TWI441411B - 電動車輛的充電模組和充電式電池組合 - Google Patents

Description

電動車輛的充電模組和充電式電池組合

本發明關於充電模組和充電式電池組合。詳言之，本發明關於具有管理單元的充電模組和充電式電池組合，安裝有管理電動車輛充電式電池單元的程式。

電動車輛也稱為電力驅動車輛，是使用一個以上的電動馬達做為驅動系統的移動車輛。有別於藉由燃燒汽油所得的能量來移動的石油運輸工具，電動車輛使用電力做為推力。不產生廢氣，噪音也較小。過去數十年中，對石油運輸工具之環境衝擊的關心導致電動運輸工具重新受矚目。電動車輛的電力可產生自許多能源，包含化石燃料、核能、和諸如潮汐能、太陽能、風力或其任何組合的再生能源。

在過去，電動車輛因其電力系統而消耗巨大電力。電力只能經由高架電線傳到車子。此基本建設令電動車輛不能普及。只有一些公共運輸工具使用。公共運輸工具的路線受到線路配置的嚴格限制。隨著電動車輛電力系統的發展，特別是在電池，電動車輛變成明日之星，愈來愈多能源貢獻於此領域。

電動車輛電池雖然愈來愈有效率並可支援電動車輛運行超過150 Km而不用充電，但電池管理仍有改進空間。如同其他電器裝置，諸如筆記型電腦，電動車輛的充電式電池單元也由許多小的充電式電池單元彼此串聯或並聯而成。單元的團隊合作即為充電式電池的表現。電池管理對電動車輛更複雜。這是因為充電式電池的單元通常高達數千個。

顯然電動車輛電池管理要求更先進的技術令單元運轉，防止各單元過熱、過電壓、過電流。當一個以上的單元壞掉時，電池管理系統(BMS)必須知道如何運用其餘單元使效率最大。不論使用何種電器裝置，電池管理系統通常是軟體或韌體，諸如一次可程式(OTP)記憶體。電池管理系統可為了新管理程式而更新。然而，由於BMS是軟體或韌體，故BMS不能脫離充電式電池。造成使用充電式電池單元的問題。例如，若用於車子A的充電式電池須換到車子B，則因不同車子性能之故，不同電池管理系統必須用於不同車子。

有一些改良電動車輛電池管理系統的方法。美國專利7,233,127揭露一種電池管理系統。請參照圖1，揭露管理由電池所供電之行動通訊裝置之許多子系統電路和功能的電池管理系統。電池管理系統包含電池監視電路、使用者介面、電池管理模組。電池監視電路監視目前電池容量，根據目前電池容量產生電池容量信號。使用者介面在子系統電路和功能中接收電池容量的使用者輸入分配。電池管理模組接收使用者輸入分配和電池容量信號，當各子系統電路或功能耗盡其電池容量分配時，選擇性使各子系統電路或功能失能。雖然使用者可選擇性使各子系統電路或功能失能以達成更新目前電池管理系統的目標，但不能用於任何新的系統性更新，特別是電池充電中的任何更新。再者，此方法只用於行動通訊裝置。

另一習知技術顯示於圖2。美國專利7,768,235揭露另一電池管理系統。電池管理系統混合車輛的電池，包含馬達、電池、連接馬達和電池的主開關。電池管理系統包含感測單元和微處理單元(MCU)。感測單元測量電池的電流、電壓、溫度。MCU整合電池電流以產生整合的電流值，使用整合的電流值判定電池是否過充電或過放電。是混合車輛而非電動車輛的典型電池管理系統。此電池管理系統不能更新。

因此，仍需要電池管理系統可對不同要求來更新之電動車輛的充電模組和充電式電池。電池管理系統最好可在車輛或充電式電池充電時更新。

依照本發明的觀點，電動車輛的充電式電池組合包含：至少一充電式電池模組，具有串聯或並聯以供電給電動車輛的複數個充電式電池單元；和安裝有第一程式的管理單元，以管理充電式電池單元；和供電給充電式電池模組的充電模組，包含接到充電模組的更新單元，自動偵測第一程式的版本，當第一程式有較新版本且電連接充電式電池模組時，更新第一程式。

電動車輛最好安裝有第二程式。

更新單元最好儲存有第一程式和第二程式的最新版本。

第一程式和第二程式的最新版本最好經由區域網路(LAN)、廣域網路(WAN)、無線LAN或無線WAN下載至更新單元。

更新單元最好自動偵測第二程式的版本，當第二程式有較新版本且電連接電動車輛時，更新第二程式。

第二程式最好儲存於充電式電池模組。

更新單元最好自動偵測儲存於充電式電池模組之第二程式的版本，當第二程式有較新版本且電連接充電式電池模組時，更新第二程式。

管理單元最好監視各充電式電池的工作性能和狀態，保護充電式電池單元免於過熱、過電壓、過電流、過充電。

工作性能最好包括輸出電壓、充電狀態(SOC)、放電深度(DOD)、健康狀態(SOH)、輸出電流、最大充電電流、最大放電電流。

充電式電池狀態最好包括充電次數和壽命。

管理單元最好包括可程式記憶體。

依照本發明另一觀點，供電給電動車輛充電式電池模組的充電模組包含更新單元，自動偵測安裝於充電式電池模組之第一程式的版本，當第一程式有較新版本且電連接充電式電池模組時，更新第一程式。

電動車輛最好安裝有第二程式。

更新單元最好儲存有第一程式和第二程式的最新版本。

第一程式和第二程式的最新版本最好經由區域網路(LAN)、廣域網路(WAN)、無線LAN或無線WAN下載至更新單元。

更新單元最好自動偵測第二程式的版本，當第二程式有較新版本且電連接電動車輛時，更新第二程式。

第二程式最好儲存於充電式電池模組。

更新單元最好自動偵測儲存於充電式電池模組之第二程式的版本，當第二程式有較新版本且電連接充電式電池模組時，更新第二程式。

參照以下實施例來詳述本發明。顯示於圖3至圖5。

請參照圖3。以本實施例說明電動車輛(未示出)的充電式電池組合10。充電式電池組合10由兩個主要組件組成：至少一充電式電池模組100和充電模組200。如同一般電動車輛充電式電池組，充電式電池模組100有許多充電式電池單元。

通常，充電式電池單元的數目至少100個，串聯或並聯以供電給電動車輛。為簡化電池結構，實施例中只顯示第一充電式電池單元102A、第二充電式電池單元102B、第三充電式電池單元102C、第四充電式電池單元102D。第一充電式電池單元102A和第二充電式電池單元102B串聯。第三充電式電池單元102C和第四充電式電池單元102D串聯。兩組電池單元並聯以供電給電動車輛。

充電式電池模組100進一步有管理單元104。安裝有程式形式的電池管理系統。管理單元104包含可程式記憶體。管理單元104可管理充電式電池單元102A、102B、102C、102D。實際上，管理單元104監視各充電式電池的工作性能和狀態，保護充電式電池單元免於過熱、過電壓、過電流、過充電。例如，若測到充電式電池單元102A過熱，則管理單元104可減少或停止對充電式電池單元102A和102B充電，直到溫度冷卻。

此處，工作性能定義為輸出電壓、充電狀態(SOC)、放電深度(DOD)、健康狀態(SOH)、輸出電流、最大充電電流、或最大放電電流。充電式電池狀態包含充電次數和壽命。充電式電池單元102A、102B、102C、102D是鎳鎘電池單元。實際上，依據設計要求，可為鎳金屬氫化物電池或鋰電池。充電式電池模組100有兩個電極106以接觸電動車輛的電池組(未示出)而供電給電動車輛。電極106也做為充電的介面。

充電模組200供電給充電式電池模組100。包含接到充電模組200的更新單元202。更新單元202可自動偵測電池管理系統的版本，有較新版本且電連接充電式電池模組100的管理單元104時，更新電池管理系統。更新單元202一直儲存有電池管理系統的最新版本。

此外，充電式電池模組100的管理單元104可具有一偵測元件1042，用以偵測電池管理系統的版本是否有較新版本，並當電池管理系統有較新版本且電連接充電模組200時，偵測元件1042會向更新單元202發出更新的請求，以請求更新單元202更新管理單元104的電池管理系統。因此，充電式電池組合10除了可藉由充電模組200的更新單元202來判斷電池管理系統是否需要更新，亦可藉由管理單元104的偵測元件1042來作此判斷。

通常，開發出管理電池單元、計算健康狀態或電池容量殘量的新方法時，須更新電池管理系統。

請參照圖4。更新單元202接到區域網路(LAN)、廣域網路(WAN)、無線LAN或無線WAN的網路300。因此，電池管理系統的最新版本經由區域網路(LAN)、廣域網路(WAN)、無線LAN或無線WAN下載至更新單元。管理單元104更新電池管理系統之最新版本的另一方式是將管理單元104直接接到網路300。請參照圖5。充電式電池模組100的電池管理系統經由網路300更新，不用傳輸通過任何充電模組。

再者，如同充電式電池模組100的電池管理系統，電動車輛安裝有電動車輛管理系統。電動車輛管理系統的最新版本也儲存於儲存電池管理系統的更新單元202。

如同電池管理系統，電動車輛管理系統的最新版本經由區域網路(LAN)、廣域網路(WAN)、無線LAN或無線WAN下載至更新單元202。

由於充電式電池模組100不限於被充電模組200直接充電，也可間接充電，故更新單元202自動偵測電動車輛管理系統的版本，當電動車輛管理系統有較新版本且電連接電動車輛時，更新電動車輛管理系統。亦即，充電模組200可經由電動車輛將充電式電池模組100充電。換言之，充電式電池模組100不須為充電而脫離電動車輛。

此外，充電式電池模組100也儲存一份電動車輛管理系統。因此，更新單元202也自動偵測儲存於充電式電池模組100之電動車輛管理系統的版本，當電動車輛管理系統有較新版本且電連接充電式電池模組100時，更新電動車輛管理系統。

一旦充電式電池模組100置入電動車輛，則充電式電池模組100更新電動車輛的電動車輛管理系統。

雖然以視為最實用的較佳實施例來說明本發明，但要瞭解本發明不限於揭露的實施例。相反地，應涵蓋申請專利範圍之精神和範圍內所包含的各種修改和類似結構。

10．．．充電式電池組合

100．．．充電式電池模組

102A．．．第一充電式電池單元

102B．．．第二充電式電池單元

102C．．．第三充電式電池單元

102D．．．第四充電式電池單元

104．．．管理單元

1042．．．偵測元件

106．．．電極

200．．．充電模組

202．．．更新單元

300．．．網路

圖1呈現習知電池管理系統。

圖2呈現另一習知電池管理系統。

圖3呈現本發明的實施例。

圖4說明接到網路之實施例的更新單元。

圖5說明接到網路之實施例的管理單元。

10．．．充電式電池組合

1100．．．充電式電池模組

102A．．．第一充電式電池單元

102B．．．第二充電式電池單元

102C．．．第三充電式電池單元

102D．．．第四充電式電池單元

104．．．管理單元

1042．．．偵測元件

106．．．電極

200．．．充電模組

202．．．更新單元

Claims (19)

1. 一種電動車輛的充電式電池組合，包括：至少一充電式電池模組，包括：串聯或並聯以供電給電動車輛的複數個充電式電池單元；及一管理單元，安裝有第一程式，管理充電式電池單元；及供電給充電式電池模組的一充電模組，包含接到充電模組的一更新單元，自動偵測第一程式的版本，當第一程式有較新版本且電連接充電式電池模組時，更新第一程式。
2. 依據申請專利範圍第1項的充電式電池組合，其中電動車輛安裝有第二程式。
3. 依據申請專利範圍第2項的充電式電池組合，其中更新單元儲存有第一程式和第二程式的最新版本。
4. 依據申請專利範圍第3項的充電式電池組合，其中第一程式和第二程式的最新版本經由區域網路(LAN)、廣域網路(WAN)、無線LAN或無線WAN下載至更新單元。
5. 依據申請專利範圍第2項的充電式電池組合，其中更新單元自動偵測第二程式的版本，當第二程式有較新版本且電連接電動車輛時，更新第二程式。
6. 依據申請專利範圍第2項的充電式電池組合，其中第二程式儲存於充電式電池模組。
7. 依據申請專利範圍第6項的充電式電池組合，其中更新單元自動偵測儲存於充電式電池模組之第二程式的版本，當第二程式有較新版本且電連接充電式電池模組時，更新第二程式。
8. 依據申請專利範圍第1項的充電式電池組合，其中管理單元監視各充電式電池的工作性能和狀態，保護充電式電池單元免於過熱、過電壓、過電流、過充電。
9. 依據申請專利範圍第8項的充電式電池組合，其中工作性能包括輸出電壓、充電狀態(SOC)、放電深度(DOD)、健康狀態(SOH)、輸出電流、最大充電電流、最大放電電流。
10. 依據申請專利範圍第8項的充電式電池組合，其中充電式電池狀態包括充電次數和壽命。
11. 依據申請專利範圍第1項的充電式電池組合，其中管理單元包括可程式記憶體。
12. 依據申請專利範圍第1項的充電式電池組合，其中管理單元包括一偵測元件，用以偵測第一程式的版本是否有較新版本，並當第一程式有較新版本且電連接充電模組時，請求更新單元更新第一程式。
13. 一種供電給電動車輛充電式電池模組的充電模組，包括：一更新單元，自動偵測安裝於充電式電池模組之第一程式的版本，當第一程式有較新版本且電連接充電式電池模組時，更新第一程式。
14. 依據申請專利範圍第13項的充電模組，其中電動車輛安裝有第二程式。
15. 依據申請專利範圍第14項的充電模組，其中更新單元儲存有第一程式和第二程式的最新版本。
16. 依據申請專利範圍第15項的充電模組，其中第一程式和第二程式的最新版本經由區域網路(LAN)、廣域網路(WAN)、無線LAN或無線WAN下載至更新單元。
17. 依據申請專利範圍第14項的充電模組，其中更新單元自動偵測第二程式的版本，當第二程式有較新版本且電連接電動車輛時，更新第二程式。
18. 依據申請專利範圍第14項的充電模組，其中第二程式儲存於充電式電池模組。
19. 依據申請專利範圍第18項的充電模組，其中更新單元自動偵測儲存於充電式電池模組之第二程式的版本，當第二程式有較新版本且電連接充電式電池模組時，更新第二程式。