TW201334363A - 電源模組的使用方法 - Google Patents

Abstract

本揭露揭示一種電源模組，其包含複數個卡匣模組、至少一可替換式電池模組及至少一系統控制單元。卡匣模組可依需求以並聯或串聯方式連結。可替換式電池模組可任意置放於卡匣模組中，而系統控制單元將根據可替換式電池模組之電力狀態、相關裝置之感測結果及一外部裝置(例如馬達或充電器)之操作資訊傳送指令訊號控制可替換式電池模組之開關，藉此在一充放電期間利用一個可替換式電池模組或多個可替換式電池模組充電或放電。

Description

電源模組的使用方法

本揭露係關於一種電源模組及其使用方法。

電動車及油電混合車日益普及，各種不同的應用也隨之迅速發展，而許多團隊也相繼投入於電能管理控制的研究。美國專利第5960898號揭示一種電源供應裝置，其利用一電容裝置提供電力予電動車。該電容裝置包含至少二個由多數雙層電容(double-layer)串聯而成的區塊。該電源供應裝置依據電動車的負載需求來轉換電容區塊(capacitor blocks)的連結方式(串聯或並聯)。

美國專利第5706910號揭示一種電源切換系統，其利用一切換電路來變更複數個電池之連接方式。該切換電路係依據一控制裝置所輸出的指令來運作。該控制裝置所輸出指令則依據辨別裝置(discriminating means)所偵測的訊號來執行。當辨別裝置偵測到外力的撞擊時，將傳送訊號至該控制裝置以切換原本以串聯方式連接的電池為並聯方式，進而避免電路短路。

美國專利公開案第2008/0252148號揭示一種電源系統，其包含一發電機、一電池與一切換開關。該發電機以並聯方式與該電池及該切換開關連接。在車輛運行過程中，若發電機所產生的電量無法滿足車輛的需求，則藉由控制切換開關使發電機和電池同時供電源給車輛。因此，電源之管理控制為電動車及油電混合車之相關產業中一個重要 的議題。

本揭露係關於一電源模組及其使用方法。本揭露之一實施範例揭示一種電源模組，其包含複數個卡匣模組、至少一可替換式電池模組及至少一系統控制單元。在本實施例中，卡匣模組以並聯方式連結。可替換式電池模組可任意置放於卡匣模組中。系統控制單元根據可替換式電池模組之電力狀態、相關裝置之感測結果及一外部裝置(例如馬達或充電器)之操作資訊傳送指令訊號控制可替換式電池模組之開關，藉此在一充放電期間僅利用一個可替換式電池模組充電或放電。

本揭露之另一實施範例揭示一種電源模組，其包含複數個卡匣模組、至少一可替換式電池模組及至少一系統控制單元。在本實施例中，卡匣模組以並聯方式連結。可替換式電池模組可任意置放於卡匣模組中。系統控制單元根據可替換式電池模組之電力狀態、相關裝置之感測結果及一外部裝置(例如馬達或充電器)之操作資訊控制卡匣模組之開關，藉此在充放電期間僅利用一個可替換式電池模組充電或放電。

本揭露之再一實施範例揭示一種電源模組，其包含複數個卡匣模組、至少一可替換式電池模組及至少一系統控制單元。在本實施例中，可替換式電池模組可任意置放於卡匣模組中。系統控制單元根據可替換式電池模組之電力狀態、相關裝置之感測結果及一外部裝置(例如馬達或充電 器)之操作資訊切換該些卡匣模組以並聯方式或串聯方式連結，或傳送指令訊號控制可替換式電池模組之開關。

本揭露之再一實施範例揭示一種電源模組，其包含複數個卡匣模組、至少一可替換式電池模組及至少一系統控制單元。在本實施例中，可替換式電池模組可任意置放於該複數個卡匣模組之一卡匣模組中。系統控制單元根據可替換式電池模組之電力狀態、相關裝置之感測結果及一外部裝置(例如馬達或充電器)之操作資訊切換卡匣模組以並聯方式或串聯方式連結，或控制卡匣模組之開關。

本揭露之再一實施範例揭示一種電源模組使用方法。首先，一裝置控制單元判斷電源模組中之一可替換式電池模組之電力狀態(state of charge)是否低於一第一門檻值(例如10%)。若是，裝置控制單元接續判斷行車狀態是否處於一可切換狀態。若否，裝置控制單元判斷可替換式電池模組之電力狀態是否低於一第二門檻值(例如5%)。若可替換式電池模組之電力狀態未低於第二門檻值，則另判斷可替換式電池模組使否處於不正常狀態。若上述之判斷結果皆為是，則裝置控制單元透過一主要電池管理控制單元停止外部裝置(例如馬達)之扭矩輸出。之後，裝置控制單元判斷可替換式電池模組之電流值是否為零。若電流值為零，裝置控制單元透過主要電池管理控制單元啟用另一可替換式電池模組以提供外部裝置所需之電源。

本揭露之再一實施範例揭示一種電源模組使用方法。 首先，一裝置控制單元判斷電源模組中之一可替換式電池模組之電力狀態是否低於一門檻值(例如10%)。若否，則再判斷可替換式電池模組使否處於不正常狀態。若上述之判斷結果皆為是，則裝置控制單元透過一主要電池管理控制單元停止外部裝置(例如馬達)之扭矩輸出。之後，裝置控制單元判斷可替換式電池模組之電流值是否為零。若電流值為零，裝置控制單元透過主要電池管理控制單元啟用另一可替換式電池模組以提供外部裝置所需之電源。

本揭露之電源模組可以依需求，選擇可替換式電池模組之數量及所置放之卡匣模組。在使用過程中可根據一使用者需求進行部分抽換可替換式電池模組，進而提供使用者可以類似傳統加油方式，事先規劃可替換式電池模組所需之數量並在行程前更換或充電所需之可替換式電池模組。

上文已經概略地敍述本揭露之技術特徵，俾使下文之本揭露詳細描述得以獲得較佳瞭解。構成本揭露之申請專利範圍標的之其它技術特徵將描述於下文。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應可瞭解，下文揭示之概念與特定實施範例可作為基礎而相當輕易地予以修改或設計其它結構或製程而實現與本揭露相同之目的。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者亦應可瞭解，這類等效的建構並無法脫離後附之申請專利範圍所提出之本揭露的精神和範圍。

圖1例示本揭露之一實施範例之電源模組。電源模組100包含卡匣模組101-103、可替換式電池模組104、系統控制單元105、感測器組106及獨立電源107。卡匣模組101-103係以並聯方式連結。該可替換式電池模組104可置放於卡匣模組101-103之任一卡匣模組中。根據本揭露之一實施例，該可替換式電池模組104係置放於卡匣模組102中。該系統控制單元105根據該可替換式電池模組104之一電力狀態、一感測結果及一外部裝置之操作資訊傳送一指令訊號以控制該可替換式電池模組104之開關109，使其充電或放電。該外部裝置，例如為，一馬達或一充電器。根據本揭露一實施例，該外部裝置為馬達110。該可替換式電池模組104具有一電池管理控制單元108，其用以量測該可替換式電池模組104之該電力狀態，或根據該指令訊號控制該可替換式電池模組104之該開關109。根據本揭露之一實施例，該系統控制單元105係透過電池管理控制單元108控制該可替換式電池模組104之開關109，以使該可替換式電池模組104放電。

該系統控制單元105包含一介面控制單元11、一主要電池管理控制單元12及一裝置控制單元13。該介面控制單元11用以控制該馬達110及提供該馬達110之該操作資訊。該主要電池管理控制單元12用以傳送該指令訊號，或透過電池管理控制單元108取得該可替換式電池模組104之該電力狀態。該裝置控制單元13根據該可替換式電池模組104之該 電力狀態、該感測結果及該馬達110之該操作資訊以控制該主要電池管理控制單元12傳送該指令訊號，藉以控制該可替換式電池模組104之該開關109。該感測器組106用以產生該感測結果，其中該感測結果為該可替換式電池模組104之壽命、該可替換式電池模組104之電流值、一車速值、一電門位置、一煞車訊號或其組合。該獨立電源107用以供應該系統控制單元105或該感測器組106所需之電源。根據本實施範例，可替換式電池模組104在放電期間亦提供主要電池管理控制單元12所需之電源。

圖2例示本揭露之另一實施範例之電源模組。電源模組200包含卡匣模組201-204、可替換式電池模組205-206、系統控制單元207、感測器組208及獨立電源209。卡匣模組201-204係以並聯方式連結。該可替換式電池模組205或該可替換式電池模組206可置放於卡匣模組201-204之任一卡匣模組中。根據本揭露之一實施例，該可替換式電池模組205或該可替換式電池模組206係分別置放於卡匣模組201及卡匣模組203中。該系統控制單元207根據該可替換式電池模組205及該可替換式電池模組206之電力狀態、一感測結果及一外部裝置之操作資訊分別傳送指令訊號至電池管理控制單元210及電池管理控制單元211，以控制該可替換式電池模組205之開關212及該可替換式電池模組206之開關213，藉此在一充放期間僅利用一可替換式電池模組充電或放電。該外部裝置，例如為一馬達或一充電器。根據本揭露一實施例，該外部裝置為馬達214。

該系統控制單元207包含一介面控制單元21、一主要電池管理控制單元22及一裝置控制單元23。該介面控制單元21用以控制該馬達214及提供該馬達214之該操作資訊。該主要電池管理控制單元22用以取得該可替換式電池模組205及該可替換式電池模組206之該電力狀態，或傳送該指令訊號至電池管理控制單元210及電池管理控制單元211。該裝置控制單元23用以根據該可替換式電池模組205及該可替換式電池模組206之該電力狀態、該感測結果及該馬達214之該操作資訊控制該主要電池管理控制單元22傳送該指令訊號，以控制該可替換式電池模組205之開關212及該可替換式電池模組206之開關213。該電池管理控制單元210及該電池管理控制單元211用以量測該可替換式電池模組205及該可替換式電池模組206之電力狀態，或根據該指令訊號控制開關212或開關213。該感測器組208用以產生該感測結果，其中該感測結果為該可替換式電池模組205及該可替換式電池模組206之壽命、該可替換式電池模組205及該可替換式電池模組206之電流值、一車速值、一電門位置、一煞車訊號或其組合。該獨立電源209用以供應該系統控制單元207或該感測器組208所需之電源。根據本實施範例，可替換式電池模組205在放電期間亦提供主要電池管理控制單元22所需之電源。在可替換式電池模組切換期間(例如，由可替換式電池模組205切換至可替換式電池模組206)，主要電池管理控制單元22所需之電源可暫由獨立電源209提供，待切換程序完成後，改由可替換式電池模組206提供 所需之電源。

圖3例示本揭露之再一實施範例之電源模組。電源模組300包含卡匣模組301-304、可替換式電池模組305-306、系統控制單元307、感測器組308及獨立電源309。卡匣模組301-304係以並聯方式連結。該可替換式電池模組305或該可替換式電池模組306可置放於卡匣模組301-304之任一卡匣模組中。根據本揭露之一實施例，該可替換式電池模組305或該可替換式電池模組306係分別置放於卡匣模組301及卡匣模組303中。該系統控制單元307根據該可替換式電池模組305及該可替換式電池模組306之電力狀態、一感測結果及一外部裝置之操作資訊以控制卡夾模組301-304之開關312-315，藉此在一充放期間僅利用一可替換式電池模組充電或放電。該外部裝置，例如為一馬達或一充電器。根據本揭露一實施例，該外部裝置為馬達316。電池管理控制單元310及電池管理控制單元311用以量測該可替換式電池模組305及該可替換式電池模組306之電力狀態。

該系統控制單元307包含一介面控制單元31、一主要電池管理控制單元32及一裝置控制單元33。該介面控制單元31用以控制該馬達316及提供該馬達316之該操作資訊。該主要電池管理控制單元32用以控制開關312-315或透過電池管理控制單元310及電池管理控制單元311取得該可替換式電池模組305及該可替換式電池模組306之該電力狀態。該裝置控制單元33用以根據該可替換式電池模組305及該可替換式電池模組306之該電力狀態、該感測結果及該馬達 316之該操作資訊控制該主要電池管理控制單元32控制開關312-315。該感測器組308用以產生該感測結果，其中該感測結果為該可替換式電池模組305及該可替換式電池模組306之壽命、該可替換式電池模組305及該可替換式電池模組306之電流值、一車速值、一電門位置、一煞車訊號或其組合。該獨立電源309用以供應該系統控制單元307或該感測器組308所需之電源。根據本實施範例，可替換式電池模組305在放電期間亦提供主要電池管理控制單元32所需之電源。在可替換式電池模組切換期間(例如，由可替換式電池模組305切換至可替換式電池模組306)，主要電池管理控制單元32所需之電源可暫由獨立電源309提供，待切換程序完成後，改由可替換式電池模組306提供所需之電源。

圖4例示本揭露之再一實施範例之電源模組。電源模組400包含卡匣模組401-402、可替換式電池模組403-404、系統控制單元405、感測器組406及獨立電源407。根據本揭露之一實施例，該可替換式電池模組403及該可替換式電池模組404係分別置放於卡匣模組401及卡匣模組402中，但本揭露並不以此為限。該系統控制單元405根據該可替換式電池模組403及該可替換式電池模組404之電力狀態、一感測結果及一馬達413之操作資訊分別傳送指令訊號至電池管理控制單元408及電池管理控制單元409以控制該可替換式電池模組403之開關410及該可替換式電池模組404之開關411。此外，系統控制單元405亦控制開關412以切換卡匣模組401及卡匣模組402之電性連接方式。根據揭露之實施例， 卡匣模組401及卡匣模組402係以串聯方式連結，但本揭露並不以此為限。電池管理控制單元408及電池管理控制單元409用以量測該可替換式電池模組403及該可替換式電池模組404之電力狀態或根據該指令訊號控制開關410或開關411。

該系統控制單元405包含一介面控制單元41、一主要電池管理控制單元42及一裝置控制單元43。該介面控制單元41用以控制該馬達413及提供該馬達413之該操作資訊。該主要電池管理控制單元42用以傳送該指令訊號至電池管理控制單元408及電池管理控制單元409以控制開關410及開關411、控制開關412以切換卡匣模組401及卡匣模組402之電性連接方式，或透過該電池管理控制單元408及該電池管理控制單元409以取得該可替換式電池模組403及該可替換式電池模組404之該電力狀態。該裝置控制單元43用以根據該可替換式電池模組403及該可替換式電池模組404之該電力狀態、該感測結果及該馬達413之該操作資訊控制該主要電池管理控制單元42傳送該指令訊號，以控制該可替換式電池模組403之開關410及該可替換式電池模組404之開關411，或控制開關412以切換卡匣模組401及卡匣模組402之電性連接方式。該感測器組406用以產生該感測結果，其中該感測結果為該可替換式電池模組403及該可替換式電池模組404之壽命、該可替換式電池模組403及該可替換式電池模組404之電流值、一車速值、一電門位置、一煞車訊號或其組合。該獨立電源407用以供應該系統控制單元405或 該感測器組406所需之電源。根據本實施範例，可替換式電池模組403及可替換式電池模組404在放電期間亦提供主要電池管理控制單元42所需之電源。

圖5例示本揭露之再一實施範例之電源模組。電源模組500包含卡匣模組501-502、可替換式電池模組503-504、系統控制單元505、感測器組506及獨立電源507。根據本揭露之一實施例，該可替換式電池模組503及該可替換式電池模組504係分別置放於卡匣模組501及卡匣模組502中，但本揭露並不以此為限。該系統控制單元505根據該可替換式電池模組503及該可替換式電池模組504之電力狀態、一感測結果及一馬達513之操作資訊控制卡夾模組501-502之開關510-511。此外，系統控制單元505亦控制開關512以切換卡匣模組501及卡匣模組502之電性連接方式。根據揭露之實施例，卡匣模組501及卡匣模組502係以並聯方式連結，但本揭露並不以此為限。電池管理控制單元508及電池管理控制單元509用以量測該可替換式電池模組503及該可替換式電池模組504之電力狀態。

該系統控制單元505包含一介面控制單元51、一主要電池管理控制單元52及一裝置控制單元53。該介面控制單元51用以控制該馬達513及提供該馬達513之該操作資訊。該主要電池管理控制單元52用以控制開關510及開關511、控制開關512以切換卡匣模組501及卡匣模組502之電性連接方式，或透過該電池管理控制單元508及該電池管理控制單元509取得該可替換式電池模組503及該可替換式電池模組 504之該電力狀態。該裝置控制單元53用以根據該可替換式電池模組503及該可替換式電池模組504之該電力狀態、該感測結果及該馬達513之該操作資訊，透過該主要電池管理控制單元52控制開關510及開關511或控制開關512以切換卡匣模組501及卡匣模組502之電性連接方式。該感測器組506用以產生該感測結果，其中該感測結果為該可替換式電池模組503及該可替換式電池模組504之壽命、該可替換式電池模組503及該可替換式電池模組504之電流值、一車速值、一電門位置、一煞車訊號或其組合。該獨立電源507用以供應該系統控制單元505或該感測器組506所需之電源。根據本實施範例，可替換式電池模組503在放電期間亦提供主要電池管理控制單元52所需之電源。在可替換式電池模組切換期間(例如，由可替換式電池模組503切換至可替換式電池模組504)，主要電池管理控制單元52所需之電源可暫由獨立電源507提供，待切換程序完成後，改由可替換式電池模組504提供所需之電源。

圖6例示本揭露之再一實施範例之電源模組的使用方法之流程圖。為了使本領域通常知識者可以透過本實施範例的教導實施本發明，以下結合圖2及圖6說明電源模組的使用方法之流程。假設一使用者優先使用電源模組200中電量最少之可替換式電池模組(例如可替換式電池模組205)提供馬達214所需之電源。在步驟601中，啟動本流程。在步驟602中，裝置控制單元23判斷可替換式電池模組205之電力狀態(state of charge)是否低於一第一門檻值，例如10% ，但本揭露並不以此為限。若是，在步驟603中，裝置控制單元23判斷一行車狀態是否處於一可切換狀態。該可切換狀態包含靜止狀態、滑行狀態、煞車狀態或下坡狀態。上述之狀態可根據一感測器組提供之一感測結果判斷。該感測結果包含可替換式電池模組205之電力狀態、可替換式電池模組205之電流值、一車速值、一電門位置、一煞車訊號或其組合，但本揭露並不以此為限。若是，在步驟605中，裝置控制單元23透過主要電池管理控制單元22關閉開關212以停止該馬達214之扭矩輸出。若否，在步驟604中，裝置控制單元23判斷該可替換式電池模組205之電力狀態是否低於一第二門檻值，例如5%，但本揭露並不以此為限。若是，在步驟605中，裝置控制單元23透過主要電池管理控制單元22關閉開關212以停止該馬達214之扭矩輸出。若否，在步驟608中，裝置控制單元23判斷可替換式電池模組205是否處於一不正常狀態。該不正常狀態，例如，為過熱狀態、過電流狀態或可替換式電池模組之電壓脫離可用範圍狀態。若是，在步驟605中，裝置控制單元23透過主要電池管理控制單元22關閉開關212以停止該馬達214之扭矩輸出。在步驟606中，裝置控制單元23判斷該可替換式電池模組205之輸出電流值是否為零。若否，則在步驟609中結束本流程。若是，在步驟607中，裝置控制單元23透過主要電池管理控制單元22打開可替換式電池模組206之開關213以提供該馬達214所需之電源。最後，在步驟609中結束本流程。本實施例之使用方法之流程，在電源模組之放電過程中 重複執行以適時切換所使用之可替換式電池模組。

圖7例示本揭露之再一實施範例之電源模組的使用方法之流程圖。為了使本領域通常知識者可以透過本實施範例的教導實施本發明，以下結合圖2及圖7說明電源模組的使用方法之流程。假設一使用者優先使用電源模組200中電量最少之可替換式電池模組(例如可替換式電池模組205)提供馬達214所需之電源。在步驟701中，啟動本流程。在步驟702中，裝置控制單元23判斷可替換式電池模組205之電力狀態是否低於一門檻值，例如10%，但本揭露並不以此為限。若是，在步驟703中，裝置控制單元23透過主要電池管理控制單元22關閉開關212以停止該馬達214之扭矩輸出。若否，在步驟706中，裝置控制單元23判斷可替換式電池模組205是否處於一不正常狀態。該不正常狀態，例如，為過熱狀態、過電流狀態或可替換式電池模組之電壓脫離可用範圍狀態。若是，在步驟703中，裝置控制單元23透過主要電池管理控制單元22關閉開關212以停止該馬達214之扭矩輸出。在步驟704中，裝置控制單元23判斷該可替換式電池模組205之輸出電流值是否為零。若否，則在步驟707中結束本流程。若是，在步驟705中，裝置控制單元23透過主要電池管理控制單元22打開可替換式電池模組206之開關213以提供該馬達214所需之電源。最後，在步驟707中結束本流程。本實施例之使用方法之流程，在電源模組之放電過程中重複執行以適時切換所使用之可替換式電池模組。

本揭露之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉 本項技術之人士仍可能基於本揭露之教示及揭示而作種種不背離本揭露精神之替換及修飾。因此，本揭露之保護範圍應不限於實施範例所揭示者，而應包括各種不背離本揭露之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。

100、200、300、400、500‧‧‧電源模組

101-103、201-204、

301-304、401-402、501-502‧‧‧卡匣模組

104、205-206、305-306、

403-404、503-504‧‧‧可替換式電池模組

105、207、307、405、505‧‧‧系統控制單元

106、208、308、406、506‧‧‧感測器組

107、209、309、407、507‧‧‧獨立電源

108、210-211、310-311、408-409、508-509‧‧‧電池管理控制單元

109、212-213、312-315、410-412、510-512‧‧‧開關

110、214、316、413、513‧‧‧馬達

11、21、31、41、51‧‧‧介面控制單元

12、22、32、42、52‧‧‧主要電池管理控制單元

13、23、33、43、53‧‧‧裝置控制單元

601-609‧‧‧步驟

701-707‧‧‧步驟

圖1例示本揭露之一實施範例之電源模組；圖2例示本揭露之另一實施範例之電源模組；圖3例示本揭露之再一實施範例之電源模組；圖4例示本揭露之再一實施範例之電源模組；圖5例示本揭露之再一實施範例之電源模組；圖6例示本揭露之再一實施範例之電源模組的使用方法之流程圖；以及圖7例示本揭露之再一實施範例之電源模組的使用方法之流程圖。

601-609‧‧‧步驟

Claims (7)

1. 一種電源模組的使用方法，包含：判斷一第一可替換式電池模組之電力狀態是否低於一第一門檻值及低於一第二門檻值，並分別產生一第一判斷結果及一第二判斷結果；判斷一行車狀態是否處於一可切換狀態，並產生一第三判斷結果；判斷該第一可替換式電池模組是否處於一不正常狀態，並產生一第四判斷結果；根據該第二判斷結果、該第三判斷結果或該第四判斷結果停止一外部裝置之扭矩輸出；判斷該第一可替換式電池模組之一電流值是否為零，並產生一第五判斷結果；以及根據該第五判斷結果啟用一第二可替換式電池模組，用以提供該外部裝置所需之電源。
2. 根據請求項1所述之方法，其中該外部裝置為一馬達。
3. 根據請求項1所述之方法，其中該可切換狀態包含靜止狀態、滑行狀態、煞車狀態或下坡狀態。
4. 根據請求項1所述之方法，其中該不正常狀態包含過熱狀態、過電流狀態或電壓脫離可用範圍狀態。
5. 一種電源模組的使用方法，包含：判斷一第一可替換式電池模組之電力狀態是否低於一門檻值，並產生一第一判斷結果；判斷該第一可替換式電池模組是否處於一不正常狀態，並產生一第二判斷結果； 根據該第一判斷結果或該第二判斷結果停止一外部裝置之扭矩輸出；判斷該第一可替換式電池模組之一電流值是否為零，並產生一第三判斷結果；以及根據該第三判斷結果啟用一第二可替換式電池模組，用以提供該外部裝置所需之電源。
6. 根據請求項5所述之方法，其中該外部裝置為一馬達。
7. 根據請求項5所述之方法，其中該不正常狀態包含過熱狀態、過電流狀態或電壓脫離可用範圍狀態。