CN108808817B - 电池电力延续装置及电池电力延续方法 - Google Patents

Abstract

本发明的电池电力延续装置包括开关装置及处理电路。处理电路在启动模式时，控制开关装置使快速储能模块并联连接电池；在依据触发信号进入充电模式时，控制开关装置使快速储能模块断开与电池的并联连接。藉由电池供电系统停止运转时即产生触发信号而对快速储能模块充电，使电池供电系统启动时，因并联足够电量的快速储能模块作辅助，而减低电池本身在启动时的被抽载电能，进而延长电池使用寿命，并使电池在较低电能状态下，仍能达成正常启动功能，而可真正用尽电池电能。藉由电池性能侦测，让用户更能放心地用尽电池所有可用的电能。

Description

电池电力延续装置及电池电力延续方法

技术领域

本发明涉及电池供电系统领域有关，尤其涉及一种电池电力延续装置及电池电力延续方法。

背景技术

目前，车辆若发生欠电压(启动电池没电)时，车辆是无法被原有的启动系统启动，因此，启动系统需进行跨接启动(jump start)，跨接启动是在启动系统的电池的两电极端并联另一电池，以使启动装置有足够的电压值来做触发。

这种跨接启动的方式不仅麻烦，还可能会因为电池的电极接错而发生危险。

再者，车辆上任何需要使用电池的电子装置启动瞬间都会让电池的电压瞬间下降，因此，如何稳定电池的电压来延长电子装置及点火系统寿命，以及如何增长电池的寿命也亟待解决。

为了解决上述问题，已知在CN103812166专利申请案中揭露有一种车用启动电源，其藉由将电池串联一受控开关并且并联一超级电容，且在电池剩余电能少于设定值时断开该受控开关，并在接到车辆启动信号时，才闭合该受控开关并使蓄电池对超级电容充电，以实现二次启动。然而，在这种车用启动电源中，由于系在电池电力不足时，以受控开关来断开电池与系统的连结以及电池与电容的并联，来保留电池的电力，并在二次启动信号产生时，闭合该受控开关并使电池用剩余电能对超级电容充电；将会有电池组同时担负启动又要对超级电容进行充电的双重负载，反而使电池抽载加剧而加速退化，或是无法有足够电力同时启动并对超级电容充电的问题。

发明内容

有鉴于上述缺失，本发明的目的在于提供一种电池电力延续装置及方法，以使电池供电系统能藉由电池电力延续装置来达成辅助电池启动的目的，且系统正常运作时还可达到稳定启动电池电压的功效，进而延长启动电池和车载电子装置的寿命。

本发明另一目的在于提供一种能降低启动电池巅峰抽载负荷、延长启动电池使用寿命、且能准确侦测启动电池寿命状态而能实现用尽启动电池电能的电池电力延续装置，使得用户可以放心地在用尽启动电池电能前才更换启动电池，减少因启动电池提早更换所造成的电池资源浪费与环境污染。

为达成上述目的，本发明的电池电力延续装置应用于电池供电系统，且包括开关及处理电路。开关供控制快速储能模块与启动电池间的连接。处理电路用以因应多种操作模式而切换该开关的动作，包括在启动模式时，控制该开关使快速储能模块并联连接启动电池。又，在依据触发信号进入充电模式时，控制开关，使快速储能模块断开与启动电池的并联连接，且其中，该触发信号是依据该电池供电系统的运转停止信号而产生。

为达成上述目的，本发明还提供一种电池电力延续方法，其包括并联步骤及充电步骤。并联步骤用以在启动模式时，控制开关，供使快速储能模块与启动电池并联连接。充电步骤用以在依据触发信号进入充电模式时，控制开关，使快速储能模块断开与启动电池的并联连接，且可用启动电池作为电力来源，透过处理电路对快速储能模块进行充电，直到快速储能模块达到可启动电压值。且其中，该触发信号是依据该电池供电系统的运转停止信号而产生。在进一步观点中，在以触发信号使启动电池与快速储能模块断开并联之后，可以立即以启动电池对快速储能模块充电达可启动电压，也可以在快速储能模块低于电压值时才对其充电。

又，为了达成本发明之另一目的，本发明所揭电池电力延续装置还包含量测电路，用以侦测并比较该启动电池于不同次启动时的被抽载电性变化，并在该启动电池符合一低被抽载电能条件时，产生一更换警示。

藉由上述装置与方法，当系统停止运转时，触发信号可使处理电路将该启动电池与快速储能模块断开并联，并可让该启动电池对快速储能模块进行充电达可启动电压，待启动时才又并联启动电池与快速储能模块，以使电池供电系统可藉由快速储能模块的电力来辅助启动。因而于再次启动时，启动电池不需如现有技术还要对快速储能模块充电，而是立即让该足够电量的快速储能模块作为电池启动电池供电系统负载之辅助，将能减少启动电池被瞬间加剧抽载，而确保快速储能模块辅助启动成功，且降低该启动电池因起动时被剧烈抽载所导致老化或退化的情形与速度，而能达到前面所述延长启动电池和车载电子装置寿命的目的。又，藉由在系统正常运转时亦使快速储能模块并联该启动电池，也可使启动电池电压维持稳定，而达到稳压的效果。

又，藉由在停车后即让该启动电池对该快速储能模块进行充电，本发明在正常模式下储能模块已预先充电储能，因此仅需少量的电池电能即足以满足启动需求，再加上电池性能的侦测与警示，将可以使该启动电池使用到一足以对该快速储能模块充电到可启动电压的真正最少剩余电能下限状态，才进行更换，因此可真正放心地实现用尽启动电池所有可用电能的功能，进而改善习知只量测启动电池内阻大小又没有快速储能模块的并联启动，即在启动电池还没到达真正无法使用的状态即被更换的资源浪费。有关本发明所提供的电池电力延续装置的详细构造、特点、组装或使用方式，将于后续的实施方式详细说明中予以描述。然而，在本发明领域中具有通常知识者应能了解，该等详细说明以及实施本发明所列举的特定实施例，仅用于说明本发明，并非用以限制本发明的专利申请范围。

附图说明

图1是依照本发明一实施例所绘示的电池电力延续装置搭配电池供电系统的方块图。

图2是依照本发明一实施例所绘示的电池电力延续方法的步骤流程图。

图3是依照本发明另一实施例所绘示的电池电力延续装置搭配电池供电系统的方块图。

图4是依照本发明一实施例所绘示的电池电力延续方法的启动模式的步骤流程图。

图5A是依照本发明一实施例所绘示的启动马达与启动电池的等效电路示意图。

图5B是依照本发明一实施例所绘示的启动马达被启动时的负载电压及负载电流的时序示意图。

图6是依照本发明一实施例所绘示的启动马达、快速储能模块与启动电池的等效电路示意图。

【符号说明】

10、20：电池电力延续装置

11：处理电路

111：输入端

113：输出端

115：升降压模块

13：快速储能模块

15：开关

17：触发开关

24：量测电路

30：电池供电系统

31：启动马达

33：启动电池

C：快速储能模块的电容值

E：启动电池的开路电压

I_L：启动马达的电流

S210、S220、S230、S410、S412、S420、S422、S430、S440、S442、S444、S450、S452、S454、S456、S458、S460：步骤

T：启动时间长度

r_C：快速储能模块的电阻值

r_TH：启动电池的内阻值

V_L：启动马达的电压

R_L：启动马达的阻抗值

具体实施方式

以下，配合各图式列举对应的较佳实施例来对本发明的电池电力延续装置的组成构件及达成功效来作说明。然而各图式中电池电力延续装置的构件、尺寸及外观仅用来说明本发明的技术特征，而非对本发明构成限制。

如图1所示，该图是本发明电池电力延续装置搭配电池供电系统的方块图。本发明的电池电力延续装置10连接电池供电系统30，本实施例中，电池供电系统30是车辆启动系统，电池电力延续装置10则用于启动电池33的供电辅助。电池供电系统30包括启动马达31及一启动电池33，启动马达31连接启动电池33。在正常启动模式时，启动马达31都是藉由启动电池33供应电力来达到启动的目的，进而带动引擎运转。其中，电池供电系统30已是业界所周知的技术，于此不再赘述。

电池电力延续装置10主要包括处理电路11及开关15，另外也可以再包含快速储能模块13在内。处理电路11的输入端111连接电池供电系统30的启动电池33。快速储能模块13连接处理电路11的输出端113。开关15连接处理电路11的输出端113、快速储能模块13及电池供电系统30的启动电池33。

处理电路11依据触发信号透过开关15断开快速储能模块13与启动电池33的连接，并对快速储能模块13进行充电，直到快速储能模块13的电压值到达启动电压值。在本发明的一实施例中，处理电路11可以是硬件、韧体或是储存在内存而由微处理器或是数字信号处理器所加载执行的软件或机器可执行程序代码。若是采用硬件来实现，则处理电路11可以是由单一整合电路芯片所达成，也可以由多个电路芯片所完成，但本发明并不以此为限制。上述多个电路芯片或单一整合电路芯片可采用特殊功能集成电路(ASIC)或可程序化逻辑门阵列(FPGA)来实现。而上述内存可以是例如随机存取内存、只读存储器或是闪存等等。

在本发明的一实施例中，处理电路11包括升降压(buck-boost)模块115，用以调整输入端111的电压值，并输出电压至输出端113。本实施例中，升降压模块115用以提高输入端111电压值，也就是让输出端113的电压值高于输入端111的电压值，以对快速储能模块13充电。此外，对快速储能模块13充电也可以选用其他充电电路，例如升压模块或其他电路，故不以升降压模块为限。

在本发明的一实施例中，快速储能模块13是一超级电容，超级电容的充放电速度比启动电池33快且寿命也比启动电池33长，因此，超级电容能在短时间内累积到启动时所需的电压。但快速储能模块13不以超级电容为限。

于此实施例，触发信号藉由触发开关17来提供，触发开关17连接处理电路11，触发信号在触发开关17导通时产生并提供给处理电路11，处理电路11依据触发信号命令开关15断开启动电池33及快速储能模块13的连接，然后对快速储能模块13进行充电。但实务中，触发信号也可以藉由其他触发电路或其他形式来提供给处理电路11，因此，触发信号的产生及提供不以本实施例所述为限。

本实施例中，开关15可以是继电器(Relay)、晶体管或由电子电路所构成，因此，开关15不以单一开关组件为限。

处理电路11还可用以侦测启动电池33的性能状态，并对应产生提醒(或警示信息)。启动电池33的性能状态包括输出电压、电池内阻及电池寿命百分比等。产生的提醒可以包括例如透过显示器、灯或扬声器等来进行。显示器可显示启动电池33的性能状态，灯可透过不同可见光颜色来做提醒启动电池33的性能状态，不同可见光可以例如红、黄及绿等。

以上说明本发明的电池电力延续装置的组成，随后，详述本发明的电池电力延续装置的运作及功效。

请参照图1，当电池供电系统30能正常启动，表示启动电池33的电压值足以让电池供电系统30的启动马达31运作时，因此，正常启动时，开关15依据电池供电系统30的一启动信号导通，而让启动电池33及快速储能模块13形成电性并联连接。其中，启动信号可以是电池供电系统30直接提供或是电池供电系统30提供给处理电路11，再由处理电路11提供给开关15。启动信号是业界所周知透过电池供电系统30的启动开关(图中未示出)来产生，故于此不赘述。

导通的开关15使启动电池33与快速储能模块13形成并联(parallel)连接关系，并联连接关系使快速储能模块13的电压值大致与启动电池33的电压值相同，此时，处理电路11没有对快速储能模块13进行充电。如此，本发明的电池电力延续装置10可透过快速储能模块13作稳压的效果，而进入稳压模式，以有效提升车用电子产品的稳定度及使用寿命，并可延长车辆点火系统的寿命。

其中，快速储能模块13具有比启动电池33更快的充放电能力，因此，快速储能模块13能快速累积至较高的电压值。

当启动电池33的电压值过低，这个现象也被称为欠电压，表示电池供电系统30不能正常启动，因此，电池电力延续装置10的充电模式可辅助启动电池供电系统30来做启动。

参照图1，在充电模式中，处理电路11依据触发信号透过开关15断开启动电池33与快速储能模块13之间的电性连接，并透过剩余的启动电池33的电力来对快速储能模块13进行充电，以使快速储能模块13能累积至较高的电压值，如此，电池供电系统30需要瞬间的大电流，也就是启动时可以优先从快速储能模块13汲取，所以启动电池33不会因快速抽取大电流而提早折损寿命。

充电模式的运作是透过触发开关17使处理电路11进入该充电模式，接着，处理电路11依据触发信号控制关关15形成开路状态，开路状态是指启动电池33和快速储能模块13没有形成并联连接，因此，快速储能模块13可以透过处理电路11的升降压模块115来被启动电池33充电，并将其电压值提升至可启动汽车的电压值，然后，处理电路11依据启动信号控制开关15形成导通状态，导通状态是指启动电池33和快速储能模块13形成并联连接，所以，导通的开关15制造途径供快速储能模块13对电池供电系统30提供瞬间高电流以便启动汽车。最后，在电池供电系统30启动后，本发明的电池电力延续装置10就会进入前述稳压。

因为开关15导通，使得启动电池33与快速储能模块13形成并联连接，因此，电池供电系统30进行启动时，电池供电系统30可藉由快速储能模块13的高电压值来做启动，以达成启动的目的。

举例来说，正常启动电池33的额定电压值为12.6伏特，表示电池供电系统30可以正常启动，若启动电池33的电压值剩下11伏特或以下，启动电池33瞬间放电的电力不足，也就是启动电池33无法供应足够的启动电流给启动马达31，因此，本发明的电池电力延续装置10在快速对快速储能模块13充电之后，使其启动电压值拉升至14伏特，将可以作为启动马达31的启动电力或启动电池33的辅助电力。

在一实施例中，车辆在正常运行期间，启动电池33与快速储能模块13亦并联，启动电池33会被充电，因此，启动电池33的电压值应维持在14伏特左右，此时，快速储能模块13也可以维持在14伏特左右，因此可达到稳定启动电池33电压的目的。

如前面已述及者，触发信号的产生及提供并不以本实施例所述为限。又，前面之运作说明亦已载明本发明的主要技术思想，在于透过一触发信号来使启动电池33与快速储能模块13断开，而使快速储能模块13被进行充电，并在启动时及启动成功后之运转时保持并联，而进行一辅助启动及稳压模式功能。因此，除了在电池供电系统30启动失败时，透过按压触发开关17来提供触发信号给处理电路11，以使处理电路11进入包含救车之充电模式，也可以在一变形例中，让处理电路11在电池供电系统30启动失败时，自动接收到启动失败信号而产生触发信号，并据以自动进入该充电模式，而不用再透过按压触发开关17来进入充电模式。

除此之外，如同先前所述，当电池供电系统30启动后没有运转时，可让快速储能模块13进行充电，但本发明不限于此。在本发明另一变形例中，也可让车子在启动行驶完而熄火停止运转时，即让电池电力延续装置10自动进入该充电模式，如此一来，当车子没有行驶运转时，处理电路11可根据电池供电系统30的运转停止信号而产生触发信号，使得快速储能模块13在电池供电系统30停止运转时，自动断开与启动电池33之并联，并被启动电池33充电，以等待要启动车子时，即能快速因启动信号而进入并联状态，并提供更为充足的电力来辅助启动电池33的启动，确保能成功启动车子。

又，虽然快速储能模块13在启动后的平时运转时仍与启动电池33维持并联关系有稳压的功效，但也可以在一变形例中选择平时运转时不并联，但在运转停止后对快速储能模块进行充电，而不影响本发明之功效。又，在另一变形例中，也可以在运转停止后，选择先不对快速储能模块进行充电，而是待其电力状况符合需要充电条件时才被启动电池33充电，此在平时运转模式有并联快速储能模块时可以如此作，而仍能达成本发明之目的与功效。又，以上之实施例虽举汽车启动电池33为例来进行启动的辅助，然而，本发明所揭示启动用电池供电系统的电池电力延续装置，不以汽车的启动电池为限，该电池电力延续装置也可以被应用在各种配置启动电池而需要较大电力来起动电动机的各种可能装置，例如无线吸尘器、柴油发电机等，或是以电池供电但瞬间需要较大电流等大负载的电池供电系统。因此，所谓启动仅是一代表词，其实际上包含任何需要较大电流的状况与系统，因而在此所称启动电池包含非启动用的电池。

请合并参照图1及图2，图2是依照本发明一实施例所绘示的电池电力延续方法的步骤流程图，可用于图1所示的电池电力延续装置10，但本发明不限于此。首先，于步骤S210中，可透过处理电路11判断是否接收到触发信号。若步骤S210的判断结果为否，表示处理电路11未接收到触发信号，故可透过处理电路11执行如步骤S220所示的并联步骤。于步骤S220中，可在平时运转模式与启动模式时，透过处理电路11控制开关15，供使快速储能模块13与启动电池33并联连接。相对地，若步骤S210的判断结果为是，表示处理电路11接收到触发信号，故可透过处理电路11执行如步骤S230所示的充电步骤。于步骤S230中，可依据触发信号进入充电模式时，透过处理电路11控制开关15，使快速储能模块13断开与启动电池33的并联连接，且以启动电池33作为电力来源，透过处理电路11对快速储能模块13进行充电，直到快速储能模块13达到可启动电压值。附带一提的，上述的并联步骤(即步骤S220)与充电步骤(即步骤S230)系因应各种操作模式而被切换。另外，关于电池电力延续方法的其他实施细节，可由图1的相关说明中获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

前面有提到处理电路11还可用以侦测启动电池33的性能状态，并对应产生提醒(或警示信息)，以下即针对电池性能侦测方式进一步举一具体实施例。在本发明的另一实施例中，电池电力延续装置还具备电池状态侦测功能，以确保用户能在启动电池33完全丧失电力前之适当时机汰换启动电池33。请参照图3，图3是依照本发明另一实施例所绘示的电池电力延续装置搭配电池供电系统的方块图。电池电力延续装置20连接电池供电系统30，其中图3的电池供电系统30类似于图1的电池供电系统30，故可参酌上述图1的相关说明，在此不再赘述。

类似于图1的电池电力延续装置10，图3的电池电力延续装置20同样可包括处理电路11、开关15以及快速储能模块13，其中图3的处理电路11、开关15以及快速储能模块13可分别参酌上述图1的相关说明，在此不赘述。相较于图1的电池电力延续装置10，图3的电池电力延续装置20还可包括量测电路24，但本发明不限于此，在本发明的其他实施例中，量测电路24也可整合至处理电路11中。

量测电路24耦接快速储能模块13、启动电池33以及处理电路11。量测电路24可用来量测启动电池33的开路电压(open circuit voltage)、启动电池33的内阻值。除此之外，量测电路24还可用来量测启动马达31(亦即负载)被启动时的负载电压或称抽载电压(包括峰值及均值)、负载电流或称抽载电流(包括峰值及均值)以及启动时间长度，也可在启动时单独测量启动电池33或快速储能模块的抽载电流、抽载电压等，并可依据所测量的抽载电流、电压、启动时间等，算出启动电能。而且，量测电路24也可以用以测量快速储能模块的充电电压等。量测电路24可采用业界所周知的电压量测电路、电流量测电路及阻值量测电路来实现，故在此不再赘述。

根据本发明的观点，启动电池性能的判断主要是在本发明所揭电池电力延续装置之架构下进行判断。根据其中一实施例的观点，可以先量测快速储能模块13及启动电池33两者至少其中之一用以提供启动马达31所需的启动电能，因此处理电路11可透过量测电路24所量测到的上述信息(例如启动电池33的开路电压、启动电池33的内阻值、启动马达31被启动时的负载电压及负载电流以及启动时间长度、以及启动电池的抽载电流、抽载电压)来估测启动马达31的启动电能以及启动电池33所提供的输出电能，且处理电路11可根据启动电池33的输出电能与启动马达31的启动电能间的比例来判断启动电池33的性能状态，或是单以启动电池33的输出电能在不同次启动时之比值是否低于一特定值来作比较。

在以启动电能及启动电池33的抽载电能作判断的例子中，可以理解的是，随着启动电池33循环地充放电，启动电池33的性能会逐渐下降而导致其所能提供的输出电能会逐渐减少。根据本发明之观点，由于启动时快速储能模块13都会与启动电池33并联，在此架构下则在启动马达31的启动电能不变的情况下，快速储能模块13所须提供的输出电能势必逐渐增加。因此，藉由计算启动电池33的输出电能占启动马达31的启动电能的比例，可更精确地估测出启动电池33的性能状态。详细说明如下。

请合并参照图3及图4，图4是依照本发明一实施例所绘示的电池电力延续方法的启动模式及量测启动模式的步骤流程图，可用于图3所示的电池电力延续装置20及检测启动电池33的性能状态，但本发明不限于此。首先，于步骤S410中，当电池供电系统30中的启动电池33被更换之后，或是此电池电力延续装置20刚被启用时，处理电路11将变量N归零。接着，于步骤S412中，可透过量测电路24来量测启动电池33的开路电压以及启动电池33的内阻值。之后，于步骤S420中，处理电路11可根据启动信号来判断启动马达31是否启动。若步骤S420结果为否，表示启动马达31未启动，则回到步骤S412。若步骤S420结果为是，表示启动马达31被启动，则处理电路11可设定变量N＝N+1，如步骤S422所示。

接着，于步骤S430中，处理电路11可判断变量N是否为1。若变量N为1，表示启动电池33为首次供电给启动马达31，此时电池电力延续装置20进入一量测启动模式，且处理电路11控制开关15，以使启动电池33断开与快速储能模块13的并联连接，并以启动电池33的输出电能作为启动马达31的启动电能，如步骤S440所示。换句话说，当启动电池33首次供电给启动马达31时，启动马达31的启动电能仅由启动电池33来提供，其等效电路如图5A所示，其中E表示启动电池33的开路电压，r_TH表示启动电池33的内阻值，V_L表示启动马达31的电压(即负载电压)，I_L表示启动马达31的电流(即负载电流)，而R_L表示启动马达31的阻抗值。此时所测得的启动电能，因系在一量测启动模式下，因而为单独由启动电池所提供者。当然，在一变形例中，也可以设计成只由快速储能模块提供启动并测量，或是由启动电池与快速储能模块一起提供而测量，故综而言之如前面所述，可用快速储能模块13及启动电池33两者至少其中之一来提供启动马达31所需的启动电能。

之后，于步骤S442中，可透过量测电路24来量测启动马达31被启动时的负载电压V_L(t)、负载电流I_L(t)以及启动时间长度T，其中负载电压V_L(t)及负载电流I_L(t)为随时间改变的变量。然后，于步骤S444中，可透过处理电路11根据所量测到的负载电压V_L(t)、负载电流I_L(t)以及启动时间长度T来计算启动马达31的启动电能J_L，如式(1)所示，其中式(1)的运算符＊表示乘积运算(Convolution)。在步骤S444结束后，处理电路11已取得启动马达31的启动电能，并回到步骤S412。

J_L＝V_L(t)*I_L(t)*T 式(1)

在本发明的一实施例中，量测电路24可根据启动马达31的负载电压或负载电流来侦测启动马达31的启动时间长度。请合并参照图5A及图5B，图5B是依照本发明一实施例所绘示的启动马达31被启动时的负载电压V_L及负载电流I_L的时序示意图，其中横轴表示时间，纵轴表示电压值或电流值。如同先前所述，启动马达31需要瞬间的巨大电流(即负载电流I_L)来启动，因此量测电路24可根据所量测到的负载电流I_L的大小而估算出启动马达31的启动时间长度T(如图5B所示)。除此之外，当启动马达31启动时，负载电流I_L在流经启动电池33的内阻(其阻值为r_TH)时会在此内阻的两端产生压降，导致负载电压V_L降低，因此量测电路24也可根据所量测到的负载电压V_L的大小而估算出启动马达31的启动时间长度T(如图5B所示)。

请重新合并参照图3及图4，于步骤S430中，若变量N不为1，表示电池电力延续装置20运作在启动模式且启动电池33并非首次供电给启动马达31，此时处理电路11可控制开关15，以使快速储能模块13并联连接启动电池33以共同提供启动马达31的启动电能，如步骤S450所示。换句话说，当启动电池33并非首次供电给启动马达31时，启动马达31的启动电能将由启动电池33及快速储能模块13来共同提供，其等效电路如图6所示，其中E表示启动电池33的开路电压，r_TH表示启动电池33的内阻值，C表示快速储能模块13的电容值，r_C表示快速储能模块13的电阻值(可忽略)，V_L表示启动马达31的电压(即负载电压)，I_L表示启动马达31的电流(即负载电流)，而R_L表示启动马达31的阻抗值。其中，如前面所述一变形例，该启动电能也可以是等到此一正常启动模式下才测得，亦即当N＝2时测量启动电池33与快速储能模块13的共同启动输出，以作为前面所提的启动电能，并作为评估启动电池性能的基础之一，因此，所谓启动电能实际上包括每次启动所需之总启动电能，所谓启动模式包括量测启动模式。

之后，于步骤S452中，可透过量测电路24来量测启动马达31被启动时的负载电压。然后，于步骤S454中，可透过处理电路11根据快速储能模块13的电容值C、开路电压E以及负载电压V_L来计算快速储能模块13所提供的输出电能(或称被抽载电能)J_C，如式(2)所示，且处理电路11可根据式(1)的启动电能J_L及式(2)所示的快速储能模块13的输出电能J_C来计算启动电池33所提供的输出电能(或称启动电池被抽载电能)J_E，如式(3)所示。

接着，于步骤S456中，处理电路11可计算启动电池33的输出电能J_E占启动马达31的启动电能J_L的比例。然后，于步骤S458中，处理电路11可根据上述比例来判断启动电池33的性能状态是否正常。若步骤S458的判断结果为正常，则回到步骤S412，以等待下一次启动马达31被启动的启动电池33的性能检测运作。若步骤S458的判断结果为异常，则处理电路11可产生警示信息，如步骤S460所示。

在本发明的一实施例中，于步骤S458中，当输出电能J_E占启动电能J_L的比例小于第一临界值时，处理电路11可判断启动电池33的性能状态为异常，并于步骤S460中产生警示信息。在本发明的一实施例中，处理电路11可将上述警示信息传送并显示在显示器上，但本发明并不限于此。在本发明的其他实施例中，处理电路11也可透过灯光或扬声器等来警示用户。

在本发明的一实施例中，处理电路11也可根据输出电能J_E占启动电能J_L的不同比例，而产生不同的警告信息。举例来说，当输出电能J_E占启动电能J_L的比例小于第一临界值但大于第二临界值时，处理电路11可发出启动电池33的启动能力不足(或电池寿命即将终了)之警示信息，其中第一临界值大于第二临界值。另外，当输出电能J_E占启动电能J_L的比例小于上述第二临界值时，处理电路11可发出启动电池33的启动能力严重不足(或立即更换启动电池)之警示信息。上述的第一临界值及第二临界值可依实际应用或设计需求来进行设定。

在本发明的一实施例中，处理电路11也可根据输出电能J_E占启动电能J_L的比例，而在显示器上显示启动电池33尚能对启动马达31进行启动的次数，以作为提醒用户更换启动电池33的参考依据。

在本发明的一实施例中，处理电路11也可根据所量测到的启动电池33的内阻值r_TH以及输出电能J_E占启动电能J_L的比例来一起判断启动电池33的性能状态。举例来说，当上述比例小于第一临界值，且内阻值r_TH大于参考电阻值时，处理电路11可判断启动电池33的性能状态为异常并产生警示信息。

由于本发明是在启动马达31被启动时对启动电池33的性能状态进行检测，因此处理电路11所检测到的启动电池33的性能状态，乃是反映出启动电池33于当下对启动马达31进行放电的实际性能状态。故相较于一般采用手持式电池分析仪对电池实施短时间及小电流的放电所侦测到的电池的性能状态，本发明所提出的启动电池33的性能状态检测运作可更准确地检测出实际运作下的启动电池33的性能状态，以确保用户能在启动电池33完全丧失电力前的适当时机更换启动电池33。

又，对于启动电池33之性能警示，在上述实施例中系以启动电池33之输出电能J_E，与总启动电能J_L之比例，低于一默认值之低被抽载电能条件作为判断，且启动电池33之输出电能可以直接测得，或藉由量测快速电容之输出电能，再推算出启动电池33的输出电能。然而在进一步变形例中，该电池性能之警示也可以藉由其他数据之比较而得。例如，该低被抽载电能条件可以是指该启动电池被抽载电能与该快速储能模块被抽载电能的比值小于一特定值；也可以是指本发明所揭电池电力延续装置最近一次该启动电池被抽载电能与第一次使用时所测得该启动电池被抽载电能的比值小于一特定值，作为判断基准。或者，也可以只以启动电池33符合一低被抽载电能条件时，即发送警示信息。该低被抽载电能条件。其量测如前述，只是比较数据不同，因而其细节就不再赘述。

另外，如前所述，也可以单独量测快速储能模块之被充电电压是否能达到一特定可启动电压值，来作为启动电池剩余电量是否该发出警示之判断。又，根据本实施例之另一观点，该启动电池的性能也可以直接以该启动电池之被抽载电流值低于一特定值，来作判断。因此，总而言之，搭配本发明所揭之快速储能模块与启动电池之并联模式，并藉由测量启动电池与快速储能模块之被抽载电性，除了可以将启动电池用到最极致而可能达原使用寿命2～4倍甚至更长之外，并能在用尽之前适时提醒用户更换启动电池。

最后，强调，本发明于上述实施例中所揭露的构成组件，仅为举例说明，并非用来限制本案之范围，其他等效组件的替代或变化，亦应为本案之申请专利范围所涵盖。

Claims (19)

1.一种电池电力延续装置，其特征在于，包括：

开关，供控制快速储能模块与启动电池间的连接；

处理电路，用以在因由该启动电池供电的电池供电系统的启动而进入启动模式时，控制该开关使该快速储能模块并联连接该启动电池；以及

量测电路，用以在该电池供电系统启动期间的该启动模式下，量测被抽载的启动电能或该启动电池与该快速储能模块二者的被抽载电性，供该处理电路判断该启动电池的性能状态，其中该启动电池的该性能状态根据该启动电池的输出电能与被抽载的该启动电能间的比例、或是该启动电池的输出电能在不同次启动时之比值是否低于一特定值来判断。

2.如权利要求1所述的电池电力延续装置，其特征在于，该处理电路并用以在该电池供电系统启动前的运转停止期间，因应触发信号而进入充电模式，控制该开关，使其断开该快速储能模块与该启动电池的并联连接，并以该启动电池为电力来源，对该快速储能模块进行充电，使该快速储能模块达到可启动电压值。

3.如权利要求2所述的电池电力延续装置，其特征在于，在该充电模式中，该处理电路是在该快速储能模块的电压低于特定值时，才以该启动电池为电力来源，对该快速储能模块进行充电，使该快速储能模块达到该可启动电压值。

4.如权利要求2所述的电池电力延续装置，其特征在于，该处理电路包括升降压模块，且该可启动电压值大于该启动电池的额定电压值。

5.如权利要求1所述的电池电力延续装置，其特征在于，还包含该快速储能模块，且在该电池供电系统运转中的平时运转模式时，该处理电路也控制该开关使该快速储能模块并联连接该启动电池。

6.如权利要求2所述的电池电力延续装置，其特征在于，该触发信号是因应该电池供电系统的运转停止信号而产生。

7.如权利要求1所述的电池电力延续装置，其特征在于，该处理电路还用以在判断出该启动电池的该性能状态为异常时，发出警示信息。

8.如权利要求7所述的电池电力延续装置，其特征在于：

该量测电路包含用以侦测该电池供电系统启动期间由该启动电池与该快速储能模块所测得的被抽载的启动电能，并用以于该电池电力延续装置的该启动模式下侦测该启动电池与该快速储能模块的被抽载电能；而且，异常的该启动电池的该性能状态是指启动时该启动电池的该被抽载电能与该启动电能的比值越过特定值。

9.如权利要求8所述的电池电力延续装置，其特征在于：

该量测电路根据该快速储能模块的电容值、该启动电池的开路电压以及负载电压来计算该快速储能模块所提供的被抽载电能，且根据该启动电能及该快速储能模块的该被抽载电能来计算该启动电池的该被抽载电能。

10.如权利要求7所述的电池电力延续装置，其特征在于：

该量测电路还用以于该电池电力延续装置的该启动模式下侦测该启动电池的被抽载电能与该快速储能模块的被抽载电能；而且，异常的该启动电池的该性能状态是指该启动电池的该被抽载电能与该快速储能模块的该被抽载电能的比值小于特定值时，以及该启动电池最近一次被抽载电能与其首次使用时的被抽载电能的比值越过特定值时二者其中之一。

11.如权利要求7所述的电池电力延续装置，其特征在于，该被抽载电性是指被抽载电流，该电池供电系统在该启动模式下具有一负载电流，且异常的该启动电池的该性能状态是指该启动电池的被抽载电流越过特定值时。

12.如权利要求2所述的电池电力延续装置，其特征在于，该量测电路还用以侦测该快速储能模块的电压；且该处理电路还用以在无法将该快速储能模块的电压充电到特定值时发出警示。

13.一种电池电力延续方法，其特征在于，包括：

并联步骤，其在电池供电系统启动期间的启动模式下，透过处理电路控制开关，使快速储能模块与启动电池并联连接；及

量测步骤，其在该电池供电系统启动期间的该启动模式中，量测被抽载的启动电能或该启动电池与该快速储能模块二者的被抽载电性，供该处理电路判断该启动电池的性能状态，其中该启动电池的该性能状态根据该启动电池的输出电能与被抽载的该启动电能间的比例、或是该启动电池的输出电能在不同次启动时之比值是否低于一特定值来判断。

14.如权利要求13所述的电池电力延续方法，其特征在于，还包含充电步骤，用以在该电池供电系统启动前的运转停止期间，因应触发信号而进入充电模式，控制该开关，使其断开该快速储能模块与该启动电池的并联连接，并以该启动电池作为电力来源，对该快速储能模块进行充电，使该快速储能模块达到可启动电压值，且选择性地在该快速储能模块在其电压低于特定值时，才被充电。

15.如权利要求13所述的电池电力延续方法，其特征在于，该量测步骤还包括：

侦测该快速储能模块及该启动电池提供该电池供电系统的负载启动所需的该启动电能，且该被抽载电性是指输出电能，

其中该电池电力延续方法还包括：

一警示步骤，在该启动电池的该输出电能与该启动电能间的比例越过第一临界值时，发出警示信息。

16.如权利要求15所述的电池电力延续方法，其特征在于，所述侦测该启动电能的步骤包括：

在初次启用之量测启动模式下，控制该开关，以使该启动电池断开与该快速储能模块的并联连接，而以该启动电池与该快速储能模块二者其中之一的输出电能做为该启动电能；以及

侦测该负载启动時的负载电压、负载电流以及启动时间长度，而据以计算该启动电能。

17.如权利要求15所述的电池电力延续方法，其特征在于，量测该启动电池及该快速储能模块的该输出电能的步骤包括：

侦测该启动电池的开路电压；

在该启动模式下，控制该开关，以使该快速储能模块并联连接该启动电池以共同提供该启动电能；

侦测该负载启动时的负载电压；

根据该快速储能模块的电容值、该开路电压以及该负载电压来计算该快速储能模块所提供的输出电能；以及

根据该启动电能及该快速储能模块的该输出电能来计算该启动电池的该输出电能。

18.如权利要求14所述的电池电力延续方法，其特征在于，更包括用以侦测该快速储能模块的电压的电压量测步骤，以及用以在无法将该快速储能模块充电到特定电压值时发出警示的警示步骤。

19.如权利要求13所述的电池电力延续方法，其特征在于，该被抽载电性是指被抽载电流，该电池供电系统在该启动模式下具有一负载电流，且该电池电力延续方法还包含警示步骤，用以在该启动电池符合一特定的电池性能状态时，发出警示，且该电池性能状态是指该启动电池的被抽载电流越过特定值时。

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