元包含指示元件，其中當保護單元的第一端與第二端之間的電壓差值大於電壓設定值時，電壓差值係致能指示元件。

於一實施例中，偵測單元更包含限流電阻與二極體。限流電阻係串聯連接指示元件；二極體係順向串聯連接限流電阻或指示元件。

於一實施例中，偵測單元更包含限壓電阻，限壓電阻係並聯連接指示元件。

於一實施例中，限壓電阻的電阻值係大於限流電阻的電阻值。

於一實施例中，保護單元係為保險絲。

於一實施例中，指示元件係為發光指示元件或聲音指示元件。

於一實施例中，保護單元的第一端與第二端分別耦接至本體上以形成至少兩乾接點，透過至少兩乾接點連接一外部設備，並提供電壓差值相關資訊至外部設備，使外部設備根據電壓差值相關資訊監控所述具異常偵測功能之電池模組的操作狀態。

於一實施例中，具異常偵測功能之電池模組更包含連接介面。連接介面係設置於本體的內部，且連接於電池組與保護單元所形成串聯結構的兩端，以提供正電極端與負電極端。

於一實施例中，至少一具異常偵測功能之電池模組的數量為一個，且具異常偵測功能之電池模組並聯連接充電模組；充電模組對電池組進行充電，若保護單元非為斷開狀態，指示元件不被致能；充電模組對電池組進行充電，若保護單元為斷開狀態，使得保護單元的電壓差值大於電壓設定值時，指示元件被致能。

於一實施例中，至少一具異常偵測功能之電池模組的數量為兩個以上，且兩個以上具異常偵測功能之電池模組形成串聯支路，且串聯支路並聯連接充電模組；充電模組對串聯支路上的兩個以上電池組進行充電，若兩個以上保護單元皆非為斷開狀態，指示元件不被致能； 充電模組對串聯支路上的兩個以上電池組進行充電，若至少一保護單元為斷開狀態，使得為斷開狀態的至少一保護單元的電壓差值大於電壓設定值時，為斷開狀態的至少一保護單元的指示元件被致能。

於一實施例中，至少一具異常偵測功能之電池模組的數量為四個以上，且四個以上具異常偵測功能之電池模組形成至少兩串聯支路，且至少兩串聯支路並聯連接充電模組；充電模組對至少兩串聯支路上的四個以上電池組進行充電，若四個以上保護單元皆非為斷開狀態，指示元件不被致能；充電模組對至少兩串聯支路上的四個以上電池組進行充電，若至少一保護單元為斷開狀態，使得為斷開狀態的至少一保護單元的電壓差值大於電壓設定值時，為斷開狀態的至少一保護單元的指示元件被致能；充電模組對至少兩串聯支路上的四個以上電池組結束充電，若至少一保護單元為斷開狀態，使得為斷開狀態的至少一保護單元的電壓差值小於或等於電壓設定值時，為斷開狀態的至少一保護單元的指示元件不被致能；充電模組對至少兩串聯支路上的四個以上電池組結束充電，若至少一保護單元為斷開狀態，使得為斷開狀態的至少一保護單元的電壓差值大於電壓設定值時，為斷開狀態的至少一保護單元的指示元件被致能。

於一實施例中，充電模組係為交流對直流轉換器。

藉由所提出的蓄電裝置，利用簡單的電路元件設置於個別的電池模組中，以實現對單一的電池模組進行保護與異常操作的偵測。

本發明之再另一目的在於提供一種具異常偵測功能之電池模組的操作方法，解決無法個別地對單一的電池模組提供保護與異常操作偵測的問題。

為達成前揭目的，本發明所提出的具異常偵測功能之電池模組的操作方法包含：(a)、提供電池模組，其包含電池組、保護單元以及偵測單元；(b)、提供第一電流路徑與第二電流路徑，第一電流路徑係為具有保護單元與電池組的路徑，第二電流路徑係為具有偵測單元與電池組的路徑；以及(c)、當保護單元斷開時，操作電流流經第二電流路徑；當保護單元非斷開時，操作電流流經第一電流路徑。

於一實施例中，當保護單元兩端的跨壓大於電壓設定值時，操作電流流經第二電流路徑。

於一實施例中，偵測單元包含指示元件，其中當保護單元兩端的跨壓大於電壓設定值時，操作電流係致能指示元件。

於一實施例中，偵測單元更包含限流電阻與二極體。限流電阻係串聯連接指示元件。二極體係順向串聯連接限流電阻或指示元件。

於一實施例中，偵測單元更包含限壓電阻，限壓電阻係並聯連接指示元件。

於一實施例中，保護單元係為保險絲。

於一實施例中，指示元件係為發光指示元件或聲音指示元件。

藉由所提出的具異常偵測功能之電池模組的操作方法，利用簡單的電路元件設置於個別的電池模組中所形成的不同電流路徑，以實現對單一的電池模組進行保護與異常操作的偵測。

為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

10‧‧‧具異常偵測功能之電池模組

20‧‧‧充電模組

30‧‧‧負載

40‧‧‧蓄電裝置

50‧‧‧外部監控裝置

100‧‧‧不斷電系統機箱

11‧‧‧本體

12‧‧‧電池組

13‧‧‧保護單元

14‧‧‧偵測單元

17‧‧‧連接介面

13a‧‧‧第一端

13b‧‧‧第二端

141‧‧‧指示元件

142‧‧‧限流電阻

143‧‧‧二極體

144‧‧‧限壓電阻

14a‧‧‧第一連接端

14b‧‧‧第二連接端

Vab‧‧‧電壓差值

Vset‧‧‧電壓設定值

T+‧‧‧正電極端

T-‧‧‧負電極端

S11~S13‧‧‧步驟

圖1A：為本發明具異常偵測功能之電池模組的立體外觀圖。

圖1B：為本發明具異常偵測功能之電池模組組合的立體外觀圖。

圖2：為本發明具異常偵測功能之電池模組第一實施例的電路方塊示意圖。

圖3：為本發明具異常偵測功能之電池模組第二實施例的電路方塊示意圖。

圖4：為本發明具異常偵測功能之電池模組第三實施例的電路方塊示意圖。

圖5：為本發明蓄電裝置之第一實施例的電路方塊示意圖。

圖6：為本發明蓄電裝置應用於不斷電系統機箱提供外部監控的示意圖。

圖7：為本發明蓄電裝置之第二實施例的電路方塊示意圖。

圖8：為本發明蓄電裝置之第三實施例的電路方塊示意圖。

圖9：為本發明具異常偵測功能之電池模組的操作方法的流程圖。

茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下。

請參見圖1A與圖1B所示，其係分別為本發明具異常偵測功能之電池模組的立體外觀圖與多個電池模組組合的立體外觀圖。具異常偵測功能之電池模組10(以下簡稱電池模組10)具有本體11，以提供容置電池模組10的電路元件，詳述如后。

請參見圖2所示，其係為本發明具異常偵測功能之電池模組第一實施例的電路方塊示意圖。此外配合圖1A所示，電池模組10更包含電池組12、保護單元13以及偵測單元14。電池組12係設置於本體11的內部，具有複數電性連接之電池單元。舉例來說，但不以此為限制，電池組12可包含7個單獨可提供12伏特直流電壓的可充電電池(rechargeable battery)，並且可充電電池係串聯連接且容置於本體11的內，因此電池組12可提供84伏特的直流電壓，以提供不斷電電源使用，容後詳細說明。

保護單元13係設置於本體11的內部，且串聯連接電池組11，具有第一端13a與第二端13b。如圖2所示的實施例，保護單元13的第二端13b係連接電池組12的正極，以形成串聯連接的結構。此外，在不同的實施例中(無圖示)，保護單元13的第一端13a係連接電池組12的負極，同樣可形成串聯連接的結構。在本實施例中，保護單元13係為保險絲(fuse)，或稱熔斷器、熔絲。當電池組12與保護單元13所形成串聯結構支路上的電流過大時，保險絲的金屬線或金屬片因產生的高溫而熔斷，以中斷(開路)串聯結構支路上的電流，使保護電池模組10免於受到損壞。然而，在本實施例中不以保險絲為限制保護單元13 的種類，只要能夠提供過電流和/或過電壓保護的電路元件，皆應包含於本發明的範疇中。

偵測單元14係設置於本體11的內部，且並聯連接保護單元13的第一端13a與第二端13b。如圖2所示，偵測單元14係具有第一連接端14a與第二連接端14b，其中第一連接端14a係對應連接保護單元13的第一端13a，以及第二連接端14b係對應連接保護單元13的第二端13b。在可行的實施例中，偵測單元14可僅包含指示元件141，亦即指示元件141的兩端即為第一連接端14a與第二連接端14b，直接並聯連接保護單元13的第一端13a與第二端13b。在本實施例中，指示元件141係為發光指示元件或聲音指示元件：以發光指示元件為例，指示元件141係為發光二極體(light-emitting diode,LED)、七段顯示器(seven-segment display)、液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)等；以聲音指示元件為例，指示元件141係為蜂鳴器(buzzer)、揚聲器(speaker)等，然不以等元件或裝置為限制，只要能夠指示、呈現電池模組10操作狀態的元件或裝置，特別是異常的操作狀態，皆應包含於本發明的範疇中。

如圖2所示的實施例中，偵測單元14亦可包含指示元件141、限流電阻142以及二極體143。限流電阻142係串聯連接指示元件141，以限制流經指示元件141，即發光二極體的電流大小，以保護指示元件141免於大電流所損壞。再者，在另一實施例中，亦可進一步於限流電阻142和指示元件141所形成的串聯支路上再並聯一齊納二極體(Zener Diode)，以進一步限制指示元件141的亮度以避免過亮。二極體143係順向串聯連接限流電阻142或指示元件141，以防止逆偏電壓(即反極性電壓)施加於偵測單元14上，造成對偵測單元14的損壞。

當保護單元13的第一端13a與第二端13b之間的電壓差值Vab大於電壓設定值Vset時，電壓差值Vab係致能指示元件141。舉例來說，假設電壓設定值Vset預設為5伏特，然不以設定值為限制。當流經保護單元13，即保險絲的電流為正常(即小於能使其熔斷的電流)時，保險絲不會發生熔斷(斷路)，此時，保護單元13的第一端13a與第二端13b之間的電壓差值Vab為0伏特，因此電壓差值Vab尚不足以致能指示元件141。以發光二極體為例，電壓差值Vab尚不足以驅動發光二極體發光，亦即，當流經保險絲的電流為正常時，發光二極體不會發光。換言之，系統操作者或維護者若見發光二極體為熄滅的狀態，則可知悉電池模組10的操作狀態為正常。值得一提，在操作狀態為正常時，偵測單元14為閒置狀態，即指示元件141、限流電阻142以及二極體143幾乎不耗電，因此可實現低功耗的效果。此外，承前所述，指示元件141亦可為七段顯示器、液晶顯示器、蜂鳴器、揚聲器等，只要適當地設定電壓設定值Vset，即可達成以聲、光的方式指示電池模組10的操作狀態的效果，故此詳細的實施方式在此不再贅述。此外，指示元件141係部分或全部露出於本體11外，使系統操作者或維護者易於經由指示元件141的聲、光示(告)警功能，及時發現系統的異常狀況。

反之，當流經保護單元13，即保險絲的電流為過大(即大於能使其熔斷的電流)時，保險絲發生熔斷(斷路)，此時，若保護單元13的第一端13a與第二端13b之間的電壓差值Vab達到6伏特，即大於電壓設定值Vset(5伏特)，電壓差值Vab致能指示元件141。以發光二極體為例，電壓差值Vab驅動發光二極體發光，亦即，當流經保險絲的電流為過大時，發光二極體發光。換言之， 系統操作者或維護者若見發光二極體為發光(或閃爍)的狀態，則可知悉電池模組10的操作狀態為異常，可進行更換或維修的措施。

請參見圖3所示，其係為本發明具異常偵測功能之電池模組第二實施例的電路方塊示意圖。與圖2所示的第一實施例相較，圖3所示電池模組10的偵測單元14更包含限壓電阻144。限壓電阻144係並聯連接指示元件141，並且限壓電阻144的電阻值係大於限流電阻142的電阻值。在實際應用上，限壓電阻144的電阻值係設計為遠大於限流電阻142的電阻值，舉例來說，限流電阻142的電阻值可設計為1K歐姆，而限壓電阻144的電阻值則可對應地設計為1M歐姆，亦即限壓電阻144的電阻值可設計為限流電阻142的電阻值的千倍以上，然不以所述設計的電阻值為限制。

若當保護單元13為斷路，使得保護單元13的第二端13b的電壓值大於第一端13a的電壓值時，即電壓差值Vab為負值，二極體143與發光二極體(即指示元件141)處於逆(向)偏壓的狀態，因此，透過設置限壓電阻144，使得分配在指示元件141上的跨壓可大幅減小，以免逆偏跨壓對指示元件141造成損壞，如此可達到保護指示元件141的目的，並且由於與指示元件141並聯的限壓電阻144為高阻值，因此當指示元件141順(向)偏壓時，限壓電阻144亦不會影響指示元件141的電流，仍能維持指示元件141的正常操作。

請參見圖4所示，其係為本發明具異常偵測功能之電池模組第三實施例的電路方塊示意圖。電池模組10除了前述可透過電壓差值Vab大於電壓設定值Vset達到致能指示元件141，以聲、光的方式指示電池模組10的操作狀態的效果之外，本發明所揭示的第三實施例進一步地可將保護單元13的電壓差 值Vab的相關資訊傳遞至外部的裝置或設備進行遠端監控或記錄，如此不僅可掌握電池模組10的操作狀態，進行必要的更換或維修的措施。

具體地，如圖4所示，保護單元13的兩端，即第一端13a與第二端13b，係可以電性連接或光耦合的方式耦接至電池模組10的本體11上，形成乾接點(dry contact)或其相似的接點形式，並且透過乾接點可對外連接至不斷電系統(UPS)或者環境管理系統(environmental management system,EMS)之類的監控單元。藉此，可將保護單元13的電壓差值Vab的相關資訊，透過乾接點以有線的方式傳遞至外部的裝置或設備，供系統操作者或維護者在遠端進行監控或記錄，以提高對不斷電系統的管理效率。

配合參見圖1A所示，電池模組10更包含連接介面17，連接介面17係設置於本體11的內部，且連接於電池組12與保護單元13所形成串聯結構的兩端，以提供正電極端T+與負電極端T-。具體地，連接介面17係具有兩電極介面，其中一者為正電極介面係提供正電極端T+，另一者為負電極介面係提供負電極端T-。兩電極介面係以提供多個電池模組串、並聯連接使用，亦即，當提供串聯連接使用時，電池模組的正電極介面係相互連接，電池模組的負電極介面係相互連接，以形成等電池模組的並聯連接使用。當提供並聯連接使用時，各電池模組的正電極介面係與對應的各電池模組的負電極介面連接，以形成等電池模組的串聯連接使用。至於多個電池模組串、並聯連接使用的說明，請詳見後文與圖1B所示。

前揭的具異常偵測功能之電池模組係應用於不斷電系統(uninterruptible power supply,UPS)。蓄電裝置40(或稱儲能裝置)係設置於不斷電系 統機箱(cabinet)100內，以提供不斷電電源。亦即，當主電源發生中斷或失效時，蓄電裝置40能夠立即提供電力，以維持負載，例如電腦設備能夠正常運作。

請參見圖5所示，其係為本發明蓄電裝置之第一實施例的電路方塊示意圖。蓄電裝置40包含至少一具異常偵測功能之電池模組10(以下簡稱電池模組10)與充電模組20，以對負載30提供不斷電電源。

承前所述，各電池模組10具有本體11，其主要包含電池組12、保護單元13以及偵測單元14。偵測單元14包含指示元件141，用以指示、呈現電池模組10的操作狀態，特別是異常的操作狀態。由於前述內容已對等單元詳加說明，因此在此不再贅述。

充電模組20係並聯連接至少一電池模組10與負載30，以對至少一電池模組10進行充電儲能，使其所儲存之電力能以提供負載30於主電源發生中斷或失效時維持正常運作。

在本實施例中，至少一電池模組10的數量為一個，且至少一電池模組10係並聯連接充電模組20。當充電模組20對電池模組10的電池組12進行充電時，若電池模組10的保護單元13非為斷開狀態(即為正常導通狀態)，電池模組10的指示元件141不被致能。此時，表示充電模組20對電池組12充電過程中，沒有產生異常過大充電電流足以導致保護單元13(例如保險絲)發生熔斷的情況，此時，保護單元13的第一端13a與第二端13b之間的電壓差值Vab為0伏特，即電壓差值Vab小於或等於電壓設定值Vset(例如預設的5伏特)，因此電壓差值Vab尚不足以驅動指示元件141(例如發光二極體)發光。故此，系統操作者或維護者見發光二極體為熄滅的狀態，則可知悉電池模組10的操作狀態為正常。

相反地，當充電模組20對電池模組10的電池組12進行充電時，若電池模組10的保護單元13為斷開狀態，使得保護單元13的電壓差值Vab大於電壓設定值Vset(例如預設的5伏特)時，指示元件141被致能，亦即電壓差值Vab足以驅動指示元件141(例如發光二極體)發光。故此，系統操作者或維護者見發光二極體為發光(或閃爍)的狀態，則可知悉電池模組10的操作狀態為異常，可進行更換或維修的措施。

請配合圖6所示，其係為本發明蓄電裝置應用於不斷電系統機箱提供外部監控的示意圖。承前所述，本發明蓄電裝置40係設置於不斷電系統機箱100內。蓄電裝置40係可透過有線(接線)方式與外部監控裝置50連接。具體地，蓄電裝置40可將各個電池模組10所獲得的保護單元13的電壓差值Vab，透過乾接點與實體線材將各個電壓差值Vab的相關資訊傳送至外部監控裝置50。藉此，透過所述的有線傳輸，可將保護單元13的電壓差值Vab的相關資訊傳送至外部監控裝置50，使外部監控裝置50根據電壓差值Vab的資訊呈現電池模組10的操作狀態，亦即系統操作者或維護者可透過外部監控裝置50所顯示電壓差值Vab的資訊，進而掌握每個電池模組10的操作狀態，進行必要的更換或維修的措施。

請參見圖7所示，其係為本發明蓄電裝置之第二實施例的電路方塊示意圖。圖7所示的第二實施例與圖5所示的第一實施例最大差異在於至少一電池模組10的數量為兩個以上。如圖7所示，兩個以上的電池模組10形成串聯支路，且串聯支路並聯連接充電模組20。當充電模組20對串聯支路上兩個以上的電池組12進行充電時，若兩個以上的電池模組10的兩個以上的保護單元13皆非為斷開狀態(即皆為正常導通狀態)，兩個以上的電池模組10的兩個以上 的指示元件141不被致能。此時，表示充電模組20對兩個以上的電池組12充電過程中，沒有產生異常過大充電電流足以導致兩個以上的保護單元13(例如保險絲)的任何一者發生熔斷的情況，此時，各保護單元13的第一端13a與第二端13b之間的電壓差值Vab為0伏特，即電壓差值Vab小於或等於電壓設定值Vset(例如為預設的5伏特)，因此電壓差值Vab尚不足以驅動指示元件141(例如發光二極體)發光。故此，系統操作者或維護者見發光二極體為熄滅的狀態，則可知悉兩個以上的電池模組10的操作狀態為正常。

相反地，當充電模組20對串聯支路上兩個以上的電池組12進行充電時，若兩個以上的電池模組10的任何一者的保護單元13為斷開狀態，使得保護單元13的電壓差值Vab大於電壓設定值Vset(例如預設的5伏特)時，指示元件141被致能，亦即電壓差值Vab足以驅動指示元件141(例如發光二極體)發光。故此，系統操作者或維護者見發光二極體為發光(或閃爍)的狀態，則可知悉發光的指示元件141所對應的電池模組10的操作狀態為異常，可進行更換或維修的措施。

在本發明中，亦考慮最壞情況(the worst case scenario)的設計，亦即當串聯支路上兩個以上的電池模組10的所有保護單元13皆為斷開狀態時，各保護單元13的電壓差值Vab仍足以大於電壓設定值Vset，使得每個指示元件141(例如發光二極體)皆能被足夠的電壓所驅動發光。舉例來說，若串聯支路(不考慮其支路上的線路阻抗)具有5個電池模組10，且每個電池組12的電壓為12伏特，並且電壓設定值Vset為5伏特。

為因應最壞情況仍能維持蓄電裝置40具有正常的偵測功能，因此充電模組20所提供的充電電壓應設計為大於或等於85伏特，即充電電壓應大於 或等於60伏特的總電池電壓(5個×12伏特=60伏特)與能夠驅動所有指示元件141發光所需的25伏特(5個×5伏特=25伏特)。此外，除了設計充電模組20所提供的充電電壓夠大之外，亦可透過減小電壓設定值Vset的大小，而可對相應地減小充電模組20所提供的充電電壓，例如若電壓設定值Vset為4伏特，則充電模組20所提供的充電電壓可設計減小為大於或等於80伏特，即充電電壓應大於或等於60伏特的總電池電壓(5個×12伏特=60伏特)與能夠驅動所有指示元件141發光所需的20伏特(5個×4伏特=20伏特)。藉此，使得串聯支路的兩端之間的電壓差足以驅動對應數量的等指示元件141發光(或閃爍)，以準確地指示、呈現電池模組10的異常操作狀態，供系統操作者或維護者知悉。惟上述所列舉之範例僅為清楚說明之用，不以此對本發明加以限制。

請參見圖8所示，其係為本發明蓄電裝置之第三實施例的電路方塊示意圖。圖8所示的第三實施例與圖7所示的第二實施例最大差異在於兩個以上的電池模組10形成的串聯支路數量為至少兩個。如圖8所示，至少兩串聯支路並聯連接充電模組20。當充電模組20對至少兩串聯支路上的四個以上電池組12進行充電時，若四個以上的電池模組10的保護單元13皆非為斷開狀態(即皆為正常導通狀態)，則指示元件141不被致能。此時，表示充電模組20對四個以上的電池組12充電過程中，沒有產生異常過大充電電流足以導致四個以上的保護單元13(例如保險絲)的任何一者發生熔斷的情況，此時，各保護單元13的第一端13a與第二端13b之間的電壓差值Vab為0伏特，即電壓差值Vab小於或等於電壓設定值Vset(例如為預設的5伏特)，因此電壓差值Vab尚不足以驅動指示元件141(例如發光二極體)發光。故此，系統操作者或維護者見發光二極體為熄滅的狀態，則可知悉四個以上的電池模組10的操作狀態為正常。

相反地，當充電模組20對至少兩串聯支路上的四個以上電池組12進行充電時，若四個以上的電池模組10的任何一者的保護單元13為斷開狀態，使得保護單元13的電壓差值Vab大於電壓設定值Vset(例如預設的5伏特)時，指示元件141被致能，亦即電壓差值Vab足以驅動指示元件141(例如發光二極體)發光。故此，系統操作者或維護者見發光二極體為發光(或閃爍)的狀態，則可知悉發光的指示元件141所對應的電池模組10的操作狀態為異常，可進行更換或維修的措施。

與圖7所示的第二實施例相同，在本實施例亦同樣具有最壞情況的設計，透過設計充電模組20所提供的充電電壓或電壓設定值Vset的大小，能夠提供所有指示元件141皆有足夠的驅動電壓，使得各串聯支路的兩端之間的電壓差足以驅動對應數量的等指示元件141發光(或閃爍)，以準確地指示、呈現電池模組10的異常操作狀態，供系統操作者或維護者知悉。

此外，充電模組20對至少兩串聯支路上的四個以上電池組12結束充電，若四個以上的電池模組10的任何一者的保護單元13為斷開狀態，且斷開狀態的至少一保護單元13的電壓差值Vab小於或等於電壓設定值Vset(例如預設的5伏特)時，為斷開狀態的至少一保護單元13的指示元件141不被致能，亦即電壓差值Vab不足以驅動發光二極體發光。

再者，充電模組20對至少兩串聯支路上的四個以上電池組12結束充電，若四個以上的電池模組10的任何一者的保護單元13為斷開狀態，且斷開狀態的至少一保護單元13的電壓差值Vab大於電壓設定值Vset(例如預設的5伏特)時，為斷開狀態的至少一保護單元13的指示元件141被致能，亦即電壓差值Vab已足以驅動發光二極體發光。

舉例來說，假若至少兩串聯支路的其中一串聯支路上發生有保護單元13斷開狀態，由於發生有保護單元13斷開狀態的串聯支路為開路的狀態，因此充電模組20無法有效地對開路的串聯支路上的等電池組12充電，而僅能對其他為正常狀態(非斷開狀態)的串聯支路上的等電池組12進行有效地充電。因此，當充電模組20結束充電後，由於無法被有效充電的串聯支路上的等電池組12會因電壓逐漸下降，而使得串聯支路的電壓總和較低於其他任一正常狀態的串聯支路的電壓總和。若任一正常狀態的串聯支路的電壓總和與串聯支路的電壓總和的電壓差大於電壓設定值Vset，則會驅動一個指示元件141發光。同樣地，若任一正常狀態的串聯支路的電壓總和與串聯支路的電壓總和的電壓差大於多個(例如N個)電壓設定值Vset的總和，則可提供足以驅動多個(N個)指示元件141發光的電壓，以因應最壞情況發生時仍能維持蓄電裝置40具有正常的偵測功能，藉此，能以準確地指示、呈現電池模組10的異常操作狀態，供系統操作者或維護者知悉。

請參見圖9所示，其係為本發明具異常偵測功能之電池模組的操作方法的流程圖。所述操作方法的步驟包含：首先，提供電池模組，電池模組包含電池組、保護單元以及偵測單元(S11)。其中，保護單元可為保險絲，而偵測單元其具有發光指示或聲音指示的功能。

然後，提供第一電流路徑與第二電流路徑。第一電流路徑係為具有保護單元與電池組的路徑，而第二電流路徑係為具有偵測單元與電池組的路徑(S12)。最後，當保護單元斷開時，操作電流流經第二電流路徑；當保護單元非斷開時，操作電流流經第一電流路徑(S13)。具體地，當異常操作發生時，保護單元斷開，操作電流流經第二電流路徑，即操作電流流經具有發光指示或聲 音指示功能的偵測單元，而提供異常偵測指示的效果。反之，當正常操作時，保護單元未斷開，操作電流流經第一電流路徑，因此不會啟動偵測單元的發光指示或聲音指示功能，操作電流選擇流經路徑是依路徑阻抗而定。

綜上所述，本發明係具有以下之特徵與優點：

1、利用簡單的電路元件設置於個別的電池模組中，以實現對單一的電池模組異常操作的偵測。

2、利用簡單的保護單元(例如保險絲)配合指示元件(例如發光二極體)所達成的偵測功能，在操作狀態為正常時，偵測單元為閒置狀態而幾乎不耗電，因此可實現低功耗的效果。

3、以有線(接線)方式傳送偵測信號至外部監控裝置，使外部監控裝置根據偵測信號監控各電池模組的操作狀態，當系統操作者或維護者發現任一電池模組發生異常時，則可準確地、快速地進行更換或維修的措施。

以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包含於本發明之範疇中，任何熟悉項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

Claims (20)

1. 一種具異常偵測功能之電池模組，包含：一本體；一電池組，係設置於該本體的內部，具有複數電性連接之電池單元；一保護單元，係設置於該本體的內部，且串聯連接該電池組，具有一第一端與一第二端；及一偵測單元，係設置於該本體的內部，且並聯連接該保護單元的該第一端與該第二端，該偵測單元包含：一指示元件；其中當該保護單元的該第一端與該第二端之間的一電壓差值大於一電壓設定值時，該電壓差值係致能該指示元件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具異常偵測功能之電池模組，其中該偵測單元更包含：一限流電阻，係串聯連接該指示元件；及一二極體，係順向串聯連接該限流電阻或該指示元件。
3. 如申請專利範圍第2項所述之具異常偵測功能之電池模組，其中該偵測單元更包含：一限壓電阻，係並聯連接該指示元件。
4. 如申請專利範圍第3項所述之具異常偵測功能之電池模組，其中該限壓電阻的電阻值係大於該限流電阻的電阻值。
5. 如申請專利範圍第1項所述之具異常偵測功能之電池模組，其中該保護單元係為一保險絲。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具異常偵測功能之電池模組，其中該指示元件係為一發光指示元件或一聲音指示元件。
7. 如申請專利範圍第1項所述之具異常偵測功能之電池模組，其中該保護單元的該第一端與該第二端分別耦接至該本體上以形成至少兩乾接點，透過該至少兩乾接點連接一外部設備，並提供該電壓差值相關資訊至該外部設備，使該外部設備根據該電壓差值相關資訊監控所述具異常偵測功能之電池模組的操作狀態。
8. 如申請專利範圍第1項所述之具異常偵測功能之電池模組，更包含：一連接介面，係設置於該本體的內部，且連接於該電池組與該保護單元所形成串聯結構的兩端，以提供一正電極端與一負電極端。
9. 一種蓄電裝置，係設置於一不斷電系統機箱內，以提供不斷電電源，該蓄電裝置包含：至少一具異常偵測功能之電池模組，係如請求項1至8中任一項所述之具異常偵測功能之電池模組；及一充電模組，係並聯連接該至少一具異常偵測功能之電池模組，以對該至少一具異常偵測功能之電池模組的該電池組進行充電。
10. 如申請專利範圍第9項所述之蓄電裝置，其中該至少一具異常偵測功能之電池模組的數量為一個，且該具異常偵測功能之電池模組係並聯連接該充電模組；該充電模組對該電池組進行充電，若該保護單元非為斷開狀態，該指示元件不被致能； 該充電模組對該電池組進行充電，若該保護單元為斷開狀態，使得該保護單元的該電壓差值大於該電壓設定值時，該指示元件被致能。
11. 如申請專利範圍第9項所述之蓄電裝置，其中該至少一具異常偵測功能之電池模組的數量為兩個以上，且該兩個以上具異常偵測功能之電池模組形成一串聯支路，且該串聯支路並聯連接該充電模組；該充電模組對該串聯支路上的該兩個以上電池組進行充電，若該兩個以上保護單元皆非為斷開狀態，該指示元件不被致能；該充電模組對該串聯支路上的該兩個以上電池組進行充電，若至少一保護單元為斷開狀態，使得為斷開狀態的該至少一保護單元的該電壓差值大於該電壓設定值時，為斷開狀態的該至少一保護單元的該指示元件被致能。
12. 如申請專利範圍第9項所述之蓄電裝置，其中該至少一具異常偵測功能之電池模組的數量為四個以上，且該四個以上具異常偵測功能之電池模組形成至少兩串聯支路，且該至少兩串聯支路並聯連接該充電模組；該充電模組對該至少兩串聯支路上的該四個以上電池組進行充電，若該四個以上保護單元皆非為斷開狀態，該指示元件不被致能；該充電模組對該至少兩串聯支路上的該四個以上電池組進行充電，若至少一保護單元為斷開狀態，使得為斷開狀態的該至少一保護單元的該電壓差值大於該電壓設定值時，為斷開狀態的該至少一保護單元的該指示元件被致能；該充電模組對該至少兩串聯支路上的該四個以上電池組結束充電，若至少一保護單元為斷開狀態，使得為斷開狀態的該至少一保護單元的該電壓差值小於或等於該電壓設定值時，為斷開狀態的該至少一保護單元的該指示元件不被致能； 該充電模組對該至少兩串聯支路上的該四個以上電池組結束充電，若至少一保護單元為斷開狀態，使得為斷開狀態的該至少一保護單元的該電壓差值大於該電壓設定值時，為斷開狀態的該至少一保護單元的該指示元件被致能。
13. 如申請專利範圍第9項所述之蓄電裝置，其中該充電模組係為一交流對直流轉換器。
14. 一種具異常偵測功能之電池模組的操作方法，包含：(a)、提供一電池模組，該電池模組包含一電池組、一保護單元以及一偵測單元；其中該保護單元係串聯連接該電池組，該偵測單元係並聯連接該保護單元；(b)、提供一第一電流路徑與一第二電流路徑，該第一電流路徑係為具有該保護單元與該電池組的路徑，該第二電流路徑係為具有該偵測單元與該電池組的路徑；及(c)、當該保護單元斷開時，一操作電流流經該第二電流路徑；當該保護單元非斷開時，該操作電流流經該第一電流路徑。
15. 如申請專利範圍第14項所述之具異常偵測功能之電池模組的操作方法，其中當該保護單元兩端的跨壓大於一電壓設定值時，該操作電流流經該第二電流路徑。
16. 如申請專利範圍第15項所述之具異常偵測功能之電池模組的操作方法，其中該偵測單元包含：一指示元件，其中當該保護單元兩端的跨壓大於該電壓設定值時，該操作電流係致能該指示元件。
17. 如申請專利範圍第16項所述之具異常偵測功能之電池模組的操作方法，其中該偵測單元更包含： 一限流電阻，係串聯連接該指示元件；及一二極體，係順向串聯連接該限流電阻或該指示元件。
18. 如申請專利範圍第17項所述之具異常偵測功能之電池模組的操作方法，其中該偵測單元更包含：一限壓電阻，係並聯連接該指示元件。
19. 如申請專利範圍第14項所述之具異常偵測功能之電池模組的操作方法，其中該保護單元係為一保險絲。
20. 如申請專利範圍第16項所述之具異常偵測功能之電池模組的操作方法，其中該指示元件係為一發光指示元件或一聲音指示元件。