TWI754430B - 電源切換系統、供電電路的切換方法及電動車 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露了一種電源切換系統、供電電路的切換方法及電動車，電源切換系統包含第一電源單元、第二電源單元及系統切換控制單元，系統切換控制單元與第一電源單元及第二電源單元電性連接，系統切換控制單元控制第一電源單元及第二電源單元串聯或並聯，並控制第一電源單元及第二電源單元串聯與第一電源單元及第二電源單元並聯之間切換，進而實現第一電源單元及第二電源單元的充放電過程，本發明還揭露了用於電源切換系統的供電電路的切換方法，及包含電源切換系統的電動車，本發明揭露的技術方案可根據電動車的動力輸出自由切換電源單元的工作模式，提高了使用者的體驗。

Description

電源切換系統、供電電路的切換方法及電動車
本發明係關於電路控制技術領域，特別是電源切換系統、供電電路的切換方法及電動車。
隨著鋰電池的興起及國家新能源戰略的推進，鋰電池電動兩輪車在市場上的佔有率越來越高，但受限於行業條件，要麼採用小容量的單電池，以便於取出來充電，要麼採用內置大容量電池來提高續駛里程，但只能隨車充電，也有一些企業開始採用雙電池佈置，但僅限於直接串聯或者並聯，不能進行雙電池下可以串並聯自由切換。
本發明實施例的目的在於提供電源切換系統、供電電路的切換方法及電動車，在單電池下可工作，雙電池下可串並聯自由切換，可根據需要自由切換電源的工作模式。
第一方面，本發明揭露了一種電源切換系統，其包含第一電源單元、第二電源單元及系統切換控制單元，系統切換控制單元與第一電源單元及第二電源單元電性連接，系統切換控制單元控制第一電源單元及第二電源單元串聯或並聯，並控制第一電源單元及第二電源單元串聯與第一電源單元及第二電源單元並聯之間切換，進而實現第一電源單元及第二電源單元的充放電過程。
與先前技術相比，本發明揭露的技術方案可根據具體的需求進行自由切換，可切換至單電源工作模式、雙電源工作模式、雙電源工作模式的串 聯與並聯的自由切換，可根據電動車的動力輸出自由切換電源單元的工作模式，提高了使用者的體驗。
第二方面，本發明揭露了一種用於至少一種上述技術方案揭露的電源切換系統的供電電路的切換方法，其包含：判斷是單電池接入還是雙電池接入，如果是雙電池接入，控制關閉第一開關、第二開關、第四開關，開啟第三開關及第五開關，第一電源單元及第二電源單元進入串聯充放電模式；或，控制關閉第一開關、第二開關、第三開關及第五開關，開啟第四開關，第一電源單元及第二電源單元進入並聯充放電模式；在第一電池及第二電池放電的過程中，比較第一電池及第二電池的放電電量，當放電電量到達預設閾值時，關閉剩餘電量較低的電池，進入單電池放電工作模式；如果單電池插入，關閉第一開關及第三開關，開啟第二開關、第四開關及第五開關，第一電源單元進入單電源充放電工作模式，或關閉第二開關及第三開關，開啟第一開關、第四開關及第五開關，第二電源單元進入單電源充放電工作模式。
與先前技術相比，本發明揭露的電源切換系統的供電電路的切換方法的有益效果與上述至少一種技術方案揭露的一種電源切換系統的有益效果相同，在此不做贅述。
第三方面，本發明還提供了一種電動車，電動車上設置有至少一項上述技術方案的電源切換系統。
與先前技術相比，本發明揭露電動車的有益效果與上述至少一種技術方案揭露的一種電源切換系統的有益效果相同，在此不做贅述。
01:系統切換控制單元
02:第一電源單元
03:第二電源單元
04:第一電源控制單元
05:第二電源控制單元
06:第一開關
07:第一電源
08:第二開關
09:第二電源
10:第三開關
11:第四開關
12:第五開關
為了更清楚地說明本發明實施例或先前技術中的技術方案，下面將對實施例或先前技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對於所屬技術領域中具有通常知識者而言，在不付出創造性勞動性的前提下，還可根據這些附圖獲得其它的附圖。
圖1為本發明揭露的電源切換系統結構示意圖；圖2為本發明揭露的電源放電過程流程圖；圖3為本發明揭露的電源充電過程流程圖。
為使本發明實施例的目的、技術方案及優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，所屬技術領域中具有通常知識者在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。
需要說明的是，本發明的說明書、申請專利範圍及上述附圖中的用語「第一」、「第二」等是用於區別類似的對象，而不必用於描述特定的順序或先後次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這裡描述的本發明的實施例能夠以除了在這裡圖示或描述的那些以外的順序實施。
申請人經過研究發現，先前技術中存在隨著鋰電池的興起及國家新能源戰略的推進，鋰電池電動兩輪車在市場上的佔有率越來越高，但受限於行業條件，要麼採用小容量的單電池，以便於取出來充電，要麼採用內置大容量電池來提高續駛里程，但只能隨車充電，也有一些企業開始採用雙電池佈置，但僅限於直接串聯或者並聯，不能進行雙電池下可以串並聯自由切換。
為了解決上述問題，在本發明實施例中揭露了一種電源切換系統，其包含第一電源單元、第二電源單元及系統切換控制單元，系統切換控制單元與第一電源單元及第二電源單元電性連接，系統切換控制單元控制第一電源單元及第二電源單元串聯或並聯，並控制第一電源單元及第二電源單元串聯與第一電源單元及第二電源單元並聯之間切換，進而實現第一電源單元及第二電源單元的充放電過程，透過本發明提供的技術方案可根據具體的需求進行自由切換，可切換至單電源工作模式、雙電源工作模式、雙電源工作模式的串聯與並聯的自由切換，可根據電動車的動力輸出自由切換電源單元的工作模式，提高了使用者的體驗。
所以為了解決上述問題，以下透過實施例詳細說明本發明。
下面結合附圖，詳細說明本發明的各種非限制性實施方式。
如圖1所示，圖1為本發明揭露的一種電源切換系統結構示意圖；本發明揭露了一種電源切換系統，其包含第一電源單元02、第二電源單元03及系統切換控制單元01，第一電源單元02包含第一電源管理系統(未示出)、第一開關06及第一電源07，第一電源管理系統(未示出)包含第一電源控制單元04，第一電源控制單元04及系統切換控制單元01電性連接，系統切換控制單元01透過第一電源控制單元04控制第一開關06開啟/關閉；第二電源單 元03包含第二電源管理系統(未示出)、第二開關08及第二電源09，第二電源管理系統(未示出)包含第二電源控制單元05，第二電源控制單元05及系統切換控制單元01電性連接，系統切換控制單元01透過第二電源控制單元05控制第二開關08開啟/關閉，第一電源管理系統(未示出)及第二電源管理系統(未示出)還分別設置有第一通訊介面(未示出)及第二通訊介面(未示出)，第一通訊介面(未示出)及第二通訊介面(未示出)分別用於第一電源07及第二電源09的狀態訊息傳輸。
需要說明的是，總體來說，系統切換控制單元01與第一電源單元02及第二電源單元03電性連接，第一電源單元02及第二電源單元03透過系統切換控制單元01進行控制實現第一電源單元02及第二電源單元03串聯或並聯，系統切換控制單元01控制第一電源單元02及第二電源單元03串聯與第一電源單元02及第二電源單元03並聯之間切換，進而實現第一電源單元02及第二電源單元03的充放電過程。
本發明實施例中，系統切換控制單元01控制第一電源單元02及第二電源單元03串聯與第一電源單元02及第二電源單元03並聯之間切換，進而實現第一電源單元02及第二電源單元03的充放電過程，主要透過控制相關的開關進行實現。
具體地，本發明還包含第三開關10、第四開關11及第五開關12，第三開關10、第四開關11及第五開關12分別與系統切換控制單元01電性連接，當第一開關06及第二開關08關閉時，透過控制第三開關10、第四開關11及第五開關12的開啟或關閉實現第一電源單元02及第二電源單元03串聯與第一電源單元02及第二電源單元03並聯之間切換。
第三開關10設置在第一電源單元02及第二電源單元03的正極端的公共端上，第五開關12設置在第一電源單元02及第二電源單元03的負極端的公共端上，第四開關11的一端與第一電源單元02及第二電源單元03的正極端的公共端連接，第四開關11的另一端與第一電源單元02及第二電源單元03的負極端的公共端連接。
第一開關06、第二開關08、第三開關10、第四開關11及第五開關12的工作模式如下，當關閉第一開關06及第三開關10，開啟第二開關08、第四開關11及第五開關12，第一電源單元02進入單電源充放電工作模式，即透過一個電池進行充電或者放電。
當關閉第二開關08及第三開關10，開啟第一開關06、第四開關11及第五開關12，第二電源單元03進入單電源充放電工作模式，即透過一個電池進行充電或者放電。
當關閉第一開關06、第二開關08、第三開關10及第五開關12，開啟第四開關11、第一電源單元02及第二電源單元03進入並聯充放電模式，即第一電源單元02及第二電源單元03處於並聯狀態進行充電或者放電。
當關閉第一開關06、第二開關08、第四開關11，開啟第三開關10及第五開關12，第一電源單元02及第二電源單元03進入串聯充放電模式，即第一電源單元02及第二電源單元03處於串聯狀態進行充電或者放電。
本發明揭露的實施例，系統切換控制單元01還包含：比較單元(未示出)，在第一電源07及第二電源09放電的過程中，透過比較單元(未示出)比較第一電源07及第二電源09的放電電量，當放電電量到達預設閾值時，關閉剩餘電量較低的電源，進入單電源放電工作模式。
需要說明的是，由於在雙電池放電過程中，避免電池的電量進行放空，所以本發明實施例中在系統切換控制單元01中設置有比較單元(未示出)，用於對第一電源單元02及第二電源單元03中的第一電源管理系統(未示出)及第二電源管理系統(未示出)獲取的第一電源07及第二電源08的電量訊息與預設閾值進行比較，如果其中一個電源的剩餘電量達到預設的閾值時，則透過系統切換控制單元01控制相應的開關開啟，並停止電源的輸出電量，此時只提供剩餘電量較高的電源進行工作，直到此電源也達到預設閾值時，則透過系統切換控制單元01控制相應的開關開啟，停止電源的輸出電量。
與先前技術相比，本發明揭露的技術方案可根據具體的需求進行自由切換，可以切換至單電源工作模式、雙電源工作模式、雙電源工作模式的串聯與並聯的自由切換，可根據電動車的動力輸出自由切換電源單元的工作模式，提高了使用者的體驗。
另外一方面，本發明實施例還提供了一種用於電源切換系統的供電電路的切換方法，其包含：步驟1，判斷是單電池接入還是雙電池接入，如果是雙電池接入，控制關閉第一開關、第二開關、第四開關，開啟第三開關及第五開關，第一電源單元及第二電源單元進入串聯充放電模式；或，控制關閉第一開關、第二開關、第三開關及第五開關，開啟第四開關，第一電源單元及第二電源單元進入並聯充放電模式；如果單電池插入，關閉第一開關及第三開關，開啟第二開關、第四開關及第五開關，第一電源單元進入單電源充放電工作模式，或關閉第二開 關及第三開關，開啟第一開關、第四開關及第五開關，第二電源單元進入單電源充放電工作模式。
步驟2，在第一電池及第二電池放電的過程中，比較第一電池及第二電池的放電電量，當放電電量到達預設閾值時，關閉剩餘電量較低的電池，進入單電池放電工作模式。
如圖2所示，圖2為本發明揭露的電源放電過程流程圖；如果判斷為單電源插入，則透過系統切換控制單元控制切換系統進行上電，開啟單電源供電迴路向電動車進行供電，如果在單電源放電的過程中，插入另外一個電源，形成雙電源，經過判斷是雙電源插入，且雙電源插入符合雙電源的串聯連接，開啟雙電源供電迴路對電動車進行供電，當雙電源在放電的過程中，如果一個電源放電電量到達預設閾值時，關閉剩餘電量較低的電源，進入單電源放電工作模式。
同樣地，如果雙電源插入，且符合雙電源的並聯連接，開啟雙電源供電迴路對電動車進行供電，當雙電源在放電的過程中，如果一個電源放電電量到達預設閾值時，關閉剩餘電量較低的電源，進入單電源放電工作模式。
如圖3所示，圖3為本發明揭露的電源充電過程流程圖。
需要說明的是，在充電的過程中電源可隨車進行充電，也可取出電源進行充電，如果取出電源進行充電，電源的充電過程不能實現串並聯的切換。
以下是以充電過程是隨車進行充電。
首先一個電源插入進行充電，可透過系統切換控制單元控制進行單電源進行充電模式，隨後如果插入另外一個電源且滿足雙電源的並聯條件， 切換為雙電源並聯進行充電，如果不滿足雙電源並聯的條件，則切換為單電源進行充電。
同樣地，如果雙電源滿足串聯條件，則切換為雙電源串聯進行充電，如果不滿足雙電源串聯的條件，則切換為單電源進行充電。
第三方面，本發明實施例還提供了一種電動車，電動車上設置有電源切換系統。
與先前技術相比，本發明揭露電動車的有益效果與上述技術方案的一種電源切換系統的有益效果相同，在此不做贅述。
最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬技術領域中具有通常知識者應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。
01:系統切換控制單元
02:第一電源單元
03:第二電源單元
04:第一電源控制單元
05:第二電源控制單元
06:第一開關
07:第一電源
08:第二開關
09:第二電源
10:第三開關
11:第四開關
12:第五開關

Claims (4)

  1. 一種電源切換系統，其包含一第一電源單元、一第二電源單元及一系統切換控制單元，該系統切換控制單元與該第一電源單元及該第二電源單元電性連接，該系統切換控制單元控制該第一電源單元及該第二電源單元串聯或並聯，並控制該第一電源單元及該第二電源單元串聯與該第一電源單元及該第二電源單元並聯之間切換，進而實現該第一電源單元及該第二電源單元的充放電過程；其中該第一電源單元包含一第一電源管理系統、一第一開關及一第一電源；該第二電源單元包含一第二電源管理系統、一第二開關及一第二電源，該系統切換控制單元控制該第一開關及該第二開關開啟/關閉；該電源切換系統還包含一第三開關、一第四開關及一第五開關，該第三開關、該第四開關及該第五開關分別與該系統切換控制單元電性連接；該第三開關設置在該第一電源單元及該第二電源單元的正極端的公共端上，該第五開關設置在該第一電源單元及該第二電源單元的負極端的公共端上，該第四開關的一端與該第一電源的正極與該第三開關的公共端連接，該第四開關的另一端與該第二電源單元的負極端與該第五開關的公共端連接；其中該第一電源管理系統及該第二電源管理系統還分別設置有一第一通訊介面及一第二通訊介面，該第一通訊介面及該第二通訊介面分別用於該第一電源及該第二電源的 狀態訊息傳輸；當該第一開關及該第三開關都關閉，該第二開關、該第四開關及該第五開關都開啟時，該第一電源單元進入單電源充放電工作模式；當該第二開關及該第三開關都關閉，該第一開關、該第四開關及該第五開關都開啟時，該第二電源單元進入單電源充放電工作模式；當該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第五開關關閉，該第四開關開啟，該第一電源單元及該第二電源單元進入並聯充放電模式；當該第一開關、該第二開關、該第四開關關閉，該第三開關及該第五開關開啟，該第一電源單元及該第二電源單元進入串聯充放電模式；其中該系統切換控制單元包含一比較單元，在該第一電源及該第二電源放電的過程中，透過該比較單元比較該第一電源及該第二電源的放電電量，當放電電量到達預設閾值時，關閉剩餘電量較低的電源，進入單電源放電工作模式。
  2. 如請求項1所述之電源切換系統，其中該第一電源管理系統包含一第一電源控制單元，該第一電源控制單元及該系統切換控制單元電性連接，該系統切換控制單元透過該第一電源控制單元控制該第一開關開啟/關閉；該第二電源管理系統包含一第二電源控制單元，該第二電源控制單元及該系統切換控制單元電性連接，該系統切換控制單元透過該第二電源控制單元控制該第二開關開啟/關 閉。
  3. 一種用於請求項1或2所述之電源切換系統的供電電路的切換方法，其包含：判斷是單電池接入還是雙電池接入，如果是雙電池接入，控制關閉一第一開關、一第二開關、一第四開關，開啟一第三開關及一第五開關，一第一電源單元及一第二電源單元進入串聯充放電模式；或，控制關閉該第一開關、該第二開關、該第三開關及該第五開關，開啟該第四開關，該第一電源單元及該第二電源單元進入並聯充放電模式；如果單電池插入，關閉該第一開關及該第三開關，開啟該第二開關、該第四開關及該第五開關，該第一電源單元進入單電源充放電工作模式，或關閉該第二開關及該第三開關，開啟該第一開關、該第四開關及該第五開關，該第二電源單元進入單電源充放電工作模式；在一第一電池及一第二電池放電的過程中，比較該第一電池及該第二電池的放電電量，當放電電量到達預設閾值時，關閉剩餘電量較低的電池，進入單電池放電工作模式。
  4. 一種電動車，該電動車上設置有如請求項1或2所述之電源切換系統。
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