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Patent Searching and Data


Title:
POWER SUPPLY DRIVING SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/177061
Kind Code:
A1
Abstract:
Provided in the present invention is a power supply driving system, applicable in an electric vehicle having a motor, comprising: multiple sets of battery packs; a first direct current bus electrically connected to the multiple sets of battery packs to receive selectively electric energy provided by each set of battery pack; a second direct current bus electrically connected to the multiple sets of battery packs to receive selectively electric energy provided by each set of battery pack; and, a power converter electrically connected between the first and second direct current buses, for use in executing a driving voltage switching operation when the power supply driving system goes from a steady-state power supply operation mode into a driving voltage switching operation mode, thus utilizing the voltage either of the first direct current bus or of the second direct current bus that was operating in a steady state to regulate the voltage either of the second direct current bus or of the first direct current bus that was in a standby state.

Inventors:
YANG ANTHONY AN-TAO (TW)
CHEN GORDON CHING (TW)
Application Number:
PCT/CN2014/076656
Publication Date:
November 06, 2014
Filing Date:
April 30, 2014
Export Citation:
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Assignee:
ALEEES ECO ARK CO LTD (CN)
International Classes:
B60L11/18; B60L15/20; H02M3/00
Domestic Patent References:
WO2012125158A12012-09-20
Foreign References:
CN101512869A2009-08-19
CN102653240A2012-09-05
CN102848931A2013-01-02
US6683389B22004-01-27
Other References:
See also references of EP 2993073A4
Attorney, Agent or Firm:
LUNGTIN INTERNATIONAL INTELLECTUAL PROPERTY AGENT LTD. (CN)
隆天国际知识产权代理有限公司 (CN)
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Claims:
权利要求

1.一种电源驱动系统, 适用于一电动车, 其中该电动车具有一马达, 该电源驱动系统 包含:

多组可变组态串联式电池箱;

一第一直流母线,与该多组可变组态串联式电池箱电连接, 以选择性地接收每一组该 可变组态串联式电池箱所提供的电能;

一第二直流母线,与该多组可变组态串联式电池箱电连接, 以选择性地接收每一组该 可变组态串联式电池箱所提供的电能; 以及

一电源转换器, 电连接于该第一直流母线以及该第二直流母线之间,用以当该电源驱 动系统由一稳态供电作业模式进入一驱动电压切换作业模式时, 执行一驱动电压切换作 业,以利用原本在稳态作业中的该第一直流母线的电压来调整原本在待机状态中的该第二 直流母线的电压,或利用原本在稳态作业中的该第二直流母线的电压来调整原本在待机状 态中的该第一直流母线的电压。

2.如权利要求 1所述的电源驱动系统,其中当该电源驱动系统进入该稳态供电作业模 式时,该第一直流母线和该第二直流母线的其中的一直流母线进入稳态状态,且利用该多 个可变组态串联式电池箱的电力驱动该马达, 同时,该第一直流母线和第二直流母线中的 另一直流母线进入为待机模式。

3.如权利要求 2所述的电源驱动系统,其中该驱动电压切换作业包含一母线电压调整 程序,利用该电源转换器对处于待机模式的该第一直流母线或该第二直流母线进行充放电 作业,使原本处于待机模式的该第一直流母线或该第二直流母线上的电压达到一目标驱动 电压。

4.如权利要求 3所述的电源驱动系统,其中该驱动电压切换作业包含一可变组态串联 式电池箱电压切换程序,利用改变每一该可变组态串联式电池箱内的多个电池模块的串联 组态, 以轮流切换该多组可变组态串联式电池箱的输出电压至该目标驱动电压。

5.如权利要求 4所述的电源驱动系统,其中该电源驱动系统还具有一第一马达驱动功 率晶体管模块及一第二马达驱动功率晶体管模块,该第一马达驱动功率晶体管模块电连接 于该第一直流母线以及该马达之间,该第二马达驱动功率晶体管模块电连接于该第二直流 母线以及该马达之间,该第一马达驱动功率晶体管模块以及该第二马达功率晶体管模块用 以驱动该马达。

6.如权利要求 5所述的电源驱动系统,其中该驱动电压切换作业还包含一电流负载分 配程序,在进行该可变组态串联式电池箱电压切换程序之时,将该第一直流母线和该第二 直流母线同时利用对应的该第一马达驱动功率晶体管模块以及该第二马达功率晶体管模 块以一预设比例输出电力至该马达。

7.—种电源驱动系统, 包含:

一马达; 一第一直流母线;

一第一马达驱动功率晶体管模块, 电连接于该马达与该第一直流母线之间,用以选择 性驱动该马达;

一第二直流母线;

一第二马达驱动功率晶体管模块, 电连接于该马达与该第二直流母线之间,用以选择 性驱动该马达;

一电源转换器, 电连接该第一直流母线及该第二直流母线之间,用以将该第一直流母 线上的电能传送至该第二直流母线或将该第二直流母线上的电能传送至该第一直流母线; 一第一组可变组态串联式电池箱,包含多组电池模块,且通过一第一旁通回路旁通该 第一组可变组态串联式电池箱的部分该多个电池模块,以减少该第一组可变组态串联式电 池箱的输出电压;

一第一电池箱第一功率晶体管,电连接于该第一组可变组态串联式电池箱与该第一直 流母线之间;

一第一电池箱第二功率晶体管,电连接于该第一组可变组态串联式电池箱与该第二直 流母线之间;

一第二组可变组态串联式电池箱,包含多个电池模块,并可通过一第二旁通回路旁通 该第二组可变组态串联式电池箱的部分该多个电池模块, 以减少输出电压;

一第二电池箱第一功率晶体管,电连接于该第二组可变组态串联式电池箱与该第一直 流母线之间;

一第二电池箱第二功率晶体管,电连接于该第二组可变组态串联式电池箱与该第二直 流母线之间;

一第三组可变组态串联式电池箱,包含多个电池模块,并可通过一第三旁通回路旁通 该第三组可变组态串联式电池箱的部分该多个电池模块, 以减少输出电压;

一第三电池箱第一功率晶体管,电连接于该第三组可变组态串联式电池箱与该第一直 流母线之间;

一第三电池箱第二功率晶体管,电连接于该第三组可变组态串联式电池箱与该第二直 流母线之间; 以及

一控制单元, 用以控制该电源转换器、该第一组可变组态串联式电池箱、该第一电池 箱第一功率晶体管、该第一电池箱第二功率晶体管、该第二组可变组态串联式电池箱、该 第二电池箱第一功率晶体管、该第二电池箱第二功率晶体管、该第三组可变组态串联式电 池箱、 该第三电池箱第一功率晶体管及该第三电池箱第二功率晶体管的运作。

8.如权利要求 7所述的电源驱动系统, 其中当该电源驱动系统启动时, 该控制单元启 动该第一电池箱第一功率晶体管、该第二电池箱第一功率晶体管、该第三电池箱第一功率 晶体管为导通状态,使该第一组可变组态串联式电池箱、该第二组可变组态串联式电池箱 以及该第三组可变组态串联式电池箱的电能经由该第一电池箱第一功率晶体管、该第二电 池箱第一功率晶体管、 该第三电池箱第一功率晶体管传送至该第一直流母线。

9.如权利要求 8所述的电源驱动系统,其中当该电源驱动系统由一稳态供电模式进入 一驱动电压切换作业模式时,该控制单元利用该电源转换器提高处于待机状态该第二直流 母线的电压。

10.如权利要求 9所述的电源驱动系统, 其中于该电源转换器提高处于待机状态的该 第二直流母线的电压后,该控制单元关闭该第一电池箱第一功率晶体管,且改变该第一组 可变组态串联式电池箱的输出电压, 并启动该第一电池箱第二功率晶体管为导通状态。

11.如权利要求 10所述的电源驱动系统,其中于该第一电池箱第二功率晶体管为导通 状态后,该控制单元关闭该第二电池箱第一功率晶体管,且改变该第二组可变组态串联式 电池箱的输出电压, 并启动该第二电池箱第二功率晶体管。

12.如权利要求 11所述的电源驱动系统,其中于该第二电池箱第二功率晶体管为导通 状态之后,该控制单元关闭该第三电池箱第一功率晶体管,且改变该第三组可变组态电池 箱的输出电压, 并启动该第三电池箱第二功率晶体管。

13.如权利要求 12所述的电源驱动系统,其中该控制单元控制该第一马达驱动功率晶 体管模块及该第二马达驱动功率晶体管模块的运作,且于控制该第一马达驱动功率晶体管 模块减少输出功率时同时控制该第二马达驱动功率晶体管模块提升输出功率。

14.如权利要求 12所述的电源驱动系统, 其中该控制单元指定一目标驱动电压, 并通 过原本在稳态作业中的该第一直流母线的电力来调整原本在待机状态中的该第二直流母 线的电压至该目标驱动电压。

15.—种电源驱动系统, 包含:

一第一马达;

一第二马达;

一第一直流母线;

一第一马达驱动功率晶体管模块, 电连接于该第一马达与该第一直流母线之间,用以 选择性驱动该第一马达;

一第二直流母线;

一第二马达驱动功率晶体管模块, 电连接于该第一马达及该第二直流母线之间,且与 该第一马达马达驱动功率晶体管模块构成一第一马达驱动器, 用以选择性驱动该第一马 达;

一第三直流母线;

一第二马达驱动器, 电连接于该第二马达与该第三直流母线之间,用以驱动该第二马 达;

一第一电源转换器, 电连接该第一直流母线及该第二直流母线之间,用以将该第一直 流母线上的电能传送该第二直流母线间或将由该第二直流母线上的电能传送至该第一直 流母线; 一第二电源转换器, 电连接于该第一直流母线与该第三直流母线之间,用以将该第一 直流母线的电能传送至该第三直流母线;

一第三电源转换器, 电连接于该第二直流母线与该第三直流母线之间,用以将该第二 直流母线的电能传送至该第三直流母线;

一第一组可变组态串联式电池箱,包含多个电池模块,且通过一第一旁通回路旁通该 第一组可变组态串联式电池箱的部分该多个电池模块,以减少该第一组可变组态串联式电 池箱的输出电压;

一第一电池箱第一功率晶体管,电连接于该第一组可变组态串联式电池箱与该第一直 流母线之间;

一第一电池箱第二功率晶体管,电连接于该第一组可变组态串联式电池箱与该第二直 流母线之间;

一第二组可变组态串联式电池箱,包含多个电池模块,并可通过一第二旁通回路旁通 该第二组可变组态串联式电池箱的部分该多个电池模块, 以减少输出电压;

一第二电池箱第一功率晶体管,电连接于该第二组可变组态串联式电池箱与该第一直 流母线之间;

一第二电池箱第二功率晶体管,电连接于该第二组可变组态串联式电池箱与该第二直 流母线之间;

一第三组可变组态串联式电池箱,包含多个的电池模块,并可通过一第三旁通回路旁 通该第三组可变组态串联式电池箱的部分该多个电池模块, 以减少输出电压;

一第三电池箱第一功率晶体管,电连接于该第三组可变组态串联式电池箱与该第一直 流母线之间;

一第三电池箱第二功率晶体管,电连接于该第三组可变组态串联式电池箱与该第二直 流母线之间; 以及

一控制单元, 用以控制该第一电源转换器、 该第二电源转换器、 该第三电源转换器、 该第一组可变组态串联式电池箱、该第一电池箱第一功率晶体管、该第一电池箱第二功率 晶体管、该第二组可变组态串联式电池箱、该第二电池箱第一功率晶体管、该第二电池箱 第二功率晶体管、该第三组可变组态串联式电池箱、该第三电池箱第一功率晶体管及该第 三电池箱第二功率晶体管的运作。

16.如权利要求 15所述的电源驱动系统,其中该控制单元于控制该第一马达驱动功率 晶体管模块减少输出功率时同时控制该第二马达驱动功率晶体管模块的输出功率提高,且 依照该第二马达驱动器的输出功率控制该第二电源转换器及该第三电源转换器的输出功 率, 以维持该第三直流母线的电压稳定。

17.—种电源驱动系统, 包含

一马达;

多条直流母线, 以供应电源至该马达,其中的一该直流母线的电压高于另一该直流母 线; 以及

一控制单元,用以控制该电源驱动系统进行一驱动电压切换作业,其中该驱动电压切 换作业包含一母线电压调整程序、一可变组态串联式电池箱电压切换程序以及一电流负载 分配程序。

Description:
电源驱动系统 技术领域

本发明有关于一种电源驱动系统,尤指一种可 利用行车电脑控制多组直流母线的电压 以阶段式升降压,且于行车间能切换各组可变 组态串联式电池箱内的电池模块的串联组态 至最优化来供应电力至马达, 并能进行即时的电池模块主动平衡作业的电源 驱动系统。 背景技术

近年来, 由于能源短缺的现象越来越严重, 再加上环保意识抬头与环保观念普及, 电 动车已逐渐取代传统燃油汽车, 成为近年来颇受大众欢迎的代步工具之一。

目前电动车, 例如大型电动车等, 皆具有电源驱动系统以及马达, 电源驱动系统驱动 马达运作, 以带动电动车行驶。现有的电源驱动系统接收 由电池箱所提供的具有固定值的 一直流母线电压, 并通过功率晶体管而以脉宽调变方式产生正弦 波, 以驱动马达。 使用脉 宽调变方式虽可大幅减少电能耗损及晶体管发 热, 但当马达以低速运转时, 功率晶体管的 责任周期需降到极低, 如此一来, 马达驱动器输出的正弦波将发生失真的现象, 而由于失 真的正弦波会导致扭力涟波, 进而影响电机功率及电动车的乘坐舒适性。

虽然降低直流母线电压可以克服马达低转速的 扭力涟波,但会导致马达的最高转速降 低, 因此为了避免因马达低转速所导致的扭力涟波 , 目前较普遍的做法是使用电压较低的 电压源, 并在电压源与直流母线间增加一升压回路, 在马达以低转速运行时, 电压源直接 供应电能至直流母线, 当马达到达一定转速后, 则启动升压回路以提高直流母线电压。 然 而随着电机功率的加大, 升压回路的成本也随之升高, 导致电源驱动系统价格居高不下。 同时, 升压回路所使用的功率晶体管也会产生些微的 压降, 导致效率的降低。

另一减少扭力涟波的方案则是使用可切换电压 的电压源; 在电动车上, 例如大型电动 车, 经常会配有多组电池, 故通过继电器可将多组电池依需求串接, 以达到切换电压的效 果。虽然使用继电器可以降低成本及电能耗损 , 但继电器于切换时所产生的电弧会对继电 器内的接点产生破坏, 而继电器于切换时所产生的涌浪电流亦对电池 的寿命有不良影响。

因此, 如何发展一种电源驱动系统以解决现有技术所 面临的问题, 实为目前迫切需要 解决的问题。 发明内容

本发明的主要目的为提供一种电源驱动系统, 其利用电源转换器将原本无接受电能的 第一直流母线或第二直流母线的电压调整至串 联个数与电池模块串联数目标值相对应的 多个电池模块串联后的电压,且利用驱动电压 切换作业模式来切换各可变组态串联式电池 箱的供电回路的电压,并利用两组能同步供应 电力至第一马达的第一马达驱动功率晶体管 模块及第二马达驱动功率晶体管模块以不同阶 段的电压和最佳的晶体管责任周期来提供 稳定的动力输出,另通过调整可变组态串联式 电池箱内部的电池模块的串联个数而改变可 变组态串联式电池箱的供电电压, 以解决现有电源驱动系统可能具有扭力涟波的 产生、 生 产成本过高以及在进行电压切换时产生涌浪电 流等缺失。

为达上述目的, 本发明的较佳实施方式为提供一种电源驱动系 统, 适用于电动车, 其 中电动车具有马达, 电源驱动系统包含: 多组可变组态串联式电池箱; 第一直流母线, 与 多组可变组态串联式电池箱电连接, 以选择性地接收每一组可变组态串联式电池箱 所提供 的电能; 第二直流母线, 与多组可变组态串联式电池箱电连接, 以选择性地接收每一组可 变组态串联式电池箱所提供的电能; 以及电源转换器, 电连接于第一直流母线以及第二直 流母线之间, 用以当电源驱动系统由稳态供电作业模式进入 驱动电压切换作业模式时, 执 行驱动电压切换作业, 以利用原本在稳态作业中的第一直流母线的电 压来调整原本在待机 状态中的第二直流母线的电压,或利用原本在 稳态作业中的第二直流母线的电压来调整原 本在待机状态中的第一直流母线的电压。

为达上述目的, 本发明的另一较佳实施方式为提供一种电源驱 动系统, 包含: 马达; 第一直流母线; 第一马达驱动功率晶体管模块, 电连接于马达与第一直流母线之间, 用以 选择性驱动马达; 第二直流母线; 第二马达驱动功率晶体管模块, 电连接于马达与第二直 流母线之间, 用以选择性驱动马达; 电源转换器, 电连接第一直流母线及第二直流母线之 间,用以将第一直流母线上的电能传送至第二 直流母线或将第二直流母线上的电能传送至 第一直流母线; 第一组可变组态串联式电池箱, 包含多组电池模块, 且通过第一旁通回路 旁通第一组可变组态串联式电池箱的部分多个 电池模块, 以减少第一组可变组态串联式电 池箱的输出电压;

第一电池箱第一功率晶体管, 电连接于第一组可变组态串联式电池箱与第一 直流母线 之间; 第一电池箱第二功率晶体管, 电连接于第一组可变组态串联式电池箱与第二 直流母 线之间; 第二组可变组态串联式电池箱, 包含多个电池模块, 并可通过第二旁通回路旁通 第二组可变组态串联式电池箱的部分多个电池 模块, 以减少输出电压; 第二电池箱第一功 率晶体管, 电连接于第二组可变组态串联式电池箱与第一 直流母线之间; 第二电池箱第二 功率晶体管, 电连接于第二组可变组态串联式电池箱与第二 直流母线之间; 第三组可变组 态串联式电池箱, 包含多个电池模块, 并可通过第三旁通回路旁通第三组可变组态串 联式 电池箱的部分多个电池模块, 以减少输出电压; 第三电池箱第一功率晶体管, 电连接于第 三组可变组态串联式电池箱与第一直流母线之 间; 第三电池箱第二功率晶体管, 电连接于 第三组可变组态串联式电池箱与第二直流母线 之间; 控制单元, 用以控制电源转换器、 第 一组可变组态串联式电池箱、 第一电池箱第一功率晶体管、 第一电池箱第二功率晶体管、 第二组可变组态串联式电池箱、第二电池箱第 一功率晶体管、第二电池箱第二功率晶体管、 第三组可变组态串联式电池箱、第三电池箱第 一功率晶体管及第三电池箱第二功率晶体管 的运作。 为达上述目的, 本发明的再一较佳实施方式为提供一种电源驱 动系统, 包含: 第一马 达; 第二马达; 第一直流母线; 第一马达驱动功率晶体管模块, 电连接于第一马达与第一 直流母线之间,用以选择性驱动第一马达;第 二直流母线;第二马达驱动功率晶体管模块, 电连接于第一马达及第二直流母线之间,且与 第一马达马达驱动功率晶体管模块构成第一 马达驱动器, 用以选择性驱动第一马达; 第三直流母线; 第二马达驱动器, 电连接于第二 马达与第三直流母线之间, 用以驱动第二马达; 第一电源转换器, 电连接第一直流母线及 第二直流母线之间,用以将第一直流母线上的 电能传送第二直流母线间或将由第二直流母 线上的电能传送至第一直流母线; 第二电源转换器, 电连接于第一直流母线与第三直流母 线之间, 用以将第一直流母线的电能传送至该第三直流 母线; 第三电源转换器, 电连接于 第二直流母线与第三直流母线之间, 用以将第二直流母线的电能传送至第三直流母 线; 第 一组可变组态串联式电池箱, 包含多个电池模块, 且通过第一旁通回路旁通第一组可变组 态串联式电池箱的部分多个电池模块, 以减少第一组可变组态串联式电池箱的输出电 压; 第一电池箱第一功率晶体管, 电连接于第一组可变组态串联式电池箱与第一 直流母线之 间; 第一电池箱第二功率晶体管, 电连接于第一组可变组态串联式电池箱与第二 直流母线 之间; 第二组可变组态串联式电池箱, 包含多个电池模块, 并可通过第二旁通回路旁通第 二组可变组态串联式电池箱的部分多个电池模 块, 以减少输出电压; 第二电池箱第一功率 晶体管, 电连接于第二组可变组态串联式电池箱与第一 直流母线之间; 第二电池箱第二功 率晶体管, 电连接于第二组可变组态串联式电池箱与第二 直流母线之间; 第三组可变组态 串联式电池箱, 包含多个电池模块, 并可通过第三旁通回路旁通第三组可变组态串 联式电 池箱的部分多个电池模块, 以减少输出电压; 第三电池箱第一功率晶体管, 电连接于第三 组可变组态串联式电池箱与第一直流母线之间 ; 第三电池箱第二功率晶体管, 电连接于第 三组可变组态串联式电池箱与第二直流母线之 间; 控制单元, 用以控制第一电源转换器、 第二电源转换器、 第三电源转换器、 第一组可变组态串联式电池箱、 第一电池箱第一功率 晶体管、 第一电池箱第二功率晶体管、 第二组可变组态串联式电池箱、 第二电池箱第一功 率晶体管、 第二电池箱第二功率晶体管、 第三组可变组态串联式电池箱、 第三电池箱第一 功率晶体管及第三电池箱第二功率晶体管的运 作。

为达上述目的, 本发明的又一较佳实施方式为提供一种电源驱 动系统, 包含马达; 多 条直流母线, 以供应电源至马达, 其中的一直流母线的电压高于另一直流母线; 以及控制 单元, 用以控制电源驱动系统进行一驱动电压切换作 业, 其中驱动电压切换作业包含母线 电压调整程序、 可变组态串联式电池箱电压切换程序以及电流 负载分配程序。 附图说明

图 1 为本发明的第一较佳实施例的包含多个可变组 态串联式电池箱的电源驱动系统 的架构示意图。

图 2为图 1所示的第一组可变组态串联式电池箱的架构 意图。 图 3A及图 3B为图 1所示的电源驱动系统的运作流程图。

图 4为图 1所示的电源驱动系统内部各元件的电压或电 时序图。

图 5 为本发明的第二较佳实施例的包含多个可变组 态串联式电池箱的电源驱动系统 的架构示意图。

【符号说明】

1、 2: 电源驱动系统

110: 第一组可变组态串联式电池箱

120 : 第二组可变组态串联式电池箱

130 : 第三组可变组态串联式电池箱

111 : 第一电池箱第一功率晶体管

112 : 第一电池箱第二功率晶体管

121 : 第二电池箱第一功率晶体管

122 : 第二电池箱第二功率晶体管

131 : 第三电池箱第一功率晶体管

132 : 第三电池箱第二功率晶体管

141 : 第一直流母线

142 : 第二直流母线

150 : 电源转换器

161 : 第一马达驱动功率晶体管模块

162 : 第二马达驱动功率晶体管模块

163: 第一马达驱动器

170 : 第一马达

201 : 行车电脑

202 : 第一电池箱监控板

211 : 第一电池模块

221 : 第二电池模块

231 : 第三电池模块

241 : 第四电池模块

212 : 第一正极继电器

213 : 第一负极继电器

222 : 第二正极继电器

223 : 第二负极继电器

232 : 第三正极继电器

233 : 第三负极继电器

242 : 第四正极继电器 243 : 第四负极继电器

214、 224、 234、 244: 电池管理系统

215、 225、 235、 214: 电芯串

343: 第三直流母线

351: 第二电源转换器

352: 第三电源转换器

363: 第二马达驱动器

364: 第三马达驱动器

365: 第四马达驱动器

371: 第二马达

372: 第三马达

373: 第四马达

G: 接地端

S501-S532: 电源驱动系统的运作流程 具体实施方式

请同时参阅图 1及图 2, 其中图 1为本发明的第一较佳实施例的包含多个可变 态串 联式电池箱的电源驱动系统的架构示意图, 图 2为图 1所示的第一组可变组态串联式电 池箱的架构示意图。 如图 1及 2所示, 本实施例的电源驱动系统 1应用于电动车, 例如电 动货车或电动巴士等大型电动车中, 用以驱动电动车内的第一马达 no运作, 以带动电动 车行驶, 电源驱动系统 1包含多组可变组态串联式电池箱、 多个功率晶体管、 第一直流母 线 141、第二直流母线 142、第一马达驱动功率晶体管模块 161、第二马达驱动功率晶体管 模块 162、 第一电源转换器 150及控制单元。 其中控制单元可为但不限于例如图 1所示的 行车电脑 201, 且与多个可变组态串联式电池箱、 多个功率晶体管、 第一直流母线 141、 第二直流母线 142、第一马达驱动功率晶体管模块 161、第二马达驱动功率晶体管模块 162、 第一电源转换器 150及第一马达 170相通讯, 用以控制多组可变组态串联式电池箱、 多个 功率晶体管、 第一直流母线 141、 第二直流母线 142、 第一马达驱动功率晶体管模块 161、 第二马达驱动功率晶体管模块 162及第一电源转换器 150的运作,且可获得多组可变组态 串联式电池箱、第一直流母线 141、第二直流母线 142、第一马达驱动功率晶体管模块 161、 第二马达驱动功率晶体管模块 162、 第一电源转换器 150及第一马达 170的运作及电能信 白

于本实施例中,多组可变组态串联式电池箱可 为例如图 1所示的第一组可变组态串联 式电池箱 110、第二组可变组态串联式电池箱 120以及第三组可变组态串联式电池箱 130, 而由于第一组可变组态串联式电池箱 110、 第二组可变组态串联式电池箱 120以及第三组 可变组态串联式电池箱 130的内部的电路架构皆相同, 因此以下仅以图 2说明第一组可变 组态串联式电池箱 110内部的电路架构,不再赘述第二组可变组态 串联式电池箱 120及第 三组可变组态串联式电池箱 130的内部电路架构。第一组可变组态串联式电 池箱 110包含 能进行彼此间串联重组作业的多个电池模块, 例如图 2所示的第一电池模块 211、 第二电 池模块 221、第三电池模块 231及第四电池模块 241, 上述第一至第四电池模块 211、 221、 23 K241可各自依照行车电脑 201的指令而选择性的利用其内部的模块继电器 构成旁通回 路, 以切换至休眠模式, 使第一至第四电池模块 211、 221、 231、 241 皆可选择性地摒除 于第一组可变组态串联式电池箱 110的供电回路。其中, 第一电池模块 211所搭配的模块 继电器为第一正极继电器 212及第一负极继电器 213, 第二电池模块 221所搭配的模块继 电器为第二正极继电器 222及第二负极继电器 223, 第三电池模块 231所搭配的模块继电 器为第三正极继电器 232及第三负极继电器 233, 第四电池模块 241所搭配的模块继电器 为第四正极继电器 242及第四负极继电器 243,第一正极继电器 212、第一负极继电器 213、 第二正极继电器 222、 第二负极继电器 223、 第三正极继电器 232、 第三负极继电器 233、 第四正极继电器 242及第四负极继电器 243之间选择性地串联连接, 第四负极继电器 243 与一接地端 G电连接。 以此类推, 图 1中的第二组可变组态串联式电池箱 120及第三组 可变组态串联式电池箱 130皆以同样于第一组可变组态串联式电池箱 110的方式搭配本电 源架构。

此外, 第一组可变组态串联式电池箱 110内还有第一电池箱监控电路板 202, 而第一 电池模块 211、 第二电池模块 221、 第三电池模块 231及第四电池模块 241亦各自具有一 电池管理系统 (Battery Management System, BMS)214、 224、 234、 244, 其中每一电池管 理系统 214、 224、 234、 244分别用以量测并输出对应的电池模块的相关 信息, 例如对应 的电池模块的蓄电状态信息和电芯温度信息等 ,并将量测结果传送至第一电池箱监控电路 板 202, 使第一电池箱监控电路板 202汇报信息至行车电脑 201, 进而使行车电脑 201可 计算第一电池模块 211、 第二电池模块 221、 第三电池模块 231及第四电池模块 241之间 使用的优先排序。 电池箱监控电路板 202与行车电脑 201及电池管理系统 214、 224、 234、 244相通讯, 用以统合第一组可变组态串联式电池箱 110内所有的电池管理系统, 亦即统 合电池管理系统 214、 224、 234、 244所接收的电池模块的信息, 并接受行车电脑 201 的 指令来管理控制第一组可变组态串联式电池箱 110内所有的模块继电器, 即如图 2中所示 的第一正极继电器 212、第一负极继电器 213、第二正极继电器 222、第二负极继电器 223、 第三正极继电器 232及第三负极继电器 233、第四正极继电器 242及第四负极继电器 243, 使该些模块继电器分别进行导通或截止的切换 。 另外, 第一电池模块 211、 第二电池模块

221、第三电池模块 231及第四电池模块 241亦各自具有一个单一的电芯串 215、 225、 235、 245。

于本实施例中, 电源驱动系统 1利用多个可变组态串联式电池箱进行驱动电 切换作 业。 而多个功率晶体管可为例如图 1所示的第一电池箱第一功率晶体管 111、 第一电池箱 第二功率晶体管 112、 第二电池箱第一功率晶体管 121、 第二电池箱第二功率晶体管 122、 第三电池箱第一功率晶体管 131以及第三电池箱第二功率晶体管 132, 其中第一组可变组 态串联式电池箱 110与第一电池箱第一功率晶体管 111及第一电池箱第二功率晶体管 112 电连接,第二组可变组态串联式电池箱 120与第二电池箱第一功率晶体管 121及第二电池 箱第二功率晶体管 122电连接,第三组可变组态串联式电池箱 130与第三电池箱第一功率 晶体管 131及第三电池箱第二功率晶体管 132电连接,且第一电池箱第一功率晶体管 111、 第二电池箱第一功率晶体管 121及第三电池箱第一功率晶体管 131与第一直流母线 141电 连接, 第一电池箱第二功率晶体管 112、 第二电池箱第二功率晶体管 122及第三电池箱第 二功率晶体管 132与第二直流母线 142电连接, 因此第一组可变组态串联式电池箱 110通 过第一电池箱第一功率晶体管 111及第一电池箱第二功率晶体管 112而分别供电至第一直 流母线 141及第二直流母线 142, 第二组可变组态串联式电池箱 120通过第二电池箱第一 功率晶体管 121及第二电池箱第二功率晶体管 122而分别供电至第一直流母线 141及第二 直流母线 142, 第三组可变组态串联式电池箱 130通过第三电池箱第一功率晶体管 131及 第三电池箱第二功率晶体管 132而分别供电至第一直流母线 141及第二直流母线 142。

于本实施例中, 第一马达驱动功率晶体管模块 161 及第二马达驱动功率晶体管模块 162可构成一第一马达驱动器 163, 以驱动第一马达 170,其中第一马达驱动功率晶体管模 块 161电连接于第一直流母线 141及第一马达 170之间,而第一直流母线 141可传送电力 至第一马达驱动功率晶体管模块 161。 第二马达驱动功率晶体管模块 162电连接于第二直 流母线 142及第一马达 170之间,而第二直流母线 142可传送电力至第二马达驱动功率晶 体管模块 162。 至于第一电源转换器 150电连接于第一直流母线 141和第二直流母线 142 之间,该第一电源转换器 150用以在行车电脑 201指令电源驱动系统 1进入切换驱动电压 作业模式之时,通过原本在稳态作业中的直流 母线的电力来调整原本在待机状态中的直流 母线的电压至行车电脑 201所指定的一目标驱动电压。于一些实施例中 , 第一马达驱动功 率晶体管模块 161及第二马达驱动功率晶体管模块 162可为但不限于直流 /交流转换器。

第一马达 170 用以驱动车辆。 当行车电脑 201指令电源驱动系统 1使用稳态运转作 业模式时, 第一马达驱动功率晶体管模块 161、 第二马达驱动功率晶体管模块 162之中只 有一组的马达驱动功率晶体管模块会对第一马 达 170传送电力,此时所有的可变组态串联 式电池箱, 亦即第一至第三组可变组态串联式电池箱 110、 120以及 130, 都只有供应电力 至传送电力至第一马达 170的该马达驱动功率晶体管模块所对应的直流 母线, 同时, 另外 一组未传送电力至第一马达 170 的马达驱动功率晶体管模块会处在待机状态等 待行车电 脑 201的指令。

而当行车电脑 201指令电源驱动系统 1进入驱动电压切换作业模式之时,第一马达 动功率晶体管模块 161及第二马达驱动功率晶体管模块 162之中原本以稳态供电状态输出 电力的马达驱动功率晶体管模块会阶段式的降 低其输出功率和电流,而第一马达驱动功率 晶体管模块 161及第二马达驱动功率晶体管模块 162之中原本处于待机状态的马达驱动功 率晶体管模块则会在每一组可变组态串联式电 池箱 (110、 120、 130)逐一利用内部串联重组 作业调整其输出的电压并连结至原本处于待机 状态的马达驱动功率晶体管模块所对应的 直流母线之后, 依据行车电脑 201所指令的目标驱动电压而逐渐提升其输出功 率和电流; 最后, 所有的可变组态串联式电池箱 (110、 120、 130)都会切换至原本处于待机状态的马达 驱动功率晶体管模块所对应的直流母线以进行 稳态供电,而原本以稳态供电状态输出电力 的马达驱动功率晶体管模块则会进入待机状态 停止供电。

于本实施例中,当行车电脑 201指令电源驱动系统 1进行驱动电压切换作业模式之时, 电源驱动系统 1实际上会执行一母线电压调整程序、可变组 串联式电池箱电压切换程序 以及一电流负载分配程序,其中母线电压调整 程序为第一电源转换器 150对处于待机模式 的直流母线进行充放电作业, 使其达到行车电脑 201所指定的目标驱动电压。可变组态串 联式电池箱电压切换程序则利用改变可变组态 串联式电池箱内的多个电池模块的串联组 态, 以轮流切换该二组以上的可变组态串联式电池 箱的输出电压至该目标驱动电压, 而每 一组可变组态串联式电池箱完成切换电压后, 将开始输出电力至原本处于待机模式的直流 母线。至于电流负载分配程序则为控制第一马 达驱动功率晶体管模块 161及第二马达驱动 功率晶体管模块 162所分别输出的电流比例,亦即在进行可变组 态串联式电池箱的可变组 态串联式电池箱电压切换程序之时,将第一直 流母线 141和第二直流母线 142同时利用各 自对应且独立的马达驱动功率晶体管模块以一 预设比例输出电力至第一马达 170。

于电源驱动系统 1进入驱动电压切换作业模式时, 电源驱动系统 1中的第一马达驱动 功率晶体管模块 161、 第二马达驱动功率晶体管模块 162利用调整功率输出比例和电流输 出比例的方式以让其对应的直流母线用不同的 电压对第一马达 170同步输出电力。

以下将示范性地说明本发明的电源驱动系统 1实际上的运作流程,而由于本发明的电 源驱动系统 1的运作流程具有较多程序, 故将以图 3A、 图 3B来示范性说明, 且于图 3A、 图 3B中以标示相同符号 A、 B来代表图 3A、 图 3B中所示的部分程序的相应顺序关系。 请参阅图 3A、3B以及图 4,其中图 3A及图 3B为图 1所示的电源驱动系统的运作流程图, 图 4为图 1所示的电源驱动系统内部各元件的电压或电 时序图。 如图 3A、 图 3B及图 4 所示, 其中图 3A、 图 3B所示的程序 501至程序 506是电源驱动系统 1基本的启动程序, 程序 507至程序 519是电源驱动系统 1进入第一个驱动电压切换作业模式,程序 520是电 源驱动系统 1保持在一个稳态作业模式,程序 521至程序 532是电源驱动系统 1进入第二 次的驱动电压切换作业模式,而电源驱动系统 1于程序 532完成之后回到程序 506以回到 一个稳态作业模式。

首先, 当电源驱动系统 1开始启动时, 此时行车电脑 201检视第一组可变组态串联式 电池箱 110、 第二组可变组态串联式电池箱 120、 第三组可变组态串联式电池箱 130以及 电源驱动系统 1内部元件或电路是否正常运转 (程序 501)。

接着, 计算每一组可变组态串联式电池箱 (110、 120、 130)内的电池模块串联数目标值 N, 亦即电池模块串联数目标值 N为每一组可变组态串联式电池箱 (110、 120、 130)内的电 池模块的串联个数 (程序 502)。 于上述实施例中, 当执行程序 502时, 行车电脑 201可于 电动车开始启动时针对每一组可变组态串联式 电池箱 (110、 120、 130)只开启一个电池模块, 故此时电池模块串联数目标值 N = 1。

接着, 行车电脑 201指令各个可变组态串联式电池箱 (110、 120、 130)依据电池模块串 联数目标值 N而分别选取内部对应个数的电池模块, 并利用各个可变组态串联式电池箱 (110、 120、 130)内部的模块继电器及旁通回路, 将对应电池模块串联数目标值 N所选取 的电池模块串联连接至对应的可变组态串联式 电池箱的供电回路 (程序 503)。

然后, 依序启动与各个可变组态串联式电池箱电连接 的第一功率晶体管, 亦即启动第 一电池箱第一功率晶体管 111、 第二电池箱第一功率晶体管 121、 第三电池箱第一功率晶 体管 131为导通状态,使各个可变组态串联式电池箱 经由对应的第一电池箱第一功率晶体 管 111、 第二电池箱第一功率晶体管 121、 第三电池箱第一功率晶体管 131供电至第一直 流母线 141(程序 504) 。 于程序 504中, 与各个可变组态串联式电池箱电连接的所有第 二 功率晶体管, 亦即第一电池箱第二功率晶体管 112、 第二电池箱第二功率晶体管 122及第 三电池箱第二功率晶体管 132皆为关闭状态, 因此所有的可变组态串联式电池箱将不供电 至第二直流母线 142, 而且第二马达驱动晶体管模块 162亦为关闭的状态; 其中程序 504 的作业可参考图 4中的 t = 1至 lj t = 3的状态。

接着, 电源驱动系统 1依照行车电脑 201的指令进行稳态运转模式, 此时所有的可变 组态串联式电池箱持续供应电力来维持一个稳 态运转,且所有的可变组态串联式电池箱所 供应的电力通过稳态运转的第一直流母线 141和第一马达驱动功率晶体管模块 161来驱动 第一马达 170(程序 505)。 程序 505的作业可参考图 4中的 t = 3到 t = 4的状态。

接着,行车电脑 201依照电动车行车的状况评估是否需要增加或 减少电池模块串联数 目标值 N,例如当车速增加而需要较多的电力,此时 需要增加电池模块串联数目标值 N, 或是当车速减慢而需要较少的电力,此时便需 要减少电池模块串联数目标值 N (程序 506)。 于一些实施例中,在程序 506中的行车电脑 201可利用第一马达 170的转速来决定要增加 或减少电池模块串联数目标值 N, 如图 4中, 第一马达 170的转速提升速度至一个需要增 加一个梯次的驱动电压或降低速度至一个需要 减少一个梯次的驱动电压之时, 行车电脑 201即指令电池模块串联数目标值 N变更至适合马达转速的电池模块串联数。

当行车电脑 201 依照电动车行车的状况评估不须要增加或减少 电池模块串联数目标 值 N时, 电源驱动系统 1将再次执行程序 506。 反之, 当行车电脑 201依照电动车行车的 状况评估需要增加或减少电池模块串联数目标 值 N时,此时行车电脑 201指令第一电源转 换器 150将第二直流母线 142的电压调整至串联个数与目前电池模块串联 数目标值 N相对 应的多个电池模块串联后的电压, 以预备第二直流母线 142和多个可变组态串联式电池箱 (110、 120、 130)的供电回路的连结动作 (程序 507)。 于程序 507中, 由于第一电源转换器 150已先将第二直流母线 142的电压调整至串联个数与目前电池模块串联 数目标值 N相对 应的多个电池模块串联后的电压, 如此一来, 各个可变组态串联式电池箱的供电回路在其 对应的第二功率晶体管导通而开始供电的时候 便不会产生浪涌电流;程序 507的作业可参 考图 4在 t = 5到 t = 7之间, 且在程序 507中, 第二直流母线 142被指令提升其电压至较 第一直流母线 141的电压更高一梯次的电压。

而在程序 507之后, 行车电脑 201指令关闭第一电池箱第一功率晶体管 111, 使得第 一组可变组态串联式电池箱 110的供电回路停止对第一直流母线 141供电, 在此时, 第二 电池箱第一功率晶体管 121和第三电池箱第一功率晶体管 131持续将第二组可变组态串联 式电池箱 120 及第三组可变组态串联式电池箱 130 所提供的电能传送至第一直流母线 141(程序 508); 程序 508的作业可参考图 4在 t = 5到 t = 6, 其中于 t = 6之后第一电池箱 第一功率晶体管 111为关闭的状态。

接着,行车电脑 201对应目前电池模块串联数目标值 N而于第一组可变组态串联式电 池箱 110内选定对应串联个数的电池模块以并入第一 组可变组态串联式电池箱 no的供电 回路,并利用第一组可变组态串联式电池箱 110内的电池箱监控电路板控制各个电池模块 对应的模块继电器运作, 以将第一组可变组态串联式电池箱 110中除了对应目前电池模块 串联数目标值 N所选定的电池模块外的其它电池模块切换至 眠模式 (程序 509)。程序 509 的作业可参考图 4在 t = 6到 t = 7, 其中于 t = 7之时第一组可变组态串联式电池箱 110已 完成内部串联重组作业来调整其供电回路的电 压。

接着, 行车电脑 201指令启动第一电池箱第二功率晶体管 112为导通状态, 使得第一 组可变组态串联式电池箱 110的供电回路开始经由第一电池箱第二功率晶 体管 112对第二 直流母线 142供电 (程序 510); 程序 510的作业可参考图 4在 t = 7到 t = 8的状态。

然后, 行车电脑 201指令第一马达驱动晶体管模块 161逐渐降低电流及输出功率, 并 指令第二马达驱动晶体管模块 162逐渐提高电流及输出功率,在此时第一马达 驱动晶体管 模块 161与第二马达驱动晶体管模块 162以不同梯次的驱动电压对第一马达 170进行一个 同步输出 (程序 511)。程序 511的作业可参考图 4在 t = 8到 t = 9之间的状态,其中于 t = 8 之后第一组可变组态串联式电池箱 110的供电回路的开始通过第二直流母线 142和第二马 达驱动晶体管模块 162对第一马达 170进行功率输出。

接着, 行车电脑 201指令关闭第二电池箱第一功率晶体管 121, 使得第二组可变组态 串联式电池箱 120的供电回路停止对第一直流母线 141供电, 在此时, 第三电池箱第一功 率晶体管 131持续将第三组可变组态串联式电池箱 130所提供的电能传送至第一直流母线 141, 第一电池箱第二功率晶体管 112持续将第一组可变组态串联式电池箱 110所提供的 电能传送至第二直流母线 142(程序 512); 此程序 512的作业可参考图 4在 t = 9到 t = 10 的状态。

然后,行车电脑 201对应目前电池模块串联数目标值 N而于第二组可变组态串联式电 池箱 120选定对应串联个数的电池模块以并入第二组 可变组态串联式电池箱 120的供电回 路,并利用第二组可变组态串联式电池箱 120内的电池箱监控电路板控制各个电池模块对 应的模块继电器运作, 以将第二组可变组态串联式电池箱 120中除了对应目前电池模块串 联数目标值 N所选定的电池模块外的其它电池模块切换至 眠模式 (程序 513);此程序 513 的作业可参考图 4在 t = 10到 t = 11的状态, 其中于 t = 11之时第二组可变组态串联式电 池箱 120已完成内部串联重组作业来调整其供电回路 的电压。

接着, 行车电脑 201指令启动第二电池箱第二功率晶体管 122为导通状态, 使得第二 组可变组态串联式电池箱 120的供电回路开始经由第二电池箱第二功率晶 体管 122对第二 直流母线 142供电 (程序 514); 此程序 514的作业可参考图 4在 t = 11到 t = 12的状态, 其 中于 t = 11之后第一组可变组态串联式电池箱 110和第二组可变组态串联式电池箱 120的 供电回路均通过第二直流母线 142和第二马达驱动晶体管模块 162对第一马达 170进行功 率输出。

接着,行车电脑 201指令第一马达驱动晶体管模块 161逐渐降低其责任周期至完全关 闭, 使其电流及输出功率逐渐减少至零, 并指令第二马达驱动晶体管模块 162逐渐提升电 流及输出功率, 直到第一马达驱动晶体管模块 161停止供电至第一马达 170, 此外, 第二 马达驱动晶体管模块 162亦以行车电脑 201指定的目标驱动电压对第一马达 170进行输出 (程序 515)。 程序 515的作业可参考图 4在 t = 12到 t = 17的状态, 其中于 t = 17之后第一 马达驱动晶体管模块 161完全停止对第一马达 170进行功率输出。

接续, 行车电脑 201指令关闭第三电池箱第一功率晶体管 131, 使得第三组可变组态 串联式电池箱 130的供电回路停止对第一直流母线 141供电, 在此时, 第一电池箱第二功 率晶体管 112和第二电池箱第二功率晶体管 122分别持续将第一组可变组态串联式电池箱 110 及第二组可变组态串联式电池箱 120 所提供的电能传送至第二直流母线 142(程序 516); 此程序 516的作业可参考图 4在 t = 16到 t = 17的状态。

然后,行车电脑 201对应目前电池模块串联数目标值 N而于第三组可变组态串联式电 池箱 130内选定对应串联个数的电池模块以并入第三 组可变组态串联式电池箱 130的供电 回路,并利用第三组可变组态串联式电池箱 130内的电池箱监控电路板控制各个电池模块 对应的模块继电器运作, 以将第三组可变组态串联式电池箱 130中除了对应目前电池模块 串联数目标值 N所选定的电池模块外的其它电池模块切换至 眠模式 (程序 517); 此程序 517的作业可参考图 4在 t = 17到 t = 18的状态于 t = 18之时第三组可变组态串联式电池 箱 130已完成内部串联重组作业来调整其供电回路 的电压。

接着, 行车电脑 201指令启动第三电池箱第二功率晶体管 132为导通状态, 使得第三 组可变组态串联式电池箱 130的供电回路开始经由第三电池箱第二功率晶 体管 132对第二 直流母线 142供电 (程序 518); 此程序 518的作业可参考图 4在 t = 18至 lj t = 19的状态, 其 中于 t = 19之后第一组可变组态串联式电池箱 110、 第二组可变组态串联式电池箱 120和 第三组可变组态串联式电池箱 130均通过第二直流母线 142和第二马达驱动晶体管模块 162对第一马达 170进行功率输出。

然后, 电源驱动系统 1依照行车电脑 201的指令进行稳态运转, 所有的可变组态串联 式电池箱持续供应电力来维持一个稳态运转, 且所有的可变组态串联式电池箱的电力通过 稳态运转的第二直流母线 142和第二马达驱动功率晶体管模块 162来驱动第一马达 170(程 序 519); 此程序 519的作业可参考图 4中的 t = 19到 t = 20的状态。

接着,行车电脑 201依照电动车行车的状况评估是否需要增加或 减少电池模块串联数 目标值 N (程序 520)。 而图 4所表示的是于 t = 5和 t = 20之时, 行车电脑 201都决定增加 一个梯次的驱动电压。

当行车电脑 201 依照电动车行车的状况评估不须要增加或减少 电池模块串联数目标 值 N时, 电源驱动系统 1将再次执行程序 520。 反的, 当行车电脑 201依照电动车行车的 状况评估需要增加或减少电池模块串联数目标 值 N时,此时行车电脑 201指令第一电源转 换器 150将第一直流母线 141的电压调整至串联个数与目前电池模块串联 数目标值 N相对 应的多个电池模块串联后的电压, 以预备第一直流母线 141和多个可变组态串联式电池箱 (110、 120、 130)的供电回路的连结动作 (程序 521)。 于程序 521中, 由于第一电源转换器 150已先将第一直流母线 141的电压调整至串联个数与目前电池模块串联 数目标值 N相对 应的多个电池模块串联后的电压, 如此一来, 各个变组态串联式电池箱的供电回路在其对 应的第一功率晶体管开始导通而传送电能的时 候便不会产生浪涌电流;此程序 521的作业 可参考图 4在 t = 20到 t = 22之间, 且在程序 521中, 第一直流母线 141被指令提升其电 压至较第二直流母线 142的电压更高一梯次的电压。

而在程序 521之后, 行车电脑 201指令关闭第一电池箱第二功率晶体管 112, 使得第 一组可变组态串联式电池箱 110的供电回路停止对第二直流母线 142供电, 在此时, 第二 电池箱第二功率晶体管 122和第三电池箱第二功率晶体管 132持续将第二组可变组态串联 式电池箱 120 及第三组可变组态串联式电池箱 130 所提供的电能传送至第二直流母线 142(程序 522);此程序 522的作业可参考图 4在 t = 23到 t = 24,其中于 t = 24之后第一电 池箱第二功率晶体管 112为关闭的状态。

接着,行车电脑 201对应目前电池模块串联数目标值 N而于第一组可变组态串联式电 池箱 110内选定对应串联个数的电池模块以并入第一 组可变组态串联式电池箱 110电池箱 的供电回路,并利用第一组可变组态串联式电 池箱 110内的电池箱监控电路板控制各个电 池模块对应的模块继电器运作, 以将第一组可变组态串联式电池箱 110中除了对应目前电 池模块串联数目标值 N所选定的电池模块外的其它电池模块切换至 眠模式 (程序 523); 此程序 523的作业可参考图 4在 t = 24到 t = 25, 其中于 t = 25之时第一组可变组态串联 式电池箱 110已完成内部串联重组作业来调整其供电回路 的电压。

接着, 行车电脑 201指令启动第一电池箱第一功率晶体管 111为导通状态, 使得第一 组可变组态串联式电池箱 110的供电回路开始经由第一电池箱第一功率晶 体管 ill对第一 直流母线 141供电 (程序 524); 此程序 524的作业可参考图 4在 t = 25到 t = 26的状态。

然后, 行车电脑 201指令第二马达驱动晶体管模块 162逐渐降低电流及输出功率, 并 指令第一马达驱动晶体管模块 161逐渐提高电流及输出功率,在此时第二马达 驱动晶体管 模块 162与第一马达驱动晶体管模块 161以不同梯次的驱动电压对第一马达 170进行一个 同步输出 (程序 525); 此程序 525的作业可参考图 4在 t = 26到 t = 27之间的状态, 其中于 t = 27之后第一组可变组态串联式电池箱 110的供电回路的开始通过第一直流母线 141和 第一马达驱动晶体管模块 161对第一马达 170进行功率输出。

接着, 行车电脑 201指令关闭第二电池箱第二功率晶体管 122, 使得第二组可变组态 串联式电池箱 120的供电回路停止对第二直流母线 142供电, 在此时, 第三电池箱第二功 率晶体管 132持续将第三组可变组态串联式电池箱 130所提供的电能传送至第二直流母线 142, 第一电池箱第一功率晶体管 111持续将第一组可变组态串联式电池箱 110所提供的 电能传送至第一直流母线 141(程序 526); 此程序 526的作业可参考图 4在 t = 27到 t = 28 的状态。

然后,行车电脑 201对应目前电池模块串联数目标值 N而于第二组可变组态串联式电 池箱 120内选定对应串联个数的电池模块以并入第二 组可变组态串联式电池箱 120的供电 回路,并利用第二组可变组态串联式电池箱 120内的电池箱监控电路板控制各个电池模块 对应的模块继电器运作, 以将第二组可变组态串联式电池箱 120中除了对应目前电池模块 串联数目标值 N所选定的电池模块外的其它电池模块切换至 眠模式 (程序 527); 此程序 527的作业可参考图 4在 t = 28到 t = 29的状态, 其中于 t = 29之时第二组可变组态串联 式电池箱 120已完成内部串联重组作业来调整其供电回路 的电压。

接着, 行车电脑 201指令启动第二电池箱第一功率晶体管 121为导通状态, 使得第二 组可变组态串联式电池箱 120的供电回路开始经由第二电池箱第一功率晶 体管 121对第一 直流母线 141供电 (程序 528); 此程序 528的作业可参考图 4在 t = 29到 t = 30的状态, 其 中于 t = 30之后第一组可变组态串联式电池箱 110和第二组可变组态串联式电池箱 120的 供电回路均通过第一直流母线 141和第一马达驱动晶体管模块 161对第一马达 170进行功 率输出。

接着,行车电脑 201指令第二马达驱动晶体管模块 162逐渐降低其责任周期至完全关 闭, 使其电流及输出功率逐渐减少至零, 并指令第一马达驱动晶体管模块 161逐渐提升电 流及输出功率, 直到第二马达驱动晶体管模块 162停止供电至第一马达 170, 此外, 第一 马达驱动晶体管模块 161则以行车电脑 201指定的目标驱动电压对第一马达 170进行输出 (程序 529); 此程序 529的作业可参考图 4在 t = 30到 t = 35的状态, 于 t = 35之后第二马 达驱动晶体管模块 162完全停止对第一马达 170进行功率输出。

接续, 行车电脑 201指令关闭第三电池箱第二功率晶体管 132, 使得第三组可变组态 串联式电池箱 130的供电回路停止对第二直流母线 142供电, 在此时, 第一电池箱第一功 率晶体管 111和第二电池箱第一功率晶体管 121分别持续将第一组可变组态串联式电池箱 110 及第二组可变组态串联式电池箱 120 所提供的电能传送至第一直流母线 141(程序 530); 此程序 530的作业可参考图 4在 t = 34到 t = 35的状态。

然后,行车电脑 201对应目前电池模块串联数目标值 N而于第三组可变组态串联式电 池箱 130内选定对应串联个数的电池模块以并入第三 组可变组态串联式电池箱 130的供电 回路,并利用第三组可变组态串联式电池箱 130内的电池箱监控电路板控制各个电池模块 对应的模块继电器运作, 以将第三组可变组态串联式电池箱 130中除了对应目前电池模块 串联数目标值 N所选定的电池模块外的其它电池模块切换至 眠模式 (程序 531); 此程序 531的作业可参考图 4在 t = 35到 t = 36的状态, 其中于 t = 36之时第三组可变组态串联 式电池箱 130已完成内部串联重组作业来调整其供电回路 的电压。

接着, 行车电脑 201指令启动第三电池箱第一功率晶体管 131为导通状态, 使得第三 组可变组态串联式电池箱 130的供电回路开始经由第三电池箱第一功率晶 体管 131对第一 直流母线 141供电 (程序 532); 此程序 32的作业可参考图 4在 t = 36到 t = 37的状态, 于 t = 37之后第一组可变组态串联式电池箱 110、 第二组可变组态串联式电池箱 120和第三 组可变组态串联式电池箱 130均通过第一直流母线 141和第一马达驱动晶体管模块 161对 第一马达 170进行功率输出。

完成程序 532之后,该电源驱动系统 1会回到程序 505以再次进入一个稳态作业模式。 于上述实施例中, 当电源驱动系统 1进行驱动电压切换作业模式时所包含的母线 压 调整程序例如为上述的程序 507及程序 521。 当电源驱动系统 1进行驱动电压切换作业模 式时所包含的可变组态串联式电池箱电压切换 程序例如为上述的程序例如为上述的程序 509、 程序 513、 程序 517、 程序 523、 程序 527及程序 531。 当电源驱动系统 1进行驱动 电压切换作业模式时所包含的电流负载分配程 序例如为程序 511、 程序 515、 程序 525及 程序 529。

由上可知, 由于本实施例的电源驱动系统 1利用第一马达 170的转速来决定要增加或 减少电池模块串联数目标值 N,藉此在第一马达 170的转速提升速度至一个需要增加一个 梯次的驱动电压或降低速度至一个需要减少一 个梯次的驱动电压之时,才使电池模块串联 数目标值 N变更至适合马达转速的电池模块串联数,故 较为可靠地切换每一组可变组态 串联式电池箱中供电回路所提供的电压及改变 每一组可变组态串联式电池箱内部的电池 模块串联组态。 此外, 当本发明电源驱动系统 1在进行驱动电压切换作业模式时, 由于第 一电源转换器 150可先将原本无接受电能的第一直流母线 141或第二直流母线 142的电压 调整至串联个数与电池模块串联数目标值 N相对应的多个电池模块串联后的电压,故可 免在切换驱动电压之时产生浪涌电流, 以保护各可变组态串联式电池箱内部的供电回 路和 电池模块, 以大幅提升电池模块整体的使用寿命。 再者, 本发明的电源驱动系统 1可依照 电动车行车的状况评估是否需要增加或减少电 池模块串联数目标值 N,藉此调整每一组可 变组态串联式电池箱内的电池模块的串联个数 ,故可于电动车行驶中进行即时且动态的电 池模块蓄电平衡, 且因可变组态串联式电池箱内的电池模块可达 到续电平衡, 无须再额外 设置一平衡电路来达成蓄电平衡,故可减少每 一组可变组态串联式电池箱内的电池模块的 匹配成本,使应用本发明电源驱动系统 1的大型电动车的电池箱匹配成本能够接近小 电 动车, 进而促进大型电动车的普及程度。 另外, 本发明电源驱动系统 1效利用驱动电压切 换作业模式来切换各可变组态串联式电池箱的 供电回路的电压,并利用两组能同步供应电 力至第一马达 170 的第一马达驱动功率晶体管模块 161 及第二马达驱动功率晶体管模块 162以不同阶段的电压和最佳的晶体管责任周期 , 提供如汽油车的自动换档般稳定的动力 输出, 故可于第一马达 170以低速运转时而功率晶体管的责任周期需降 到极低时, 减少扭 力涟波的产生。更甚者, 由于本发明电源驱动系统 1的可变组态串联式电池箱可直接通过 调整内部电池模块的串联个数而改变可变组态 串联式电池箱的供电电压,故无需额外设置 升压回路来以提高直流母线的电压,使得应用 本发明的电源驱动系统 1的电动车可减少生 产的成本。

请参阅图 5, 其为本发明的第二较佳实施例的包含多个可变 组态串联式电池箱的电源 驱动系统的架构示意图。 请参阅图 5, 本实施例的电源驱动系统 2内部的架构相似于图 1 所示的电源驱动系统 1的内部架构, 其中该第一组可变组态串联式电池箱 110、第二组可 变组态串联式电池箱 120、第三组可变组态串联式电池箱 130、第一电池箱第一功率晶体 管 111、 第一电池箱第二功率晶体管 112、 第二电池箱第一功率晶体管 121、 第二电池箱 第二功率晶体管 122、 第三电池箱第一功率晶体管 131 、 第三电池箱第二功率晶体管 132、 第一直流母线 141、 第二直流母线 142、 电源转换器 150、 第一马达驱动功率晶体 管模块 161、 第二马达驱动功率晶体管模块 162、 及马达 170 的功能与运作方式与图 1 所示的第一实施例相同, 于此不再赘述。

于本实施例中, 电源驱动系统 2还具有第三直流母线 343、 第二电源转换器 351、 第 三电源转换器 352、 第二马达驱动器 363、 第三马达驱动器 364及第四马达驱动器 365, 其中第三直流母线 343用以传输电源至第二马达驱动器 363、第三马达驱动器 364及第四 马达驱动器 365。第二电源转换器 351 负责将电能由第一直流母线 141 输送至第三直流 母线 343,而第三电源转换器 352 则负责将电能由第二直流母线 142 输送至第三直流母 线 343。

第二马达驱动器 363 用以驱动电动车的第二马达 371。第二马达 371 用于驱动电动 车的转向辅助系统。第三马达驱动器 364 用以驱动电动车的第三马达 372。第三马达 372 用于驱动电动车的空气压缩机。第四马达驱动 器 365 用以驱动电动车的第四马达 373。第 四马达 373 用于驱动电动车的空调系统。

于本实施例中, 第一马达 170 用于带动电动车行驶, 且为车上功率最大的马达。 第 二马达 371、 第三马达 372、 及第四马达 373 用以推动电动车其余的附属配备。 由于第 一马达 170 的转速随着车速改变, 因此使用可变电压的直流母线可提高第一马达 170 的 电机效率。 但第二马达 371、 第三马达 372、 及第四马达 373 所驱动的附属配备皆为定 速运转, 因此会变化的直流母线电压反而不利第二马达 371、 第三马达 372、 及第四马达 373 的控制, 故第三直流母线 343上的电压可为固定值。 通过加入第三直流母线 343, 本 电源驱动系统 2可提供第二马达驱动器 363、第三马达驱动器 364及第四马达驱动器 365 一稳定直流母线电压, 以便利控制并维持最佳的电机效率。

于一些实施例中,第二马达驱动器 363、第三马达驱动器 364及第四马达驱动器 365 的结构可与第一马达驱动器 163的结构相似, 亦即第二马达驱动器 363、第三马达驱动器 364及第四马达驱动器 365可个自由作动方式及连接关系相似于图 1所示的第一马达驱动 功率晶体管 161及第二马达驱动功率晶体管 162的两个马达驱动功率晶体管模块所构成。

于一些实施例中, 行车电脑 201可与第三直流母线 343、 第二电源转换器 351、 第三 电源转换器 352、 第二马达驱动器 363、 第三马达驱动器 364、 第四马达驱动器 365、 第 二马达 371、 第三马达 372及第三马达 373相通讯, 用以控制第三直流母线 343、 第二电 源转换器 351、 第三电源转换器 352、 第二马达驱动器 363、 第三马达驱动器 364、 第四 马达驱动器 365的运作, 且获得第三直流母线 343、 第二电源转换器 351、 第三电源转换 器 352、第二马达驱动器 363、第三马达驱动器 364、第四马达驱动器 365、第二马达 371、 第三马达 372及第三马达 373的运作及电能信息。于上述实施例中, 行车电脑 201还分别 依照第二马达驱动器 363、 第三马达驱动器 364及第四马达驱动器 365的输出功率控制第 二电源转换器 351及第三电源转换器的 652功率输出, 以维持第三直流母线 343的电压稳 定。

综上所述, 本发明提供一种电源驱动系统, 其利用第一马达的转速来决定要增加或减少电 池模块串联数目标值,藉此在第一马达的转速 提升速度至一个需要增加一个梯次的驱动电 压或降低速度至一个需要减少一个梯次的驱动 电压之时,才使电池模块串联数目标值变更 至适合马达转速的电池模块串联数,故可较为 可靠地切换每一组可变组态串联式电池箱中 供电回路所提供的电压及改变每一组可变组态 串联式电池箱内部的电池模块串联组态。此 夕卜, 当本发明电源驱动系统在进行驱动电压切换作 业模式时, 由于电源转换器可先将原本 无接受电能的第一直流母线或第二直流母线的 电压调整至串联个数与电池模块串联数目 标值相对应的多个电池模块串联后的电压, 故可避免在切换驱动电压之时产生浪涌电流, 以保护各可变组态串联式电池箱内部的供电回 路和电池模块, 以大幅提升电池模块整体的 使用寿命。再者, 本发明的电源驱动系统可依照电动车行车的状 况评估是否需要增加或减 少电池模块串联数目标值,藉此调整每一组可 变组态串联式电池箱内的电池模块的串联个 数, 故可于电动车行驶中进行即时且动态的电池模 块蓄电平衡, 且因可变组态串联式电池 箱内的电池模块可达到续电平衡, 无须再额外设置一平衡电路来达成蓄电平衡, 故可减少 每一组可变组态串联式电池箱内的电池模块的 匹配成本,使应用本发明电源驱动系统的大 型电动车的电池箱匹配成本能够接近小型电动 车,进而促进大型电动车的普及程度。另外, 本发明电源驱动系统效利用驱动电压切换作业 模式来切换各可变组态串联式电池箱的供 电回路的电压,并利用两组能同步供应电力至 第一马达的第一马达驱动功率晶体管模块及 第二马达驱动功率晶体管模块以不同阶段的电 压和最佳的晶体管责任周期,提供如汽油车 的自动换档般稳定的动力输出,故可于第一马 达以低速运转时而功率晶体管的责任周期需 降到极低时, 减少扭力涟波的产生。 更甚者, 由于本发明电源驱动系统的可变组态串联式 电池箱可直接通过调整内部电池模块的串联个 数而改变可变组态串联式电池箱的供电电 压, 故无需额外设置升压回路来以提高直流母线的 电压, 使得应用本发明的电源驱动系统 的电动车可减少生产的成本。