TWI634025B - Vehicle oil/electric hybrid power supply system - Google Patents

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Abstract

一種車輛油/電混合動力的供電系統，由一超級電容、一啟動電池、一副電池、一發電機、一整流濾波單元、一處理單元及一降壓限流單元組成，其中，發電機是油/電混合動力車輛的車載發電機，副電池係可卸式二次電池，用於對超級電容及啟動電池提供回充電力，處理單元包含DC-DC升壓模組、穩壓模組及限流模組，超級電容與副電池耦接成為主要充放電單元，超級電容與處理單元及油/電混合動力機車驅動車輪旋轉的動力馬達分別耦接，超級電容對動力馬達提供電力，據使動力馬達運轉，降壓限流單元與超級電容耦接，降壓限流單元包含DC-DC降壓模組及限流模組，啟動電池與降壓限流單元耦接，據使超級電容對啟動電池充電。

Description

車輛油/電混合動力的供電系統
本發明涉及油/電混合動力車輛，詳而言之，尤指一種車輛油/電混合動力的供電系統。
油/電混合動力車輛利用燃油引擎及動力馬達分別提供動力驅動車輛。
油/電混合動力車輛設有啟動電池及動力電池，其中，啟動電池的電壓低於動力電池的電壓，啟動電池對啟動馬達提供電力，使啟動馬達得以啟動燃油引擎運轉，燃油引擎並驅動車載發電機發電，車載發電機對動力電池供應回充電力，再由動力電池經過降壓模組對啟動電池充電，使啟動電池及動力電池的蓄電不致耗盡，燃油引擎及動力馬達即可提供動力，油/電混合動力車輛行駛的動力輸出，可在引擎動力模式或馬達動力模式或引擎動力及馬達動力混合模式等不同的動力模式之間轉換。
動力電池對動力馬達提供大電流輸出，而油/電混合動力車輛作為都會地區的短程代步工具時，較少持續地以引擎動力模式長途行駛，車載發電機對動力電池提供的回充電力，往往不易使動力電池蓄電飽滿，若利用二次鋰電池作為油/電混合動力機車的動力電池，容易由於動力電池經常性處在充電不足的狀態或是瞬間大電流回充，導致動力電池容易損壞。
本發明主要目的在於提供一種車輛油/電混合動力的供電系統，藉由超級電容作為動力馬達的瞬間電力來源，並由對啟動電池充電，提高啟動電池對啟動馬達提供電力使燃油引擎運轉的可靠度，且超級電容作為動力馬達運轉所需電力的來源，不會產生經常性處在充電不足的狀態的問題。
本發明係一種車輛油/電混合動力的供電系統，由一超級電容、一啟動電池、一副電池、一發電機、一整流濾波單元、一處理單元及一降壓限流單元組成，其中，發電機是油/電混合動力機車的車載發電機，發電機與整流濾波單元耦接，處理單元與整流濾波單元及副電池分別耦接，副電池係可卸式二次電池，副電池與超級電容耦接，用於對超級電容提供回充電力，處理單元包含DC-DC升壓模組、穩壓模組及限流模組，超級電容與處理單元及油/電混合動力機車驅動車輪旋轉的動力馬達分別耦接，超級電容對動力馬達提供電力，據使動力馬達運轉，降壓限流單元與超級電容耦接，降壓限流單元包含DC-DC降壓模組及限流模組，啟動電池與降壓限流單元及油/電混合動力機車的啟動馬達分別耦接耦接，且超級電容的電壓值高於啟動電池的電壓值，副電池的電壓值高於啟動電池的電壓值，據使超級電容對啟動電池充電。
如前所述之車輛油/電混合動力的供電系統，其中，發電機向整流濾波單元輸出交流電，整流濾波單元將交流電整流後濾波向處理單元輸出直流電，副電池向處理單元輸出直流電，處理單元將來自於整流濾波單元及/或副電池的直流電升壓並穩壓限流向超級電容輸出直流電，據使 超級電容充電，超級電容對降壓限流單元輸出直流電，降壓限流單元將來自於超級電容的直流電降壓並限流向啟動電池輸出直流電，據使啟動電池充電。
(1)‧‧‧發電機
(2)‧‧‧整流濾波單元
(3)‧‧‧處理單元
(4)‧‧‧超級電容
(5)‧‧‧降壓限流單元
(6)‧‧‧啟動電池
(7)‧‧‧副電池
第一圖係本發明實施例的電路方塊圖。
如第一圖所示，本發明車輛油/電混合動力的供電系統之實施例，是由一發電機(1)、一整流濾波單元(2)、一處理單元(3)、一超級電容(4)、一降壓限流單元(5)、一啟動電池(6)及一副電池(7)組成，其中，發電機(1)是油/電混合動力機車的車載發電機，發電機(1)與整流濾波單元(2)耦接，處理單元(3)與整流濾波單元(2)及副電池(7)分別耦接，副電池(7)係可卸式二次電池，副電池(7)與超級電容(4)耦接成為車輛的主要充放電單元，副電池(7)的電壓值高於啟動電池(6)的電壓值，副電池(7)的電壓值為48V，啟動電池(6)的電壓值為12V，副電池(7)用於對超級電容(4)提供回充電力，且副電池(7)可視需要自油/電混合動力機車卸除，副電池(7)卸除後可攜回家中利用市電系統的交流電源透過充電器對副電池(7)充電，處理單元(3)包含DC-DC升壓模組、穩壓模組及限流模組，超級電容(4)與處理單元(3)及一動力馬達(圖中未示)分別耦接，動力馬達是油/電混合動力機車驅動車輪旋轉的直流馬達，超級電容(4)對動力馬達提供電力，據使動力馬達運轉，降壓限流單元(5)與超級電容(4)耦接，降壓限流單元(5)包含DC-DC降壓模組及限流模組，啟動電池(6)與降壓限流單元(5)及油/電混合動力機車的啟動馬達(圖中未示) 分別耦接，超級電容(4)的電壓值高於啟動電池(6)的電壓值，超級電容(4)的電壓值為48V，啟動電池(6)的電壓值為12V，據使超級電容(4)對啟動電池(6)充電，啟動電池(6)係二次電池，用於對啟動馬達提供電力，使啟動馬達得以啟動油/電混合動力機車的燃油引擎(圖中未示)運轉，進而藉由燃油引擎驅動發電機(1)運轉發電，使發電機(1)對超級電容(4)供應回充電力。
發電機(1)受燃油引擎驅動運轉發電，向整流濾波單元(2)輸出交流電，整流濾波單元(2)將輸入的交流電整流為直流電後濾波減少漣波(ripple)向處理單元(3)輸出直流電，副電池(7)向處理單元(3)輸出直流電，處理單元(3)藉由升壓模組將來自於整流濾波單元(2)及/或副電池(7)的直流電升壓，穩壓模組使升壓後的直流電的電壓值高/低變化保持在控制範圍，限流模組對穩壓處理後的直流電執行限流，並向超級電容(4)輸出直流電，使超級電容(4)充電，處理單元(3)將來自於整流濾波單元(2)及/或副電池(7)的直流電升壓、穩壓及限流處理，提高超級電容(4)充電的可靠度及充電效率，並使輸入超級電容(4)的直流電的電流強度不致過高，避免超級電容(4)由於充電電流強度過高而損壞。
超級電容(4)對動力馬達及降壓限流單元(5)輸出直流電，使得動力馬達得以驅動油/電混合動力機車的車輪旋轉，降壓限流單元(5)將來自於超級電容(4)的直流電降壓，並限制電流強度向啟動電池(6)輸出直流電，使啟動電池(6)充電。
當啟動電池(6)的蓄電量下降時，超級電容(4)對啟動電池(6)充電，使得啟動電池(6)能夠對油/電混合動力機車的啟動馬達供應電力，提高啟動燃油引擎運轉的可靠度，而超級電容(4)的蓄電量下降時，若發電機 (1)未運轉發電，副電池(7)對超級電容(4)提供穩定可靠的充電電力，若發電機(1)運轉發電，發電機(1)及副電池(7)均對超級電容(4)充電，超級電容(4)的蓄電不致耗盡，只要超級電容(4)能夠對啟動電池(6)有效充電，啟動電池(6)即可對啟動馬達供應電力，使燃油引擎能夠被啟動運轉，並可藉由副電池(7)對超級電容(4)充電。
由於超級電容(4)具有充/放電快速的特性，超級電容(4)作為動力馬達運轉所需電力的來源，不會產生經常性處在充電不足的狀態的問題，相較於利用二次鋰電池作為動力馬達運轉所需電力的來源而言，超級電容(4)沒有二次鋰電池的電池芯(cell)無法平衡修復的問題，使得超級電容(4)的使用壽命優於二次鋰電池。
由於副電池(7)係可視需要卸除的可卸式二次電池，平日即可將副電池(7)自油/電混合動力機車卸離後，利用外部的交流電源(例如：一般住家的市電電源)透過充電器對副電池(7)充電，且由於副電池(7)透過處理單元(3)對超級電容(4)充電，副電池(7)的電池種類及放電電壓不需要特別限制。

Claims (2)

  1. 一種車輛油/電混合動力的供電系統，由一超級電容、一啟動電池、一副電池、一發電機、一整流濾波單元、一處理單元及一降壓限流單元組成，其中，發電機是油/電混合動力機車的車載發電機，發電機與整流濾波單元耦接，處理單元與整流濾波單元及副電池分別耦接，副電池係可卸式二次電池，副電池與超級電容耦接，用於對超級電容提供回充電力，處理單元包含DC-DC升壓模組、穩壓模組及限流模組，超級電容與處理單元及油/電混合動力機車驅動車輪旋轉的動力馬達分別耦接，超級電容對動力馬達提供電力，據使動力馬達運轉，降壓限流單元與超級電容耦接，降壓限流單元包含DC-DC降壓模組及限流模組，啟動電池與降壓限流單元及油/電混合動力機車的啟動馬達分別耦接，且超級電容的電壓值高於啟動電池的電壓值，副電池的電壓值高於啟動電池的電壓值，據使超級電容對啟動電池充電。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之車輛油/電混合動力的供電系統，其中，發電機向整流濾波單元輸出交流電，整流濾波單元將交流電整流後濾波向處理單元輸出直流電，副電池向處理單元輸出直流電，處理單元將來自於整流濾波單元及/或副電池的直流電升壓並穩壓限流向超級電容輸出直流電，據使超級電容充電，超級電容對降壓限流單元輸出直流電，降壓限流單元將來自於超級電容的直流電降壓並限流向啟動電池輸出直流電，據使啟動電池充電。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105291862A (zh) * 2015-12-08 2016-02-03 南车株洲电力机车有限公司 一种基于超级电容的汽车启停系统及方法

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