[发明专利]电动车电能系统及其操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动车电能系统及其操作方法。

背景技术

目前使用镍氢电池与锂离子电池的混合动力电动车(HEV)已量产。由于电池的使用集中在50％±10％区域-而不进行深度放电，所以电池寿命相当长(3000次以上)。反观纯电动车电池组，放电深度一般达80％。在高速爬坡驱动时，由于没有辅助动力源，全赖电池组提供马达高功率大电流。此外，刹车回充时又需兼负吸收突波电流角色。这对电池循环寿命是非常大的挑战。利用超级电容搭配电池的目的即在分担电池充放电电流，以降低电池组放电深度延长电池循环寿命。

延长电池寿命的另一个方式是降低电池组工作温度，也因此电池组必须有气冷或水冷散热系统。但受限于工作空间与气流的种种限制，散热效果的差异性相当大。

针对电动车电能系统以及操作方法的技术，已知存在许多作法。譬如美国专利号US 6744237公开一种混合功率系统的电动载具(Hybrid power system for an electric vehicle)。此专利揭示的系统无法进行电力回充，仅以一外加储能系统进行回充电力吸收。又譬如美国专利号US 71686473公开一种内建负载电平的电池(Battery with built-in load leveling)。此专利揭示将二个包含控制器的充电放电单元整合于包括超级电容及锂电池的电池单元中以降低电池放电电流，提升功率密度与循环寿命。

又譬如美国专利号US 7489048公开一种电动或混合载具的能量存储系统(Energy storage system for electric or hybrid vehicle)。这个专利揭示具有一个切换二电池组串并联形式的电路，以提供高/低电压选择，且具有一个被动储能装置与电池负载电平系统，用以调控回充电力。再者，美国国家再生能源实验室(NREL)发现以间歇式充电方式可延长铅酸电池3倍以上寿命，其原理在于短暂的休息周期可以让电池在内部热力较平衡状况下进行充电反应，减少劣化电池的化学生成物产生。

然而，已知这种间歇作法只能在充电情境下进行，且在驱动情境下不能有电流中断的现象。如此一来，将使电动车电能系统及操作过程中的电池寿命损害，耗材成本增加，不受消费者的青睐。

发明内容

鉴于以上问题，本申请在于提供一种电动车电能系统及其操作方法，藉此解决先前技术所仅能于间歇性充电，且电动车驱动时，不能有电流中段的现象，而造成电动车电能系统及其操作过程中的电池寿命损害，耗材成本增加的问题。

本申请公开提供一种电动车电能系统。电动车电能系统包括电子控制单元，其根据外部输入信号产生电动车模式。电动车电能系统还包括储能系统，其根据电动车模式产生马达控制信号，用以控制储能系统电力回路架构。储能系统包括至少第一电力模块以及第二电力模块。储能系统还包括至少一第一检测器以及一第二检测器，耦接第一电力模块以及第二电力模块，其根据第一电力模块以及第二电力模块分别产生一第一检测信号以及一第二检测信号；以及储能系统还包括储能控制器，其耦接电子控制单元，通过一控制局域网根据电动车模式、第一检测信号及第二检测信号通过差分迟滞运算产生多个切换器控制信号，其中该第一电力模块以及该第二电力模块，根据该多个切换器控制信号以交互间歇地提供电力或再生电力。

本公开还提供一种操作电动车电能系统的方法。操作电动车电能系统的方法包括：通过一电子控制单元产生一电动车模式；根据电动车模式通过至少一第一电力模块以及一第二电力模块交互间歇地提供电力或再生电力；根据第一电力模块以及第二电力模块通过至少一第一检测器以及一第二检测器分别产生一第一检测信号以及一第二检测信号；以及根据电动车模式、第一检测信号以及第二检测信号通过一控制器利用差分迟滞运算产生一切换器控制信号，以形成多种控制模式。

本申请的系统与方法为采用两个电力模块并联的电力架构，各电力模块中的超级电容与电池串接，分别提供一半所需的工作电压，并拟定检测器的控制方式以防止充放电所造成超级电容电压波动现象。

再者，电池组间歇放电时，可大幅降低电池工作温度，延长电池循环寿命。另外，本申请以动态刹车回充电力搭配开关切换进行电压均均衡，利用降低单元电池电压差异性提升电池有效容量，避免单元电池差异性过大导致充电时过高电压保护与放电时过低电压保护提早致动。

当电池组进行间歇放电时，搭配刹车回充进行电压平衡均衡，以利降低电池差异性，使本申请具有降温延长电池寿命与减少差异性增加电池有效容量等两大优点。

附图说明

图1显示本发明的电动车电能系统；