TW202207582A

TW202207582A - 啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統及方法

Info

Publication number: TW202207582A
Application number: TW109127113A
Authority: TW
Inventors: 林子閔; 王鏑程
Original assignee: 天揚精密科技股份有限公司
Priority date: 2020-08-10
Filing date: 2020-08-10
Publication date: 2022-02-16
Also published as: TWI730870B

Abstract

本發明提供一種啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統及方法，該方法包括並聯步驟，在啟動模式，使較低性能的啟動電池與快速儲能模組並聯連接，用以啟動一啟動馬達；以及電性出力比值設定步驟，在安裝時，選擇市場上無法單獨啟動該啟動馬達的較低性能的該啟動電池，在該啟動模式，滿足該啟動馬達的負載電流條件下，並聯連接較低性能的該啟動電池與該快速儲能模組，較低性能的該啟動電池的該電性出力比值加上該快速儲能模組的該電性出力比值的總和等於1，藉由快速儲能模組的共同出力輔助，以使該較低性能的該啟動電池達到啟動該啟動馬達的目的。

Description

啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統及方法

本發明係與啟動電池冷啟動電流CCA規格有關，特別是指一種較低性能的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統以及較低性能的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置方法。

目前利用啟動電池(例如鉛酸電池)啓動引擎的裝置，由於必需瞬間抽載大電流，多次作業將導致啟動電池劣化，而導致內阻升高，可是在啓動引擎的抽載大電流不變之下，啟動電池加速劣化，而導致啟動電池漸漸失效，啟動電池例如鉛酸電池或其他會因不同的抽載電流而影響其壽命。

現有汽機車啟動馬達的負載電流都非常大，以3000C.C.的汽車為例，啟動馬達抽載可能達到500 A ~600A，而為了滿足此抽載電流往往需要使用較大容量的啟動電池，若選擇55 Ahr的啟動電池，對該啟動電池仍然是使用10C的電流去做放電，因此仍然容易在多次充放電後減損電池壽命。此現象導致現今汽機車啟動電池體積容量以及重量都相當大且壽命也相當短；因此，如何以縮小電池體積容量以及重量但仍能啟動汽機車啟動馬達並增加啟動電池壽命的技術亟待解決。

有鑑於上述缺失，本發明提供一個以降低冷啟動電流CCA規格或啟動電池容量但仍能啟動例如發電機或汽機車的啟動馬達並增加啟動電池壽命的技術，源於啟動電池會因不同的抽載電流而影響其壽命，啟動電池的壽命係為啟動電池自首次使用至充電後仍無法抽出啓動馬達負載電流之使用期間，因此本發明提出一個方法可以較低性能的該啟動電池，即一低於該啟動馬達所需性能值配置之啟動電池，無法單獨啟動該啟動馬達，透過額外增加一個快速儲能模組並聯於發電機或汽機車的啟動電池上，藉由該快速儲能模組的出力輔助，可以有效的增加發電機或汽機車的啟動電流並減少啟動電池的出力電流，因此透過此方法即可以較低冷啟動電流CCA規格或啟動電池容量的較低性能的啟動電池，而能提供啟動馬達所需的啟動電流，並且透過更換較低性能的啟動電池，一般該啟動電池的內阻也會跟著升高，因此，在快速儲能模組的共同出力輔助下，可進一步減少啟動電池的出力電流，而快速儲能模組會分擔提供更多啟動電流，以輔助該較低性能的該啟動電池達到啟動該啟動馬達的目的，進而延長啟動電池壽命的效果。

根據本發明的實施例，啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統，適於在一啟動模式，啟動一啟動馬達，啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統包括較低性能的一啟動電池以及快速儲能模組。該較低性能的該啟動電池為一低於該啟動馬達所需性能值配置之啟動電池，無法單獨啟動該啟動馬達，較低性能的該啟動電池具有一電壓以及第一內阻值。該快速儲能模組具有第二內阻值，在該啟動模式，較低性能的該啟動電池與該快速儲能模組並聯連接，共同分攤提供該啟動馬達的一負載電流，較低性能的該啟動電池與該快速儲能模組分別提供該啟動馬達的一負載電流的一電性出力比值，較低性能的該啟動電池的該電性出力比值加上該快速儲能模組的該電性出力比值的總和係等於1，藉由快速儲能模組的共同出力輔助，以使該較低性能的該啟動電池達到啟動該啟動馬達的目的。

在根據本發明的實施例的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統中，在較低性能的該啟動電池連接該啟動馬達被啟動，且較低性能的該啟動電池的該電壓瞬間下降產生一預定的電壓差的時間點之後，立即進入該啟動模式，該預定的電壓差可設定為該啟動馬達停機時的較低性能的該啟動電池的該電壓減去較低性能的該啟動電池的一抽載電流流過較低性能的該啟動電池的該第一內阻值時的較低性能的該啟動電池的該電壓。

在根據本發明的實施例的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統中，藉由調整較低性能的該啟動電池的該電性出力比值，以達到延長較低性能的該啟動電池的一壽命，其中，較低性能的該啟動電池的該電性出力比值之範圍係介於20%至70%之間，該快速儲能模組的該電性出力比值之範圍係介於30%至80%之間，較低性能的該啟動電池的該電性出力比值加上該快速儲能模組的該電性出力比值的總和係等於1。

在根據本發明的實施例的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統中，其中，較低性能的該啟動電池的該電性出力比值R_r10 為70%，該快速儲能模組的該電性出力比值R_r20 為30%，較低性能的該啟動電池提升5倍以上壽命，或者較低性能的該啟動電池的該電性出力比值R_r10 為60%，該快速儲能模組的該電性出力比值R_r20 為40%，較低性能的該啟動電池提升9倍以上壽命，或者較低性能的該啟動電池的該電性出力比值R_r10 為50%，該快速儲能模組的該電性出力比值R_r20 為50%，較低性能的該啟動電池提升16倍以上壽命，或者較低性能的該啟動電池的該電性出力比值R_r10 為40%，該快速儲能模組的該電性出力比值R_r20 為60%，較低性能的該啟動電池提升31倍以上壽命，或者較低性能的該啟動電池的該電性出力比值R_r10 為30%，該快速儲能模組的該電性出力比值R_r20 為70%，較低性能的該啟動電池提升74倍以上壽命，或者較低性能的該啟動電池的該電性出力比值R_r10 為20%，該快速儲能模組的該電性出力比值R_r20 為80%，較低性能的該啟動電池提升250倍以上壽命。

在根據本發明的實施例的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統中，該啟動馬達係用以重新啟動一車輛引擎具有一怠速熄火系統，相較於一般啟動馬達的一啟動次數係為N倍，N為算術平均數或進位之正整數，較低性能的該啟動電池的該電性出力比值之範圍係介於20%至40%之間，該快速儲能模組的該電性出力比值之範圍係介於60%至80%之間，較低性能的該啟動電池的該電性出力比值加上該快速儲能模組的該電性出力比值的總和係等於1。

在根據本發明的實施例的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統中，該啟動馬達係用以重新啟動一車輛引擎具有一怠速熄火系統，相較於一般啟動馬達的一啟動次數係為N倍，N為算術平均數或進位之正整數，其中，較低性能的該啟動電池的該電性出力比值R_r10 為40%，該快速儲能模組的該電性出力比值R_r20 為60%，較低性能的該啟動電池提升31倍除以N以上壽命，或者較低性能的該啟動電池的該電性出力比值R_r10 為30%，該快速儲能模組的該電性出力比值R_r20 為70%，較低性能的該啟動電池提升74倍除以N以上壽命，或者較低性能的該啟動電池的該電性出力比值R_r10 為20%，該快速儲能模組的該電性出力比值R_r20 為80%，較低性能的該啟動電池提升250倍除以N以上壽命。

根據本發明的實施例，啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置方法，包括一並聯步驟以及一電性出力比值設定步驟。在一啟動模式，使較低性能的一啟動電池與一快速儲能模組並聯連接，用以啟動一啟動馬達，較低性能的該啟動電池具有一電壓以及第一內阻值，該快速儲能模組具有第二內阻值。在安裝時，選擇市場上無法單獨啟動該啟動馬達的較低性能的該啟動電池，在該啟動模式，滿足該啟動馬達的一負載電流條件下，並聯連接較低性能的該啟動電池與該快速儲能模組，較低性能的該啟動電池與該快速儲能模組分別提供該啟動馬達的一負載電流的一電性出力比值，較低性能的該啟動電池的該電性出力比值加上該快速儲能模組的該電性出力比值的總和係等於1，藉由快速儲能模組的共同出力輔助，以使該較低性能的該啟動電池達到啟動該啟動馬達的目的。

在根據本發明的實施例的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置方法中，在該並聯步驟中，在較低性能的該啟動電池連接該啟動馬達被啟動後，較低性能的該啟動電池的該電壓瞬間下降產生一預定的電壓差的時間點之後，立即進入該啟動模式，該預定的電壓差可設定為該啟動馬達停機時的較低性能的該啟動電池的該電壓減去較低性能的該啟動電池的一抽載電流流過較低性能的該啟動電池的該第一內阻值的較低性能的該啟動電池的該電壓。

在根據本發明的實施例的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置方法中，在該電性出力比值設定步驟中，滿足以下的公式(1)： R_r10 ＝I_TH / (I_TH ＋I_C )，R_r20 ＝I_C / (I_TH ＋I_C )，其中R_r10 係較低性能的該啟動電池的該電性出力比值，R_r20 係該快速儲能模組的該電性出力比值， I_TH 係較低性能的該啟動電池的一抽載電流，I_C 係該快速儲能模組的一抽載電流。

在根據本發明的實施例的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置方法中，在該電性出力比值設定步驟中，滿足以下的公式(2)： R_r10 ＝1－(R_TH / (R_TH ＋R_C ))，R_r20 ＝1－(R_C / (R_TH ＋R_C ))，其中R_r10 係較低性能的該啟動電池的該電性出力比值，R_r20 係該快速儲能模組的該電性出力比值， R_TH 係較低性能的該啟動電池的第一內阻值，R_C 係該快速儲能模組的第二內阻值。

在根據本發明的實施例的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置方法中，在該電性出力比值設定步驟中，藉由調整低性能的該啟動電池的該電性出力比值，以達到延長低性能的該啟動電池的一壽命，其中，在該電性出力比值設定步驟中，較低性能的該啟動電池的該電性出力比值之範圍係介於20%至70%之間，該快速儲能模組的該電性出力比值之範圍係介於30%至80%之間，較低性能的該啟動電池的該電性出力比值加上該快速儲能模組的該電性出力比值的總和係等於1。

在根據本發明的實施例的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置方法中，該電性出力比值設定步驟中，更包括該啟動馬達係用以重新啟動一車輛引擎具有一怠速熄火系統，相較於一般啟動馬達的一啟動次數係為N倍，N為算術平均數或進位之正整數，較低性能的該啟動電池的該電性出力比值之範圍係介於20%至40%之間，該快速儲能模組的該電性出力比值之範圍係介於60%至80%之間，較低性能的該啟動電池的該電性出力比值加上該快速儲能模組的該電性出力比值的總和係等於1。

有關本發明所提供之較低性能的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統及方法的詳細構造、特點、組裝或使用方式，將於後續的實施方式詳細說明中予以描述。然而，在本發明領域中具有通常知識者應能瞭解，該等詳細說明以及實施本發明所列舉的特定實施例，僅係用於說明本發明，並非用以限制本發明之專利申請範圍。

以下，茲配合各圖式列舉對應之較佳實施例來對本發明的較低性能的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統及方法的組成構件、步驟及達成功效來作說明，然各圖式中較低性能的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統10及方法的構件、尺寸及外觀僅用來說明本發明的技術特徵，而非對本發明構成限制。

以汽車為例，現有汽車啟動馬達31的負載電流與汽車排氣量C.C.有關，排氣量是指內燃式發動機在一次完整發動機循環中吸入的空氣和燃氣混和氣的總體積，通常用立方厘米（C.C.）表示，而排氣量的大小則與車輛的動力強弱、加速性能、油耗值以及CO2排放量有關；冷啟動電流安培數(CCA)用來定義電瓶在0°F（-17.8°C）寒冷環境下啟動汽車引擎能力的指標，越高的冷啟動電流安培數(CCA)表示可提供引擎越大的冷啟動電力，尤其是車齡過高不易啟動的車輛，越高的冷啟動電流安培數(CCA)可以使引擎啟動更加順利。基本上啟動電池33分級介於1,000 C.C.與 1600 C.C.之間需要使用350A冷啓動電流安培數(CCA)的啟動電池33；介於1600 C.C.與 2000 C.C.之間需要使用500A冷啓動電流安培數(CCA)的啟動電池33；介於2000 C.C.與 3000 C.C.之間需要使用650A冷啓動電流安培數(CCA)的啟動電池33；3000 C.C.以上需要使用750A冷啓動電流安培數(CCA)的啟動電池33；本發明所述較低性能的啟動電池33是指使用降級冷啓動電流安培數(CCA)規格的啟動電池33，例如3000 C.C.汽車降一級使用650A冷啓動電流安培數(CCA)的啟動電池33，或者降二級使用500A冷啓動電流安培數(CCA)的啟動電池33，或者降三級使用350A冷啓動電流安培數(CCA)的啟動電池33，使用較低冷啓動電流安培數(CCA)的啟動電池33，可以減少引擎室空間與啟動電池重量以及節省啟動電池成本，該較低性能的該啟動電池33在安裝時，選擇市場上低於該啟動馬達31所需啟動負載電流的性能值配置之啟動電池33，同時該較低性能的該啟動電池33無法單獨啟動該啟動馬達31，在該啟動模式，本發明額外增加一快速儲能模組13與較低性能的該啟動電池33並聯連接，共同分攤提供該啟動馬達31的一負載電流，藉由快速儲能模組13的共同出力輔助，以使該較低性能的該啟動電池33達到啟動該啟動馬達31的目的。

參考圖1及圖2所示一實施例，原始車廠汽車啟動電池55Ahr，內阻值 3.63mOhm，啟動電池的該抽載電流512A，啟動馬達31負載電流係為512A；更換較低性能的汽車啟動電池33係為28Ahr，較低性能的汽車啟動電池33的內阻值也隨著變大，內阻值係為8.78mOhm；於此實施例中，原始車廠汽車啟動電池需要完全提供啟動馬達512A的抽載電流，透過本發明更換較低性能的該啟動電池33，較低性能的該啟動電池33池提供較少的該抽載電流203A (少於原啟動電池的該抽載電流512A的40%)，並且透過額外增加一個快速儲能模組13，於啟動模式時並聯於汽機車較低性能的該啟動電池33上，透過該快速儲能模組13的輔助出力，提供啟動馬達31負載電流係為515A，因此可以有效的增加啟動馬達所需的抽載電流並減少較低性能的該啟動電池33的抽載電流，因此，透過此方法，使經由啟動馬達發動的裝置，例如發電機或汽機車，可使用較低冷啓動電流安培數(CCA)的啟動電池33而能提供啟動馬達31所需的負載電流。

參考圖1所示一實施例，本發明的較低性能的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統10包括較低性能的一啟動電池33以及一快速儲能模組13，本實施例中，可以透過一開關(圖未示)控制在一啟動模式時將該快速儲能模組13並聯至較低性能的該啟動電池33上，一般來說，在該啟動模式之前僅該啟動馬達31連接較低性能的該啟動電池33，需要等一啟動馬達31負載啟動後才啟動並聯程序，將該快速儲能模組13並聯至較低性能的該啟動電池33上，否則該快速儲能模組13會直接和較低性能的該啟動電池33等電位，因此，當偵測到使用者發動該啟動馬達31後，進入該啟動模式，始將較低性能的該啟動電池33及該快速儲能模組13電性並聯連接，較低性能的該啟動電池為一低於該啟動馬達所需性能值配置之啟動電池，無法單獨啟動該啟動馬達，使該快速儲能模組13與較低性能的該啟動電池33共同提供該啟動馬達31所需電力，達到啟動的目的，進而帶動引擎運轉，該快速儲能模組13用於較低性能的該啟動電池33的供電輔助。

本發明一實施例可以透過量測該啟動馬達31連接的較低性能的該啟動電池33的一電壓作為判斷該啟動馬達31是否進入該啟動模式，由於該啟動馬達31在開始啟動的期間需要一瞬間大電流來驅動，此時僅該啟動馬達31連接較低性能的該啟動電池33，該啟動馬達31只有較低性能的該啟動電池33的瞬間一抽載電流I_TH 流出，因此較低性能的該啟動電池33的該電壓在該啟動馬達20被開始啟動的瞬間會產生一大幅下降的波形，產生一預定的電壓差的時間點之後，立即進入該啟動模式，該預定的電壓差可設定為該啟動馬達31停機時的較低性能的該啟動電池33的該電壓減去較低性能的該啟動電池33的一抽載電流流過較低性能的該啟動電池33的第一內阻值的該啟動電池33的該電壓。

在本發明的一實施例中，例如該快速儲能模組13係為一超級電容組，該快速儲能模組13的充放電速度較較低性能的該啟動電池33快且壽命也比較該較低性能的該啟動電池33長，因此，使快速儲能模組與較低性能的該啟動電池的共同出力輔助，達到該啟動馬達31所需的負載電流，但該快速儲能模組13不以超級電容組為限。

以上說明本發明的較低性能的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統10的組成，隨後，詳述本發明的較低性能的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統10及較低性能的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置方法的運作及功效。

同時繼續參考圖1及圖2所示一實施例，本實施例中，本發明在該啟動模式，此時該快速儲能模組13電性並聯連接較低性能的該啟動電池33以共同提供該啟動馬達31的該負載電流，其等效電路如圖2所示，其中V_TH 表示較低性能的該啟動電池33的該電壓，I_TH 表示較低性能的該啟動電池33的該抽載電流，R_TH 表示該啟動電池33的該第一內阻值，C表示該快速儲能模組13的一電容值，V_C 表示該快速儲能模組13的該電壓，I_C 表示該快速儲能模組13的一抽載電流，R_C 表示該快速儲能模組13的第二內阻值，R_L 表示該啟動馬達31的一負載阻抗值。

同時繼續參考圖1以及圖2所示一實施例，本實施例中，本發明於發電機或汽機車在該啟動模式時，該快速儲能模組13並聯較低性能的該啟動電池33方式，藉以調整較低性能的該啟動電池33與該快速儲能模組13的一電性出力比值，共同分攤電力啓動該啟動馬達31，進而延長較低性能的該啟動電池33的壽命；例如在該啟動模式，並聯連接較低性能的該啟動電池33與該快速儲能模組13，用以設定較低性能的該啟動電池33與該快速儲能模組13分別提供該啟動馬達31的該負載電流I_L 的該電性出力比值，換句話說，較低性能的該啟動電池33的該電性出力比值係為較低性能的該啟動電池33的該抽載電流I_TH 佔該啟動馬達31的該負載電流I_L 的比例，該快速儲能模組13的該電性出力比值係為該快速儲能模組13的該抽載電流I_C 佔該啟動馬達31的該負載電流I_L 的比例，較低性能的該啟動電池33的該電性出力比值加上該快速儲能模組13的該電性出力比值的總和係等於1，即提升該快速儲能模組13的該電性出力比值，降低較低性能的該啟動電池33的該電性出力比值，達到延長較低性能的該啟動電池33一壽命的目的。

請續參照圖2，一實施例中，例如汽車的較低性能的該啟動電池33以及該快速儲能模組13，該快速儲能模組13係為一超級電容組，較低性能的該啟動電池33係為一鉛酸電池，鉛酸電池具有第一內阻值以及超級電容組具有第二內阻值，在該啟動模式，用以設定較低性能的該啟動電池33與該快速儲能模組13分別提供該啟動馬達31的該負載電流的該電性出力比值，滿足以下的公式(1)： R_r10 ＝I_TH / (I_TH ＋I_C )， R_r20 ＝I_C / (I_TH ＋I_C )， R_r10 係該快速儲能模組13並聯於較低性能的該啟動電池33之較低性能的該啟動電池33的該電性出力比值，R_r20 係該快速儲能模組13並聯於較低性能的該啟動電池33之該快速儲能模組13的該電性出力比值，I_TH 係較低性能的該啟動電池33的該抽載電流，I_C 係該快速儲能模組13的該抽載電流，該啟動馬達31的該負載電流I_L 係為I_TH ＋I_C ，R_C 係該快速儲能模組13的第二內阻值，從公式(1)可以知道透過提升該快速儲能模組13的該抽載電流I_C ，進而降低較低性能的該啟動電池33的該抽載電流I_TH ，達到減少較低性能的該啟動電池33出力的目的，因此可以達到有效的延長較低性能的啟動電池33的壽命。

請續參照圖2，一實施例中，例如汽車的較低性能的該啟動電池33以及該快速儲能模組13，該快速儲能模組13係為一超級電容組，較低性能的該啟動電池33係為一鉛酸電池，鉛酸電池具有第一內阻值以及超級電容組具有第二內阻值，在該啟動模式，用以設定較低性能的該啟動電池33與該快速儲能模組13分別提供該啟動馬達31的該負載電流的該電性出力比值，滿足以下的公式(2)： R_r10 ＝1－(R_TH / (R_TH ＋R_C ))，R_r20 ＝1－(R_C / (R_TH ＋R_C ))，其中R_r10 係較低性能的該啟動電池的該電性出力比值，R_r20 係該快速儲能模組的該電性出力比值， R_TH 係較低性能的該啟動電池的第一內阻值，R_C 係該快速儲能模組的第二內阻值。

本發明實施例源於鉛酸電池會因不同的抽載電流而影響其壽命，因此以加裝超級電容組，在該啟動模式時，以超級電容組並聯較低性能的鉛酸電池，分攤提供電力啓動引擎(例如啟動馬達31)，降低較低性能的鉛酸電池的該抽載電流來延長較低性能的鉛酸電池的壽命，例如設定較低性能的鉛酸電池的電性出力比值在50%左右，超級電容組的電性出力比值在50%左右，如此可降低較低性能的鉛酸電池一半的抽載電流，相較於同樣較低性能的鉛酸電池的使用次數可提升2倍以上壽命，係屬第一種效益；再者較低性能的鉛酸電池隨著使用次數的增加而劣化，降低較低性能的鉛酸電池一半的抽載電流，使較低性能的鉛酸電池的劣化減緩二分之一，可再提升2倍以上壽命，係屬第二種效益；較低性能的鉛酸電池隨著使用次數的增加，會劣化而導致較低性能的鉛酸電池的第一內阻值漸漸升高，而超級電容組的第二內阻值幾乎不變的特性，而降低較低性能的鉛酸電池的電性出力比值，一直至零為止，如此更可以大幅減緩較低性能的鉛酸電池電解液劣化程度，使較低性能的鉛酸電池的劣化再減緩二分之一，可再提升2倍以上壽命，係屬第三種效益；再者，一組能單獨啓動啟動馬達31的超級電容組所需電量，即使較低性能的啟動電池33的壽命容量剩下1%或更低(依電池容量而定)，只要能充飽超級電容組即可發動啟動馬達31，相對一般鉛酸電池原本設計老化至50%電量時，鉛酸電池即無法抽出目標電流(例如冷啟動電流安培數CCA)，現在將可以使較低性能的該啟動電池33使用到足以對超級電容組充電到可啟動電壓的真正最少剩餘電能下限狀態，因此可實現用盡較低性能的鉛酸電池所有可用電能之功能，而能達到延長較低性能的鉛酸電池壽命的目的，如此可望較低性能的鉛酸電池的使用次數再提升2倍，係屬第四種效益；如此較低性能的鉛酸電池原本平均壽命為兩年，現在綜合上述四種相乘效益，較低性能的鉛酸電池可提升為16倍以上壽命(壽命為32年以上)，然而一般車子使用壽命約20年，因此車子報廢前尚不需更換較低性能的鉛酸電池。

又例如設定較低性能的該啟動電池33的該電性出力比值R_r10 為70%，設定該快速儲能模組13的該電性出力比值R_r20 為30%，綜合上述四種相乘效益(100％/70％)×(100％/70％)×(100％/70％)×2，較低性能的該啟動電池33提升5倍以上壽命，或者設定較低性能的該啟動電池33的該電性出力比值R_r10 為60%，設定該快速儲能模組13的該電性出力比值R_r20 為40%，綜合上述四種相乘效益(100％/60％)×(100％/60％)×(100％/60％)×2，較低性能的該啟動電池33提升9倍以上壽命，或者設定較低性能的該啟動電池33的該電性出力比值R_r10 為40%，設定該快速儲能模組13的該電性出力比值R_r20 為60%，綜合上述四種相乘效益(100％/40％)×(100％/40％)×(100％/40％)×2，較低性能的該啟動電池提升31倍以上壽命，或者設定較低性能的該啟動電池33的該電性出力比值R_r10 為30%，設定該快速儲能模組13的該電性出力比值R_r20 為70%，綜合上述四種相乘效益(100％/30％)×(100％/30％)×(100％/30％)×2，較低性能的該啟動電池33提升74倍以上壽命，或者設定較低性能的該啟動電池33的該電性出力比值R_r10 為20%，設定該快速儲能模組13的該電性出力比值R_r20 為80%，綜合上述四種相乘效益(100％/20％)×(100％/20％)×(100％/20％)×2，較低性能的該啟動電池33提升250倍以上壽命；如此較低性能的該啟動電池33的該電性出力比值之範圍係介於20%至70%之間，該快速儲能模組13的該電性出力比值之範圍係介於30%至80%之間，較低性能的該啟動電池33的該電性出力比值加上該快速儲能模組13的該電性出力比值的總和係等於1，藉由快速儲能模組13的共同出力輔助，以使該較低性能的該啟動電池33達到啟動該啟動馬達31的目的，同時可以大幅減緩較低性能的該啟動電池33劣化程度，達成延長較低性能的該啟動電池33使用壽命之目的。

又例如汽車具有一怠速熄火系統時，由於發動次數為一般車輛的N倍，為了降低汙染與油耗，一些汽車製造商在其新一代車型中加裝啟動/停止(start/stop)系統，當汽車停下來時關閉引擎，而當駕駛人的腳從剎車踏板移向油門踏板時，就自動重新啟動引擎，這就幫助降低市區駕車及停停走走式的交通繁忙時期的油耗同時減少空氣汙染，本發明較低性能的該啟動電池33(例如鉛酸電池)以及該快速儲能模組13(例如超級電容組)係為供電於汽車有加裝具有一怠速熄火系統 (啟動/停止系統)時，相較於一般啟動馬達的一啟動次數係為N倍，N為算術平均數或進位之正整數，其中，設定較低性能的該啟動電池33的該電性出力比值R_r10 為40%，設定該快速儲能模組13的該電性出力比值R_r20 為60%，綜合上述四種相乘效益((100％/40％)×(100％/40％)×(100％/40％)×2)除以N，較低性能的該啟動電池33提升31倍除以N以上壽命，或者設定較低性能的該啟動電池33的該電性出力比值R_r10 為30%，設定該快速儲能模組13的該電性出力比值R_r20 為70%，綜合上述四種相乘效益((100％/30％)×(100％/30％)×(100％/30％)×2)除以N，較低性能的該啟動電池33提升74倍除以N以上壽命，或者設定較低性能的該啟動電池33的該電性出力比值R_r10 為20%，設定該快速儲能模組13的該電性出力比值R_r20 為80%，綜合上述四種相乘效益((100％/20％)×(100％/20％)×(100％/20％)×2)除以N，較低性能的該啟動電池33提升250倍除以N以上壽命；如此較低性能的該啟動電池33的該電性出力比值之範圍係介於20%至40%之間，該快速儲能模組13的該電性出力比值之範圍係介於60%至80%之間，其中較低性能的該啟動電池33的該電性出力比值加上該快速儲能模組13的該電性出力比值的總和係等於1，如此藉由快速儲能模組13的共同出力輔助，以使該較低性能的該啟動電池33達到啟動該啟動馬達31的目的，同時可以大幅減緩較低性能的啟動電池33(例如鉛酸電池)劣化程度，達成延長較低性能的該啟動電池33使用壽命之目的。

當較低性能的啟動電池33的電壓值過低，這個現象也被稱為欠電壓，表示啟動馬達31不能正常啟動，本發明的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統10更包括一開關(圖未示)及一處理電路(圖未示)，該開關供控制較低性能的該啟動電池33與該快速儲能模組13間的連接，該處理電路在該啟動模式時，控制該開關使該快速儲能模組13並聯連接較低性能的該啟動電池33；在一充電模式中，利用該快速儲能模組13(例如超級電容組)具有較該較低性能的該啟動電池33更快的充放電能力，控制該開關使該快速儲能模組13斷開與較低性能的該啟動電池33的並聯連接，該處理電路包括一升降壓(buck-boost)模組(圖未示)，透過該升降壓模組 (圖未示)可將低壓的較低性能的該啟動電池33升壓對該快速儲能模組13充電，用以將低壓的較低性能的該啟動電池33升壓對該快速儲能模組13充電，直到滿足一預設條件，該預設條件係為藉由較低性能的該啟動電池與快速儲能模組的共同出力輔助，達到該啟動馬達31所需的負載電流，使得快速儲能模組13可以隨時在該啟動模式並聯輔助該啟動電池33的供電該啟動馬達31的負載，但本發明該充電模式不限於此。因此，在啟動模式時，該快速儲能模組13與較低性能的該啟動電池33並聯連接，可以有效的提升該快速儲能模組13的該抽載電流I_C ，進而降低較低性能的該啟動電池33的該抽載電流I_TH ，達到提升該快速儲能模組13的該電性出力比值，減少較低性能的該啟動電池33的該電性出力比值的現象，因此可以有效的延長較低性能的啟動電池33的壽命。

同時繼續參考圖1、圖2以及圖3及前述較低性能的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統10的說明，本發明一實施例所繪示的較低性能的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置方法的步驟流程圖，可用於圖1所示的較低性能的該啟動電池33及該快速儲能模組13，但本發明較低性能的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置方法不限於此；首先，步驟S1：一並聯步驟，在一啟動模式，使較低性能的一啟動電池33與一快速儲能模組13並聯連接，用以啟動一啟動馬達31，較低性能的該啟動電池33具有一電壓以及第一內阻值，該快速儲能模組13具有第二內阻值；以及步驟S2：一電性出力比值設定步驟，在安裝時，選擇市場上無法單獨啟動該啟動馬達31的較低性能的該啟動電池33，在該啟動模式，滿足該啟動馬達31的一負載電流條件下，並聯連接較低性能的該啟動電池33與該快速儲能模組13，較低性能的該啟動電池33與該快速儲能模組13分別提供該啟動馬達31的一負載電流的一電性出力比值，較低性能的該啟動電池33的該電性出力比值加上該快速儲能模組13的該電性出力比值的總和係等於1，藉由快速儲能模組13的共同出力輔助，以使該較低性能的該啟動電池33達到啟動該啟動馬達31的目的。

在步驟S1：該並聯步驟中，在較低性能的該啟動電池33連接該啟動馬達31被啟動後，較低性能的該啟動電池33的該電壓瞬間下降產生一預定的電壓差的時間點之後，立即進入該啟動模式，該預定的電壓差可設定為該啟動馬達31停機時的較低性能的該啟動電池33的該電壓減去較低性能的該啟動電池33的一抽載電流流過較低性能的該啟動電池33的第一內阻值的較低性能的該啟動電池33的該電壓。

在步驟S1：該並聯步驟之前，更包含一充電步驟(圖未示)，在一充電模式中，使該快速儲能模組13斷開與較低性能的該啟動電池33的並聯連接，將較低性能的該啟動電池33升壓對該快速儲能模組13充電，直到滿足使該快速儲能模組13一直處在可以使該啟動馬達31被啟動。

在步驟S2：在該電性出力比值設定步驟中，設定較低性能的該啟動電池33與該快速儲能模組13分別提供該啟動馬達31的該負載電流的該電性出力比值，滿足以下的公式(1)： R_r10 ＝I_TH / (I_TH ＋I_C )， R_r20 ＝I_C / (I_TH ＋I_C )，其中R_r10 係該快速儲能模組13並聯於較低性能的該啟動電池33之較低性能的該啟動電池33的該電性出力比值，R_r20 係該快速儲能模組13並聯於較低性能的該啟動電池33之該快速儲能模組13的該電性出力比值， I_TH 係較低性能的該啟動電池33的一抽載電流，I_C 係該快速儲能模組13的一抽載電流，從公式(1)可以知道透過提升該快速儲能模組13的該抽載電流I_C ，進而降低較低性能的該啟動電池33的該抽載電流I_TH ，達到減少較低性能的該啟動電池33出力的目的，因此可以達到有效的延長較低性能的啟動電池33的壽命。

在步驟S2：在該電性出力比值設定步驟中，設定較低性能的該啟動電池33與該快速儲能模組13分別提供該啟動馬達31的該負載電流的該電性出力比值，滿足以下的公式(2)： R_r10 ＝1－(R_TH / (R_TH ＋R_C ))，R_r20 ＝1－(R_C / (R_TH ＋R_C ))，其中R_r10 係較低性能的該啟動電池的該電性出力比值，R_r20 係該快速儲能模組的該電性出力比值， R_TH 係較低性能的該啟動電池的第一內阻值，R_C 係該快速儲能模組的第二內阻值。

在步驟S2：在該電性出力比值設定步驟中，較低性能的該啟動電池33的該電性出力比值之範圍係介於20%至70%之間，該快速儲能模組13的該電性出力比值之範圍係介於30%至80%之間，較低性能的該啟動電池33的該電性出力比值加上該快速儲能模組13的該電性出力比值的總和係等於1，可以大幅減緩較低性能的該啟動電池33劣化程度，達成延長較低性能的該啟動電池33使用壽命之目的。

在步驟S2：該電性出力比值設定步驟更包括該啟動馬達31係用以重新啟動一車輛引擎具有一怠速熄火系統，相較於一般啟動馬達的一啟動次數係為N倍，N為算術平均數或進位之正整數，如此較低性能的該啟動電池33的該電性出力比值之範圍係介於20%至40%之間，該快速儲能模組13的該電性出力比值之範圍係介於60%至80%之間，其中較低性能的該啟動電池33的該電性出力比值加上該快速儲能模組13的該電性出力比值的總和係等於1，如此可以大幅減緩較低性能的啟動電池33(例如鉛酸電池)劣化程度，達成延長較低性能的該啟動電池33使用壽命之目的。

另外，關於較低性能的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置的方法的其他實施細節，可由圖1至圖3的相關說明中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

本發明較低性能的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統及方法所揭露不以汽車為限，較低性能的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統10也可以被應用在需要較大電力來啟動啟動馬達31的各種可能裝置，例如機車、發電機、遊艇等，或是瞬間需要較大電流等大負載的裝置，例如無線吸塵器、起重機、油壓工具機等；因此，所謂啟動僅是一代表詞，其實際上包含任何需要較大電流之狀況與系統。

最後，強調，本發明於前揭實施例中所揭露的構成元件，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

10:較低性能的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統 13:快速儲能模組 31:啟動馬達 33:較低性能的啟動電池 V_TH :較低性能的啟動電池的電壓 V_C :快速儲能模組的電壓 R_TH :較低性能的啟動電池的第一內阻值 R_C :快速儲能模組的第二內阻值 R_L :啟動馬達的負載阻抗值 I_TH :較低性能的啟動電池的抽載電流 I_C :快速儲能模組的抽載電流 S1、S2:步驟

圖1為本發明一實施例所繪示的較低性能的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統的方塊圖。圖2為本發明一實施例所繪示的啟動馬達、快速儲能模組與較低性能的啟動電池的等效電路示意圖。圖3為本發明一實施例所繪示的較低性能的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置方法的步驟流程圖。

S1、S2:步驟

Claims

一種啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統，在一啟動模式，啟動一啟動馬達，包括：較低性能的一啟動電池，較低性能的該啟動電池為一低於該啟動馬達所需性能值配置的啟動電池，無法單獨啟動該啟動馬達，較低性能的該啟動電池具有一電壓以及第一內阻值；以及一快速儲能模組，該快速儲能模組具有第二內阻值；在該啟動模式，較低性能的該啟動電池與該快速儲能模組並聯連接，共同分攤提供該啟動馬達的一負載電流，較低性能的該啟動電池與該快速儲能模組分別提供該啟動馬達的一負載電流的一電性出力比值，較低性能的該啟動電池的該電性出力比值加上該快速儲能模組的該電性出力比值的總和係等於1，藉由快速儲能模組的共同出力輔助，以使該較低性能的該啟動電池達到啟動該啟動馬達的目的。
如請求項1所述的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統，在較低性能的該啟動電池連接該啟動馬達被啟動，且較低性能的該啟動電池的該電壓瞬間下降產生一預定的電壓差的時間點之後，立即進入該啟動模式，該預定的電壓差可設定為該啟動馬達停機時的較低性能的該啟動電池的該電壓減去較低性能的該啟動電池的一抽載電流流過較低性能的該啟動電池的該第一內阻值時的較低性能的該啟動電池的該電壓。
如請求項1所述的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統，藉由調整較低性能的該啟動電池的該電性出力比值，以達到延長較低性能的該啟動電池的一壽命，其中，較低性能的該啟動電池的該電性出力比值之範圍係介於20%至70%之間，該快速儲能模組的該電性出力比值之範圍係介於30%至80%之間。
如請求項3所述的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統，其中，較低性能的該啟動電池的該電性出力比值R_r10 為70%，該快速儲能模組的該電性出力比值R_r20 為30%，較低性能的該啟動電池提升5倍以上壽命，或者較低性能的該啟動電池的該電性出力比值R_r10 為60%，該快速儲能模組的該電性出力比值R_r20 為40%，較低性能的該啟動電池提升9倍以上壽命，或者較低性能的該啟動電池的該電性出力比值R_r10 為50%，該快速儲能模組的該電性出力比值R_r20 為50%，較低性能的該啟動電池提升16倍以上壽命，或者較低性能的該啟動電池的該電性出力比值R_r10 為40%，該快速儲能模組的該電性出力比值R_r20 為60%，較低性能的該啟動電池提升31倍以上壽命，或者較低性能的該啟動電池的該電性出力比值R_r10 為30%，該快速儲能模組的該電性出力比值R_r20 為70%，較低性能的該啟動電池提升74倍以上壽命，或者較低性能的該啟動電池的該電性出力比值R_r10 為20%，該快速儲能模組的該電性出力比值R_r20 為80%，較低性能的該啟動電池提升250倍以上壽命。
如請求項4所述的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統，該啟動馬達係用以重新啟動一車輛引擎具有一怠速熄火系統，相較於一般啟動馬達的一啟動次數係為N倍，N為算術平均數或進位之正整數，較低性能的該啟動電池的該電性出力比值之範圍係介於20%至40%之間，該快速儲能模組的該電性出力比值之範圍係介於60%至80%之間。
如請求項5所述的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置系統，其中，較低性能的該啟動電池的該電性出力比值R_r10 為40%，該快速儲能模組的該電性出力比值R_r20 為60%，較低性能的該啟動電池提升31倍除以N以上壽命，或者較低性能的該啟動電池的該電性出力比值R_r10 為30%，該快速儲能模組的該電性出力比值R_r20 為70%，較低性能的該啟動電池提升74倍除以N以上壽命，或者較低性能的該啟動電池的該電性出力比值R_r10 為20%，該快速儲能模組的該電性出力比值R_r20 為80%，較低性能的該啟動電池提升250倍除以N以上壽命。
一種啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置方法，包括：一並聯步驟，在一啟動模式，使較低性能的一啟動電池與一快速儲能模組並聯連接，用以啟動一啟動馬達，較低性能的該啟動電池具有一電壓以及第一內阻值，該快速儲能模組具有第二內阻值；以及一電性出力比值設定步驟，在安裝時，選擇市場上無法單獨啟動該啟動馬達的較低性能的該啟動電池，在該啟動模式，滿足該啟動馬達的一負載電流條件下，並聯連接較低性能的該啟動電池與該快速儲能模組，較低性能的該啟動電池與該快速儲能模組分別提供該啟動馬達的一負載電流的一電性出力比值，較低性能的該啟動電池的該電性出力比值加上該快速儲能模組的該電性出力比值的總和係等於1，藉由快速儲能模組的共同出力輔助，以使該較低性能的該啟動電池達到啟動該啟動馬達的目的。
如請求項7所述的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置方法，在該並聯步驟中，在較低性能的該啟動電池連接該啟動馬達被啟動後，較低性能的該啟動電池的該電壓瞬間下降產生一預定的電壓差的時間點之後，立即進入該啟動模式，該預定的電壓差可設定為該啟動馬達停機時的較低性能的該啟動電池的該電壓減去較低性能的該啟動電池的一抽載電流流過較低性能的該啟動電池的該第一內阻值的較低性能的該啟動電池的該電壓。
如請求項7所述的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置方法，在該電性出力比值設定步驟中，滿足以下的公式(1)： R_r10 ＝I_TH / (I_TH ＋I_C )，R_r20 ＝I_C / (I_TH ＋I_C )，其中R_r10 係較低性能的該啟動電池的該電性出力比值，R_r20 係該快速儲能模組的該電性出力比值， I_TH 係較低性能的該啟動電池的一抽載電流，I_C 係該快速儲能模組的一抽載電流。
如請求項7所述的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置方法，在該電性出力比值設定步驟中，滿足以下的公式(2)： R_r10 ＝1－(R_TH / (R_TH ＋R_C ))，R_r20 ＝1－(R_C / (R_TH ＋R_C ))，其中R_r10 係較低性能的該啟動電池的該電性出力比值，R_r20 係該快速儲能模組的該電性出力比值， R_TH 係較低性能的該啟動電池的第一內阻值，R_C 係該快速儲能模組的第二內阻值。
如請求項7所述的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置方法，藉由調整低性能的該啟動電池的該電性出力比值，以達到延長低性能的該啟動電池的一壽命，其中，在該電性出力比值設定步驟中，較低性能的該啟動電池的該電性出力比值之範圍係介於20%至70%之間，該快速儲能模組的該電性出力比值之範圍係介於30%至80%之間。
如請求項7所述的啟動電池與快速儲能模組並聯出力比配置方法，在該電性出力比值設定步驟中，更包括該啟動馬達係用以重新啟動一車輛引擎具有一怠速熄火系統，相較於一般啟動馬達的一啟動次數係為N倍，N為算術平均數或進位之正整數，較低性能的該啟動電池的該電性出力比值之範圍係介於20%至40%之間，該快速儲能模組的該電性出力比值之範圍係介於60%至80%之間。