电动车辆的电池并联控制方法

【技术领域】

本发明关于一种应用于电动车辆的电池控制方法，特别是指控制电池安全并联供电的方法。

【背景技术】

电动车辆以电池电力提供整车的动力来源，根据车款设计，可在电动车辆内部设置多个相互并联的电池组，可通过专属充电缆线直接对该电动车辆内部的电池组充电，或是由使用者从电动车辆内取出并重复充电。因为电动车辆的供电系统是以多个电池组并联后共同供电，但因为不同电池组之间的电压不必然完全相等，可能有部分电池组的电压较高，其余电池组的电压较低，因此需要对电池组提供安全管理机制，以避免在供电过程中高压电池组的大电流灌入至低压电池组内部而烧毁该低压电池组。

台湾发明专利I634722号公开了一种电池并联搭接的控制方法，以热插入的方式将一电池与另一电池并接而共同供电。该专利比较两个电池之间的电量差距，当电量差距小到一定程度时，必须先降低至“低负载状态”以继续抽取原供电电池的电力(抽载)，才能判断是否可将其它电池搭接上原供电电池。在判断过程中，该技术可能存在以下问题：

1.因为刻意降低对原供电电池的抽载，势必会对负载造成影响，例如当电池应用于电动车辆时，若突然地降低对电池的抽载程度，容易使得电动车辆产生顿挫、突然降速或是无法加速等问题，不仅影响骑乘者的骑车感受，也有可能导致行车安全问题。

2.当两个电池之间的电量差距较大时，无法进行搭接作业。因此，当系统估算电池的电量产生较误差时，即无法顺利进行。

【发明内容】

为克服电动车辆不同电压的电池在以热插入方式搭接时所产生的车辆顿挫或无法顺利搭接的问题，本发明提供一种电动车辆的电池并联控制方法，使电池可以平稳并联供电。

根据本发明的一方面，本发明提供一种电动车辆的电池并联控制方法，该电动车辆包含马达、第一电池模块及第二电池模块；该第一电池模块包含串联的电池、第一充电开关与第一放电开关；该第二电池模块包含串联的电池、第二充电开关与第二放电开关；该电动车辆的电池并联控制方法包含：

(a)该第一电池模块及该第二电池模块相互通信以比较该第一电池模块的输出电压值及该第二电池模块的输出电压值；

(b)当该第一电池模块的输出电压值大于该第二电池模块的输出电压值，导通该第一电池模块的该第一充电开关、该第一放电开关与该第二电池模块的该第二放电开关，使该第一电池模块供电给该马达；

(c)判断该第二电池模块的放电电流值是否大于一预设电流值；

(d)当该第二电池模块的放电电流大于该预设电流值时，导通该第二电池模块的该第二充电开关，使该第二电池模块搭接该第一电池模块，共同供电给该马达。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种电动车辆的电池并联控制方法，该电动车辆包含马达、车辆控制单元、第一电池模块及第二电池模块；该第一电池模块包含串联连接的电池、第一充电开关与第一放电开关；该第二电池模块包含串联的电池、第二充电开关与第二放电开关；该车辆控制单元电连接该第一电池模块及该第二电池模块，接收该第一电池模块的电池信息及该第二电池模块的电池信息；该电动车辆的电池并联控制方法包含：

(a)该车辆控制单元比较该第一电池模块的输出电压值及该第二电池模块的输出电压值；

(b)当该第一电池模块的输出电压值大于该第二电池模块的输出电压值，该车辆控制单元导通该第一电池模块的该第一充电开关、该第一放电开关与该第二电池模块的该第二放电开关，使该第一电池模块供电至该马达；

(c)该车辆控制单元判断该第二电池模块的放电电流值是否大于一预设电流值；

(d)当该第二电池模块的放电电流大于该预设电流值时，该车辆控制单元导通该第二电池模块的该第二充电开关，使该第二电池模块搭接该第一电池模块，共同供电给该马达。

本发明实现的有效技术效果在于：该具有较高输出电压的第一电池模块优先供电给马达，而输出电压值较低的第二电池模块仅先开启其放电开关，以避免过大的电流灌入该第二电池模块而烧毁该第二电池模块。当该第一电池模块、第二电池模块的电压渐渐一致时，该第二电池模块的放电电流将渐渐升高至一预设电流值，即可开启该第二电池模块的充电开关，使该第二电池模块平稳地搭接至该第一电池模块，对负载共同提供电力。因为不需刻意降低对电池模块的抽载幅度，所以能够避免电动车辆在骑乘过程中发生显著的顿挫感；且只需要测量该第二电池模块的放电电流是否满足预设条件，而不需预先估算各电池的电量差异，可避量电量估测错误导致电池无法搭接的问题。

【附图说明】

图1为用于实施本发明的电池并联控制方法的电池系统电路方框图。

图2为本发明的电池并联控制方法的流程图。

图3为本发明的第一电池模块中的第一充电开关、第一放电开关以及第二电池模块中的第一放电开关导通后的示意图。

图4为本发明的第二电池模块中的第二充电开关、第二放电关导通后的示意图。

【符号说明】

10第一电池模块 11第一电池

12第一充电开关 13第一放电开关

14第一电压传感器 15第一电流传感器

16第一控制器 17第一通信接口

20第二电池模块 21第二电池

22第二充电开关 23第二放电开关

24第二电压传感器 25第二电流传感器

26第二控制器 27第二通信接口

200马达 300车辆控制单元

400通信总线

【具体实施方式】

请参考图1所示，本发明为一种电动车辆的电池并联控制方法，可利用图1所示的电池供电系统执行。该电池供电系统包含并联的多个电池模块10、20，该多个电池模块10、20通过供电扁平电缆共同提供电力给电动车辆的马达200。该多个电池模块10、20与电动车辆内的一车辆控制单元(VCU)300连接通信，将该电池模块10、20本身的电池信息传送给该车辆控制单元300，或接收该车辆控制单元300的控制。在以下实施例中，以一第一电池模块10及一第二电池模块20举例说明本发明的方法。

该第一电池模块10包含有一第一电池(cell)11、一第一充电开关12、一第一放电开关13、一第一电压传感器14、一第一电流传感器15、一第一控制器(MCU)16及一第一通信接口17。

该第一充电开关12、第一放电开关13与该第一电池11相串联。该第一充电开关12及第一放电开关13可由金氧半场效晶体管(MOSFET)构成，在该MOSFET的源极(source)和漏极(drain)之间存在有一寄生二极管，其中，该第一充电开关12及该第一放电开关13为反向连接，使两个寄生二极管的正极相连接。该第一电压传感器14连接该第一电池11的两端，以测得该第一电池模块10的输出电压值。该第一电流传感器15串联该第一电池11，以测得该第一电池模块10的电流值，该电流值可以是一充电电流值或是一放电电流值。

该第一控制器16可控制该第一充电开关12、该第一放电开关13切换为导通(on)或中断(off)，并接收该第一电压传感器14测得的该输出电压值以及该第一电流传感器15测得的电流值。该第一控制器16通过该第一通信接口17连接到一通信总线400，经由该通信总线400连接至该车辆控制单元300，使车辆控制单元300能够获得该第一电池模块10的电池信息，电池信息可包含但不限于该输出电压值、该电流值。该第一控制器16也可通过该第一通信接口17接收来自车辆控制单元300发出的控制指令。其中，该第一通信接口17可以是支持控制器局域网络(Controller Area Network，简称CAN或者CAN bus)的协议，或是其它标准的有线/无线通信接口。

该第二电池模块20同样包含有一第二电池(cell)21、一第二充电开关22、一第二放电开关23、一第二电压传感器24、一第二电流传感器25、一第二控制器(MCU)26及一第二通信接口27；因为该第二电池模块20的电路架构与该第一电池模块10的电路架构相同，故不再重述。

本发明电动车辆的电池并联控制方法，可通过上述的电池供电系统执行。如图2所示，该控制方法包含有下述步骤：

S201：比较该第一电池模块10及该第二电池模块20的输出电压值；

S202：当该第一电池模块10的输出电压值大于该第二电池模块20的输出电压值时，如图3所示，导通该第一电池模块10的第一充电开关12及第一放电开关13，并导通该第二电池模块20的第二放电开关23。使该第一电池模块10的电力通过该第一充电开关12及该第一放电开关13传送给马达200，由该马达200对具有较高电压的该第一电池模块10持续抽载；因为该第二电池模块20只有导通该第二放电开关23，因此该第二电池模块20仅输出一微小的放电电流，通过该第二充电开关22的寄生二极管对外输出。由于该第二充电开关22维持为中断状态，可以避免较高电压的该第一电池模块10将高电流灌入到较低电压的该第二电池模块20，防止该第二电池模块20损坏。

S203：判断该第二电池模块20的放电电流值是否大于一预设电流值。随着该第一电池模块10逐渐放电，该第一电池模块10的电力会渐渐下降，而第二电池模块20的放电电流值会渐渐增大，即第二电池模块20渐渐输出电力，利用该第二电池模块20中的第二电流传感器25可感测出该放电电流值的变化。该预设电流值可根据该第二充电开关22的寄生二极管所能承受的最大电流值而制定。

S204：当该第二电池模块20的放电电流值大于该预设电流值，如图4所示，导通该第二电池模块20的该第二充电开关22。当第二电池模块20的该第二充电开关22导通后，该第二电池模块20即顺利搭接该第一电池模块10完成并联，此时即由该第二电池模块20、该第一电池模块10共同提供电力该电动车辆，马达200可同时对该第二电池模块20、该第一电池模块10进行抽载。

本发明的电池并联控制方法为提高整体电池系统的使用安全，还可进一步包含以下步骤：

判断该第二电池模块20的充电电流是否大于一预设安全电流值，当该第二电池模块20的充电电流高于该预设安全电流值时，中断该第二电池模块20的第二充电开关22，避免过大的充电电流烧毁该第二电池模块20。

本发明的判断、控制作业可利用电动车辆中的该车辆控制单元300执行，即第一电池模块10、第二电池模块20将本身的电池信息分别传输给该车辆控制单元300，由该车辆控制单元300集中判断第一电池模块10、第二电池模块20的状态，并输出控制指令给该第一控制器16、第二控制器26，通过该第一控制器16、第二控制器26执行对各充电开关或放电开关的切换操作。

除了利用该车辆控制单元300可执行本发明的判断、控制作业，因为该第一电池模块10、第二电池模块20相互之间可通过该通信总线400传递信息，该第一控制器16与第二电控制器26可直接相互通信以获得彼此的电池信息，因此本发明的另一实施例亦可以设定该第一电池模块10中的第一控制器16或第二电池模块20中的第二控制器26作为主控制器，执行电量判断、控制开关进行切换动作等相关作业。

综上所述，本发明针对电动车辆中多个电压不同的电池模块欲以热插入的方式共同搭接于负载时(如马达)，以输出电压值最大的第一电池模块为优先出电，导通其充电开关及放电开关，输出电压值较低的第二电池模块仅先开启其放电开关，以限制过大的电流进入该第二电池模块，避免大电流烧毁该第二电池模块。当第二电池模块的放电电流渐渐升高至一预设电流值时，即可开启该第二电池模块的充电开关，使该第二电池模块平稳搭接至该第一电池模块，而负载可对已经顺利并联的第一电池模块、第二电池模块进一步提高抽载。本发明因为不需刻意降低对电池模块的抽载幅度，所以能够避免电动车辆在骑乘过程中发生显著的顿挫感。