电动车的充电控制系统

技术领域

一种充电控制系统，尤其指一种电动车的充电控制系统。

背景技术

现今社会的电动摩托车普及率已大幅提高，成为现代人主要的代步工具之一，市面上的电动车大多设置有两个电池，由相互串联的两个电池对马达进行供电。

对车用电池的充电方式包含电柜、电池充电座、充电枪等方式，然而目前的充电方式一次只能对单一颗电池进行充电，容易造成两颗电池的残电量产生差异，由于两个电池相互串联且两个电池同时对马达进行供电，当其中一个电池电量耗尽时会导致供电电路断路，使得另一个电池无法继续供电，举例来说，若一个电池的残电量为100％，另一个电池的残电量为80％，当较低电量的电池其电量耗尽时，即使高电量的电池尚有20％的残电量，依旧无法驱动电动车运作。

换句话说，因为目前电动摩托车的充电方式无法调节两个电池的电量差异，导致电池间的电量差异容易造成电动车电池的续航力降低，由此可见，目前电动车的充电方式需要进一步的改良。

发明内容

[本发明所欲解决的问题]

本发明提供一种电动车的充电控制系统，对电池进行充电，并于平衡不同电池之间的电量，降低电池间的电量差异，以防止电池电量差异影响电池续航力的问题。

[解决问题的技术手段]

本发明一种电动车的充电控制系统，包含有：

多个电池模组，多个该电池模组相互串联，且各该电池模组包含：

一电池芯组；以及

一电池管理系统单元，电连接该电池芯组，并根据该电池芯组的电池状况产生一电池状态资讯；

一整车控制器，电连接多个该电池模组，接收该电池状态资讯；

一充电通讯设备，电连接该整车控制器，当该充电通讯设备与一充电装置连接时，该充电通讯设备执行一交握程序，并于该交握程序完成后，传输一交握完成讯号至该整车控制器；

当该整车控制器接收到该交握完成讯号时，对多个该电池模组进行充电，而当该整车控制器判断多个该电池模组中较高的电压值大于一平衡准位电压值，且多个该电池模组的电压差大于一平衡启动电压差门槛时，执行一电池模组平衡手段。

本发明另提供一种电动车的充电控制系统，包含有：

多个电池模组，多个该电池模组相互串联，且各该电池模组包含：

一电池芯组；以及

一电池管理系统单元，电连接该电池芯组，并根据该电池芯组的电池状况产生一电池状态资讯；

一整车控制器，电连接多个该电池模组，接收该电池状态资讯；

一充电通讯设备，电连接该整车控制器，当该充电通讯设备与一充电装置连接时，该充电通讯设备执行一交握程序，并于该交握程序完成后，传输一交握完成讯号至该整车控制器；

当该整车控制器接收到该交握完成讯号时，对多个该电池模组进行充电，而当该整车控制器判断多个该电池模组中其中一个该电池模组的电量到达一电量门槛值时，执行一电池模组平衡手段。

[发明的功效]

本发明电动车的充电控制系统是由该整车控制器执行该充电流程，以控制该充电装置对多个该电池模组进行充电，且该整车控制器可执行该电池模组平衡手段，并以多个该电池模组的电压差或电量作为进行电池模组平衡手段的判断条件，控制符合条件的各该电池模组进行该电池模组平衡手段，缩短多个该电池模组间的电量差异，相较于已知手段，本发明能于充电的同时拉近电池模组间的电量差距，改善若多个该电池模组间电量差距过大，较低电量的电池模组会影响电池续航力的问题。

附图说明

图1：本发明电动车的充电控制系统的系统方块图。

图2：本发明中充电流程的步骤流程图。

图3：本发明中停止充电程序的步骤流程图。

图4A：本发明中执行充电程序或电池模组平衡手段的第一步骤流程图。

图4B：本发明中执行充电程序或电池模组平衡手段的第二步骤流程图

图5：本发明中电池模组平衡手段进行电池电量平衡的步骤流程图。

图6：本发明中电池模组平衡手段进行电池电量平衡的电量变化示意图。

图7：本发明中电池模组平衡手段进行电压平衡的步骤流程图。

图8：本发明中电池模组平衡手段进行电压平衡的电量变化示意图。

附图标记列表

1:电动车的充电控制系统

10:电池模组

11:电池管理系统单元

12:电池芯组

20:整车控制器

30:充电通讯设备

40:充电装置

A,B,C,D,E,F,G,H,I,J:区段。

具体实施方式

请参看图1所示，本发明电动车的充电控制系统设置于一电动车中，该电动车的充电控制系统包含有多个电池模组10、一整车控制器20(Vehicle Control Unit,VCU)及一充电通讯设备30，须说明的是，图1多个电池模组10以两个电池模组10为例，但多个该电池模组10的数量不以本实施例为限，亦可实施于搭载三个电池模组、四个电池模组或更多的电池模组的电动车。多个该电池模组10为该电动车提供动力来源，对该电动车的一马达供电，且各该电池模组10包含有一电池管理系统(Battery Management System,BMS)单元及一电池芯组12，该电池管理系统单元11电连接该电池芯组12，由该电池管理系统单元11管理该电池芯组12，测量与监控该电池芯组12的电池电压、电流及电池电量状态(State ofCharge,SOC)，该电池管理系统单元11根据该电池芯组12的电池状况产生一电池状态资讯并输出，而多个该电池模组10的该电池芯组12相互串联以对该马达供电，其中，该电池管理系统单元11包含有电池管理系统程式，各该电池芯组12可为锂电池。

该整车控制器20电连接多个该电池模组10，并接收各该电池管理系统单元11所输出的该电池状态资讯，由该整车控制器20执行一充电流程，以控制外部的一充电装置40对多个该电池模组10进行充电，并由该整车控制器20执行一电池模组平衡手段，控制多个该电池模组10进行电池模组平衡，以优化电池的续航力，其中，该充电装置40可为一充电器或充电桩。

该充电通讯设备30连接该整车控制器20，且当该充电通讯设备30通过充电枪或充电接头等方式与该充电装置40进行连接时，该充电通讯设备30执行一交握程序，借由该交握程序确认充电时的参数与条件，例如电池电压、充电电压、充电电流等充电条件，当该充电通讯设备30完成该交握程序时，该充电通讯设备30传输一交握完成讯号至该整车控制器20，该整车控制器20接收该交握完成讯号后控制该充电装置40对多个该电池模组10进行充电，其中，该充电通讯设备30可为一电动车充电用通信设备(Electric VehicleCommunication Controller,EVCC)。该充电装置40与该充电通讯设备30之间的通讯协议可根据一充电标准，作为电动摩托车充电与电池交换标准化的规划依据，举例而言，该充电标准可以是“电动摩托车固定式交流及直流传导式公电系统产业标准，该标准的编号为TES-0D-02-01。”

请参看图2所示，以下进一步详述该充电流程。

该整车控制器20连接该充电通讯设备30，并可判断与控制该充电通讯设备30的一运作状态，当该充电通讯设备30与外部的该充电装置40连接时，该充电通讯设备30会像该整车控制器20传输该充电装置40的充电资讯，而每当重新执行充电程序或该充电通讯设备30与新的一充电装置40连接时，该充电通讯设备30需要进行资讯的初始化，因此于步骤S10中，该整车控制器20判断该充电通讯设备30的该运作状态是否为一初始化状态，而当该整车控制器20判断该充电通讯设备30的该运作状态为该初始化状态时，该整车控制器20执行步骤S11控制该充电通讯设备30执行一初始化程序，由该充电通讯设备30重新接收该充电装置40的充电资讯，并传输至该整车控制器20进行资讯更新，其中，当重新执行充电程序或该充电通讯设备30与新的一充电装置40连接，该整车控制器20将该充电通讯设备30的该运作状态切换为该初始化状态，且当新的一充电装置40与该电动车连接时，该充电装置40发送一唤醒讯号至该整车控制器20，以唤醒该整车控制器20执行该充电流程。

完成初始化程序后，该充电通讯设备30需要与该充电装置40进行一交握程序，该整车控制器20将该充电通讯设备30的该运作状态切换为一交握状态。于步骤S20中，该整车控制器20判断该充电通讯设备30的该运作状态是否为该交握状态，而当该整车控制器20判断该充电通讯设备30的该运作状态为该交握状态时，该整车控制器20执行步骤S21控制该充电通讯设备30执行该交握程序，借由该交握程序确认充电时的参数与条件，并传输一交握完成讯号至该整车控制器20。

该整车控制器20接收该交握完成讯号后，将该充电通讯设备30的该运作状态切换为一充电状态，以进行一充电程序，控制该充电装置40对多个该电池模组10进行充电。因此于步骤S30中，该整车控制器20判断该充电通讯设备30的该运作状态是否为该充电状态，而当该整车控制器20判断该充电通讯设备30的该运作状态为该充电状态时，该整车控制器20执行步骤S31控制该充电通讯设备30执行该充电程序。

当该整车控制器20判断该充电程序结束或该充电程序需要中止时，该整车控制器20将该充电通讯设备30的该运作状态切换为一充电停止状态。于步骤S40中，该整车控制器20判断该充电通讯设备30的该运作状态是否为该充电停止状态，而当该整车控制器20判断该充电通讯设备30的该运作状态为该充电停止状态时，该整车控制器20执行步骤S41控制该充电通讯设备30执行该充电停止程序，由该整车控制器20控制多个该电池模组10断开充电回路，并控制多个该电池模组10的该电池管理系统单元11进行休眠。

请参看图3所示的该整车控制器20判断停止该充电程序的步骤流程图。于充电过程或未充电过程中，该电池管理系统单元11皆可根据该电池芯组12的电池状况，于固定的时间周期(例如30秒、3分钟等)产生该电池状态资讯并输出至该整车控制器20，供该整车控制器20监控各该电池芯组12的电池状况。

于步骤S311中，该整车控制器20判断各该电池模组10是否处于充电状态，当该各该电池模组10处于充电状态则执行步骤S312。

于步骤S312中，该整车控制器20根据该电池状态资讯判断两个电池模组10的一串联电压是否不小于一串联电压预设值，且多个该电池模组10的一串联充电电流是否不大于一充电电流预设值，该电压预设值与该充电电流预设值可预先根据多个该电池模组10充饱电或邻近充饱电状态时的串联电压与串联充电电流而设置。当该串联电压不小于该电压预设值，且该串联充电电流不大于该充电电流预设值时，代表多个该电池模组10已充饱电或邻近充饱电的状态，为防止电池过充的情形发生，该整车控制器20执行步骤S313结束该充电程序。

当该串联电压小于该电压预设值，且该串联充电电流大于该充电电流预设值时，该整车控制器20执行步骤S314，判断其中一个该电池模组10的电池电压是否不小于一过充保护电压，且该电池模组10是否已被设定为暂停充电。当其中一个该电池模组10的电池电压不小于一过充保护电压，且该电池模组10已被设定为暂停充电时，即代表该电池模组10已充饱电或邻近充饱电的状态，亦或是温度过高而不宜继续充电，举例来说，当其中一个该电池模组10的电量大于一电量门槛值或温度高于一温度示警值时，该电池管理系统单元11即将该电池模组10设定为暂停充电，该整车控制器20执行步骤S313结束该充电程序，其中，当该电池模组10所对应的该电池管理系统单元11判断该电池模组10的电池温度过高或电池电量已充饱时，该电池管理系统单元11可将该电池模组10的电池状态设定为暂停充电。

请参看图4A及图4B所示的该整车控制器20执行充电程序或电池模组平衡手段的步骤流程图。

首先步骤S501中该整车控制器20自该电池管理系统单元11接收该电池状态资讯，并于步骤S502根据该电池状态资讯判断是否有充电异常的情形发生，当电池故障、充电装置40故障皆会发生无法充电的充电异常情形，该电池管理系统单元11会经由该电池状态资讯向该整车控制器20回报充电状况，因此当充电异常的情形发生时，该整车控制器20执行步骤S503将各该电池管理系统单元11的一充电状态切换为充电错误，再执行步骤S504，将对应结束该充电流程的一结束旗标设定为举起，并将该充电通讯设备30的该运作状态切换为初始化状态。

当该整车控制器20根据该电池状态资讯判断未有充电异常的情形发生时，该整车控制器20执行步骤S505，判断多个该电池模组10的电量是否皆不小于一电量门槛值，当多个该电池模组10的电量接不小于该电量门槛值，代表多个该电池模组10皆已充饱电，该整车控制器20执行S506将该电池管理系统单元11的该充电状态切换为充电结束，并进一步执行步骤S507，根据各该电池管理系统单元11传输的该电池状态资讯，判断各该电池管理系统单元11的充电状态是否为充电结束或暂停充电。当该整车控制器20确认各该电池管理系统单元11的充电状态为充电结束或暂停充电时，该整车控制器20执行步骤S504，将对应结束该充电流程的该结束旗标设定为举起，并将该充电通讯设备30的该运作状态切换为初始化状态。

当多个该电池模组10其中任一电池模组10的电量小于该电量门槛值时，于步骤S508中该整车控制器20可于充电过程中或充电结束后执行该电池模组平衡手段，待电池模组平衡后再进行充电，以减少两个电池模组10间的电量差异，优化电池的续航力。为确认多个该电池模组10确实处于可充电的状态能于电池模组平衡手段后进行再充电，该整车控制器20于步骤S509判断各该电池管理系统单元11的该充电状态维持在允许充电状态的时间是否大于一预设时间，当各该电池管理系统单元11的该充电状态维持在允许充电状态的时间大于该预设时间即可确认该充电状态为允许充电状态的讯号并非异常讯号，该整车控制器20则执行步骤S510将一覆充旗标设定为举起。

于步骤S511中，该整车控制器20判断该覆充旗标是否举起、该电动车的坐垫是否关闭以及该充电通讯设备30的该运作状态是否为初始化状态，当该整车控制器20判断该覆充旗标为举起、该电动车的坐垫关闭以及该充电通讯设备30的该运作状态为初始化状态时，该整车控制器20执行步骤S512，控制该充电通讯设备30重新进行初始化程序，以重新进行充电程序。

当该整车控制器20判断该覆充旗标未举起、该电动车的坐垫未关闭或该充电通讯设备30的该运作状态并非初始化状态时，该整车控制器20执行步骤S513判断结束旗标是否为举起。当该整车控制器20判断结束旗标为举起时，该整车控制器20结束充电程序。

请参看图5所示，本发明中该整车控制器20可执行一电池模组平衡手段，于第一实施例中，该电池模组平衡手段是借由平衡电池模组电量来完成电池模组平衡，以下以多个该电池模组10为两个电池模组10为例说明。

于步骤S61中，该整车控制器20先根据该电池状态资讯判断多个该电池模组10中第一个电池模组10的电量是否到达一电量门槛值而处于暂停充电的状态，其中，各该电池模组10到达该电量门槛值，代表各该电池模组10的电量大于或等于该电量门槛值。

当该整车控制器20判断第一个电池模组10的电量大于该电量门槛值而处于暂停充电的状态时，该整车控制器20执行步骤S62判断第一个电池模组10处于暂停充电的时间是否大于一预设持续时间，以确保该整车控制器20所接收到第一个电池模组10处于暂停充电状态的讯号并非短时间的异常讯号。

当该整车控制器20判断第一个电池模组10处于暂停充电的时间大于该预设持续时间时，该整车控制器20执行步骤S63控制对应的该电池管理系统单元11对第一个电池模组10执行电量平衡，让充饱电的第一个电池模组10的电量降低至低于该电量门槛值，再进行后续的充电程序。

于步骤S64中，当该整车控制器20判断第一个电池模组10的电量未大于该电量门槛值时，该整车控制器20进一步判断多个该电池模组10中第二个电池模组10的电量是否到达该电量门槛值而处于暂停充电的状态，其中，各该电池模组10到达该电量门槛值，代表各该电池模组10的电量大于或等于该电量门槛值。

同样地，当该整车控制器20判断第二个电池模组10的电量大于该电量门槛值而处于暂停充电的状态时，该整车控制器20执行步骤S65判断第二个电池模组10处于暂停充电的时间是否大于该预设持续时间，以确保该整车控制器20所接收到第二个电池模组10处于暂停充电状态的讯号并非短时间的异常讯号。

当该整车控制器20判断第二个电池模组10处于暂停充电的时间大于该预设持续时间时，该整车控制器20执行步骤S66控制对应的该电池管理系统单元11对第二个电池模组10执行电量平衡，让充饱电的第二个电池模组10的电量降低至低于该电量门槛值，再进行后续的充电程序。

于步骤S67中，若该整车控制器20判断多个该电池模组10的电量皆未大于该电量门槛值而皆未处于暂停充电的状态时，该整车控制器20不进行多个该电池模组10的电量平衡，结束电池模组平衡手段。

请参看图6所示，以下进一步以实例说明如何以平衡电池模组电量进行电池模组平衡手段，需说明的是，以下以多个该电池模组10为两个电池模组10为例说明。

以多个该电池模组10中第一个电池模组10的电量为100％，第二个电池模组10的电量为80％，而该电量临界值为95％为例。由于多个该电池模组10相互串联进行充电，在第一个电池模组10已充满电的情况下，无法对第二个电池模组10继续充电，因此先于区段A对第一个电池模组10进行电池模组平衡手段，使该第一个电池模组10的电量降为94％，意即使该第一个电池模组10的电量低于该电量门槛值，再于区段B对多个该电池模组10进行充电。

当第一个电池模组10再次充满电时，于区段C对第一个电池模组10进行第二次的电池模组平衡手段，使该第一个电池模组10的电量再次低于该电量门槛值，并于区段D对多个该电池模组10进行充电。

如此反复，借由于充电前及充电后进行电池模组平衡手段，能如区段E所示，缩小多个该电池模组10的电量差距，拉近多个该电池模组10的可供电时间，增加该电动车的续航力。

请参看图7所示，本发明中该整车控制器20可执行一电池模组平衡手段，于第二实施例中，该电池模组平衡手段是借由平衡电池模组电压差来完成电池模组平衡。

于步骤S71中，该整车控制器20先根据该电池状态资讯取得多个该电池模组10分别的电压值以及多个该电池模组10的一电压差。

于步骤S72中，该整车控制器20判断多个该电池模组10中较高的电压值是否大于一平衡准位电压值，以及该电压差是否大于一平衡启动电压差门槛。

当该整车控制器20判断多个该电池模组10中较高的电压值大于该平衡准位电压值且该电压差大于该平衡启动电压差门槛时，该整车控制器20执行步骤S73判断讯号持续时间是否大于该预设持续时间，以确保该整车控制器20所接收到多个该电池模组10中较高的电压值大于该平衡准位电压值且该电压差大于该平衡启动电压差门槛的讯号并非短时间的异常讯号。

当该整车控制器20判断讯号持续时间大于该预设持续时间时，该整车控制器20执行步骤S74控制对应的该电池管理系统单元11对具有较高电压值的电池模组10执行电压平衡，让具有较高电压值的电池模组10的电量降低。

于步骤S75中，该整车控制器20判断多个该电池模组10的该电压差是否小于一平衡关闭电压差门槛。当该整车控制器20判断多个该电池模组10的该电压差小于该平衡关闭电压差门槛时，该整车控制器20执行步骤S76，判断讯号持续时间是否大于该预设持续时间，以确保该整车控制器20所接收到多个该电池模组10的该电压差小于该平衡关闭电压差门槛的讯号并非短时间的异常讯号。

当该整车控制器20判断多个该电池模组10的该电压差小于该平衡关闭电压差门槛且讯号持续时间大于该预设持续时间时，该整车控制器20执行步骤S77结束电池模组平衡手段。

请参看图8所示，以下进一步以实例说明如何以平衡电池模组电压进行电池模组平衡手段，需说明的是，以下以多个该电池模组10为两个电池模组10为例说明。

以多个该电池模组10中第一个电池模组10的电量为100％，第二个电池模组10的电量为80％，该平衡启动电压差门槛为0.3V，该平衡关闭电压差门槛为0.2V，而该平衡准位电压值为53V为例。由于多个该电池模组10相互串联进行充电，在第一个电池模组10已充满电的情况下，无法对第二个电池模组10继续充电，因此先于区段F对第一个电池模组10进行电池模组平衡手段，使该第一个电池模组10的电量降为94％，意即使第一个电池模组10与第二个电池模组10的该电压差低于该平衡关闭电压门槛值，再于区段G对多个该电池模组10进行充电。

当第一个电池模组10再次充满电时，于区段H对第一个电池模组10进行第二次的电池模组平衡手段，使第一个电池模组10与第二个电池模组10的该电压差低于该平衡关闭电压门槛值，并于区段I对多个该电池模组10进行充电。

如此反复，借由于充电前及充电后进行该电池模组平衡手段，能如区段J所示，缩小多个该电池模组10的电量差距，拉近多个该电池芯组10的可供电时间，增加该电动车的续航力。

综上所述，本发明电动车的充电控制系统是由该整车控制器20执行该充电流程，以控制该充电装置40对多个该电池模组10进行充电，并于充电过程或充电前与充电后执行该电池模组平衡手段，该整车控制器20可将多个该电池模组10的电压差或电量作为进行该电池模组平衡手段的判断条件，控制符合条件的各该电池模组10进行该电池模组平衡手段，缩短多个该电池模组10间的电量差异，相较于已知手段，本发明能于充电的同时拉近各该电池模组10间的电量差距，改善若多个该电池模组12间电量差距过大，较低电量的电池模组10会影响电池续航力的问题。