双电池电源管理系统及其电池控制器和控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种双电池电源管理系统及其电池控制器和控制方法，双电池电源管理系统包括负载模块、电池控制器、第一电池、以及第二电池。电池控制器，电性连接于该负载模块，用以接收该负载模块的电性需求，并具有一直流转换器和一串并联切换器。第一电池，电性连接于该直流转换器，用以提供一第一输入电压，并经该直流转换器处理成为一转换后直流电压。第二电池，电性连接与该串并联切换器，用以提供一第二输入电压。该电池控制器根据该电性需求，控制该串并联切换器于一串联模式和一并联模式间进行切换。间进行切换。间进行切换。

【技术实现步骤摘要】
双电池电源管理系统及其电池控制器和控制方法


[0001]本专利技术涉及一种应用于电动车的电池控制系统，特别是一种双电池电源管理系统及其电池控制器和控制方法。

技术介绍

[0002]电力电子技术的快速发展，伴随着节能减碳的全球化环保潮流，使得消费者对于电动车辆(Electronic Vehicle)的可接受度不断提高，直接刺激车辆工业的剧烈变革，传统汽车厂商无不竞相投入庞大的资源进行电动车辆的研发、制造及销售。
[0003]若以双轮电动车为例，主要依据马力与时速区分为：电动自行车(时速小于25km/h)、电动小型轻型机车(马力小于1.34hp(1kW)、时速小于45km/h)、电动轻型机车(马力介于1.34hp(1kW)至5hp(3.73kW)之间、时速小于75km/h)、电动普通重型机车(马力介于5hp(3.73kW)至40hp(30kW)之间、时速大于75km/h)、电动大型重型机车(马力介于40hp(30kW)至54hp(40kW)之间、时速大于75km/h)、电动550cc以上大型重型机车(马力大于54hp(40kW)、时速大于75km/h)。其他国家有不同的规范，如电动自行车(马力小于400W、时速小于25km/h)、电动轻型摩托车(马力介于400W至4kW之间、时速介于25km/h至45km/h之间、电动摩托车(马力大于4kW、时速大于50km/h)。而其电控架构主要是包括蓄电池组(battery module)、马达控制器(Motor controller unit)、以及马达总成(motor assembly)。而双轮电动车在低速、高速、抑或是爬坡(负载增加)等各种不同行驶情境下，确实不宜由单一电池组同时满足使用者对于马力及续航力的需求。因此，现有技术有提出结合高能量电池及高功率电池的复合式电池系统来达成此目的，如台湾专利号第I532294号所提出“可携式复合型电池系统”即为一例。但是，此第I532294专利号所公开的是“并联式”复合电池系统，虽然可依据负载需求，透过将高能量电池组及高功率电池组并联后获致较佳的输出功率，但是整体输出电压仍受限于两个电池组中的一者(通常是高电流电池组)的输出电压。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的，在于提供一种双电池电源管理系统及其电池控制器和控制方法，通过一高能量电池与一高功率电池的互补特性，而能针对马力与续航力进行优化的兼容考虑。
[0005]本专利技术的另一目的，在于提供一种双电池电源管理系统及其电池控制器和控制方法，可将一高能量电池与一高功率电池间进行串/并联控制，于启动、加速与上坡时，将电池并联以输出大电流，于高速行驶时将电池串联，提供高电压输出，且于电池串并联切换时，可线性调整输出电压，避免输出电压呈现阶梯式变化的缺点。
[0006]为获得上述各目的，本专利技术可通过提供一种可线性改变电池输出电压与电流的直流转换器，搭配一个串并联切换器，在并联切换至串联时控制输出电压由低至高变化；在串联切换至并联前，先令转换器输出电压由高至低变化，再切换为并联模式，同时让转换器输出与所并联的电池电压相同，达到线性改变输出电压的目的。
[0007]在实施例中，双电池电源管理系统包括负载模块、电池控制器、第一电池、以及第二电池。电池控制器，电性连接于该负载模块，用以接收该负载模块的电性需求，并具有一直流转换器和一串并联切换器。第一电池，电性连接于该直流转换器，用以提供一第一输入电压，并经该直流转换器处理成为一转换后直流电压。第二电池，电性连接与该串并联切换器，用以提供一第二输入电压。其中，该电池控制器根据该电性需求，控制该串并联切换器于一串联模式和一并联模式间进行切换。当串联模式时，该串并联切换器将该转换后直流电压和该第二输入电压串接成为一串联输出电压，提供于该负载模块。当处于该并联模式时，该串并联切换器将该转换后直流电压和该第二输入电压并接成为一并联输出电压后，提供于该负载模块。
[0008]本专利技术所述电池控制器还包括处理器，用以接收该电性需求，并据以控制该直流转换器和该串并联切换器。
[0009]在一些实施例中，负载模块是一马达与马达控制器总成。
[0010]在一些实施例中，双电池电源管理系统还包括一充电器用以对该第一电池进行充电。
[0011]本专利技术另提供一种电池控制器。该电池控制器用以根据一负载模块的电性需求，于一串联模式和一并联模式间进行操作，亦与一第一电池和一第二电池呈电性连接，并包括：一直流转换器用以接收该第一电池所提供的一第一输入电压后，经转换后成为一转换后直流电压；串并联切换器用以接收该转换后直流电压和该第一电池所提供的一第二输入电压。当处于该串联模式时，该串并联切换器将该转换后直流电压和该第二输入电压串接成为一串联输出电压，提供于该负载模块；当处于该并联模式时，该串并联切换器将该转换后直流电压和该第二输入电压并接成为一并联输出电压后，提供于该负载模块。
[0012]在一些实施例中，该电池控制器还包括一处理器用以接收该电性需求，并据以控制该直流转换器和该串并联切换器。
[0013]最后本专利技术提供一种控制方法。在一实施例中，控制方法包括：提供该电池控制器，该电池控器用以根据一负载模块的电性需求，于一串联模式和一并联模式间进行切换，亦与一第一电池和一第二电池呈电性连接；提供一直流转换器，用以接收该第一电池所提供的一第一输入电压后，经转换后成为一转换后直流电压；提供一串并联切换器，用以接收该转换后直流电压和该第一电池所提供的一第二输入电压；当处于该串联模式时，该串并联切换器将该转换后直流电压和该第二输入电压串接成为一串联输出电压，提供于该负载模块；当处于该并联模式时，该串并联切换器将该转换后直流电压和该第二输入电压并接成为一并联输出电压后，提供于该负载模块。
[0014]在一些实施中，控制方法还包括：提供一处理器，用以接收该电性需求，并据以控制该直流转换器和该串并联切换器；该处理器根据一第一阀值，判断由该并联模式切换至该串联模式；该处理器根据一第二阀值，判断由该串联模式切换至并联模式。
[0015]在一些实施中，控制方法还包括：当由该并联模式切换至该串联模式时，以脉波宽度调变(PWM)方式调整该转换后直流电压的工作周期。
[0016]在一些实施中，控制方法还包括该第一阀值为该第二输入电压，该第二阀值为该第一阀值的90％。
[0017]在一些实施中，控制方法还包括提供一充电器，用以对该第一电池进行充电
附图说明
[0018]为让本专利技术的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，附图说明如下：
[0019]图1为本专利技术的一种双电池电源管理系统的方块示意图；
[0020]图2为直流转换器和串并联切换器的电路图；
[0021]图3A为低速行驶情境下的控制方法流程图；
[0022]图3B为高速行驶情境下的控制方法流程图；
[0023]图3C为负载增加情境下的控制方法流程图；以及
[0024]图4为电压/电流转换曲线图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双电池电源管理系统，包括：一负载模块；一电池控制器，电性连接于该负载模块，用以接收该负载模块的电性需求，并具有一直流转换器和一串并联切换器；一第一电池，电性连接于该直流转换器，用以提供一第一输入电压，并经该直流转换器处理成为一转换后直流电压；以及一第二电池，电性连接与该串并联切换器，用以提供一第二输入电压；其中，该电池控制器根据该电性需求，控制该串并联切换器于一串联模式和一并联模式间进行切换；当处于该串联模式时，该串并联切换器将该转换后直流电压和该第二输入电压串接成为一串联输出电压，提供于该负载模块；当处于该并联模式时，该串并联切换器将该转换后直流电压和该第二输入电压并接成为一并联输出电压后，提供于该负载模块。2.如权利要求1所述的双电池电源管理系统，其中，该电池控制器还包括：一处理器，用以接收该电性需求，并据以控制该直流转换器和该串并联切换器。3.如权利要求1所述的双电池电源管理系统，其中，该负载模块是一马达与马达控制器总成。4.如权利要求1所述的双电池电源管理系统，还包括：一充电器，用以对该第一电池进行充电。5.一种电池控制器，用以根据一负载模块的电性需求，于一串联模式和一并联模式间进行操作，亦与一第一电池和一第二电池呈电性连接，并包括：一直流转换器，用以接收该第一电池所提供的一第一输入电压后，经转换后成为一转换后直流电压；以及一串并联切换器，用以接收该转换后直流电压和该第一电池所提供的一第二输入电压；其中，当处于该串联模式时，该串并联切换器将该转换后直流电压和该第二输入电压串接成为一串联输出电压，提供于该负载模块；当处于该并联模式...

【专利技术属性】
技术研发人员：林明赞，
申请(专利权)人：英华达上海电子有限公司英华达股份有限公司，
类型：发明
国别省市：