TW201301624A - 多電池之能量管理系統 - Google Patents

Abstract

一種多電池之能量管理系統，包括：複數個電池單元；一電壓偵測單元，用以偵測該等電池單元之電壓；一第一切換單元，連接至該等電池單元及一應用裝置，係用以進行切換以將任一電池單元電性連接至應用裝置，進而提供應用裝置之所需電力；一供電單元；一第二切換單元，連接至該等電池單元及供電單元，用以進行切換以將任一電池單元電性連接至供電單元，進而以供電單元對相連接之電池單元進行充電；一控制單元，連接至電壓偵測單元、第一切換單元及第二切換單元，用以依據電壓偵測單元之偵測結果分別對第一切換單元及第二切換單元進行控制。

Description

多電池之能量管理系統

本發明係關於一種能量管理系統，特別是關於一種用於提供電力之多電池之能量管理系統。

在節能減碳的全球趨勢下，目前許多國家皆積極發展電動車的相關產業，電動車輛大致可分為電動機車以及電動汽車兩類，其主要係以電池作為能量來源來驅動動力系統。基於安全考量，一般電池的電壓在2至4伏特，而電動車輛所使用的動力馬達，依輸出功率的不同，需以數十至上百伏特不等的電力推動，因此，對於一般的電動車輛來說，必須使用數百顆，甚至數千顆的電池才足夠作為其動力來源。

由於電池具有「當放電過度之後，則無法再次充電」的特性，以電壓為2.4伏特的一般鉛酸電池為例，當電池的電壓降至1.6伏特時，使用者必須停止使用該電池，並對其進行充電以再次使用。因此，對於電動車輛所使用的電池系統來說，由於電池的數量龐大，為避免放電過度而造成的電池損壞，因此，電池系統的管理係相當重要。

另外，習知的電動車輛充電所需時間相當長，舉例來說，使用者若以家中的電源對電動車輛進行充電，大約需時八小時，與一般車輛加油則僅需花費數分鐘相比，電動車輛的能量補給相當耗時。並且，在電動車輛的剩餘電力不足的情況下，可能產生例如馬達無法有效加速等情形，因此，對於使用者來說，若在行駛中面臨突發事件則可能有安全上的顧慮。

綜上所述，電池系統的管理方式、以及充電耗時，皆為電動車輛亟待改進的問題。

緣此，本發明之一目的即是提供一種多電池之能量管理系統，其係針對系統中各個電池的電壓進行偵測，當使用中的電池電壓不足時，立刻切換至其他電池以持續供電，並且在供電的同時亦能持續針對電壓不足的電池進行充電。

本發明為解決習知技術之問題所採用之技術手段係提供一種多電池之能量管理系統，包括複數個電池單元、一第一切換單元、一電池單元、一供電單元、一第二切換單元、以及一控制單元；電壓偵測單元係連接至該等電池單元，用以對該等電池單元之電壓進行偵測；第一切換單元係連接至應用裝置以及該等電池單元，用以進行切換以將任一電池單元電性連接至應用裝置，進而提供應用裝置之所需電力；供電單元；第二切換單元係連接至供電單元及該等電池單元，用以進行切換以將任一電池單元電性連接至供電單元，進而以供電單元對相連接之電池單元進行充電；控制單元係連接至電壓偵測單元、第一切換單元及第二切換單元，用以依據電壓偵測單元之偵測結果分別對第一切換單元及第二切換單元進行控制。於本發明中，電池單元可為電池芯、或電池組。

在本發明之較佳實施例中，當電壓偵測單元之偵測結果為第一切換單元所連接之電池單元之電壓低於一第一預設值時，控制單元係將第一切換單元切換為將應用裝置連接至電壓值高於第一預設值之另一電池單元；當電壓偵測單元之偵測結果為第二切換單元所連接之電池單元之電壓高於一第二預設值時，控制單元係將第二切換單元切換為將供電單元連接至電壓值低於第二預設值之另一電池單元。

經由本發明所採用之技術手段，以電壓偵測單元對每一電池單元持續進行電壓偵測，並據以由控制單元對第一切換單元及第二切換單元進行控制，其中第一切換單元係將應用裝置連接至任一電池單元以由其供電，第二切換單元係將任一電池單元連接至供電單元以由其進行充電。

當使用中的電池單元的電壓小於第一預設值時，控制單元即將第一切換單元切換至另一個電壓足夠的電池單元，如此可有效避免電池單元因放電過度而造成無法再次充電的狀況。

而當充電中之電池單元之電壓大於第二預設值時，表示此電池單元已完成充電程序，控制單元即將第二切換單元切換至另一個電壓不足的電池單元，因此，在持續對應用裝置供電的同時，本發明亦可持續對電壓不足的電池單元進行充電，除了節省充電時間，更能有效避免電動車輛因為電量不足而產生使用者在行車安全上的顧慮。

本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。

參閱第1圖，其係顯示本發明第一實施例之示意圖。如圖所示，本發明之多電池之能量管理系統1係供連接至例如電動車的馬達裝置等之一應用裝置2以提供其所需電力，多電池之能量管理系統1包括一控制單元11、複數個電池單元12、一電壓偵測單元13、一第一切換單元14、一第二切換單元15、以及一供電單元16；其中，電池單元12可為一鉛酸電池、或為一鋰鐵電池，供電單元16可為一發電機、一鉛酸電池、一太陽能發電裝置、或一風力發電裝置。

控制單元11係連接至電壓偵測單元13、第一切換單元14、以及第二切換單元15，電壓偵測單元13分別連接至各電池單元12，第一切換單元14連接至各電池單元12、以及應用裝置2，第二切換單元15連接至各電池單元12、以及供電單元16。

電壓偵測單元13係分別對各個電池單元12進行電壓偵測；控制單元11依據電壓偵測單元13的偵測結果，分別對第一切換單元14、以及第二切換單元15進行控制；第一切換單元14係供進行切換以將任一電池單元12電性連接至應用裝置2，進而由相連接的電池單元12提供應用裝置2所需電力；第二切換單元15係供進行切換以將任一電池單元12電性連接至供電單元16，進而由供電單元12提供電力以對相連接的電池單元12進行充電。

當電壓偵測單元13的偵測結果為第一切換單元14所連接的電池單元12的電壓低於一第一預設值時，控制單元11係將第一切換單元14切換為將應用裝置2連接至電壓值高於第一預設值的另一個電池單元12。

當電壓偵測單元13的偵測結果為第二切換單元15所連接的電池單元12的電壓高於一第二預設值時，控制單元11係將第二切換單元15切換為將供電單元16連接至電壓值低於第二預設值的另一個電池單元12。

此處，控制單元11更供對第一預設值以及第二預設值進行調整，而使用者可依據所使用的電池單元12的種類及特性來設定第一預設值以及第二預設值。舉例來說，若電池單元12係鉛酸電池，可將第一預設值調整為1.6伏特，並將第二預設值調整為2.4伏特，若電池單元係鋰鐵電池，則可將第一預設值調整為2.6伏特，並將第二預設值調整為3.6伏特。

以鉛酸電池為例，當使用中的電池單元12的電壓低於1.6伏特時，表示該電池單元12的電壓不足，第一切換單元14即切換至其他電壓足夠的電池單元12以繼續對應用裝置2供電；而當充電中的電池單元12的電壓高於2.4伏特時，表示該電池單元12已完成充電，第二切換單元15即切換至其他需要充電的電池單元12以進行充電。

請參閱第2A至2C圖，其係顯示本發明第二實施例之動作示意圖。如圖所示，多電池之能量管理系統1係提供一馬達裝置21之所需電力；其中，多電池之能量管理系統1包括三個電池單元12，其分別為第一電池121、第二電池122、以及第三電池123，其皆係為鉛酸電池，第一預設值係為1.6伏特，第二預設值係為2.4伏特。

第一切換單元14包括一固定接點140、一第一接點141、一第二接點142、以及一第三接點143，固定接點140係連接至馬達裝置21，第一接點141、第二接點142、第三接點143係分別連接至第一電池121、第二電池122、第三電池123，第一切換單元14係供控制單元11控制以使固定接點140連接至第一接點141、第二接點142、或第三接點143。第二切換單元15包括一固定接點150、一第一接點151、一第二接點152、以及一第三接點153，固定接點150係連接至供電單元16，第一接點151、第二接點152、第三接點153係分別連接至第一電池121、第二電池122、第三電池123，第一切換單元15係供控制單元11控制以使固定接點150連接至第一接點151、第二接點152、或第三接點153。

如第2A圖所示，第一切換單元14的固定接點140係連接至第一接點141，即，馬達裝置21係由第一電池121進行供電。當電壓偵測單元13偵測到第一電池121的電壓小於1.6伏特，表示第一電池121的電壓不足，請同時參照第2B圖，控制單元11係對第一切換單元14進行控制，以將固定接點140切換連接至第二接點142，即，切換為由第二電池122對馬達裝置21進行供電。

如第2B圖所示，第二切換單元15之固定接點150係連接至第一接點151，即，供電單元16係對第一電池121進行充電。當電壓偵測單元13偵測到第一電池121的電壓大於2.4伏特，表示第一電池121充電已完成，請同時參照第2C圖，控制單元11係對第二切換單元15進行控制，以將固定接點150切換連接至第二接點152，即，切換至第二電池122以由供電單元16對其進行充電。

由以上之實施例可知，本發明所提供之多電池之能量管理系統確具產業上之利用價值，故本發明業已符合於專利之要件。惟以上之敘述僅為本發明之較佳實施例說明，凡精於此項技藝者當可依據上述之說明而作其它種種之改良，惟這些改變仍屬於本發明之發明精神及以下所界定之專利範圍中。

1．．．多電池之能量管理系統

11．．．控制單元

12．．．電池單元

121．．．第一電池

122．．．第二電池

123．．．第三電池

13．．．電壓偵測單元

14．．．第一切換單元

140．．．固定接點

141．．．第一接點

142．．．第二接點

143．．．第三接點

15．．．第二切換單元

150．．．固定接點

151．．．第一接點

152．．．第二接點

153．．．第三接點

16．．．供電單元

2．．．應用裝置

21．．．馬達裝置

第1圖係顯示本發明第一實施例之示意圖；

第2A圖係顯示本發明第二實施例之動作示意圖；

第2B圖係顯示本發明第二實施例之動作示意圖；

第2C圖係顯示本發明第二實施例之動作示意圖。

1．．．多電池之能量管理系統

11．．．控制單元

12．．．電池單元

13．．．電壓偵測單元

14．．．第一切換單元

15．．．第二切換單元

16．．．供電單元

2．．．馬達裝置

Claims (9)

1. 一種多電池之能量管理系統，包括：複數個電池單元；一電壓偵測單元，係連接至該等電池單元，用以對該等電池單元之電壓進行偵測；一第一切換單元，係連接至一應用裝置、以及該等電池單元，用以進行切換以將任一電池單元電性連接至該應用裝置，進而提供該應用裝置之所需電力；一供電單元；一第二切換單元，係連接至該供電單元、以及該等電池單元，用以進行切換以將任一電池單元電性連接至該供電單元，進而以該供電單元對相連接之電池單元進行充電；一控制單元，係連接至該電壓偵測單元、該第一切換單元、以及該第二切換單元，用以依據該電壓偵測單元之偵測結果分別對該第一切換單元、以及該第二切換單元進行控制。
2. 如申請專利範圍第1項所述之多電池之能量管理系統，其中，當該電壓偵測單元之偵測結果為該第一切換單元所連接之電池單元之電壓低於一第一預設值時，該控制單元係將該第一切換單元切換為將該應用裝置連接至電壓值高於該第一預設值之另一電池單元。
3. 如申請專利範圍第2項所述之多電池之能量管理系統，其中該控制單元係供調整該第一預設值。
4. 如申請專利範圍第1項所述之多電池之能量管理系統，其中，當該電壓偵測單元之偵測結果為該第二切換單元所連接之電池單元之電壓高於一第二預設值時，該控制單元係將該第二切換單元切換為將該供電單元連接至電壓值低於該第二預設值之另一電池單元。
5. 如申請專利範圍第4項所述之多電池之能量管理系統，其中該控制單元係供調整該第二預設值。
6. 如申請專利範圍第1項所述之多電池之能量管理系統，其中該等電池單元係為鉛酸電池。
7. 如申請專利範圍第1項所述之多電池之能量管理系統，其中該等電池單元係為鋰鐵電池。
8. 如申請專利範圍第1項所述之多電池之能量管理系統，其中該應用裝置係為一馬達裝置。
9. 如申請專利範圍第1項所述之多電池之能量管理系統，其中該供電單元係為一發電機、一鉛酸電池、一太陽能發電裝置、或一風力發電裝置。