CN102468669A - 车载充电装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车载充电装置及方法。该车载充电装置，包括一子电能模块、一电能转换单元、一电能管理系统以及一控制单元。子电能模块用以提供一交流电源或一直流电源。电能转换单元电性连接至用以驱动一马达的一主电池模块，并用以转换交流电源或直流电源以对主电池模块进行储能补充。电能管理系统用以估测主电池模块的残电量。控制单元用以判断主电池模块的残电量是否低于一第一阈值，如果是，则控制电能转换单元利用交流电源或直流电源对该主电池模块进行储能补充。
Description
技术领域
本发明涉及一种车载充电装置及方法，且特别涉及一种具高应用弹性的车载充电装置及方法。
背景技术
因应日渐匮乏的石油储量与日益高涨的环保议题，电动车的研发与应用已成为现代汽车产业的发展重点。然而，由于目前电动车的电池成本高昂，使得电动车的售价居高不下，且现有电池容量不足而使得电动车的续航力有限，易导致驾驶产生续航力的焦虑(rangeanxiety)，故实用性不及汽油车。此外，相较于加油站，目前电动车所需的基础充电设施并未普及，且现有的电动车通常需要较长的电池充电时间。上述各种问题导致目前电动车的发展与普及化面临阻碍。
发明内容
本发明涉及一种车载充电装置及方法，通过具扩充性及高应用弹性的子电能模块，故可达成增加电动车续航力的目的。
根据本发明的第一方面，提出一种车载充电装置，包括一子电能模块、一电能转换单元、一电能管理系统以及一控制单元。子电能模块用以提供一交流电源或一直流电源。电能转换单元电性连接至用以驱动一马达的一主电池模块，并用以转换交流电源或直流电源以对主电池模块进行储能补充。电能管理系统用以估测主电池模块的残电量。控制单元用以判断主电池模块的残电量是否低于一第一阈值，如果是，则控制电能转换单元利用交流电源或直流电源对该主电池模块进行储能补充。
根据本发明的第二方面，提出一种车载充电方法，应用于一车载充电装置，车载充电装置包括一子电能模块、一电能转换单元、一电能管理系统以及一控制单元，电能转换单元电性连接至用以驱动一马达的一主电池模块。车载充电方法包括下列步骤。子电能模块提供一交流电源或一直流电源。电能转换单元转换交流电源或直流电源以对主电池模块进行储能补充。电能管理系统估测主电池模块的残电量。控制单元判断主电池模块的残电量是否低于一第一阈值，如果是，则控制电能转换单元利用交流电源或直流电源对主电池模块进行储能补充。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1绘示依照本发明优选实施例的车载充电装置的示意图。
图2绘示依照本发明优选实施例的车载充电装置的详细方块图。
图3A～图3B绘示依照本发明优选实施例的车载充电方法的流程图。
【主要元件符号说明】
10、30：主电池模块
20、40：马达
50：外部电源
100、200：车载充电装置
110、210：子电能模块
120、220：电能转换单元
130、230：电能管理系统
140、240：控制单元
212：交流电源
214：直流电源
222：车载充电器
224：升压直流/交流逆变器
226：低压充电器
228：切换控制器
具体实施方式
本发明提出一种车载充电装置及方法，通过具扩充性及高应用弹性的子电能模块，故可达成增加电动车续航力的目的。
请参照图1，其绘示依照本发明优选实施例的车载充电装置的示意图。车载充电装置100包括一子电能模块110、一电能转换单元120、一电能管理系统130以及一控制单元140。子电能模块110提供一交流电源或一直流电源，此交流电源例如包括一交流发电机或一交流发电系统，此直流电源例如包括一直流发电机、一直流发电系统或一直流电能存储装置。电能转换单元120电性连接至用以驱动一马达20的一主电池模块10，并用以转换交流电源或直流电源以对主电池模块10进行储能补充。电能管理系统130用以估测主电池模块10的残电量(state of charge，SOC)。其中，电能管理系统130与主电池模块10在实际装配上可属同一架构范围。控制单元140用以判断主电池模块10的残电量是否低于一第一阈值，如果是，则控制单元140控制电能转换单元120利用交流电源或直流电源对主电池模块120进行储能补充。
请同时参照图2及图3A～图3B，图2绘示依照本发明优选实施例的车载充电装置的详细方块图，图3A～图3B绘示依照本发明优选实施例的车载充电方法的流程图。在图2中，车载充电装置200包括一子电能模块210、一电能转换单元220、一电能管理系统230以及一控制单元240。电能转换单元220电性连接至一主电池模块30，主电池模块30用以驱动电动车的一马达40。其中，电能管理系统230与主电池模块30在实际装配上可属同一架构范围。本实施例的车载充电方法无论电动车处于静止状态或行驶状态均可进行，并无限制。
在步骤S300中，子电能模块210可提供一交流电源212或一直流电源214。在本实施例中，交流电源212及直流电源214对于车载充电装置200为可卸载的。交流电源212例如包括一汽油发电机、一水力交流发电机、一风力交流发电机或一太阳能交流发电系统等，其可同时包括多组交流发电机或交流发电系统，端视欲行驶的里程数需求而定。直流电源214例如包括一锂电池(Lithium battery)、一燃料电池(Fuel Cell)、一太阳能电池(PV Cell)或一太阳能直流发电系统等，其可同时包括多组直流发电机、直流发电系统或直流电能存储装置，依据欲行驶的里程数需求而定。子电能模块210也可只单独包括交流电源212或直流电源214，并不限定。此外，在本申请中也可通过控制单元140检测子电能模块210的扩充接合状况，以得知交流电源212或直流电源214是否存在与插接妥当。
在步骤S305中，电能管理系统130用以估测主电池模块30的残电量。在步骤S310中，控制单元140用以判断主电池模块30的残电量是否低于一第一阈值，此第一阈值例如为70％电量，主要用以确保子电能模块210提供的储能补充速率可超过主电池模块30的电能消耗速率。如果主电池模块30的残电量未低于第一阈值，则表示主电池模块30的残电量仍在安全范围而不需进行储能补充。如果主电池模块30的残电量低于第一阈值，则在步骤S320中，控制单元240判断子电能模块210(若为电能存储装置)的残电量是否高于一第二阈值或供给至子电能模块210(若为发电机)的燃油是否充足，此第二阈值例如为10％电量。如果是，则接续步骤S330。
在步骤S330中，控制单元240控制电能转换单元220的切换控制器228以使得车载充电器222得以利用交流电源212或直流电源214以对主电池模块30进行储能补充。如图2所示，切换控制器228耦接至控制单元240以及交流电源212，并受控于控制单元240以进行切换的动作，其可由多组开关实现，并不限制。车载充电器222可通过切换控制器228直接利用交流电源212对主电池模块30进行供电。电能转换单元220可还包括一升压直流/交流逆变器(BoostDC/AC inverter)224及一低压充电器226。升压直流/交流逆变器224用以转换直流电源214为适用车载充电器222的规格的一交流升压电源至切换控制器228，以供车载充电器222对主电池模块30进行储能补充。此外，如果电动车位于基础充电电力站，车载充电器222还可通过切换控制器228利用一外部电源(external power supply)50对主电池模块30进行储能补充，或通过低压充电器226及切换控制器228也可利用外部电源50对子电能模块210的直流电源214(若为储能装置)进行储能补充。
接着，在步骤S340中，控制单元240判断主电池模块30的残电量是否高于一第三阈值，例如为75％电量，高于第一阈值。如果是，则代表主电池30的残电量已回升至安全范围，故在步骤S350中，控制单元240控制电能转换单元220的车载充电器222停止对主电池模块30进行储能补充。之后，接续步骤S310。
另外，在步骤S320中，当子电能模块210的残电量低于第二阈值或供给至子电能模块210的燃油不足，则接续步骤S360，控制单元240会判断判断主电池模块30的残电量是否低于一第四阈值，例如为20％电量，低于第一阈值。如果是，则表示主电池模块30及子电能模块210的残电量均未处于安全范围内，故在步骤S370中，控制单元240送出对应主电池模块30及子电能模块210的一第一警示信号，用以提醒驾驶主电池模块30及子电能模块210的残电量不足，应该寻找基础充电电力站进行储能补充。如果否，则表示子电能模块210的残电量未处于安全范围内但主电池模块30的残电量仍足以驱动马达40一段时间，故在步骤S380中，控制单元240送出对应该子电能模块210的一第二警示信号，用以提醒驾驶子电能模块210的残电量不足。
本发明上述实施例所公开的车载充电装置及方法，具有多项优点，以下仅列举部分优点说明如下：
本发明的车载充电装置及方法，可视驾驶里程数需求，通过具扩充性及高应用弹性的子电能模块来来进行各种车载电力来源的组合搭载，以做为主电池模块的储能补充，故可达到增加续航力的目的，改善传统电动车续航力有限或驾驶的心理焦虑等问题。
此外，对应于日常上下班的基本里程，本发明的车载充电装置及方法可仅需搭配具较少数量的额外交流电源或直流电源的子电能模块，甚或只需主电池模块即可应付电动车的电力需求。另外，对应于偶尔长途旅行或中短程出差，则可视里程数搭配具较多数量的额外交流电源或直流电源的子电能模块。因此，具扩充性及高应用弹性的子电能模块可降低电动车辆对于基础充电电力站的依赖度，使得电动车更易于普及。更进一步地，电动车基本配备的主电池模块的容量可最小化，进而达到降低成本的目的，有利于电动车的推广。
综上所述，虽然本发明已以一优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
Claims (18)
1.一种车载充电装置，包括：
一子电能模块，用以提供一交流电源或一直流电源；
一电能转换单元，电性连接至用以驱动一马达的一主电池模块，并用以转换该交流电源或该直流电源以对该主电池模块进行储能补充；
一电能管理系统，用以估测该主电池模块的残电量；以及
一控制单元，用以判断该主电池模块的残电量是否低于一第一阈值，如果是，则控制该电能转换单元利用该交流电源或该直流电源对该主电池模块进行储能补充。
2.如权利要求1所述的车载充电装置，其中该交流电源包括一交流发电机或一交流发电系统。
3.如权利要求1所述的车载充电装置，其中该直流电源包括一直流发电机、一直流发电系统或一直流电能存储装置。
4.如权利要求1所述的车载充电装置，其中该电能转换单元包括：
一切换控制器，耦接至该控制单元以及该交流电源，并用以受控于该控制单元以切换该交流电源或一外部电源至该车载充电器；以及
一车载充电器，用以利用该交流电源或该外部电源对该主电池模块进行储能补充。
5.如权利要求4所述的车载充电装置，其中该电能转换单元还包括：
一升压直流/交流逆变器，用以转换该直流电源为一交流升压电源至该切换控制器以供该车载充电器对该主电池模块进行储能补充。
6.如权利要求4所述的车载充电装置，其中该电能转换单元还包括：
一低压充电器，耦接至该切换控制器，并用以通过该切换控制器接收该外部电源以对该子电能模块进行储能补充。
7.如权利要求1所述的车载充电装置，其中当该主电池模块的残电量低于该第一阈值，该控制单元还判断该子电能模块的残电量是否高于一第二阈值或供给至该子电能模块的燃油是否充足，如果是，则控制该电能转换单元利用该交流电源或该直流电源对该主电池模块进行储能补充。
8.如权利要求7所述的车载充电装置，其中当该主电池模块的残电量高于一第三阈值，该控制单元控制该电能转换单元停止对该主电池模块进行储能补充，该第三阈值高于该第一阈值。
9.如权利要求7所述的车载充电装置，其中当该子电能模块的残电量低于该第二阈值或供给至该子电能模块的燃油不足，该控制单元还判断该主电池模块的残电量是否低于一第四阈值，如果是，则送出对应该主电池模块及该子电能模块的一第一警示信号，如果否，则送出对应该子电能模块的一第二警示信号，该第四阈值低于该第一阈值。
10.一种车载充电方法，应用于一车载充电装置，该车载充电装置包括一子电能模块、一电能转换单元、一电能管理系统以及一控制单元，该电能转换单元电性连接至用以驱动一马达的一主电池模块，该车载充电方法包括：
该子电能模块提供一交流电源或一直流电源；
该电能转换单元转换该交流电源或该直流电源以对该主电池模块进行储能补充；
该电能管理系统估测该主电池模块的残电量；以及
该控制单元判断该主电池模块的残电量是否低于一第一阈值，如果是，则控制该电能转换单元利用该交流电源或该直流电源对该主电池模块进行储能补充。
11.如权利要求10所述的车载充电方法，其中该交流电源包括一交流发电机或一交流发电系统。
12.如权利要求10所述的车载充电方法，其中该直流电源包括一直流发电机、一直流发电系统或一直流电能存储装置。
13.如权利要求10所述的车载充电方法，其中该电能转换单元包括一切换控制器以及一车载充电器，该切换控制器耦接至该控制单元以及该交流电源，该车载充电方法还包括：
该切换控制器受控于该控制单元以切换该交流电源或一外部电源至该车载充电器；以及
该车载充电器利用该交流电源或该外部电源对该主电池模块进行储能补充。
14.如权利要求13所述的车载充电方法，其中该电能转换单元还包括一升压直流/交流逆变器，该车载充电方法还包括：
该升压直流/交流逆变器转换该直流电源为一交流升压电源至该切换控制器以供该车载充电器对该主电池模块进行储能补充。
15.如权利要求13所述的车载充电方法，其中该电能转换单元还包括耦接至该切换控制器的一低压充电器，该车载充电方法还包括：
该低压充电器通过该切换控制器接收该外部电源以对该子电能模块进行储能补充。
16.如权利要求10所述的车载充电方法，还包括：
当该主电池模块的残电量低于该第一阈值，该控制单元还判断该子电能模块的残电量是否高于一第二阈值或供给至该子电能模块的燃油是否充足；以及
若是，则该控制单元控制该电能转换单元利用该交流电源或该直流电源对该主电池模块进行储能补充。
17.如权利要求16所述的车载充电方法，还包括：
当该主电池模块的残电量高于一第三阈值，该控制单元控制该电能转换单元停止对该主电池模块进行储能补充，该第三阈值高于该第一阈值。
18.如权利要求16所述的车载充电方法，还包括：
当该子电能模块的残电量低于该第二阈值或供给至该子电能模块的燃油不足，该控制单元还判断该主电池模块的残电量是否低于一第四阈值，该第四阈值低于该第一阈值；以及
若是，则该控制单元送出对应该主电池模块及该子电能模块的一第一警示信号，如果否，则该控制单元送出对应该子电能模块的一第二警示信号。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120523 |