[发明专利]电池组模块及其能量管理系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池组模块及其能量管理系统与方法。

背景技术

环保意识已经深植民心，世界各国亦朝节能减碳的方向不断地努力，汽车工业也是不遗余力地朝此方向努力，致力于研发电动车以有效地达到节能减碳的目的。

电动车以电池的电力提供给电动感应马达，借助电能产生旋转磁场，从而使马达驱动车辆。因此不会有汽油燃烧时所产生的废气，可以大大地改善环境的空气质量，并大量地减少二氧化碳的排放。

而电动车的电力设计，现阶段是由多个电池(cell)组成一个电池模块(module)，再由多个电池模块构成一个电池组(battery pack)。值得注意的是，能满足行驶中、长程距离的电动车，一般称为全功能车(full performance car)，此种车辆的电池组的体积十分庞大，且重量重达数百公斤。当该电池组电力耗尽时，必须将整个电池组卸下来更换，也因体积及重量问题的限制，造成更换上的不便。

此外，由一些文献可知，无论是国内还是国外，90％的车每日行驶里程数皆不到100公里。换句话说，设计用来提供行驶中、长程距离的电力并不常被使用，即上述全功能型的电动车若仅用来上下班，因行驶距离短，且电池组的体积及重量又是固定的，并无法依据电动车行驶的距离而进行调整，电动车拖着笨重的电池组反而增加了行驶的负荷，也浪费了电池组的许多能量。

也因为上述问题，电动车也发展出城市车(city car)的款式，即，将上述电池组(battery pack)的电力及尺寸缩小，以专门提供短程距离行驶。当然，如此设计也直接牺牲了车辆中、长程距离的行驶能力。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种电池组模块及其能量管理系统与方法，可在电池组模块内设计可独立供电及可分别卸下更换的子电池组，因此可针对电池组模块所对应的负载的能量需求，来决定搭载在电池组模块内的子电池组的数量，以在能够提供足够的电力的情况下，能够使该电池组模块达到轻量化的目的。

本发明的第一个方案是提供一种电池组模块，其中，由多个电池(cell)构成一个电池模块(module)，并由多个电池模块构成一个子电池组(subpack)，再由多个子电池组构成该电池组模块(pack)，而每个子电池组可独立供电，并可从该电池组模块中卸下，所述子电池组搭载于该电池组模块中的数量可根据所对应的负载的能量需求而定。

根据本发明的第一个方案的电池组模块，其中，所述子电池组以并联的方式电性连接，所述电池模块以并联的方式电性连接，而所述电池以并联及串联的方式电性连接。

此外，上述电池例如是18650型锂电池。另外，上述负载的能量需求例如是指电动车作动(高速、爬坡...)或满足里程距离所需的电力。

本发明的第二个方案是提供一种电池组模块的能量管理系统，该能量管理系统除第一方案所述的电池组模块外，还包括多个电池管理系统(Battery Management System，BMS)及一个电池控制单元(Battery Control Unit，BCU)。

所述电池管理系统分别用以监控每个子电池组的电量状态(Sate of Charge，SOC)。而所述电池控制单元用以接收每个电池管理系统所监控的子电池组的电量状态，并根据电量状态通知选定的电池管理系统，以控制相对应的子电池组供电。

此外，所述电池管理系统进一步可以分别监控每个子电池组的健康状态(Sate of Health，SOH)。

本发明的第三个方案是提供一种电池组模块的能量管理方法，该方法包含下列步骤：

首先，根据能量需求，取得每个子电池组的电量状态。接着，将电量状态低于放电临界值(threshold)的子电池组关闭。最后，从未被关闭的子电池组中，选择电力能满足该能量需求的一个子电池组，并开启该子电池组供电。

此外，当上述单一子电池组无法满足该能量需求时，进一步包含从未被关闭的子电池组中选择电力相加之后的总和能够满足该能量需求的多个子电池组，并同时开启这些子电池组供电的步骤。而上述所述多个子电池组，是以能满足该能量需求的最小数量为优先。

另外，在执行将电量状态低于放电临界值的子电池组关闭的步骤的同时，进一步可包括提供卸下该子电池组的信息的步骤。

附图说明

图1为本发明的电池组模块的结构示意图；

图2为本发明的电池组模块的能量管理系统的电路方块图；以及

图3为本发明的电池组模块的能量管理方法的流程图。

具体实施方式