專利名稱：管理電動車的能量源的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及一種電池組系統(tǒng)(battery pack system),具體而言,涉及ー種混合動力車或電動車的電池組系統(tǒng)。為了便于描述，下文中涉及的電動車，均包括混合動カ車或電動車。
背景技術(shù)：
環(huán)保、節(jié)能是當(dāng)今社會的熱點(diǎn)問題。電動車(EV)，因其在環(huán)保和節(jié)能方面的優(yōu)勢，正在成為當(dāng)代汽車的主要發(fā)展方向。通常，電動車由電池系統(tǒng)或電池組系統(tǒng)(以下統(tǒng)稱為電池組系統(tǒng))提供的電カ來驅(qū)動。當(dāng)電能耗盡時，用戶需要到特定的充電站為電池組系統(tǒng)充電。由于充電站的數(shù)量有限且分布不均，常常令用戶感到不方便。一種解決方案是，用戶可以選擇較大容量的電池組系統(tǒng)。但是，在日常應(yīng)用中，用戶通常只是往返于住所與辦公室之間。這種較大容量的電池組系統(tǒng)，實(shí)際上超出了用戶的真實(shí)需求，并導(dǎo)致額外的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本申請的目的在于提供一種有關(guān)電動車的電池組系統(tǒng)的新的體系結(jié)構(gòu)，具體提供了ー種管理電動車的能量源的裝置和方法。根據(jù)本發(fā)明的ー個方面，提供了ー種管理電動車的能量源的裝置，包括第一通信接ロ模塊，其經(jīng)由通信總線耦合到至少ー個可連接的所述能量源，用于接收有關(guān)所述能量源的性能參數(shù)和狀態(tài)信息；和控制器，用于根據(jù)所述接收的有關(guān)所述能量源的所述性能參數(shù)和所述狀態(tài)信息產(chǎn)生ー個控制指令，所述控制指令至少能夠使得所述能量源經(jīng)由連接該能量源與所述電動車的動カ線向所述電動車提供能量，所述控制指令經(jīng)由所述第一通信接ロ模塊傳送到一個可連接的能夠控制所述能量源的從屬管理裝置。根據(jù)本發(fā)明的又ー個方面，提供了一種電動車的能量源設(shè)備，包括第一通信接ロ模塊，其經(jīng)由通信總線耦合到一個可連接的主管理裝置；能量源，用于提供能量；監(jiān)測電路，用于對所述能量源進(jìn)行監(jiān)測以得到監(jiān)測參數(shù)，所述監(jiān)測參數(shù)可用于生成有關(guān)所述能量源的狀態(tài)信息；存儲器，用于存儲所述狀態(tài)信息和有關(guān)所述能量源的性能參數(shù)；和控制器，用于將所述狀態(tài)信息和性能參數(shù)經(jīng)由所述第一通信接ロ模塊傳送到所述主管理裝置，并接收經(jīng)由所述第一通信接ロ模塊傳送的來自所述主管理裝置的根據(jù)所述狀態(tài)參數(shù)和性能參數(shù)生成的控制指令，和根據(jù)所述控制指令控制所述能量源經(jīng)由動カ線向所述電動車提供動力。根據(jù)本發(fā)明的又ー個方面，提供了ー種管理電動車的能量源的方法，包括經(jīng)由第一通信接ロ模塊，接收有關(guān)所述能量源的性能參數(shù)和狀態(tài)信息；根據(jù)接收到的有關(guān)所述能量源的所述性能參數(shù)和所述狀態(tài)信息產(chǎn)生ー個控制指令，所述控制指令至少能夠使得所述能量源經(jīng)由動カ線向所述電動車提供能量，所述控制指令經(jīng)由所述第一通信接ロ模塊傳送到一個可連接的能夠控制所述能量源的從屬管理裝置。根據(jù)本發(fā)明的又ー個方面，提供了一種電動車的能量源設(shè)備的方法，包括對所述能量源進(jìn)行監(jiān)測，所述監(jiān)測參數(shù)可用于生成有關(guān)所述能量源的狀態(tài)信息；將所述狀態(tài)信息和有關(guān)所述能量源的性能參數(shù)經(jīng)由第一通信接ロ模塊傳送到一個可連接的主管理裝置，其中，所述第一通信接ロ模塊經(jīng)由通信總線耦合到所述主管理裝置；接收經(jīng)由所述第一通信接ロ模塊傳送的來自所述主管理裝置的根據(jù)所述狀態(tài)參數(shù)和性能參數(shù)生成的控制指令，和根據(jù)所述控制指令控制所述能量源經(jīng)由動カ線向所述電動車提供動力。在這種新的體系結(jié)構(gòu)下，電池組與電動車之間的協(xié)作,將通過本發(fā)明提出的這種管理電動車能量源的裝置和方法進(jìn)行協(xié)調(diào)。用戶可以根據(jù)需要，靈活地選擇和配置電池組，從而以較小的花費(fèi)、便利地使用電動車。本發(fā)明的這些及其他特性、特征和優(yōu)勢將從參考附圖描述的說明書中變得明顯，其中附圖以示例的方式圖示說明了本發(fā)明的原理。說明書僅是出于示例目的，而不限制本發(fā)明的范圍。下文所引用的參考圖都是指附圖。


通過參考下面結(jié)合附圖給出的說明，本文描述的各個方面將變得更加顯而易見，其中圖I示出了根據(jù)本申請的ー個實(shí)施例的用于電動車的電池組系統(tǒng)；圖2是根據(jù)本申請的ー個實(shí)施例的用于管理電池組的方法的流程圖；圖3示出了根據(jù)本申請的另一個實(shí)施例的用于電動車的電池組系統(tǒng)；圖4是根據(jù)本申請的另一個實(shí)施例的用于管理電池組的方法的流程圖。應(yīng)當(dāng)理解的是，在所有上述附圖中，同樣的附圖標(biāo)記指代同樣、相似或?qū)?yīng)的特征或功能。
具體實(shí)施例方式本申請將針對具體實(shí)施例并且參考特定附圖進(jìn)行描述，但是本申請并不局限于此，本申請僅是通過權(quán)利要求進(jìn)行限定。所描述的附圖僅為示意性的而非限制性的。在附圖中，為便于說明，一些元件的尺寸可能被放大而未按比例繪制。對于在提到單數(shù)名詞時使用的不定冠詞或定冠詞，例如“一”、“一個”和“該/所迷”，除另有明確規(guī)定外，這包括該名詞的復(fù)數(shù)形式。圖I示出了根據(jù)本申請的ー個實(shí)施例的用于電動車的電池組系統(tǒng)1000。該電池組系統(tǒng)1000包括主電池管理系統(tǒng)100和基本電池組組件200。主電池管理系統(tǒng)100，通過動カ線30和通信總線40，分別與基本電池組組件200中的動カ線和通信總線耦合。以下結(jié)合附圖I詳細(xì)描述該電池組系統(tǒng)1000的各組成部件。主電池管理系統(tǒng)100包括主控制器120、第一主接ロ模塊130和第二主接ロ模塊140。主控制器120，經(jīng)由第一主接ロ模塊130，接收來自基本電池組組件200的有關(guān)第ー電池240的性能參數(shù)和狀態(tài)信息。根據(jù)該性能參數(shù)和狀態(tài)信息，主控制器120產(chǎn)生ー個控制指令以對第一電池240執(zhí)行放電操作或充電操作。有關(guān)第一電池240的性能參數(shù)和狀態(tài)信息，以及主控制器120產(chǎn)生該控制指令的過程，還會在下文中有詳細(xì)描述。在產(chǎn)生放電操作的控制指令時，還應(yīng)當(dāng)考慮電動車的性能參數(shù)；在產(chǎn)生充電操作的控制指令時，還應(yīng)當(dāng)考慮充電機(jī)的性能參數(shù)。有關(guān)電動車的性能參數(shù)和充電機(jī)的性能參數(shù)，可以通過第二主接ロ模塊140經(jīng)由EV通信線20獲取，也可以預(yù)先存儲在主電池管理系統(tǒng)100中的一個存儲器(圖中未示出)中。該產(chǎn)生的控制指令將經(jīng)由第一主接ロ模塊130傳送到基本電池組組件 200。基本電池組組件200包括第一從屬管理裝置210,第一從屬接ロ模塊220,第一從屬開關(guān)230，第一電池或電池芯(以下統(tǒng)稱為電池)240和第一熱管理系統(tǒng)250。經(jīng)由通信總線40，第一從屬接ロ模塊220與第一主接ロ模塊130通信。第一從屬管理裝置210進(jìn)ー步包括第一控制器213，第一充電/放電電路215，第一監(jiān)測電路217和第一存儲器219。不同材料的電池，例如磷酸鐵鋰電池或鈷酸鋰電池等，通常具有不同的特性。有關(guān)第一電池240的性能參數(shù)，例如標(biāo)稱電壓、充電終止電壓、放電截止電壓、最大允許充電電流、最大允許放電電流、最大持續(xù)放電電流、最大持續(xù)充電電流、額定容量、放電倍率(最大電流限值)、最高溫度(熱變形溫度)，可以由制造商提供并存儲在第一存儲器219中。
圖I中的基本電池組組件200，可以作為基本配件，固定地安裝在該電動車上。根據(jù)日常需要，例如住所與辦公室之間的距離，用戶可以定制相應(yīng)容量的基本電池組組件200。以下，結(jié)合附圖2來描述附圖I所示的電池組系統(tǒng)1000所執(zhí)行的方法。首先，第一監(jiān)測電路217，可以實(shí)時地、或周期性地、或根據(jù)來自第一控制器213的指令，對第一電池240進(jìn)行監(jiān)測以得到監(jiān)測參數(shù)(步驟S10)。該監(jiān)測參數(shù)包括但不限于電壓、電流、充放電時間和溫度。這些監(jiān)測參數(shù)可用于生成有關(guān)第一電池240的狀態(tài)信息(步驟S20)。例如所檢測的電壓值和電流值，可用于表示在當(dāng)前狀態(tài)下的第一電池240的輸出功率。再例如根據(jù)檢測到的溫度、電流和充放電時間以及該第一電池240的性能參數(shù)，按照預(yù)定的算法(在一個優(yōu)選實(shí)施例中，針對不同溫度，可以選擇不同算法)，可以計(jì)算第一電池240的荷電狀態(tài)(SOC)和故障狀態(tài)(SOH)。該狀態(tài)信息，例如第一電池240的電壓值、電流值、充放電時間、溫度、荷電狀態(tài)和故障狀態(tài)等，存儲在第一存儲器219中(步驟S30)。在一個實(shí)施例中，當(dāng)主電池管理系統(tǒng)100查詢第一電池240時，第一控制器213將第一存儲器219中存儲的性能參數(shù)和狀態(tài)信息，經(jīng)由第一從屬接ロ模塊220上報主電池管理系統(tǒng)100。在另ー個實(shí)施例中，第一控制器213將第一存儲器219中存儲的該性能參數(shù)和狀態(tài)信息主動上報主電池管理系統(tǒng)100 (步驟S40)。主控制器120，根據(jù)該上報的性能參數(shù)和狀態(tài)信息，產(chǎn)生ー個控制指令(步驟S50)。該控制指令包括對第一電池240執(zhí)行充電操作或放電操作。經(jīng)由第一主接ロ模塊130，主控制器120將該控制指令發(fā)送給基本電池組組件200 (步驟S60)?；倦姵亟M組件200中的第一控制器213，經(jīng)由第一從屬接ロ模塊220接收該控制指令(步驟S70)，并根據(jù)該控制指令，對第一電池240執(zhí)行充電或放電的操作(步驟S80)。在步驟S50的一個優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)該上報的性能參數(shù)和狀態(tài)信息，主控制器120可以選擇適合的充電或放電策略。針對該選擇的充電和放電策略，主控制器120產(chǎn)生相應(yīng)的控制指令。以放電的控制指令為例。若可獲得的電動車的性能參數(shù)中包括電動車的動カ裝置的最大工作電流，則主控制器120可以選擇最大電流控制法作為放電策略，并將與該放電策略對應(yīng)的控制指令發(fā)送給基本電池組組件200。在收到該控制指令后，在步驟S80的ー個具體實(shí)施例中，第一控制器213控制第一從屬開關(guān)230接通第一充電/放電電路215的放電電路。在放電過程中，第一控制器213指示第一監(jiān)測電路217監(jiān)測第一電池240的放電電流。當(dāng)放電電流達(dá)到或接近該控制指令中所指示的最大放電電流時，第一控制器213控制第一從屬開關(guān)230切斷第一電池240與放電電路之間的連接，或以將第一電池240的放電電流分流的方式減少提供給電動車動カ裝置(圖I中未示出)的電流。充電的控制指令，也對應(yīng)于具體的充電策略。充電策略包括定時控制法、最高電壓控制法、最小電流控制法、容量控制法、最高溫度控制法、溫度變化率控制法、電壓變化率控制法等。以最高電壓控制法為例。最高電壓控制法一般用于恒流充電。若根據(jù)上報的性能參數(shù)和狀態(tài)信息，主控制器120選擇最高電壓控制法作為充電策略，則主控制器120將提供控制信號給充電機(jī)(圖I中未示出)以使得充電機(jī)以預(yù)定電流向第一電池240提供能量，并將與該充電策略對應(yīng)的控制指令發(fā)送給基本電池組組件200。在收到該控制指令后，第一控制器213控制第一從屬開關(guān)230接通第一充電/放電電路215的充電電路。在充電過程中，第一控制器213指示第一監(jiān)測電路217監(jiān)測第一電池240的電壓。當(dāng)充電電壓達(dá)到該控制指令中所指示的最高充電電壓時，第一控制器213控制第一從屬開關(guān)230切斷第一電池240與充電電路之間的連接。在執(zhí)行充電和放電操作過程中產(chǎn)生的熱量，可以由第一熱管理系統(tǒng)250處理。該第一熱管理系統(tǒng)250可以是水冷系統(tǒng)、風(fēng)冷系統(tǒng)或其他可以降低溫度的裝置。
按照本發(fā)明的另ー個實(shí)施例，在上述步驟S30中，可以根據(jù)在不同的時間獲得的監(jiān)測參數(shù)，得到與時間相關(guān)的ー組或多組狀態(tài)信息，并將該一組或多組狀態(tài)信息都存儲在第一存儲器中。在步驟S40中，第一控制器213將該ー組或多組狀態(tài)信息與所述性能參數(shù)一起發(fā)送給主電池管理系統(tǒng)100。在步驟S50中，主控制器120，可根據(jù)該ー組或多組狀態(tài)信息和所述性能參數(shù)，確定合適的充電或放電策略，并產(chǎn)生相應(yīng)的控制指令(步驟S50)。此外，在本發(fā)明的又一個實(shí)施例中，電池組的充放電次數(shù)(即循環(huán)次數(shù))、超過限值次數(shù)等歷史記錄也可以存儲在第一存儲器219中。該歷史記錄可用于獲得或修正有關(guān)第一電池的狀態(tài)信息。例如在計(jì)算第一電池240的荷電狀態(tài)SOC時，可以參考循環(huán)次數(shù)的數(shù)值。另外，在圖I所示實(shí)施例中，第一從屬開關(guān)230位于基本電池組組件200中。在另一個實(shí)施例中，第一從屬開關(guān)230也可以位于主電池管理系統(tǒng)100中(圖中未示出)。在主控制器120的控制下，使得來自充電站的電能經(jīng)由EV動カ線10、動カ線30、第一充電\放電電路215中的充電電路輸入到第一電池240 (即充電操作)，或使得來自第一電池240的電能經(jīng)由第一充電\放電電路215中的放電電路、動カ線30、EV動カ線10輸出到電動車的動カ裝置(即放電操作)。在圖I所示實(shí)施例中，主電池管理系統(tǒng)100不依賴于各個電池制造商所生產(chǎn)的電池的差異性。有關(guān)第一電池240的狀態(tài)信息和性能參數(shù)，可以經(jīng)由第一從屬接ロ模塊220上報主電池管理系統(tǒng)100。主電池管理系統(tǒng)100根據(jù)該狀態(tài)信息和性能參數(shù)而確定的有關(guān)充電或放電操作的控制指令，也可以經(jīng)由第一主接ロ模塊130傳送到第一從屬管理裝置210。由于基本電池組組件200是“自治的”，即第一控制器213能夠控制第一電池240進(jìn)行充電或放電的操作，因此，在收到該控制指令后，第一從屬管理裝置210能夠按照該控制指令所體現(xiàn)的充電或放電策略執(zhí)行相應(yīng)的充電或放電操作。這種體系結(jié)構(gòu)使得當(dāng)用戶購買配備有主電池管理系統(tǒng)100的電動車時，用戶可以根據(jù)需要，自主地選擇由不同廠家提供的具有不同特性電池組的基本電池組組件200。圖3示出了根據(jù)本申請的另一個實(shí)施例的用于電動車的電池組系統(tǒng)2000。與圖I所示的電池組系統(tǒng)1000相比，除了主電池管理系統(tǒng)100、基本電池組組件200外，電池組系統(tǒng)2000還包括便捷電池組組件300和可選電池組組件400。主電池管理系統(tǒng)100，通過動カ線30和通信總線40，分別與基本電池組組件200、便捷電池組組件300和可選電池組組件400耦合。便捷電池組組件300，作為擴(kuò)充配 件，可以為電動車的動カ裝置(圖中未示出)提供能量。便捷電池組組件300 —般比較容易地獲得。例如在便利店、自動服務(wù)機(jī)、移動服務(wù)車輛中，都可以有便捷電池組組件300出租或出售。便捷電池組組件300 —般比較輕便，最好是ー個成人可以手提的重量，例如小于15千克。最好，便捷電池組組件300的能量可以驅(qū)動電動車行使5-10公里。這樣，即使在電動車的基本電池組組件200不能提供能量的情況下，用戶也可以方便地獲得便捷電池組組件300;且電動車可以有足夠的能量行使到附近的充電站。此外，便捷電池組組件300最好是標(biāo)準(zhǔn)化的，這樣在緊急情況下，即使是路過車輛中的備用的便捷電池組組件300，也可以為電動車提供能量?？蛇x電池組組件400，也是ー種擴(kuò)充配件，主要用于滿足用戶的ー些臨時需求。例如當(dāng)用戶駕車去郊外旅行時，行駛的距離通常大于基本電池組組件200的能量所能支持的距離。在這種情況下，用戶可以到租賃公司租用ー個或多個可選電池組組件400?？蛇x電池組組件400提供的能量最好大于便捷電池組組件300所提供的能量?？蛇x電池組組件400可以是標(biāo)準(zhǔn)化的，也可以是通過專用接ロ模塊耦合到動カ線30和通信總線40。在便捷電池組組件300中的第二從屬管理裝置310、第二從屬接ロ模塊320、第二從屬開關(guān)330、第二熱管理系統(tǒng)350，在可選電池組組件400中的第三從屬管理裝置410、第三從屬接ロ模塊420、第三從屬開關(guān)430、第三熱管理系統(tǒng)450，與基本電池組組件200中的第一從屬管理裝置210、第一從屬接ロ模塊220、第一從屬開關(guān)230、第一熱管理系統(tǒng)250，具有類似的結(jié)構(gòu)和功能。第一電池240、第二電池340和第三電池440可以是不同材料的電池組，也可以是相同材料的電池組。由于便捷電池組組件300隨處可得，因此，在便捷電池組組件300中最好設(shè)置ー個標(biāo)識管理模塊(IDM) 360，例如條形碼部件。根據(jù)該IDM 360，可以對與該IDM 360相對應(yīng)的便捷電池組組件300的性能進(jìn)行追蹤；還可以檢查是否支付了便捷電池組組件300的費(fèi)用。此外，在便捷電池組組件300中，最好設(shè)置ー個安全防護(hù)裝置370，以免由于漏電或使用不當(dāng)而給用戶、銷售商、運(yùn)輸商和儲存商帶來危險。與圖I所示的電池組系統(tǒng)1000相比，由于電池組系統(tǒng)2000具有多個電池組，因此，電池組系統(tǒng)2000所執(zhí)行的方法與電池組系統(tǒng)1000執(zhí)行的圖2所示的方法略有不同，以下結(jié)合附圖4來說明。首先，基本電池組組件200中的第一從屬管理裝置210、便捷電池組組件300中的第二從屬管理裝置310、可選電池組組件400中的第三從屬管理裝置410，可以分別執(zhí)行如圖2所示實(shí)施例中的步驟S10-S30，產(chǎn)生并存儲各自的狀態(tài)信息(步驟S100)。在一個實(shí)施例中，當(dāng)主電池管理系統(tǒng)100對各個電池組進(jìn)行查詢時，第一控制器213、第二控制器313、第三控制器413分別將第一存儲器219、第二存儲器319、第三存儲器419中存儲的有關(guān)第一電池240、第二電池340、第三電池440的各自的性能參數(shù)和狀態(tài)信息，經(jīng)由第一從屬接ロ模塊220、第二從屬接ロ模塊320、第三從屬接ロ模塊420上報主電池管理系統(tǒng)100。在另一個實(shí)施例中，第一控制器213、第二控制器313、第三控制器413可以主動將所存儲的有關(guān)第一電池240、第二電池340、第三電池440的性能參數(shù)和狀態(tài)信息上報主電池管理系統(tǒng)100 (步驟SI 10)。主控制器120，根據(jù)該上報的性能參數(shù)和狀態(tài)信息，選擇ー個或多個合適的電池組(步驟S120);并根據(jù)選中的電池組的性能參數(shù)和狀態(tài)信息，生成相應(yīng)的控制指令以使得選中的電池組根據(jù)所述控制指令執(zhí)行充電或放電操作(步驟S130)。
在一個實(shí)施例中，根據(jù)所述上報的性能參數(shù)和狀態(tài)信息，主控制器120選擇由一個電池組提供能量。例如若基本電池組組件200中的第一電池240的電壓與可選電池組組件400中的第三電池440的電壓基本相同，但是，第一電池240的荷電狀態(tài)與第三電池440的荷電狀態(tài)顯示第三電池440的電量比第一電池240的電量充足，則主控制器120選擇由可選電池組組件400中的第三電池440向電動車的動カ裝置提供能量。根據(jù)可選電池組組件400上報的有關(guān)第三電池440的性能參數(shù)和狀態(tài)信息，主控制器120可以采用圖2所示實(shí)施例中的步驟S50，產(chǎn)生相應(yīng)的放電的控制指令。同理，根據(jù)所述上報的性能參數(shù)和狀態(tài)信息，主控制器120選擇對其中一個電池組進(jìn)行充電；并根據(jù)選中的電池組的性能參數(shù)和狀態(tài)信息，采用圖2所示實(shí)施例中的步驟S50，產(chǎn)生相應(yīng)的充電的控制指令。與圖2所示實(shí)施例類似地，經(jīng)由第一主接ロ模塊130，主控制器120將產(chǎn)生的控制指令發(fā)送給選中的電池組組件(步驟S140)。圖4中虛線表示基本電池組組件200、便捷電池組組件300和可選電池組組件400都有可能被選中。選中的電池組組件，在收到該控制指令后(步驟S150)，可以采用圖2實(shí)施例所示的步驟S80，根據(jù)該控制指令，執(zhí)行相應(yīng)的充電或放電操作(步驟S160)。在另ー個實(shí)施例中，根據(jù)所述上報的性能參數(shù)和狀態(tài)信息，主控制器120選擇對多個電池組執(zhí)行放電操作或充電操作。若所述放電操作或充電操作是依次進(jìn)行，則根據(jù)選中的所述多個電池組的各自的性能參數(shù)和狀態(tài)信息，主控制器120分別生成相應(yīng)的控制指令。選中的所述多個電池組，可以采用上述實(shí)施例所示步驟S150和步驟S160，根據(jù)各自收到的控制指令，依次執(zhí)行放電操作或充電操作。若所述放電操作或充電操作是并行進(jìn)行，例如需要兩個電池組執(zhí)行放電操作以提高輸出功率或?qū)蓚€內(nèi)阻基本相同的電池組同時充電以節(jié)省時間，則主控制器120確定合適的充放電策略；針對該充放電策略，主控制器120產(chǎn)生相應(yīng)的控制指令。以并行放電為例?？紤]到每個選中電池組提供的最大電壓、電壓隨放電時間的變化曲線特性，有關(guān)并行放電的策略可以設(shè)定為在預(yù)定時間段內(nèi)，兩個電池組并行放電；經(jīng)過該預(yù)定時段后(每個電池組的電壓可能很不相同)，依次放電。對于該并行放電策略，所述預(yù)定的時間段應(yīng)當(dāng)成為所述控制指令一個組成部分。再以并行充電為例。考慮到每個選中電池的內(nèi)阻、內(nèi)阻隨溫度的變化曲線特性，在預(yù)定時間段內(nèi)(例如內(nèi)阻基本相同的時間段內(nèi))，可以對兩個電池并行充電；經(jīng)過該預(yù)定時段后(隨著溫度的變化，每個電池的內(nèi)阻可能很不相同)，依次充電。對于該并行充電策略，所述預(yù)定的時間段應(yīng)當(dāng)成為所述控制指令一個組成部分。與上述實(shí)施例類似地，經(jīng)由第一主接ロ模塊130，主控制器120將產(chǎn)生的控制指令分別發(fā)送給選中的多個電池組組件。所述選中的多個電池組組件，根據(jù)收到的控制指令，按照相應(yīng)的并行放電或并行充電的策略，執(zhí)行相應(yīng)的充電或放電操作。在又一個實(shí)施例中，根據(jù)所述上報的性能參數(shù)和狀態(tài)信息，主控制器120還可以生成在電池組之間執(zhí)行能量交換操作的控制指令。例如根據(jù)各個電池組上報的性能參數(shù)和狀態(tài)信息，基本電池組組件200的狀態(tài)信息顯示其放電參數(shù)(如最大持續(xù)放電電流、熱變形溫度)與電動車的動カ裝置的性能參數(shù)匹配性最好，但基本電池組組件200沒有能量了 ；而可選電池組組件400的SOC顯示其滿電荷。在這種情況下，主控制器120可以產(chǎn)生在電池組之間進(jìn)行能量交換的控制指令，即可選電池組組件400放電而基本電池組組件200充電。對于該控制指令，可選電池組組件400執(zhí)行放電操作的時間參數(shù)和基本電池組組件200執(zhí)行充電操作的時間參數(shù)，都構(gòu)成所述控制指令的組成部分。在確定這兩個時間參數(shù)時，應(yīng)當(dāng)考慮可選電池組組件400和基本電池組組件200各自的性能參數(shù)和狀態(tài)信息。
經(jīng)由第一主接ロ模塊130，主控制器120將產(chǎn)生的控制指令分別發(fā)送給可選電池組組件400和基本電池組組件200。可選電池組組件400和基本電池組組件200，根據(jù)收到的控制指令，執(zhí)行相應(yīng)的充電或放電操作。當(dāng)執(zhí)行在電池組之間執(zhí)行能量交換操作的控制指令時，主控制器120操作第一開關(guān)模塊110，以使得可選電池組組件400和基本電池組組件200與EV動カ線10隔離。此外，在本申請的又一個實(shí)施例中，第二主接ロ模塊140還可以經(jīng)由EV通信總線(例如CAN總線)20與電動車中的其他部件進(jìn)行通信。例如對于ー輛安裝了車輛導(dǎo)航系統(tǒng)的電動車，導(dǎo)航系統(tǒng)可以提供該車輛的環(huán)境參數(shù)，包括交通信息、當(dāng)前位置以及周圍的設(shè)施(如充電站、商店、餐廳)等等。該環(huán)境參數(shù)，通過第二主接ロ模塊140提供給主控制器 120。當(dāng)主控制器120根據(jù)電池組組件上報的性能參數(shù)和狀態(tài)信息，產(chǎn)生上述實(shí)施例中的控制指令時，該環(huán)境參數(shù)也可以作為主控制器120參考的要素之一。例如若是交通擁堵，則根據(jù)電池組的性能參數(shù)、狀態(tài)信息，針對電動車的動カ裝置的性能參數(shù)，主控制器120可以選擇輸出電流較低的電池組提供能量。主控制器120將產(chǎn)生的相應(yīng)控制指令發(fā)送給該選中的電池組以使其執(zhí)行放電操作。再例如若環(huán)境參數(shù)顯示附近有便利店，且便利店中有便捷電池組組件300在銷售，則主控制器120可以優(yōu)先選擇由便捷電池組組件300執(zhí)行放電操作。在上述實(shí)施例中，描述了基本電池組組件200中的基本電池組(即第一電池240)，便捷電池組組件300中的便捷電池組(即第二電池340)和可選電池組組件400中的可選電池組(即第三電池440)。每個電池組僅是示意性地包含了ー個電池。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在其他實(shí)施例中，每個電池組中還可以包含多個電池。在同一電池組中的電池的類型，例如化學(xué)材料，通常是相同的。一個電池組中的多個電池被配置為串聯(lián)、并聯(lián)或混合式的結(jié)構(gòu)，以提供期望的電壓、容量或功率。此外，在上述實(shí)施例中，僅是示意性地包含了ー個基本電池組組件200、一個便捷電池組組件300和ー個可選電池組組件400。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在其他實(shí)施例中，還可以包括多個基本電池組組件200、多個便捷電池組組件300和多個可選電池組組件400。在上述實(shí)施例中描述的技術(shù)特征并不限于該實(shí)施例，還可以對這些特征進(jìn)行組合。例如圖3所示便捷電池組組件300中的安全防護(hù)裝置370，也可以適用于可選電池組組件400上，以使得用戶能夠安全地使用該可選電池組組件400。此外，在本申請上述實(shí)施例中，基本電池組組件200具有第一從屬接ロ模塊和第ー從屬管理裝置210。本申請也可以適用于基本電池組組件200不具有第一從屬接ロ模塊和第一控制裝置213。在這樣的實(shí)施例中，主電池管理系統(tǒng)100中的主控制器120預(yù)先了解第一電池240的特性，并能夠直接控制第一從屬開關(guān)230與第一充放電電路215之間的連接(打開或閉合)。便捷電池組組件300和/或可選電池組組件400具有相應(yīng)的第二從屬接ロ模塊320和第二控制器313、第三從屬接ロ模塊420和第三控制器413。由于第二控制器313和第三控制器413分別了解第二電池340和第三電池440的特性，因此，主控制器120只需要向便捷電池組組件300和可選電池組組件400發(fā)送指令，既可由第二控制器313和第三控制器413實(shí)現(xiàn)讓不同類型的電池組(即第二電池340和第三電池440)實(shí)施充電 操作、放電操作或進(jìn)行能量交換的操作。另外，在本申請上述實(shí)施例中，是以電池組作為提供電動車動カ的能量源。本申請還可以適用于其他的能夠向電動車提供動カ的能量源。例如以超級電容器組作為能量源，或以電池組與超級電容器組的組合作為能量源。在這種能量源組件中，針對具體能量源的監(jiān)測電路可以對能量源進(jìn)行監(jiān)測。所檢測到的能量源的狀態(tài)信息和性能參數(shù)，經(jīng)由該能量源組件中的從屬接ロ模塊上報主管理系統(tǒng)。在主管理系統(tǒng)中的主控制器經(jīng)由主接ロ模塊收到該狀態(tài)信息后，與上述實(shí)施例中的主控制器120類似的方式，產(chǎn)生指示能量源的能量變化的指令，并經(jīng)由主接ロ模塊傳送給能量源組件。能量源組件中的控制器根據(jù)該指令，可以控制能量源的能量的變化。本申請的這種包括主控制和從控制的兩級控制體系，可以使得電動車的生產(chǎn)商以及用戶能夠方便地按需地選用不同類型的能量源，將有效地促進(jìn)電動車的普及和應(yīng)用。以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)認(rèn)識到，可以將結(jié)合本文公開的各方面描述的各種例示性邏輯框、模塊、處理器、裝置、電路和算法步驟實(shí)現(xiàn)為電子硬件、各種形式的包含指令的程序或設(shè)計(jì)代碼(文本為了方便起見可以將其稱為“軟件”或“軟件模塊”)或兩者的組合。為了清楚地說明硬件和軟件的這種可互換性，上文一般從它們功能性的角度來描述各種示例性部件、框、模塊、電路和步驟。將這些功能實(shí)現(xiàn)為硬件還是軟件取決于特定的應(yīng)用和施加在整個系統(tǒng)上的設(shè)計(jì)約束條件。例如附圖I中所示的第一主接ロ模塊130和第二主接ロ模塊140，既可以由軟件模塊實(shí)現(xiàn)，亦可以由硬件模塊實(shí)現(xiàn)；而且，在附圖I中，這兩個接ロ模塊被顯示為兩個單獨(dú)的模塊。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，這兩個模塊也可以是ー個軟件或硬件模塊的兩個組成部分。因此，技術(shù)人員可以針對每種特定應(yīng)用以不同的方式實(shí)現(xiàn)上述的功能，不應(yīng)將這種實(shí)現(xiàn)決定解釋為導(dǎo)致脫離本公開的范圍。應(yīng)該注意的是，給出上述實(shí)施例是為了描述本發(fā)明而非限制本發(fā)明，并且要理解的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易想到在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以采取修改和變更。這種修改和變更被視為在本發(fā)明和權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書進(jìn)行限定。另外，權(quán)利要求書中的任何附圖標(biāo)記均不應(yīng)被解釋為對權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1.一種管理電動車的能量源的裝置，包括 第一通信接口模塊，其經(jīng)由通信總線耦合到至少一個可連接的所述能量源，用于接收有關(guān)所述能量源的性能參數(shù)和狀態(tài)信息；和 控制器，用于根據(jù)所述接收的有關(guān)所述能量源的所述性能參數(shù)和所述狀態(tài)信息產(chǎn)生一個控制指令，所述控制指令至少能夠使得所述能量源經(jīng)由連接該能量源與所述電動車的動力線向所述電動車提供能量，所述控制指令經(jīng)由所述第一通信接口模塊傳送到一個可連接的能夠控制所述能量源的從屬管理裝置。
2.如權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述能量源是一個或多個電池組、超級電容器組或者它們的組合。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述狀態(tài)信息包括能量源的電壓值、電流值、充放電時間、溫度、荷電狀態(tài)、故障狀態(tài)中的一個或多個。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述控制器根據(jù)所述多個能量源的各自的性能參數(shù)和狀態(tài)信息，從所述多個能量源中選擇一個或多個能量源以使得所述選中的能量源根據(jù)所述控制指令執(zhí)行放電操作。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述控制指令還包括使所述選中能量源執(zhí)行充電操作。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述充電操作或放電操作可以依次進(jìn)行或并行進(jìn)行。
7.如權(quán)利要求2所述的裝置，還包括 第一開關(guān)模塊，其控制所述能量經(jīng)由所述動力線提供給所述電動車； 其中，所述控制指令還包括在至少兩個所述電池組之間執(zhí)行能量交換的操作；所述控制器根據(jù)所述控制指令操作所述第一開關(guān)模塊，以使得所述兩個能量源在執(zhí)行能量交換的操作時與所述動力線隔離。
8.如權(quán)利要求I所述的裝置，還包括第二通信接口模塊，其用于接收環(huán)境參數(shù)；其中，所述控制器還根據(jù)所述環(huán)境參數(shù)產(chǎn)生所述控制指令。
9.一種電動車的能量源設(shè)備，包括 第一通信接口模塊，其經(jīng)由通信總線耦合到一個可連接的主管理裝置； 能量源，用于提供能量； 監(jiān)測電路，用于對所述能量源進(jìn)行監(jiān)測以得到監(jiān)測參數(shù)，所述監(jiān)測參數(shù)可用于生成有關(guān)所述能量源的狀態(tài)信息； 存儲器，用于存儲所述狀態(tài)信息和有關(guān)所述能量源的性能參數(shù)；和 控制器，用于將所述狀態(tài)信息和性能參數(shù)經(jīng)由所述第一通信接口模塊傳送到所述主管理裝置，并接收經(jīng)由所述第一通信接口模塊傳送的來自所述主管理裝置的根據(jù)所述狀態(tài)參數(shù)和性能參數(shù)生成的控制指令，和根據(jù)所述控制指令控制所述能量源經(jīng)由動力線向所述電動車提供動力。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，還包括第一開關(guān)模塊，其中，所述控制器根據(jù)所述控制指令操作所述第一開關(guān)模塊以使得所述能量源經(jīng)由所述動力線向所述電動車提供動力。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述能量源是一個或多個電池組、超級電容器組或者它們的組合。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述狀態(tài)信息包括能量源的電壓值、電流值、充放電時間、溫度、荷電狀態(tài)、故障狀態(tài)中的一個或多個；所述狀態(tài)信息，可以由所述控制器根據(jù)所述監(jiān)測參數(shù)和所述性能參數(shù)，按照預(yù)定的算法而計(jì)算得到。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述控制器根據(jù)所述控制指令，執(zhí)行以下操作中的一個操作 充電操作、放電操作和在能量源之間交換能量的操作。
14.如權(quán)利要求9所述的裝置，包括 一個標(biāo)識管理模塊，用于對所述電池組的性能進(jìn)行追蹤或支付使用費(fèi)用。
15.一種管理電動車的能量源的方法，包括 經(jīng)由第一通信接口模塊，接收有關(guān)所述能量源的性能參數(shù)和狀態(tài)信息； 根據(jù)接收到的有關(guān)所述能量源的所述性能參數(shù)和所述狀態(tài)信息產(chǎn)生一個控制指令，所述控制指令至少能夠使得所述能量源經(jīng)由動力線向所述電動車提供能量，所述控制指令經(jīng)由所述第一通信接口模塊傳送到一個可連接的能夠控制所述能量源的從屬管理裝置。
16.一種電動車的能量源設(shè)備的方法，包括 對所述能量源進(jìn)行監(jiān)測，所述監(jiān)測參數(shù)可用于生成有關(guān)所述能量源的狀態(tài)信息； 將所述狀態(tài)信息和有關(guān)所述能量源的性能參數(shù)經(jīng)由第一通信接口模塊傳送到一個可連接的主管理裝置，其中，所述第一通信接口模塊經(jīng)由通信總線耦合到所述主管理裝置； 接收經(jīng)由所述第一通信接口模塊傳送的來自所述主管理裝置的根據(jù)所述狀態(tài)參數(shù)和性能參數(shù)生成的控制指令，和根據(jù)所述控制指令控制所述能量源經(jīng)由動力線向所述電動車提供動力。
全文摘要
一種電動車的能量源設(shè)備，包括第一通信接口模塊，其經(jīng)由通信總線耦合到一個可連接的主管理裝置；能量源，用于提供能量；監(jiān)測電路，用于對所述能量源進(jìn)行監(jiān)測以得到監(jiān)測參數(shù)，所述監(jiān)測參數(shù)可用于生成有關(guān)所述能量源的狀態(tài)信息；存儲器，用于存儲所述狀態(tài)信息和有關(guān)所述能量源的性能參數(shù)；和控制器，用于將所述狀態(tài)信息和性能參數(shù)經(jīng)由所述第一通信接口模塊傳送到所述主管理裝置，并接收經(jīng)由所述第一通信接口模塊傳送的來自所述主管理裝置的根據(jù)所述狀態(tài)參數(shù)和性能參數(shù)生成的控制指令，和根據(jù)所述控制指令控制所述能量源經(jīng)由動力線向所述電動車提供動力。
文檔編號H02J7/00GK102769307SQ201110119698
公開日2012年11月7日 申請日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月4日
發(fā)明者張明亮 申請人:羅伯特·博世有限公司