TW201310858A - 適用於電池裝置之充放電監測管理電路 - Google Patents

Abstract

一種適用於電池裝置之充放電監測管理電路，係供組設於一電動機踏車上。電池裝置包括複數個電池單元、一輸出埠、以及一電源埠，以供電動機踏車連接於輸出埠而提供其所需電力。電源埠係供連接至一電源供應端以對該等電池單元進行充電。本發明之充放電監測管理電路包括：一電池管理單元，係用以對該等電池單元之電量進行監控及管理；一充電單元，係透過電池管理單元對該等電池單元進行充電；一微控制單元，係依據電池管理單元所傳送之電池資訊對電動機踏車進行偵測，進而提供其所需電力，並做輸出能量顯示資料。

Description

適用於電池裝置之充放電監測管理電路

本發明係關於一種電量管理電路，特別是關於一種裝置於電動機踏車上以管理其電力之充放電監測管理電路。

近年來，由於全球油價飆漲，且環保節能已漸成世界趨勢，各國政府與企業皆積極推動發展電動機踏車及其相關產業，習知的電動車主要係以電池作為其電力來源來驅動其動力系統。常用的電動車輛主要分為助動車、電動機車、及電動汽車三類。

基於安全上的考量，目前電動機踏車所使用的電池動力，主要係以串並聯複數個電池來提供其馬達所需的高電壓和大容量。然而，由於電池具有放電過度則無法再次充電的特性，因此為避免串並聯電池組放電過度造成損壞，習知多以保護電路或電池管理模組對各電池進行控管。由於當電動車的剩餘電量不足時，可能造成馬達無法有效加速等情況而有安全上的疑慮，因此電動車的能量管理及剩餘能量顯示皆相當重要。

由於習知的車用電池規格種類多樣，且其所使用的電壓及電流不同，因此當使用者進行充電程序時，必須使用特定的電源供應器，對於助動車或電動機車等輕型機具的使用者來說，隨車額外攜帶尺寸不小的電源供應器較為不便。

緣此，本發明之一目的係提供一種應用於一電池裝置之充放電監測管理電路，本發明整合了充電器的功能，使用者只要帶著電源線，當電池組沒電或想充電時，只要有交流(AC)供電的插座，就能對電池組進行充電動作。本發明之充放電監測管理電路係設置於電池裝置中，可對電池裝置中中的各電池單元進行監測及管理，並能將資料轉換為數據化顯示。

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充放電監測管理電路，其係用以組設於重覆充電式之一電池裝置中；電池裝置包括複數個電池單元、一輸出埠、以及一電源埠，係供裝置於一電動機踏車上以提供其所需電力，電源埠係供連接至一電源供應端以對該等電池單元進行充電。充放電監測管理電路包括：一電池管理單元、一充電單元、以及一微控制單元，其中電池管理單元係連接至該等電池單元，以對其電量進行監控及管理；充電單元連接至電池管理單元、以及電源埠，係透過電池管理單元對該等電池單元進行充電；微控制單元連接至電池管理單元、以及輸出埠，係依據電池管理單元所傳送的電池資訊，對連接於輸出埠的電動機踏車進行偵測，進而提供其所需電力。

在本發明一較佳實施例中，充放電監測管理電路更包括一偵測電路、以及一調整電路，其係分別連接於微控制單元以及輸出埠之間；微控制單元係透過偵測電路，偵測連接輸出埠上之電動機踏車所需電壓及電流，並透過調整電路，對提供至電動機踏車之電力之電壓及電流進行調整；微控制單元更可依據偵測結果對輸出電壓及輸出電流進行調整，以提供電動機踏車所需的電壓及電流。

在本發明一較佳實施例中，充放電監測管理電路更包括一轉換電路、以及一資訊輸出電路，其係互相連接，並連接於微控制單元、以及輸出埠之間；其中，轉換電路用以將類比訊號轉換為數位訊號，資訊輸出電路係供輸出埠輸出一電池資訊，供使用者或廠商了解目前電池組的各項狀態。

在本發明一較佳實施例中，電池管理單元更包括一微控制器、一電壓偵測電路、一電流偵測電路、一充電控制電路、一放電控制電路、以及一平衡控制電路，微控制器係透過電壓偵測電路及電流偵測電路對該等電池單元的電壓及電流進行偵測，並依據偵測所得之電壓及電流，透過平衡控制電路對該等電池單元進行控制，並於必要時透過充電控制電路、或放電控制電路對任一電池單元進行充電或放電程序，以達到電池單元中每串電芯容量平衡控制的目的。

經由本發明所採用之技術手段，具有複數個電池單元的電池裝置係供使用者裝置於一電動機踏車上，以自輸出埠提供其所需電力；組設於電池裝置中的充放電監測管理電路，係可有效對電池裝置中的該等電池單元的電量進行監控及管理；並且，當指示電池裝置電力不足時，使用者將電源埠連接至一電源供應端即可透過充放電監測管理電路對該等電池單元進行充電程序。本發明較佳實施例中，本發明整合了充電器的功能，使用者只要帶著電源線，電池組沒電或想充電時，只要有AC供電插座的場域，就能進行充電動作。

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示作進一步之說明。

請參閱第1~4圖，其係顯示本發明一較佳實施例之示意圖。本發明之充放電監測管理電路9係組設於重覆充電式的一電池裝置1中，如第1圖所示，電池裝置1包括複數個電池單元11、一輸出埠12、以及一電源埠13，係供裝置於一電動機踏車2上以自輸出埠12提供其所需電力，電源埠13係供連接至一電源供應端3(例如一AC插座)以對各電池單元11進行充電。

充放電監測管理電路9包括一電池管理單元90、一微控制單元91、一偵測電路92、一調整電路93、一轉換電路94、一資訊輸出電路95、以及一充電單元96。電池管理單元90係連接至各個電池單元11及充電單元96；微控制單元91係連接至電池管理單元90；偵測電路92、調整電路93、以及相連接的轉換電路94與資訊輸出電路95，係分別連接於微控制單元91與輸出埠12之間；充電單元96係連接於電源埠13。

電池管理單元90係對各電池單元11的電量進行監控及管理，其包括有一微控制器901、一充電控制電路902、一放電控制電路903、一電壓偵測電路904、一電流偵測電路905、以及一平衡控制電路906，其中微控制器901係透過電壓偵測電路904及電流偵測電路905對各電池單元11的電壓及電流進行偵測，依據偵測所得結果，透過平衡控制電路906對各電池單元11進行控制，並於必要時透過充電控制電路902、或放電控制電路903對任一電池單元進行充電或放電程序，以達到各電池單元11中每串電芯容量平衡控制的目的。電池管理單元90中的微控制器901依據充電控制電路902、放電控制電路903、電壓偵測電路904、電流偵測電路905、以及平衡控制電路906產生一序列電池資訊(例如包括電池電壓、電流等)。

微控制單元91依據電池管理單元90所傳送的電池資訊，透過偵測電路92偵測電動機踏車2的所需電力的電壓及電流值，透過調整電路93對自輸出埠12所輸出的電力的電壓及電流進行調整，並對電動機踏車2進行偵測以提供其所需電力。轉換電路94用以將類比訊號轉換為數位訊號，資訊輸出電路95係供輸出埠12輸出一電池資訊，供使用者或廠商了解目前電池組的各項狀態。充電單元96係透過電池管理單元90的控管對各電池單元11進行充電。

請參照第2圖，其係顯示本發明一較佳實施例之微控制單元91對電動機踏車2進行偵測及提供電力之流程圖。微控制單元91係透過偵測電路92進行偵測，並依據偵測結果，對輸出埠12的輸出電壓及輸出電流進行調整，反覆進行偵測及調整以提供電動機踏車2所需的電壓及電流。

如第2圖所示，微控制單元91係先透過偵測電路92，偵測電動機踏車2的電壓(步驟S101)，若偵測電壓值不為0，微控制單元將輸出埠12所提供的輸出電壓值設定為此偵測電壓值，然後透過偵測電路92偵測電動機踏車2此時的反饋電流(步驟S102)；微控制單元91中設定有一第一預設電流值、以及一第二預設電流值，在本實施例中，第一預設電流值例如為1安培，第二預設電流值例如為3.5安培；若反饋電流值小於此第一預設電流值(1安培)，微控制單元91係將輸出電流設定為此第一預設電流值(1安培)，並持續對電動機踏車2提供電力(步驟S103)，而若反饋電流大於此第一預設電流值(1安培)，微控制單元91係將輸出電流設定為第二預設電流值(3.5安培)，並持續對電動機踏車2提供電力(步驟S104)。

若微控制單元91透過偵測電路92偵測所得的偵測電壓值為0，則再透過偵測電路92對電動機踏車2之反饋電流值進行偵測(步驟S105)；微控制單元91係設定有一第一預設電壓值、一第二預設電壓值、一第一調整電壓值、以及一第二調整電壓值，在本實施例中，第一預設電壓值較佳係為3伏特，第二預設電壓值較佳係為12伏特，第一調整電壓值較佳係為2伏特，第二調整電壓值較佳係為1伏特；若反饋電流小於第一預設電流值(1安培)，微控制單元91係將輸出電壓設定為第一預設電壓值(3伏特)，並再對電動機踏車2的反饋電流進行偵測(步驟S106)，若此時電動機踏車2的反饋電流大於第一預設電流值(1安培)，則微控制單元91係將輸出電壓調整為將目前的輸出電壓減少第二調整電壓值(1伏特)，然後以此輸出電壓持續對電動機踏車2供電(步驟S107)；若此時電動機踏車2的反饋電流小於第一預設電流值(1安培)，則微控制單元91係將輸出電壓自第一預設電壓值(3伏特)向上調整第一預設電壓值(2伏特)，並偵測其之反饋電流(步驟S108)，重覆此過程直到其之反饋電流大於第一預設電流值(1安培)，然後微控制單元91係將輸出電壓調整為將此時的輸出電壓減少第二調整電壓值(1伏特)，並以此輸出電壓持續對電動機踏車2供電(步驟S109)。

若偵測所得的反饋電流大於第一預設電流值(1安培)，微控制單元91係將輸出電壓設定為第二預設電壓值(12伏特)，並偵測反饋電流值(步驟S110)；若此時電動機踏車2的反饋電流大於第一預設電流值(1安培)，則微控制單元91係將輸出電壓調整為將目前的輸出電壓減少第二調整電壓值(1伏特)，然後以此輸出電壓持續對電動機踏車2供電(步驟S111)；若此時電動機踏車2的反饋電流小於第一預設電流值(1安培)，則微控制單元91係將輸出電壓自第二預設電壓值(12伏特)向下調整第一預設電壓值(2伏特)，並偵測其之反饋電流(步驟S112)，重覆此過程直到其之反饋電流大於第一預設電流值(1安培)，然後微控制單元91係將輸出電壓調整為將此時的輸出電壓減少第二調整電壓值(1伏特)，並以此輸出電壓持續對電動機踏車2供電(步驟S113)。

請一併參照第1圖及第3圖，其係顯示將本發明之電池裝置1裝置於電動機踏車2中之示意圖。如圖所示，電池裝置1係經由輸出埠12對電動機踏車2進行供電，本發明之充放電監測管理電路9係偵測電動機踏車2所需要的電壓及電流，並據以調整輸出埠12所提供之電壓及電流，使用者並可透過電動機踏車2之顯示單元21即時知曉電池裝置1之狀態及剩餘電量。

請參照第4圖，其係顯示以設置有本發明之電池裝置連接至電源供應端以進行充電程序之使用示意圖。當電池裝置1之電量不足時，使用者可以電源線將電源埠13連接至電源供應端3，透過本發明之充放電監測管理電路9，即可對電池裝置1中的各個電池單元11進行充電。

由以上之實施例可知，本發明所提供之充放電監測管理電路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．．．電池裝置

11．．．電池單元

12．．．輸出埠

13．．．電源埠

2．．．電動機踏車

21．．．顯示單元

3．．．電源供應端

9．．．充放電監測管理電路

90．．．電池管理單元

901．．．微控制器

902．．．充電控制電路

903．．．放電控制電路

904．．．電壓偵測電路

905．．．電流偵測電路

906．．．平衡控制電路

91．．．微控制單元

92．．．偵測電路

93．．．調整電路

94．．．轉換電路

95．．．資訊輸出電路

96．．．充電單元

S101-S113．．．步驟

第1圖係顯示本發明一較佳實施例之示意圖；

第2圖係顯示本發明一較佳實施例之微控制單元對電動機踏車進行偵測及提供電力之流程圖；

第3圖係顯示設置有本發明之電池裝置的電動機踏車示意圖；

第4圖係顯示本發明之電池裝置連接至電源供應端以進行充電程序之使用示意圖。

1．．．電池裝置

11．．．電池單元

12．．．輸出埠

13．．．電源埠

2．．．電動機踏車

3．．．電源供應端

9．．．充放電監測管理電路

90．．．電池管理單元

901．．．微控制器

902．．．充電控制電路

903．．．放電控制電路

904．．．電壓偵測電路

905．．．電流偵測電路

906．．．平衡控制電路

91．．．微控制單元

92．．．偵測電路

93．．．調整電路

94．．．轉換電路

95．．．資訊輸出電路

96．．．充電單元

Claims (7)

1. 一種適用於電池裝置之充放電監測管理電路，其係用以組設於重覆充電式之一電池裝置中，該電池裝置包括複數個電池單元、一輸出埠、以及一電源埠，係供裝置於一電動機踏車上以自該輸出埠提供所需電力，該電源埠係供連接至一電源供應端以對該等電池單元進行充電，該充放電監測管理電路包括：一電池管理單元，係連接至該等電池單元，以對其電量進行監控及管理，並產生電池資訊；一充電單元，連接至該電池管理單元、以及該電源埠，該充電單元透過該電池管理單元對該等電池單元進行充電；一微控制單元，連接至該電池管理單元、以及該輸出埠，係依據該電池管理單元所傳送之電池資訊，對連接於該輸出埠之該電動機踏車進行偵測以提供其所需電力。
2. 如申請專利範圍第1項所述之適用於電池裝置之充放電監測管理電路，更包括一偵測電路，其係連接於該微控制單元以及該輸出埠之間；該微控制單元係透過該偵測電路，偵測連接該輸出埠上之該電動機踏車之所需電壓及電流。
3. 如申請專利範圍第2項所述之適用於電池裝置之充放電監測管理電路，更包括一調整電路，其係連接於該微控制單元以及該輸出埠之間；該微控制單元係透過該調整電路，對提供至該電動機踏車之電力之電壓及電流進行調整。
4. 如申請專利範圍第2項所述之適用於電池裝置之充放電監測管理電路，其中，該微控制單元係依據透過該偵測電路偵測所得之偵測結果，對該輸出埠之輸出電壓及輸出電流進行調整，以提供該電動機踏車所需之電壓及電流。
5. 如申請專利範圍第1項所述之適用於電池裝置之充放電監測管理電路，更包括一轉換電路、以及一資訊輸出電路，其係互相連接，並連接於該微控制單元、以及該輸出埠之間；該轉換電路用以將類比訊號轉換為數位訊號，該資訊輸出電路係供該輸出埠輸出該電池資訊。
6. 如申請專利範圍第1項所述之適用於電池裝置之充放電監測管理電路，其中該電池管理單元更包括一微控制器、一電壓偵測電路、以及一電流偵測電路，該微控制器連接至該電壓偵測電路以及該電流偵測電路，係透過該電壓偵測電路及該電流偵測電路對該等電池單元之電壓及電流進行偵測。
7. 如申請專利範圍第1項所述之適用於電池裝置之充放電監測管理電路，其中該電池管理單元更包括一充電控制電路、一放電控制電路、以及一平衡控制電路，其係分別連接至該微控制器，該微控制器係依據偵測所得之電壓及電流，透過該平衡控制電路對該等電池單元進行控制。