CN101764568B - 电致驱动的移动载具,电力系统与电源管理方法 - Google Patents

Abstract

一种电致驱动移动载具的电源管理系统，其包括操作模块、第一控制单元、多个电池模块及一马达模块。操作模块至少具有一第一切换单元；控制单元耦接至操作模块，并依据第一切换单元的状态，而输出第一控制信号；多个电池模块共同耦接控制单元，以依据第一控制信号而选择电池模块其中之一输出电力，并决定输出电力的大小；而马达模块则耦接电池模块，以依据电池模块所输出的电力而提供移动载具动力。

Description

电致驱动的移动载具,电力系统与电源管理方法

技术领域

本发明是有关于一种移动载具的电源管理系统，且特别是有关于一种电致驱动的移动载具。

背景技术

近年来环保意识高涨，在节能减碳的趋势下，电动车的技术便快速地发展，而当锂电池取代铅酸电池成为电动车的电池模块后，更改善了铅酸电池模块续航力与动力性能不佳的缺点。一般而言，传统二轮电动机车因为所需电压较四轮电动车低，所以其电池模块内锂电池的数量远少于四轮电动车，且模块重量也较轻。在考虑充电方便性与电流输出大小的情况之下，电动机车大多使用可抽取式的电池模块作为电力供应系统，而四轮电动车则大多使用车上固定型电池模块。轻型电动车(Light Electric Vehicle，LEV)的发展，是在同时考虑电动机车的移动方便性与四轮电动车的安全舒适性所产生的人性化移动载具，其电力需求介于电动机车与四轮电动车间，因此在设计考虑中，LEV的电池模块亦可兼具电动机车和四轮电动车的优点。

多电池模块在LEV使用相当普遍，其各单一模块的重量在一般人可接受的范围，且电池模块亦可进行大电流放电。这样多电池模块的设计，同时结合了电动机车可抽换式电池模块与四轮电动车车上型车充模式的优点。由于驱动LEV所需的电力相当大，此种多模块大多数采用模块并联的方式使用，以减少在大电流输出时，单一电池模块所承受的负载，延长电池模块使用寿命。然而多个电池模块并联的缺点在于必须考虑个别模块的电压与电容量的均匀性问题，若在电池模块使用过程中，其中一模块电压低于其它模块，则会有放电不均及高电压模块对低电压模块充电的现象发生。为了解决上述现象，已知技术在各模块电流输出中增加单向电流闸门或电流开关作为防范，但是此种电量管理模式会增加总能量损耗及增加成本，且会提高各模块在估计使用电量与回充电能的困难。

发明内容

本发明提供一种电致驱动的移动载具，其可以循序切换电源使用的模式。

本发明提供一种移动载具的电力系统，其可提供移动载具运动时所需的电力。

本发明提供一种电源管理方法，以提高移动载具多电池模块管理的方便性。

本发明提出一种电致驱动的移动载具，其包括操作模块、第一控制单元、多个电池模块及一马达模块。操作模块至少具有一第一切换单元，并且可以耦接至第一控制单元。第一控制单元则可以依据第一切换单元的状态，而输出第一控制信号给电池模块。藉此，电池模块就可以依据第一控制信号而选择电池模块其中之一输出电力给马达模块，并且决定输出电力的大小。而马达模块可以依据电池模块所输出的电力而提供移动载具动力。其中，当第一控制单元控制提供给马达模块的电力由电池模块其中之一切换至另一电池模块输出时，则先使供给马达模块的电力从额定值降至安全值，直到电池模块的切换操作完成后，第一控制单元再使提供给马达模块的电力从安全值切回额定值。

从另一观点来看，本发明提出一种移动载具的电力系统，其包括第一控制单元及多个电池模块。第一控制单元可以耦接至操作模块，并且依据第一使用者操作信号，而输出第一控制信号给电池模块。而电池模块则可以依据第一控制信号而选择电池模块其中之一输出电力给移动载具，并且决定所输出电力的大小。其中，当第一控制单元控制提供给移动载具的电力由电池模块其中之一切换至另一电池模块输出时，则先使供给移动载具的电力从额定值降至安全值，直到电池模块的切换操作完成后，则第一控制单元再使提供给移动载具的电力从安全值切回额定值。

从另一观点来看，本发明还提出一种电源管理方法，适用于具有多个电池模块的移动载具，而电池模块则以提供移动载具运动所需的电力。本发明所提供的电源管理方法包括检测目前用来提供电力的电池模块的电量，并且在目前提供电力的电池模块电量低于最低临界值时，则将提供给移动载具的电从额定值降至安全值。此时，进行切换程序，以切换电池模块其中另一继续提供移动载具运动所需的电力。当切换程序完成后，则将提供给移动载具的电力从安全值切回额定值。

基于上述，本发明采用循序式切换模块使用电容量的观念进行电池模块的电量管理，并以降低电力至安全值的方式解决循序切换模块对驱动系统的冲击，以简化电池模块电容量使用与电量估计的程序，且降低电源控制的成本。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明的一实施例的电致驱动的移动载具的系统方块图。

图2依照本发明的一较佳实施例的一种电力系统的系统方块图。

图3是本发明的一实施例的电池模块其操作模式与所需电量的示意图。

图4是本发明的一实施例的各电池模块操作模式间切换的示意图。

[主要元件标号说明]

100：电致驱动的移动载具

110：操作模块

120：电力系统

130：第一控制单元

132、134、136：电池模块

140：马达模块

111：第一切换单元

113：第二切换单元

200：第二控制单元

220、240、260：电池单元

310：效能模式

320：经济模式

330：强制切换模式

具体实施方式

图1是本发明的一实施例的电致驱动的移动载具的系统方块图。请参照图1，本发明所提供的移动载具100，包括操作模块110、电力系统120和马达模块140。其中，操作模块110可以耦接电力系统120，而电力系统120则可以耦接马达模块140。

图2绘示为依照本发明的一较佳实施例的一种电力系统的系统方块图。请合并参照图1和图2，电力系统120可以包括第一控制单元130和多个电池模块，例如132、134和136。第一控制单元130可以耦接操作模块110，并且可以分别耦接电池模块132、134和136。另外，电池模块132、134和136则可以分别耦接马达模块140。

在本实施例中，电池模块132可以包括第二控制单元200，以及多个电池单元，例如220、240和260。每一电池单元都可以是锂电池，可以分别耦接第二控制单元200，而第二控制单元200则可以耦接第一控制单元130。虽然本实施例仅介绍电池模块132的结构，但是本领域技术人员可以自行推得其它电池模块的结构，在此不再为文赘述。

电池模块132、134和136提供移动载具100运动所需的电力，而移动载具100电源管理方法步骤如下：首先检测目前提供电力的电池模块132的电量，当目前提供电力的电池模块132电量低于最低临界值时，则将提供给移动载具100的电力从额定值降至安全值；接着进行切换程序，以切换至另一电池模块134继续提供移动载具100运动所需的电力，当切换程序完成后，则将提供给移动载具100的电力从安全值切回额定值。下文中，本实施例将对电致驱动的移动载具100作详细说明。

本实施例中，每个电池模块132、134和136有三个操作模式，如图3所示，包括效能模式310、经济模式320与强制切换模式330，效能模式310所需的电力值大于经济模式320与强制切换模式330。在电池模块132中，起始电量的使用可以利用配置在操作模块110上的第一切换单元111在效能模式310下或经济模式320下相互切换，当第一切换单元111为第一状态时，则第一控制单元130使提供给马达模块140的电力为效能模式310，而当第一切换单元111为第二状态时，则控制单元130使提供给马达模块140的电力为经济模式320。

本实施例的第一控制单元130与操作模块110耦接，并且依据第一切换单元111的状态而输出第一控制信号。依据所述的第一控制信号，耦接于第一控制单元130的第二控制单元200便控制所对应的电池模块132、134或136内的电池单元220、240和260是否输出储存的电能，并决定所输出电力的大小。马达模块140则耦接于电池模块132、134和136，当电池模块132、134和136其中之一输出电力后，马达模块140便可提供移动载具100运动时所需的动力。因此，本实施例的电致驱动的移动载具100可依据使用需求，切换第一切换单元111的状态，便可在效能模式310与经济模式320中，任意切换电池模块132、134和136的操作模式，使马达模块140得到符合需求的动力。

另外，在本实施例中操作模块110还配置第二切换单元113，第一控制单元130可通过切换第二切换单元113的状态，决定是否从原来供电的电池模块132，切换至另一电池模块134继续供电给马达模块140。图4为本实施例中，各电池模块132、134和136操作模式间切换的示意图。当操作者在使用电池模块132，使其剩余电量低于电池模块132效能模式310所需的电力时，电池模块132便进入经济模式320，并自动降低输出功率，此时电池模块132便会通过管理机制，例如电池管理单元，输出第一警告信号给操作者。在电池模块132进入经济模式320后，若切换第一切换单元111的状态至第一状态，则必进入未使用电量的电池模块134，并自动回复效能模式310；若操作者在电池模块132进入经济模式320后，将第一切换单元111保持在第二状态，而切换第二切换单元113至电池模块134，则第一控制单元130便会选择电池模块134并继续使用经济模式320。在本实施例中，即使电池模块132的电量仍然在效能模式310中，亦可利用第二切换单元113切换至电池模块134的效能状态310继续供电。

当继续使用电池模块132的电量，使电池模块132的电量低于最低临界值时，便进入强制切换模式330，此时电池管理单元会输出第二警告信号给操作者，在一段时间内，第一控制单元130便自动切换至电池模块134且回复效能模式310，继续供给马达模块140所需的电力以带动移动载具100。

值得注意的是，为了降低切换电池模块132、134和136时对系统的冲击，第一控制单元130在执行任何切换程序前，先使供给马达模块140的电力从额定值降至安全值，直到电池模块132、134和136切换操作完成后，第一控制单元130再使提供给马达模块140的电力从安全值切回额定值。其中，所述安全值需小于电池模块132、134和136经济模式320中的电力值，且所述额定值为在效能模式310与经济模式320二者其中之一的电力值。

综上所述，本发明的多电池模块移动载具的电源管理采用电池模块内建三阶段电容量使用模式，且电容量的使用具有循序示切换的功能，并在执行切电池模块切换程序时，利用降低切换时的电力至安全值，来减低切换程序对系统的影响。而电池模块使用时还可依循操作者需求手动或自动切换，增加电池模块使用其电容量的弹性与此电源管理方式的实用性，不但简化移动载具内多电池模块其电容量使用与电量估计的程序，还可降低电源管理的成本。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (16)

1.一种电致驱动的移动载具，包括：

操作模块，至少具有一第一切换单元；

第一控制单元，耦接至该操作模块，并依据该第一切换单元的状态，而输出第一控制信号；

多个电池模块，共同耦接该第一控制单元，以依据该第一控制信号而选择该些电池模块其中之一输出电力，并决定所输出电力的大小；以及

马达模块，耦接该些电池模块，以依据该些电池模块所输出的电力而提供该移动载具动力，

其中当该第一控制单元控制提供给该马达模块的电力由该些电池模块其中之一切换至另一电池模块输出时，则先使供给该马达模块的电力大小从额定值降至安全值，直到该些电池模块的切换操作完成后，该第一控制单元再使提供给该马达模块的电力大小从该安全值切回该额定值。

2.根据权利要求1所述的移动载具，其中该第一控制单元在用来提供电力给该马达系统的电池模块的电量低于最低临界值时，则自动切换至另一电池模块继续供给该马达系统所需的电力。

3.根据权利要求1所述的移动载具，其中该操作模块还包括第二切换单元。

4.根据权利要求3所述的移动载具，其中该第一控制单元依据该第二切换单元的状态，而决定是否从原先用来提供电力的电池模块，切换至另一电池模块继续提供电力给该马达模块。

5.根据权利要求1所述的移动载具，其中当该第一切换单元为第一状态时，则该第一控制单元使提供给该马达模块的电力为效能模式，而当该第一切换单元为第二状态时，则该第一控制单元使提供给该马达模块的电力为经济模式，其中在该效能模式中的电力大于在该经济模式中的电力。

6.根据权利要求5所述的移动载具，其中在该经济模式中的电力值大于该安全值。

7.根据权利要求5所述的移动载具，其中该额定值为在该效能模式和该经济模式二者其中之一的电力值。

8.一种移动载具的电力系统，包括：

第一控制单元，耦接至该操作模块，并依据第一使用者操作信号，而输出第一控制信号；以及

多个电池模块，共同耦接该第一控制单元，以依据该第一控制信号而选择该些电池模块其中之一输出电力给该移动载具，并决定所输出电力的大小，

其中当该第一控制单元控制提供给该移动载具的电力由该些电池模块其中之一切换至另一电池模块输出时，则先使供给该移动载具的电力大小从额定值降至安全值，直到该些电池模块的切换操作完成后，则该第一控制单元再使提供给该移动载具的电力大小从该安全值切回该额定值。

9.根据权利要求8所述的电力系统，其中该控制单元在用来提供电力给该移动载具的电池模块的电量低于最低临界值时，则自动切换至另一电池模块继续供给该移动载具运动所需的电力。

10.根据权利要求8所述的电力系统，其中该第一控制单元依据第二使用者操作信号的状态，而决定是否从原先用来提供电力的电池模块，切换至另一电池模块继续提供电力给该移动载具。

11.根据权利要求8所述的电力系统，其中该些电池模块所输出的电力包括效能模式和经济模式，其中在该效能模式中的电力大于在该经济模式中的电力。

12.根据权利要求11所述的电力系统，其中在该经济模式中的电力值大于该安全值。

13.根据权利要求11所述的电力系统，其中该额定值为在该效能模式和该经济模式二者其中之一的电力值。

14.根据权利要求8所述的电力系统，其中每一电池模块包括：

第二控制单元，耦接该第一控制单元，以依据该第一控制信号来控制对应的电池模块操作；以及

多个电池单元，用以储存电能，并耦接该第二控制单元，以依据该第二控制单元的输出而决定是否将所储存的电能输出。

15.一种电源管理方法，适用于具有多个电池模块的移动载具，而该些电池模块用以提供该移动载具运动所需的电力，其中该电源管理方法包括下列步骤：

检测目前用来提供电力的电池模块的电量；

当目前提供电力的电池模块电量低于最低临界值时，则将提供给该移动载具的电力大小从额定值降至安全值；

进行切换程序，以切换至该些电池模块其中另一电池模块继续提供该移动载具运动所需的电力；以及

当该切换程序完成后，则将提供给该移动载具的电力大小从该安全值切回该额定值。

16.根据权利要求15所述的电源管理方法，还包括下列步骤：

当检测到切换操作事件发生时，则将提供给该移动载具运动的电力大小从该额定值降至该安全值；

进行该切换程序；以及

当该切换程序完成后，则将提供给该移动载具的电力大小从该安全值切回该额定值。

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