CN102761167B - 两轮载具电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种两轮载具电池管理系统，主要为由一输电系统以及一储能系统所构成；所述输电系统以一交流电源连接至一次侧绕组，并令所述一次侧绕组接收前述交流电源；所述储能系统设置于两轮载具上，以控制电路用于监视电池一预定参数与输出一控制信号，控制电路的一个回授信号来导通/截止二次侧绕组与所述电池的连接，以配合所述控制电路的控制信号再提高所述升压电源对电池充电；因控制电路连接至电池的输出端，以取得电池的预定参数(电压值)，藉由预定参数的变压决定执行特定充电模式。

Description

两轮载具电池管理系统

技术领域

本发明关于一种两轮载具电池管理系统，特别是指一种一次侧绕组的电力源可非接触电磁耦合至二次侧绕组，以利用二次侧绕组设置于驻车架的两轮载具提供充电与放电的管理系统。

背景技术

近几年纯电动车技术不断发展，因为纯电动车就是完全采用电来担任动力，使用马达与电机控制系统驱动，由于不使用汽油燃料，没有引擎的工作声响，也没有排放管的排放气体，是具备最佳的环保诉求，而电动车在使用上除了便利性的考量，更必须考虑电源能量供应时间长短的问题，要达到长时间电源能量持续的供应及缩小供电电池所需占用的空间，并考虑供电电池是否可方便充电的功能及适用电压等问题。

镍氢电池、或锂铁电池、或锂电池的供电电池已经成为电动车主要的电力电源，尽可能延长供电电池一次充电后的使用时间与加速充电一次的时间是电池电源管理的两大课题。

电动车因为对供电电池的要求极高，必须具有高能量密度、高电力密度、快速充电和深度放电的性能，而且要求成本低、使用寿命长。根据供电电池(二次电池)的电化学反应，不少文献提出电池放电最佳化的应用技术与方法，然而有关加速电池充电的技术却大多为定电流后定电压的延伸作法，很少有更有效的充电方式被提出。

本发明针对两轮载具的二次电池的充电模式找出变动定电流的充电配方，达到充电效率最佳化的目的。

发明内容

本发明主要目的即在于提供一种两轮载具电池管理系统，主要为一分离式变压器做为电能传输，为当交流电源电连接一次侧绕组，用以输出交流电源与二次侧绕组成为非接触电磁耦合，并在二次侧绕组接收所述非接触电磁耦合以产生所述电池的充电电源。

本发明的次一目的在于提供一种两轮载具电池管理系统，主要为人机界面单元对控制电路传达充电模式的使用者信息，所述控制电路用于监视电池一预定参数与输出一控制信号，使二次侧绕组配合所述控制电路的控制信号再提高所述升压电源对电池充电。

本发明的另一目的在于提供一种两轮载具电池管理系统，主要为人机界面单元对控制电路传达放电模式的使用者信息，所述控制电路用以将电池的直流电源经转换电路转换成一交流电源，使交流电源经由二次侧绕组，利用与一次侧绕组的非接触电磁耦合传递，将电池的电能传递到一次侧绕组，以进行放电程序。

本发明的再一目的在于提供一种控制电路用于监视电池一预定参数，其内建有不同充电模式的控制电路，并配合一连接于一次侧绕组与二次侧绕组的回授信号，使所述控制电路更连接至电池的输出端，以取得待电池的电压值(或电流值)，藉由电压值(或电流值)的变压决定执行特定充电模式。

本发明的又一目的在于提供一种两轮载具电池管理系统，于所述控制电路内建脉宽调变器，其输出的脉宽调变信号能决定二次侧绕组输出交流电源电压大小，故控制电路可在充电程序下随时监视电池参数变化，并依照参数变化输出回馈信号，以控制脉宽调变器输出脉宽调变信号，使得二次侧绕组提供电池最佳的充电电源。

可达成上述创作目的之两轮载具电池管理系统，包括有：

一输电系统，以一输入端连接一交流电源至一次侧绕组，一次侧绕组置于地面或墙面，交流电源连接一置于地面或墙面的交流电源并将其转换为另一交流电源连接至一次侧绕组；

一储能系统，设置于两轮载具上，储能系统通过二次侧绕组感应另一交流电源而输出一升压电源，所述二次侧绕组设置于两轮载具的驻车架，保持一间隙以与一次侧绕组构成非接触电磁耦合连接以产生感应电动势使的相互导通，一次侧绕组与二次侧绕组为相互对称且相互接近而不接触的两个分离线圈绕组，一次侧绕组与二次侧绕组构成一变压器以产生非接触电磁；其包括：控制电路用于监视电池一预定参数与输出一控制信号、一回授信号，于一预定周期时间内导通二次侧绕组间感应电动势并控制转换电路对所述充电电路和所述放电电路的作业；转换电路根据控制信号对充电电路和放电电路进行控制作业，当两轮载具立起驻车架时设置于两轮载具上的转换电路通过一开关电路与驻车架上的二次侧绕组连接导通，同时转换电路通过开关电路连接至后续的电池；二次侧绕组受控制电路的一个回授信号来导通/截止一次侧绕组与所述电池的连接，当二次侧绕组与一电池连接时，二次侧绕组配合控制电路的控制信号再提高升压电源对电池进行充电或放电，以补偿绕组间非接触电磁耦合损耗的电能。

与现有技术相比，本发明所述的两轮载具电池管理系统，其一次侧绕组的电力源可非接触电磁耦合至二次侧绕组，以利用二次侧绕组设置于驻车架的两轮载具提供充电与放电。

附图说明

图1为本发明两轮载具电池管理系统的充电程序流程图。

图2为所述两轮载具电池管理系统的放电程序流程图。

附图标记说明：1-输电系统；11-交流电源；12-一次侧绕组；2-储能系统；21-二次侧绕组；22-控制电路；23-回授信号；24-转换电路；25-电池；3-人机界面单元；4-输出装置；d-间隙。

具体实施方式

请参阅图1，本发明所提供的两轮载具电池管理系统，主要包括有：一输电系统1以及一储能系统2所构成；所述储能系统2可从位于输出装置4的电池25提供一预定的电源输出，在输出装置4与电池25的输出端之间，有一控制电路22用以感测电池25的一预定操作参数。

所述输电系统1以一输入端连接一交流电源11与一次侧绕组12所组成，所述交流电源11连接一至于地面或墙面的交流电源，并将交流电源转换为另一交流电源连接至一次侧绕组12(或至于地面或墙面的一次侧绕组12)，并令所述一次侧绕组12接收转换后的另一交流电源；

所述储能系统2设置于两轮载具上，为以二次侧绕组21感应所述交流电源而输出一升压电源。其特征在于，所述一次侧绕组12与二次侧绕组21为相互对称且相互接近而不接触的两个分离线圈绕组，并构成一变压器以产生非接触电磁；又所述储能系统2进而包括：二次侧绕组21、控制电路22、转换电路24、回授信号23以及电池25；所述二次侧绕组21保持一间隙d与一次侧绕组12构成非接触电磁耦合连接，以产生感应电动势使之相互导通；所述控制电路22用于监视电池25一预定参数与输出一控制信号、一回授信号23，于一预定周期时间内导通二次侧绕组21间感应电动势并控制转换电路24对所述充电电路和所述放电电路的作业；所述控制电路22内建有多级电流充电模式(包含有第一、第二、第三充电模式)；所述转换电路24根据所述控制信号控制转换电路24对电池25的充电(或放电)；所述二次侧绕组21受控制电路22的一个回授信号23来导通/截止一次侧绕组12与所述电池25的连接，当二次侧绕组21与一电池25连接时，配合所述控制电路22的控制信号再提高所述升压电源对电池25充电(或放电)，以补偿绕组间非接触电磁耦合损耗的电能。

本发明的变压器为由一次侧绕组12与二次侧绕组21所构成，所述绕组皆为铁芯或其他导引磁场的装置所组成，其上皆绕有线圈。所述两轮载具上设置有控制电路22、转换电路24、回授信号23、电池25以及驻车架；其特征在于，所述驻车架上进而包括设有二次侧绕组21，所述两轮载具与驻车架为以开关电路构成二电路间的导通或不导通；

当两轮载具立起驻车架时，设置于两轮载具上的转换电路24为以开关电路与驻车架上的二次侧绕组21连接导通，同时转换电路24藉由开关电路连接至后续的电池25，因所述二次侧绕组21被导线连接至开关电路，此导线对与后续的转换电路24电路相耦合。

所述变压器当一次侧绕组12开口处与二次侧绕组21其开口处相互接近(或所述一次侧绕组12与二次侧绕组21的耦合脚相互对称且开口处相互接近)，即产生非接触电磁耦合效应，以将一次侧绕组12的电力源以非接触电磁耦合至二次侧绕组21，或者将二次侧绕组21的电力源非接触电磁耦合至一次侧绕组12。

本发明的控制电路22受人机界面单元3的使用者信息输出一控制信号时，能根据所述控制信号控制转换电路24的充电或放电程序，当所述输电系统1的交流电源11电连接一次侧绕组12，为提供一次侧绕组12的交流电源非接触电磁耦合至二次侧绕组21，所述控制电路22侦测一次侧绕组12与二次侧绕组21耦合，控制电路22受人机界面单元3的使用者信息输出一控制信号，使所述转换电路24电连接电池25与二次侧绕组21，让二次侧绕组21透过转换电路24依据所述控制信号对电池25进行非接触电能充电或放电程序的切换；使二次侧绕组21与一次侧绕组12构成非接触电磁耦合以产生所述电池25的充电电源。

所述控制电路22所监视电池25的一预定参数，其特征在于，所述参数是电池25于充电期间电池25的电压值(或电流值)，所述控制电路22能于电池25达到一预定电压值(或电流值)时终止转换电路24对所述电池25充电。所述控制电路22其内建有不同充电模式的控制电路22，所述控制电路22能够依照待电池25充电时的电压变化，以高频快速充电速率调整充电电源的大小；

所述控制电路22并配合一连接于二次侧绕组21的回授信号23，所述回授信号23的升压电源为由二次侧绕组21与一次侧绕组12耦合连接起的预定时间中，以一恒定电压源供给一高于交流电源的上升电压给二次侧绕组21。所述控制电路22更连接至电池25的输出端，以取得待电池25的电压值(或电流值)，藉由电压值(或电流值)的变压决定执行特定充电模式。

所述回授信号23受一控制电路22供给一设定电压至所述二次侧绕组21的设定电压输入端，在所述转换电路24接通时，控制电路22以一预定时间设定对电池25充电，且在所述预定时间过去以后，设定回授信号23至正常操作的一电压对电池25充电。由于所述控制电路22内建脉宽调变器，其输出的脉宽调变信号的脉波宽度能决定二次侧绕组21输出交流电源电压大小，故控制电路22可在充电程序下随时监视电池25参数(电压或电流)变化，并依照参数变化输出回馈信号，以控制脉宽调变器输出脉宽调变信号的脉波宽度，使得二次侧绕组21提供电池25最佳的充电电源。

所述两轮载具更包含一人机界面单元3，所述人机界面单元3能通过使用者信息的读入而驱动控制电路22充电或放电；所述人机界面单元3为一具有充电或放电功能选项的按键、或触控荧幕、或图形界面，主要为提供充电模式或放电模式的使用者信息对控制电路22输出一控制信号，使转换电路24根据所述控制信号控制转换电路24对电池25的充电或放电；

如图1所示为充电模式，所述人机界面单元3对控制电路22传达充电模式的使用者信息，所述控制电路22用于监视电池25一预定参数与输出一控制信号，将交流电源由转换电路24对电池25充电，同时，二次侧绕组21与回授信号23配合所述控制电路22的控制信号，再提高所述升压电源对电池25充电；

如图2所示为放电模式，所述人机界面单元3对控制电路22传达放电模式的使用者信息，控制电路22用以将电池25的交流电源经转换电路24转换成一交流电源，使转交流电源经由二次侧绕组21，利用与一次侧绕组12的非接触电磁耦合传递，将电池25的电能传递到交流电源11，以进行放电程序。

本发明控制电路22可识别电池25类型并自动选择正确的充电格式(chargingformat)，若将非经认可的电池25安装入充电器，将无法达成导通。所述控制电路22亦能计算电池25的自动放电(self discharge)，并可启动电池25平衡处理，或者是以最佳化方式将电池25监视与启动保护措施，以防止电池25过压或欠压，并将此资讯传递给人机界面单元3。

以上所述实施例的揭示用以说明本发明，并非用以限制本发明，故举凡数值的变化与等效元件的置换，仍应隶属本发明的范畴。

Claims (4)

1.一种两轮载具电池管理系统，其特征在于，包括一输电系统和一储能系统，其中：

所述输电系统，以一输入端连接一交流电源至一次侧绕组，所述一次侧绕组置于地面或墙面，所述交流电源连接一置于地面或墙面的交流电源，并将所述置于地面或墙面的交流电源转换为另一交流电源连接至所述一次侧绕组；

所述储能系统，设置于两轮载具上；

该储能系统包括控制电路、转换电路、充电电路、放电电路和二次侧绕组，所述储能系统通过所述二次侧绕组感应所述另一交流电源而输出一升压电源，其中，

所述二次侧绕组设置于两轮载具的驻车架，保持一间隙以与一次侧绕组构成非接触电磁耦合连接，以产生感应电动势使一次侧绕组与二次侧绕组相互导通，所述一次侧绕组与所述二次侧绕组为相互对称且相互接近而不接触的两个分离线圈绕组，所述一次侧绕组与所述二次侧绕组构成一变压器以产生非接触电磁；

所述控制电路，用于监视电池一预定参数与输出一控制信号和一回授信号，于一预定周期时间内导通二次侧绕组间感应电动势并控制所述转换电路对所述充电电路和所述放电电路的作业；

所述转换电路根据所述控制信号对所述充电电路和所述放电电路进行控制作业，当两轮载具立起驻车架时设置于两轮载具上的所述转换电路通过一开关电路与驻车架上的所述二次侧绕组连接导通，同时所述转换电路通过所述开关电路连接至后续的电池；

所述二次侧绕组，受所述控制电路的一个回授信号来导通或截止一次侧绕组与所述电池的连接，当所述二次侧绕组与一电池连接时，所述二次侧绕组配合所述控制电路的控制信号再提高所述升压电源的电压以对电池进行充电或放电，以补偿绕组间非接触电磁耦合损耗的电能。

2.如权利要求1所述的两轮载具电池管理系统，其特征在于，所述控制电路输出一控制信号，并根据所述控制信号控制所述转换电路的充电或放电程序，所述转换电路分别电连接于电池与二次侧绕组，当所述二次侧绕组与所述一次侧绕组非接触电磁耦合时，所述电池会通过所述转换电路依据所述控制信号对所述二次侧绕组进行非接触电能充电或放电程序的切换。

3.如权利要求1所述的两轮载具电池管理系统，其特征在于，所述升压电源为由二次侧绕组与一次侧绕组耦合连接起的预定时间中，二次侧绕组的升压电压以一高于一次侧绕组的输入电压对所述电池充电到一既定电压。

4.如权利要求1所述的两轮载具电池管理系统，其特征在于，所述二次侧绕组的升压电源受一控制电路供给一设定电压至所述电池的输入端，通过二次侧绕组在所述转换电路接通电池时，控制电路以一预定时间设定先对电池缓慢充电，且在所述预定时间过去以后，设定升压电源至正常操作时间的一电压对电池充电。