用于電動車輛的電能管理裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電動車輛以及用于該電動車輛的電能管理裝置和方法。其中，電能管理裝置包括：控制單元，用于基于電池的電流產(chǎn)生第一控制信號并且基于該電池的電壓產(chǎn)生第二控制信號，其中，該電池用于為該電動車輛供電；第一開關(guān)，耦合至該控制單元，用于根據(jù)該第一控制信號來控制該電池與電源以及該電池與該電動車輛中的負(fù)載的連接；其中，該第一控制信號控制該第一開關(guān)的第一端電壓來維持該電池的電流大致等于電流設(shè)定值，所述第二控制信號控制該電池在第一狀態(tài)與第二狀態(tài)之間切換。本發(fā)明實施例可以使電源和可充電電池免受損害。
【專利說明】用于電動車輛的電能管理裝置和方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電氣領(lǐng)域，特別涉及一種電動車輛以及用于電動車輛的電能管理裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中的用于電動車輛的電能系統(tǒng)100的示意圖。電能系統(tǒng)100用于在電動車輛中為電動設(shè)備102供電,其包括直流/直流轉(zhuǎn)換器(direct-current todirect-current converter,簡稱為DC/DC轉(zhuǎn)換器)106和可充電電池104。如圖1所不，電動設(shè)備102通過電能輸入端120耦合至DC/DC轉(zhuǎn)換器106和電池104，電動設(shè)備102由DC/DC轉(zhuǎn)換器106和/或電池104供電。此外，DC/DC轉(zhuǎn)換器106可以為電池104充電。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的電能系統(tǒng)100存在一些問題。例如，電動設(shè)備102具有啟動電壓閾值，如果電動設(shè)備102的電能輸入端120處的電壓小于該啟動電壓閾值時，電動設(shè)備102無法工作。因此，如果電池104的電壓(例如，電能輸入端120的電壓)小于該啟動電壓閾值，則DC/DC轉(zhuǎn)換器106將僅為電池104供電。直到電池104充電到其電壓大于啟動電壓閾值時，才可以使用電動設(shè)備102。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的電能系統(tǒng)100可能要經(jīng)過一段較長的時間才能啟動電動設(shè)備102。
[0004]此外，DC/DC轉(zhuǎn)換器106可能在電池104已經(jīng)充滿電時插入到電動車輛中，此時電池104的電壓可能大于DC/DC轉(zhuǎn)換器106的輸出電壓V0UT。反向電流IR可以從電池104流至DC/DC轉(zhuǎn)換器106，從而引起對DC/DC轉(zhuǎn)換器106的損害。
[0005]此外，如果電池104處于欠壓狀態(tài)，電池104應(yīng)該由具有較小電流位準(zhǔn)的涓流電流(trickle current)來充電以避免其受到損害。然而，電能系統(tǒng)100沒有提供這樣的保護。而是，當(dāng)電池10 4處于欠壓狀態(tài)時，DC/DC轉(zhuǎn)換器106可能提供一個足以損害電池104的大電流來為電池104充電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種電動車輛以及用于電動車輛的電能管理裝置和方法，使電源和可充電電池免受損害。
[0007]本發(fā)明提供了一種用于電動車輛的電能管理裝置，所述電能管理裝置包括:
[0008]控制單元，用于基于電池的電流產(chǎn)生第一控制信號并且基于所述電池的電壓產(chǎn)生第二控制信號，其中，所述電池為所述電動車輛供電；以及
[0009]第一開關(guān)，耦合至所述控制單元，用于根據(jù)所述第一控制信號來控制所述電池與電源以及所述電池與所述電動車輛中的負(fù)載的連接；
[0010]其中，所述第一控制信號控制所述第一開關(guān)的第一端電壓來維持所述電池的電流大致等于電流設(shè)定值，所述第二控制信號控制所述電池在第一狀態(tài)與第二狀態(tài)之間切換。
[0011]本發(fā)明還提供了一種電動車輛，所述電動車輛包括:
[0012]負(fù)載，從電源或電池接收電能；[0013]控制單元，耦合至所述負(fù)載，用于通過第一控制信號和第二控制信號管理所述電能，所述控制單元基于所述電池的電流來產(chǎn)生所述第一控制信號，并且基于所述電池的電壓來產(chǎn)生所述第二控制信號；以及
[0014]第一開關(guān)，耦合至所述控制單元，用于根據(jù)所述第一控制信號控制所述電池與所述電源以及所述電池與所述負(fù)載的連接；
[0015]其中，所述第一控制信號控制所述第一開關(guān)的第一端電壓來維持所述電池的所述電流大致等于電流設(shè)定值，所述第二控制信號控制所述電池在第一狀態(tài)與第二狀態(tài)之間切換。
[0016]本發(fā)明又提供了一種用于電動車輛的電能管理方法，所述用于電動車輛的電能管理方法包括:
[0017]基于電池的電流產(chǎn)生第一控制信號，其中所述電池用于為所述電動車輛供電；
[0018]基于所述電池的電壓產(chǎn)生第二控制信號；
[0019]通過控制第一開關(guān)來控制所述電池與電源以及所述電池與所述電動車輛中的負(fù)載的連接，其中，所述第一開關(guān)由控制單元根據(jù)所述第一控制信號來控制；
[0020]通過根據(jù)所述第一控制信號控制所述第一開關(guān)的第一端電壓，來維持所述電池的所述電流等于電流設(shè)定值；以及
[0021]根據(jù)所述第二控制信號控制所述電池在第一狀態(tài)與第二狀態(tài)之間切換。
[0022]本發(fā)明實施例可以維持充電電流大致等于電流設(shè)定值，從而避免了過大的充電電流對電池的損害；另外，本發(fā)明實施例還可以保護充電器，例如，DC/DC轉(zhuǎn)換器免受從電池流出的反向電流的損害。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]以下通過對本發(fā)明的一些實施例結(jié)合其附圖的描述，可以進一步理解本發(fā)明的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點。
[0024]圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中的用于電動車輛的電能系統(tǒng)的示意圖；
[0025]圖2所示為本發(fā)明一個實施例的用于電動車輛的電能系統(tǒng)的示意圖；
[0026]圖3所示為本發(fā)明一個實施例的用于電動車輛的電能管理裝置的電路圖；
[0027]圖4所示為本發(fā)明另一個實施例的用于電動車輛的電能管理裝置的電路圖；
[0028]圖5所示為圖4所示實施例中的電流監(jiān)控單元的電路圖；
[0029]圖6所示為圖4所示實施例中的電壓監(jiān)控單元的電路圖；
[0030]圖7所示為本發(fā)明一個實施例的電能管理裝置所執(zhí)行的電能管理方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0031]以下將對本發(fā)明的實施例給出詳細(xì)的參考。盡管本發(fā)明通過這些實施方式進行闡述和說明，但需要注意的是本發(fā)明并不僅僅只局限于這些實施方式。相反，本發(fā)明涵蓋后附權(quán)利要求所定義的發(fā)明精神和發(fā)明范圍內(nèi)的所有替代物、變體和等同物。
[0032]另外，為了更好的說明本發(fā)明，在下文的【具體實施方式】中給出了眾多的具體細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，沒有這些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實施。在另外一些實例中，對于大家熟知的方法、手續(xù)、部件和電路未作詳細(xì)描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。[0033]在一個實施例中，本發(fā)明提供了一個用于管理電動車輛(例如，電動汽車、電動自行車或電動公共汽車等)的電能的電能管理裝置和管理方法。電動車輛可以由DC/DC轉(zhuǎn)換器(例如，充電器)和可充電電池供電。DC/DC轉(zhuǎn)換器可以為可充電電池充電。通過使用本發(fā)明的電能管理裝置，即使當(dāng)電池的電壓較低時，只要DC/DC轉(zhuǎn)換器的電能是可用的，電動車輛中的電動設(shè)備就能工作。當(dāng)DC/DC轉(zhuǎn)換器插入到電動車輛時，電能管理裝置還可以保護DC/DC轉(zhuǎn)換器以免受從電池流出的反向電流的損害。另外，該電能管理裝置可以避免過大的充電電流對電池的損壞。
[0034]圖2所不為本發(fā)明一個實施例的用于電動車輛的電能系統(tǒng)200的不意圖。電能系統(tǒng)200包括:DC/DC轉(zhuǎn)換器202、電池204和電能管理裝置208。電能系統(tǒng)200為負(fù)載206(例如，如電動座椅、電動窗或電動門鎖等的電動設(shè)備，以及娛樂設(shè)備、導(dǎo)航設(shè)備，或是電動車輛內(nèi)任何其它適合的車載設(shè)備等)供電。電池204可以是可充電電池，例如，鉛酸電池、鋰電池、鎳鎘電池和鎳氫電池等。電池204、負(fù)載206和DC/DC轉(zhuǎn)換器202經(jīng)由電能管理裝置208相互耦合。DC/DC轉(zhuǎn)換器202 (例如，充電器)用于為負(fù)載206供電以及為電池204充電。當(dāng)DC/DC轉(zhuǎn)換器202的電能不可用時，電池204可以為負(fù)載206供電。
[0035]圖3所示為本發(fā)明一個實施例的用于電動車輛的電能管理裝置308的電路圖。圖3將結(jié)合圖2進行描述，且圖3與圖2中編號相同的部件具有類似的功能。電能管理裝置308是圖2所示的電能管理裝置208的一個實施例。電能管理裝置308包括:感應(yīng)單元302、控制單元306以及第一開關(guān)S。和第二開關(guān)Sv。
[0036]在本實施例中，感應(yīng)單元302用于檢測電池204的充電電流Ira和電池電壓VBAT，其中，電池204用于為電動車輛供電?？刂茊卧?06耦合至感應(yīng)單元302，用于基于充電電流Ich來產(chǎn)生第一控制信號CTR1,并且基于電池電壓Vbat來產(chǎn)生第二控制信號CTR2。第一開關(guān)Sc耦合至感應(yīng)單元302和控制單元306，第二開關(guān)Sv耦合至控制單元306和DC/DC轉(zhuǎn)換器202。第一開關(guān)S。用于根據(jù)第一控制信號CTR1來控制電池204與DC/DC轉(zhuǎn)換器202的連接，以及控制電池204與負(fù)載206的連接。第二開關(guān)Sv耦合至第一開關(guān)S。，用于根據(jù)第二控制信號CTR2來控制DC/DC轉(zhuǎn)換器202與電池204以及DC/DC轉(zhuǎn)換器202與負(fù)載206的連接。DC/DC轉(zhuǎn)換器202用于為電池204充電以及為負(fù)載206供電。
[0037]在圖3所不的實施例中，第一控制信號CTR1控制第一開關(guān)S。的一個端電壓,也可稱為第一端電壓，例如第一電壓V1,第二控制信號CTR2控制第二開關(guān)Sv的一個端電壓,也可稱為第二端電壓，例如第二電壓V2。在一個實施例中，第一開關(guān)S。具體可以是晶體管，例如，絕緣門雙極晶體管(insulated gate bipolar transistor,簡稱為IGBT)或金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(metal-oxide-semiconductor f ield-effect transistor,簡稱為M0SFET),其中，第一電壓V1是第一開關(guān)S。的柵極電壓。第一開關(guān)S。的柵極電壓V1由第一控制信號CTR1控制,從而第一開關(guān)S。的狀態(tài)由第一控制信號CTR1來控制。第二開關(guān)Sv可以是任意類型的開關(guān)，例如可以是IGBT、MOSFET或繼電器。在圖3所示實施例中，第二開關(guān)Sv是M0SFET，其中，第二電壓V2是第二開關(guān)Sv的柵極電壓。第二開關(guān)Sv的柵極電壓V2由第二控制信號CTR2控制，從而第二開關(guān)Sv的狀態(tài)由第二控制信號CTR2來控制。
[0038]在一個實施例中，當(dāng)DC/DC轉(zhuǎn)換器202正在為電池204充電時，電能管理裝置308提供第一控制信號CTR1來控制第一開關(guān)S。的柵極電壓V1,從而調(diào)節(jié)第一開關(guān)S。的導(dǎo)電性以使充電電流Iai維持在或大致在預(yù)設(shè)位準(zhǔn)，例如，充電電流設(shè)定值Iket的位準(zhǔn)。在圖3所示實施例中，第一開關(guān)S。是P溝道MOSFET。如果充電電流Iai大于充電電流設(shè)定值IesET，則第一控制信號CTR1增大第一開關(guān)S。的柵極電壓V1以降低第一開關(guān)S。的導(dǎo)電性，于是充電電流Iqi減小。如果充電電流Iai小于充電電流設(shè)定值IesET，則第一控制信號CTR1減小第一開關(guān)S。的柵極電壓V1以提高第一開關(guān)S。的導(dǎo)電性，于是充電電流Ira增大。以這種方式，通過控制第一開關(guān)Sc的導(dǎo)電性，可以維持充電電流Iqi大致等于充電電流設(shè)定值Iket，這避免了過大的充電電流對充電中的電池204的損害。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明實施例中所使用的“等于或約等于”和“大致等于”表示實際操作中充電電流Ich和充電電流設(shè)定值Icset之間可能存在的誤差，例如由電路元件的非理想化而引起的差別，但該差別處于可被忽略的范圍之內(nèi)。本發(fā)明實施例中所使用的“等于或約等于”和“大致等于”等同于理想狀態(tài)下的“等于”。
[0039]在一個實施例中，第二控制信號CTR2控制第二開關(guān)Sv的柵極電壓V2從而控制電池204工作于第一狀態(tài)，例如，充電狀態(tài)CH，或者控制電池204工作于第二狀態(tài)，例如，放電狀態(tài)DCH。
[0040]在一個實施例中，當(dāng)電池204沒有充滿電且DC/DC轉(zhuǎn)換器202的電能對于電池204和負(fù)載206為可用時，例如，當(dāng)DC/DC轉(zhuǎn)換器202或充電器插入到電動車輛中且其被連接至電池204和負(fù)載206時，電池204可工作于充電狀態(tài)CH。在充電狀態(tài)CH中，第二開關(guān)Sv和第一開關(guān)S。開啟。DC/DC轉(zhuǎn)換器202為電池204提供充電電流Iai,例如，提供維持在充電電流設(shè)定值Icset位準(zhǔn)的充電電流Ich。如圖3所示，充電電流Iqi流經(jīng)電池充電路徑310，即從DC/DC轉(zhuǎn)換器202的正極流出，經(jīng)過第二開關(guān)Sv、第一開關(guān)S。、感應(yīng)單元302到電池204。DC/DC轉(zhuǎn)換器202還可以給負(fù)載206供電，并且可以同時保持給電池204充電直到其充滿。在一個實施例中，如果電池204的電壓小于負(fù)載206 (例如，電動車輛內(nèi)的設(shè)備)的啟動電壓閾值，負(fù)載206仍可以在電池204正在充電的同時工作。此外,在另一個實施例中，如果電池204處于欠壓狀態(tài)，電池204可以由一個維持在設(shè)定位準(zhǔn)(例如，相對較低的位準(zhǔn))的電流來充電。這樣，可以保護電池204。
[0041]在另一個實施例中，當(dāng)DC/DC轉(zhuǎn)換器202的電能不可用時，例如，當(dāng)DC/DC轉(zhuǎn)換器202或充電器從電動車輛拔出時，電池204可工作于放電狀態(tài)DCH。在放電狀態(tài)DCH中，第二開關(guān)Sv關(guān)閉且第一開關(guān)S。開啟。如圖3所示，放電電流Ira流經(jīng)電池放電路徑312，即從電池204的正極流出，經(jīng)過感應(yīng)單元302、第一開關(guān)Sc到負(fù)載206。電池204可以在放電狀態(tài)DCH中為負(fù)載206供電。
[0042]在另一實施例中，如果控制單元306檢測到電池電壓Vbat大于DC/DC轉(zhuǎn)換器202的輸出電壓(例如，當(dāng)輸出電壓比電池電壓Vbat小的DC/DC轉(zhuǎn)換器202插入到電動車輛時)，電池204也可以工作于放電狀態(tài)DCH。在這種情況下，第二控制信號CTR2控制第二開關(guān)Sv斷開DC/DC轉(zhuǎn)換器202與電池204和負(fù)載206的連接，從而避免了由電池204流向DC/DC轉(zhuǎn)換器202的反向電流。在放電狀態(tài)DCH中，電池電壓Vbat降低。當(dāng)電池電壓Vbat降低到小于DC/DC轉(zhuǎn)換器202的輸出電壓時，電池204可工作于充電狀態(tài)CH，此時第二控制信號CTR2控制第二開關(guān)Sv將DC/DC轉(zhuǎn)換器202重新和電池204以及負(fù)載206連接。
[0043]圖4所示為本發(fā)明另一個實施例的用于電動車輛的電能管理裝置408的電路圖。圖4將結(jié)合圖2和圖3進行描述，且圖4中與圖2和圖3編號相同的部件具有類似的功能。電能管理裝置408是圖2中電能管理裝置208的另一個實施例。如圖4所示，電能管理裝置408包括:感應(yīng)電阻器Rs、電流監(jiān)測單元402、電壓監(jiān)控單元404以及第一開關(guān)Sc和第二開關(guān)Sv。在一個實施例中，圖3中的控制單元306包括圖4中的電流監(jiān)測單元402和電壓監(jiān)控單元404。感應(yīng)電阻器Rs耦合至電池204以及電流監(jiān)測單元402。感應(yīng)電阻器Rs用于檢測充電電流Iai并且將代表充電電流Iai的信號(例如，感應(yīng)電阻器Rs上的電壓Vks)提供到電流監(jiān)測單元402。電流監(jiān)測單元402耦合至第一開關(guān)S。，其通過接收感應(yīng)電阻器Rs上的電壓Vks來檢測充電電流Ira,并且產(chǎn)生第一控制信號CTR1來控制第一開關(guān)S。。電壓監(jiān)控單元404耦合至電池204以及第二開關(guān)Sv，其用于接收電池電壓Vbat并且產(chǎn)生第二控制信號CTR2來控制第二開關(guān)Sv。此外，如圖4所示，充電電流IaT流經(jīng)電池充電路徑410，即從DC/DC轉(zhuǎn)換器202的正極流出，經(jīng)過第二開關(guān)Sv、第一開關(guān)S。、感應(yīng)電阻器Rs到電池204，放電電流IdqT流經(jīng)電池放電路徑412，即從電池204的正極流出，經(jīng)過感應(yīng)電阻器Rs、第一開關(guān)Sc到負(fù)載206。圖4所示的實施例對第一開關(guān)S。和第二開關(guān)Sv的控制與圖3所示的實施例類似，此處不再贅述。
[0044]圖5所示為圖4所示實施例中的電流監(jiān)控單元402的電路圖。圖5將結(jié)合圖4進行描述，且圖5中與圖4編號相同的部件具有類似的功能。圖5所示實施例中的電流監(jiān)測單元402包括:第一運算放大器0A51和第二運算放大器0A52，以及一組電阻。電流監(jiān)測單元402用于將電池204的充電電流Iqi與充電電流設(shè)定值Icset進行比較，以產(chǎn)生第一控制信號CTRp第一運算放大器0A51的兩個輸入端分別耦合至感應(yīng)電阻器Rs的兩端。第一運算放大器0A51的輸出端提供感應(yīng)信號，例如感應(yīng)電壓，來代表電池204的充電電流IeH。第二運算放大器0A52的輸出端經(jīng)由晶體管Qc和電阻R53耦合至第一開關(guān)Sc，其反相輸入端經(jīng)由電阻器R52接收代表充電電流Iqi的感應(yīng)信號，且其正相輸入端接收代表充電電流設(shè)定值Icset的參考信號ISET，例如參考電壓。第二運算放大器0A52進一步提供輸出信號Vron，并且經(jīng)由晶體管Qc和電阻R53來控制第一開關(guān)Sc的導(dǎo)電性。具體地，如果充電電流Iai大于充電電流設(shè)定值IraET，電流監(jiān)測單元402則調(diào)節(jié)晶體管Q。的柵極電壓以調(diào)節(jié)第一開關(guān)S。的柵極電壓\，從而減小電池204的充電電流Ira。例如，電流監(jiān)測單元402減小晶體管Qc的柵極電壓以增大第一開關(guān)S。的柵極電壓V1，從而減小電池204的充電電流Iqiij用類似的方式，如果充電電流Iai小于充電電流設(shè)定值IesET，則電流檢測單元402可以調(diào)節(jié)晶體管Q。的柵極電壓以調(diào)節(jié)第一開關(guān)Sc的柵極電壓V1,以增大充電電流ICH。于是，電流監(jiān)測單元402可以維持充電電流Iai等于充電電流設(shè)定值ICSET。
[0045]圖6所示為圖4所示實施例中的電壓監(jiān)控單元404的電路圖。圖6將結(jié)合圖4進行描述，且圖6中與圖4編號相同的部件具有類似的功能。如圖6所示，電壓監(jiān)控單元404包括:運算放大器0A61以及一組電阻，運算放大器0A61具體可以為比較器。運算放大器0A61的輸出端經(jīng)由電阻R61耦合至第二開關(guān)Sv，其正相輸入端經(jīng)由第一電阻R62和第二電阻R63來檢測電池電壓VBAT，其反相輸入端經(jīng)由第三電阻R64和第四電阻R65接收DC/DC轉(zhuǎn)換器202的輸出電壓。運算放大器0A61比較電池電壓Vbat和DC/DC轉(zhuǎn)換器202的輸出電壓以提供輸出信號VTOT2，并且進一步流經(jīng)電阻R61提供第二控制信號CTR2來控制第二開關(guān)Sv的狀態(tài)。具體地，如果電池電壓Vbat大于DC/DC轉(zhuǎn)換器202的輸出電壓，則第二控制信號CTR2關(guān)閉第二開關(guān)Sv來斷開DC/DC轉(zhuǎn)換器202與電池204和負(fù)載206的連接。這樣，電池204放電且為負(fù)載206供電。如果電池電壓Vbat降低到小于DC/DC轉(zhuǎn)換器202的輸出電壓，則第二控制信號CTR2開啟第二開關(guān)Sv以將DC/DC轉(zhuǎn)換器202重新連接到電池204和負(fù)載206。用這種方式，電壓監(jiān)控單元404可以保護DC/DC轉(zhuǎn)換器202免受從電池204流出的反向電流的損害。
[0046]圖7所示為本發(fā)明一個實施例的電能管理裝置所執(zhí)行的電能管理方法700的流程圖，其中，電能管理裝置例如可以為圖2所示的電能管理裝置208、圖3所示的電能管理裝置308或圖4所示的電能管理裝置408。圖7將結(jié)合圖2、圖3、圖4、圖5和圖6進行描述。
[0047]在步驟702中，第一單元基于電池204的電流產(chǎn)生第一控制信號，例如第一控制信號CTRp第一單元例如可以為圖3所示的控制單元306，或者圖4或圖5所示的電流監(jiān)測單兀402。第一單?；陔姵?04的電流,例如,充電電流Ira來產(chǎn)生該第一控制信號，以控制與電池204串聯(lián)的第一開關(guān)S。，例如，IGBT或MOSFET的狀態(tài)。該電池204用于為電動車輛供電。
[0048]在步驟704中，第二單元基于電池204的電池電壓產(chǎn)生第二控制信號，例如第二控制信號CTR2。第二單元例如可以為圖3所示的控制單元306，或者圖4或圖6所示的電壓監(jiān)控單元404。第二單元基于電池204的電池電壓Vbat來產(chǎn)生第二控制信號CTR2,以控制第二開關(guān)Sv的狀態(tài)。
[0049]在步驟706中，第一控制信號控制第一開關(guān)S。以控制電池204到電源，以及電池204到負(fù)載的連接。電源例如可以為DC/DC轉(zhuǎn)換器202，負(fù)載例如可以為圖3和圖4所示的包含在電動車輛中的負(fù)載206。通過控制第一開關(guān)S。的第一端電壓來控制電池204到電源和負(fù)載的連接，第一開關(guān)S。的第一端電壓例如第一開關(guān)的柵極電壓Vp
[0050]在步驟708中，根據(jù)第一控制信號控制第一開關(guān)S。的柵極電壓，來維持充電電流大致等于電流設(shè)定值，電流設(shè)定值例如可以為充電電流設(shè)定值IesET。
[0051]在步驟710中，根據(jù)第二控制信號控制第二開關(guān)Sv，以控制電池工作于第一狀態(tài)或者第二狀態(tài)，第一狀態(tài)例如可以為充電狀態(tài)，第二狀態(tài)例如可以為放電狀態(tài)。
[0052]如前所述，本發(fā)明提供了一種電動車輛以及用于該電動車輛的電能管理裝置及方法。有利的是，該電能管理裝置可以維持充電電流等于電流設(shè)定值，從而避免了過大的充電電流對電池的損害，另外，該電能管理裝置還可以保護充電器，例如DC/DC轉(zhuǎn)換器以免受從電池流出的反向電流的損害。
[0053]在此使用之措辭和表達(dá)都是用于說明而非限制，使用這些措辭和表達(dá)并不將在此圖示和描述的特性之任何等同物(或部分等同物)排除在發(fā)明范圍之外，在權(quán)利要求的范圍內(nèi)可能存在各種修改。其它的修改、變體和替換物也可能存在。因此，權(quán)利要求旨在涵蓋所有此類等同物。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電動車輛的電能管理裝置，其特征在于，所述電能管理裝置包括: 控制單元，用于基于電池的電流產(chǎn)生第一控制信號并且基于所述電池的電壓產(chǎn)生第二控制信號，其中，所述電池用于為所述電動車輛供電；以及 第一開關(guān)，耦合至所述控制單元，用于根據(jù)所述第一控制信號來控制所述電池與電源以及所述電池與所述電動車輛中的負(fù)載的連接； 其中，所述第一控制信號控制所述第一開關(guān)的第一端電壓來維持所述電池的電流大致等于電流設(shè)定值，所述第二控制信號控制所述電池在第一狀態(tài)與第二狀態(tài)之間切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能管理裝置，其特征在于，所述第一開關(guān)包括晶體管，且所述晶體管的柵極電壓由所述第一控制信號控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能管理裝置，其特征在于，如果所述電流大于所述電流設(shè)定值，所述第一控制信號控制所述第一開關(guān)的所述第一端電壓來調(diào)節(jié)所述第一開關(guān)的導(dǎo)電性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能管理裝置，其特征在于，所述第一狀態(tài)是充電狀態(tài)，所述第二狀態(tài)是放電狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電能管理裝置，其特征在于，如果所述電池的電壓低于所述負(fù)載的啟動電壓閾值，則所述第二控制信號控制所述電池工作于所述充電狀態(tài)；在所述充電狀態(tài)中，所述電源通過所述第一開關(guān)提供所述電流來為所述電池充電并且為所述負(fù)載供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電能管理裝置，其特征在于，如果所述電池的電壓高于所述電源的輸出電壓，則所述第二控制信號控制所述電池工作在所述放電狀態(tài)，在所述放電狀態(tài)，放電電流從所述電池流經(jīng)所 述第一開關(guān)到所述負(fù)載。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電能管理裝置，其特征在于，在所述充電狀態(tài)，所述電源為所述電池和所述負(fù)載供電，在所述放電狀態(tài)，所述電池為所述負(fù)載供電。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電能管理裝置，其特征在于，所述電能管理裝置還包括第二開關(guān)，耦合至所述第一開關(guān)和所述控制單元，用于根據(jù)所述第二控制信號來控制所述電源與所述電池以及所述電源與所述負(fù)載的連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電能管理裝置，其特征在于，如果所述電池的電壓低于所述電源的輸出電壓，所述第二控制信號控制所述第二開關(guān)將所述電源連接至所述電池和所述負(fù)載。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電能管理裝置，其特征在于，如果所述電池的電壓高于所述電源的輸出電壓，所述第二控制信號控制所述第二開關(guān)斷開所述電源與所述電池以及所述電源與所述負(fù)載的連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求1~10任一所述的電能管理裝置，其特征在于，所述電能管理裝置還包括:感應(yīng)單元，耦合至所述第一開關(guān)、所述控制單元、所述電池的正極，用于檢測所述電池的電流和所述電池的電壓。
12.—種電動車輛，其特征在于，所述電動車輛包括: 負(fù)載，從電源或電池接收電能； 控制單元，耦合至所述負(fù)載，用于通過第一控制信號和第二控制信號管理所述電能，所述控制單元基于所述電池的電流產(chǎn)生所述第一控制信號，并且基于所述電池的電壓產(chǎn)生所述第二控制信號；以及 第一開關(guān)，耦合至所述控制單元，用于根據(jù)所述第一控制信號來控制所述電池與所述電源以及所述電池與所述負(fù)載的連接， 其中，所述第一控制信號控制所述第一開關(guān)的第一端電壓來維持所述電池的電流大致等于電流設(shè)定值，所述第二控制信號控制所述電池在第一狀態(tài)與第二狀態(tài)之間切換。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電動車輛，其特征在于，所述第一開關(guān)包括晶體管，所述晶體管的柵極電壓由所述第一控制信號控制。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電動車輛，其特征在于，所述控制單元包括電流監(jiān)控單元，所述電流監(jiān)控單元耦合至所述第一開關(guān)，用于檢測所述電池的電流且產(chǎn)生所述第一控制信號來控制所述第一開關(guān)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電動車輛，其特征在于，所述電流監(jiān)控單元將所述電池的電流與所述電流設(shè)定值比較，基于比較結(jié)果產(chǎn)生所述第一控制信號來維持所述電池的電流大致等于所述電流設(shè)定值。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電動車輛，其特征在于，所述第一狀態(tài)是充電狀態(tài)，所述第二狀態(tài)是放電狀態(tài)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電動車輛，其特征在于， 如果所述電池的電壓低于所述負(fù)載的啟動電壓閾值，則所述第二控制信號控制所述電池工作于所述充電狀態(tài)，所述電源經(jīng)由所述第一開關(guān)提供所述電流來為所述電池充電并且為所述負(fù)載供電；以及 如果所述電池電壓高于所述電源的輸出電壓，則所述第二控制信號控制所述電池以工作于所述放電狀態(tài)，所述電池經(jīng)由所述第一開關(guān)為所述負(fù)載供電。`
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電動車輛，其特征在于，在所述充電狀態(tài)，所述電源為所述電池和所述負(fù)載供電，在所述放電狀態(tài)，所述電池為所述負(fù)載供電。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電動車輛，其特征在于，所述電動車輛還包括第二開關(guān)，所述第二開關(guān)耦合至所述第一開關(guān)以及所述控制單元，用于根據(jù)所述第二控制信號控制所述電源與所述電池以及所述電源與所述負(fù)載的連接。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電動車輛，其特征在于，所述控制單元包括電壓監(jiān)控單元，所述電壓監(jiān)控單元耦合至所述第二開關(guān)，用于檢測所述電池的電壓且產(chǎn)生所述第二控制信號來控制所述第二開關(guān)。
21.一種用于電動車輛的電能管理方法，所述電能管理方法包括: 基于電池的電流產(chǎn)生第一控制信號，其中所述電池用于為所述電動車輛供電； 基于所述電池的電壓產(chǎn)生第二控制信號； 通過控制第一開關(guān)來控制所述電池與電源以及所述電池與所述電動車輛中的負(fù)載的連接，其中，所述第一開關(guān)由控制單元根據(jù)所述第一控制信號來控制； 通過所述第一控制信號控制所述第一開關(guān)的第一端電壓，來維持所述電池的電流等于電流設(shè)定值；以及 根據(jù)所述第二控制信號控制所述電池在第一狀態(tài)與第二狀態(tài)之間切換。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電能管理方法，其特征在于，所述第一開關(guān)包括晶體管，所述根據(jù)所述第一控制信號來控制所述第一開關(guān)的步驟進一步包括:根據(jù)所述第一控制信號來控制所述晶體管的柵極電壓。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電能管理方法，其特征在于，所述第一狀態(tài)是充電狀態(tài)，所述第二狀態(tài)是放電狀態(tài)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的電能管理方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第二控制信號控制所述電池在第一狀態(tài)與第二狀態(tài)之間切換的步驟進一步包括:基于所述第二控制信號控制所述電源與所述電池以及所述電源與所述負(fù)載的連接，以控制所述電池在所述充電狀態(tài)以及所述放電狀態(tài)之間切換。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的電能管理方法，其特征在于，所述根據(jù)所述第二控制信號控制所述電池在所述充電狀態(tài)以及所述放電狀態(tài)之間切換的步驟進一步包括: 如果所述電池的電壓低于所述負(fù)載的啟動電壓閾值，控制所述電池工作于所述充電狀態(tài)，其中，在所述充電狀態(tài)，所述電源經(jīng)由所述第一開關(guān)提供所述電流來為所述電池充電并且為所述負(fù)載供電；以及 如果所述電池的電壓高于所述電源的輸出電壓，控制所述電池工作于所述放電狀態(tài)，其中，在所述放電狀態(tài)，所述電池為所述負(fù)載供電且放電電流從所述電池流經(jīng)所述開關(guān)到所述負(fù)載。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的電能管理方法，其特征在于，所述維持所述電池的所述電流等于電流設(shè)定值的步驟進一步包括，如果所述電流大于所述電流設(shè)定值，調(diào)節(jié)所述第一開關(guān)的導(dǎo)電性。·
【文檔編號】H01M10/42GK103847532SQ201310285985
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月3日
【發(fā)明者】高思遠(yuǎn), 張衛(wèi), 鐘偉, 卡特林·波波維奇 申請人:凹凸電子（武漢）有限公司