TWI698361B

TWI698361B - 電池電力延續系統及電池電力延續方法

Info

Publication number: TWI698361B
Application number: TW108148691A
Authority: TW
Inventors: 林子閔
Original assignee: 天揚精密科技股份有限公司
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2020-07-11
Also published as: TW202126515A

Abstract

本發明的電池電力延續系統及其方法，該方法包括並聯步驟，其在電池供電系統啟動期間之啟動模式下，透過處理電路控制開關，使快速儲能模組與啟動電池並聯連接，用以啟動一啟動馬達；及選擇步驟，藉由使用公式(1) I _L× t _d≦ V _cap× C，及使用公式(2) I _L≦ V _cap/ (R _c+ R _sw)，有效選擇適當規格的該快速儲能模組的該電容值C以及該開關的該開關電阻值R _sw；因此可以避免發生設計過大造成體積或成本上升，或是設計過小無法達到預期效果，滿足電池電力延續系統啟動馬達之目的。

Description

電池電力延續系統及電池電力延續方法

本發明係與電池供電系統有關，特別是指一種電池電力延續系統及電池電力延續方法。

目前，車輛若發生欠電壓(啟動電池沒電)時，車輛是無法被原有的啟動系統啟動，因此，啟動系統需進行跨接啟動(jump start)，跨接啟動是在啟動電池的兩電極端並聯另一電池，以使啟動電池有足夠的電壓值來做觸發，這種跨接啟動的方式不僅麻煩，還可能會因為啟動電池的電極接錯而發生危險。

再者，車輛上任何需要使用啟動電池的電子裝置啟動瞬間都會讓啟動電池的電壓瞬間下降，因此，如何穩定啟動電池的電壓來延長電子裝置及點火系統壽命，以及如何增長啟動電池的壽命也亟待解決。

目前利用啟動電池啟動引擎的裝置，由於必需瞬間抽載大電流，多次作業將導致鉛酸電池劣化，而導致內阻升高，可是在啟動引擎的抽載大電流不變之下，鉛酸電池加速劣化，而導致電池漸漸失效。

超級電容組可以被用來當作一短時間的大電流充放電裝置，其需要透過一控制開關去控制其是否要做大電流充放電，因此如果需要用到大電流充放電的裝置(例如發電機或汽機車)相當適合使用超級電容組和控制開關去提供或關閉大電流。然而現今對於超級電容組及控制開關的組合最終可以放出多大的電流的評估並無可靠的選擇方法，因此可能發生設計過大(Over Spec.)造成體積或成本上升，或是設計過小(Under Spec.)無法達到預期效果。

有鑑於上述缺失，為達成上述目的，本發明的電池電力延續系統應用於一電池供電系統，且包括一快速儲能模組、一開關及一處理電路。開關供控制一快速儲能模組與一啟動電池間的連接。處理電路用以因應多種操作模式而切換該開關的動作，包括在啟動模式時，控制該開關使快速儲能模組並聯連接啟動電池。又，在依據一觸發信號進入充電模式時，控制該開關，使快速儲能模組斷開與啟動電池的並聯連接，且其中，該觸發信號是依據該電池供電系統的一運轉停止信號而產生。

本發明的目的在於提供一種電池電力延續系統，有效的去選擇適當規格的超級電容和適當規格的控制開關，藉由使用公式(1)I_L×t_d≦V_cap×C，其中I_L係該啟動馬達啟動期間的一負載電流，t_d係該快速儲能模組於啟動期間維持該啟動馬達的該負載電流I_L的一時間，V_cap係該快速儲能模組一額定電壓，計算該快速儲能模組一電容值C，進而得到對應該電容值C的一電阻值R_c，藉由滿足公式(2)：I_L≦V_cap/(R_c+R_sw)，而得到該開關的一開關電阻值R_sw，選擇適當規格的該快速儲能模組的該電容值C，以及選擇適當規格的該開關的該開關電阻值R_sw，因此可以避免發生設計過大(Over Spec.)造成體積或成本上升，或是設計過小(Under Spec.)無法達到預期效果，進而降低成本且保證電池供電系統能藉由電池電力延續系統可達成輔助啟動電池啟動的目的，且系統正常運作時還可達到穩定啟動電池電壓的功效，進而延長啟動電池和車載電子裝置的使用壽命。

又，為了達成本發明之另一目的，本發明所揭電池電力延續系統有效的去選擇適當規格的超級電容以及適當規格的控制開關，若以上述公式(1)選擇該電容值C，再由公式(2)計算所得之開關電阻值R_sw為市場上任一形式的開關均未能滿足，藉由選擇市場上已知的開關電阻值R_sw的開關，再由公式(2)在不變更該快速儲能模組的額定電壓V_cap條件下，選擇得到一電阻值R_c所對應之一電容值C，例如，可藉由選擇增加該快速儲能模組的該電容值C以得到較低該電阻值R_c滿足公式(2)，滿足該電池電力延續系統啟動該啟動馬達之目的。

又，為了達成本發明之另一目的，本發明所揭電池電力延續系統有效的去選擇適當規格的超級電容和適當規格的控制開關，若以上述公式(1)選擇該電容值C，再由公式(2)計算所得之開關電阻值R_sw為市場上任一形式的開關均未能滿足公式(2)，藉由選擇市場上已知的開關電阻值規格R_sw或大於且最接近上述公式(2) 所計算得的開關電阻值R_sw的開關，再藉由增加該快速儲能模組的該額定電壓V_cap滿足公式(2)，而選擇得到一電阻值R_c所對應的一電容值C，其中該快速儲能模組可為複數超級電容，增加該快速儲能模組的該額定電壓V_cap可為複數超級電容透過串接電壓要大於該額定電壓V_cap，以滿足該電池電力延續系統啟動該啟動馬達之目的。

為達成上述目的，本發明還提供一種電池電力延續方法，其包括一並聯步驟及一選擇步驟。並聯步驟用以在啟動模式時，控制開關，供使快速儲能模組與啟動電池並聯連接：選擇步驟藉由使用公式(1)I_L×t_d≦V_cap×C，其中I_L係該啟動馬達啟動期間的一負載電流，t_d係該快速儲能模組於啟動期間維持該啟動馬達的該負載電流I_L的一時間，V_cap係該快速儲能模組一額定電壓，計算該快速儲能模組一電容值C，進而得到對應市場上該電容值C的一電阻值R_c，再藉由使用公式(2)I_L≦V_cap/(R_c+R_sw)，計算該開關的一開關電阻值R_sw，有效選擇適當規格的該快速儲能模組的該電容值C，以及有效選擇適當規格的該開關的該開關電阻值R_sw，即有效選擇該快速儲能模組一電容值C滿足如公式(1)，以及有效選擇該開關的一開關電阻值R_sw滿足如公式(2)，因此可以避免發生設計過大(Over Spec.)造成體積或成本上升，或是設計過小(Under Spec.)無法達到預期效果，滿足電池電力延續系統啟動馬達之目的。

又，為了達成本發明之另一目的，本發明所揭電池電力延續方法更包括一判斷步驟，若以上述公式(1)選擇該電容值C，再由公式(2)計算所得之開關電阻值R_sw為市場上任一形式開關均未能滿足，再由公式(2)在不變更該快速儲能模組的額定電壓V_cap條件下，藉由選擇市場上已知的任一形式開關電阻值規格R_sw的開關，或選擇市場上已知的大於且最接近公式(2)所計算得的開關電阻值R_sw的開關，再選擇一電容值C對應之較低該電阻值R_c滿足公式(2)，例如，可藉由增加該快速儲能模組的該電容值C以得到較低該電阻值R_c滿足公式(2)，滿足該電池電力延續系統啟動該啟動馬達之目的。

又，為了達成本發明之另一目的，本發明所揭電池電力延續方法更包括一判斷步驟，若市場上任一形式的開關均未能滿足公式(2)，藉由選擇市場上已知的任一形式開關電阻值規格R_sw的開關，或大於且最接近上述公式(2)所計算得的開關電阻值R_sw的開關，再增加該快速儲能模組的該額定電壓V_cap滿足公式(2)，而選擇得到一電阻值R_c所對應的一電容值C，滿足該電池電力延續系統啟動該啟動馬達之目的。

又，為了達成本發明之另一目的，本發明所揭電池電力延續方法該判斷步驟中更包括藉由串聯複數快速儲能模組，達成增加該快速儲能模組的該額定電壓V_cap，例如其中該快速儲能模組係為複數超級電容，增加該快速儲能模組的該額定電壓V_cap係為複數超級電容透過串接電壓要大於該額定電壓V_cap。

藉由上述系統與方法，當系統停止運轉時，觸發信號可使處理電路將該啟動電池與快速儲能模組斷開並聯，並可讓該啟動電池對快速儲能模組進行充電達一可啟動電壓，待啟動時才又並聯啟動電池與快速儲能模組，以使電池供電系統可藉由快速儲能模組的電力來輔助啟動。因而於再次啟動時，啟動電池不用對快速儲能模組充電，而是立即讓該足夠電量的快速儲能模組作為電池啟動電池供電系統負載之輔助，而確保快速儲能模組輔助啟動成功，且降低該啟動電池因起動時被瞬間劇烈抽載所導致老化或退化的情形與速度，將可以使該啟動電池使用到一足以對該快速儲能模組充電到可啟動電壓的真正最少剩餘電能下限狀態，因此可真正放心地實現用盡啟動電池所有可用電能之功能，而能達到延長啟動電池壽命的目的。又，藉由在系統正常運轉時亦使快速儲能模組並聯該啟動電池，也可使啟動電池電壓維持穩定，而達到穩壓的效果，而能達到延長車載電子裝置使用壽命的目的。

有關本發明所提供之電池電力延續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。

10:電池電力延續系統

11:處理電路

111:輸入端

113:輸出端

115:升降壓模組

13:快速儲能模組

15、SW:開關

17:觸發開關

30:電池供電系統

31:啟動馬達

33:啟動電池

C:快速儲能模組的電容值

E:啟動電池的開路電壓

I_L:啟動馬達的負載電流

S1、S2、S3、S4:步驟

t_d:啟動時間長度

R_c:快速儲能模組的電阻值

R_TH:啟動電池的內阻值

V_L:啟動馬達的負載電壓

R_L:啟動馬達的負載阻抗值

R_sw:開關電阻值

圖1是依照本發明一實施例所繪示的電池電力延續系統搭配電池供電系統的方塊圖。

圖2是依照本發明一實施例所繪示的啟動馬達被啟動時的負載電壓及負載電流的時序示意圖。

圖3是依照本發明一實施例所繪示的啟動馬達、快速儲能模組與啟動電池的等效電路示意圖。

圖4是依照本發明一實施例所繪示的電池電力延續方法的啟動模式的步驟流程圖。

以下，茲配合各圖式列舉對應之較佳實施例來對本發明的電池電力延續系統及方法的組成構件、步驟及達成功效來作說明。然各圖式中電池電力延續系統及方法的構件、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。

如圖1所示，本發明的電池電力延續系統10連接電池供電系統30，本實施例中，電池供電系統30是車輛啟動系統，電池電力延續系統10則用於啟動電池33的供電輔助，電池供電系統30包括一啟動馬達31及一啟動電池33，啟動馬達31連接啟動電池33，在啟動模式時，啟動馬達31都是藉由啟動電池33及快速儲能模組13電性並聯連接，供應電力來達到啟動的目的，進而帶動引擎運轉，其中，電池供電系統30已是業界所週知的技術，於此不再贅述。

電池電力延續系統10主要包括一快速儲能模組13、一開關15及一處理電路11，處理電路11的一輸入端111連接電池供電系統30的啟動電池33，快速儲能模組13連接處理電路11的一輸出端113，開關15連接處理電路11的輸出端113、快速儲能模組13及電池供電系統30的啟動電池33。

處理電路11依據一觸發信號透過開關15斷開快速儲能模組13與啟動電池33的並聯連接，並使啟動電池33對快速儲能模組13進行充電，直到快速儲能模組13的電壓值到達一啟動電壓值；在本發明的一實施例中，處理電路11可以是硬體、韌體或是儲存在記憶體而由微處理器或是數位信號處理器所載入執行的軟體或機器可執行程式碼，若是採用硬體來實現，則處理電路11可以是由單一整合電路晶片所達成，也可以由多個電路晶片所完成，但本發明並不以此為限制，上述多個電路晶片或單一整合電路晶片可採用特殊功能積體電路(ASIC)或可程式化邏輯閘陣列(FPGA)來實現，而上述記憶體可以是例如隨機存取記憶體、唯讀記憶體或是快閃記憶體等等。

在本發明的一實施例中，處理電路11包括一升降壓(buck-boost)模組115，用以調整輸入端111的電壓值，並輸出電壓至輸出端113，本實施例中，升降壓模組115用以提高輸入端111電壓值，也就是讓輸出端113的電壓值高於輸入端111的電壓值，以對快速儲能模組13充電；此外，對快速儲能模組13充電也可以選用其他充電電路，例如升壓模組或其他電路，故不以升降壓模組為限。

在本發明所揭電池電力延續系統10的一實施例中，以汽車為例，快速儲能模組13係為超級電容組，啟動馬達31係為汽車引擎，啟動電池33係為鉛酸電池，汽車鉛酸電池的額定電壓一般為14V，而在今日市場上，一顆超級電容電壓受限於2.7V，為使超級電容能符合啟動汽車狀態，以增加超級電容的串數來增加額定電壓V_cap之目的，使用公式V_cap=2.7V×N>14V，取N=6，V_cap=16.2V，即6顆超級電容透過串接電壓16.2V使其大於汽車鉛酸電池電壓14V，由於超級電容組的充放電速度較啟動電池33快，因此，超級電容組能在短時間內累積到啟動時所需的電壓，且超級電容的壽命也較啟動電池33長久，但快速儲能模組13不以超級電容組為限。

於此實施例，觸發信號藉由一觸發開關17來提供，觸發開關17連接處理電路11，處理電路11依據觸發信號命令開關15斷開或電性並聯啟動電池33及快速儲能模組13，但觸發信號不以觸發開關17來提供為限，觸發信號亦可藉由無線訊號、車輛啟動或停止訊號來提供。

本實施例中，開關15可以是一繼電器(Relay)、電晶體或由電子電路所構成，因此，開關15不以單一開關元件為限。

以上說明本發明的電池電力延續系統10的組成，隨後，詳述本發明的電池電力延續系統10及電池電力延續方法的運作及功效。

請參照圖2是依照本發明一實施例所繪示的啟動馬達31被啟動時的負載電壓V_L及負載電流I_L的時序示意圖，其中橫軸表示時間，縱軸表示電壓值V或電流值I；啟動馬達31需要瞬間的巨大電流(即啟動期間的負載電流I_L)來啟動，因此可根據負載電流I_L的變化而估算出啟動時間長度t_d；除此之外，當啟動馬達31啟動時，也可根據負載電壓V_L的變化而估算出啟動馬達31的啟動時間長度t_d。

請合併參照圖1及圖3，此時處理電路11可控制開關15，以使快速儲能模組13電性並聯連接啟動電池33以共同提供啟動馬達31的啟動電能，其等效電路如圖3所示，其中E表示啟動電池33的開路電壓，R_TH表示啟動電池33的內阻值，C表示快速儲能模組13的電容值，R_c表示快速儲能模組13的電阻值，V_cap表示快速儲能模組13的額定電壓(圖未示)，V_L表示啟動馬達31的負載電壓，I_L表示啟動馬達31的負載電流，R_L表示啟動馬達31的負載阻抗值，而R_sw表示開關SW的的開關電阻值。

請續參照圖1，在啟動模式時，開關15依據電池供電系統30的一啟動信號導通，而讓啟動電池33及快速儲能模組13形成電性並聯連接，其中，啟動信號可以是電池供電系統30直接提供或是電池供電系統30提供給處理電路11，再由處理電路11提供給開關15，啟動信號是業界所週知透過電池供電系統30的啟動開關(圖未示)來產生，故於此不贅述。

快速儲能模組13一電容值C滿足如公式(1)所示：I_L×t_d≦V_cap×C，其中I_L係該啟動馬達31啟動期間的一負載電流，t_d係該快速儲能模組13維持該啟動馬達31於啟動期間的該負載電流I_L的一時間，V_cap係該快速儲能模組13一額定電壓，進而得到對應該電容值C的一電阻值R_c；以及該開關SW的一開關電阻值R_sw藉由滿足如公式(2)所示：I_L≦V_cap/(R_c+R_sw)，而得到該開關SW的一開關電阻值R_sw，以達有效選擇適當規格的該快速儲能模組13的該電容值C，以及有效選擇適當規格的該開關SW的該開關電阻值R_sw，滿足該電池電力延續系統10啟動馬達31之目的，其中I_L及t_d與汽車引擎的C.C.數有關，R_c及C與超級電容規格有關，R_sw與零件有關。

例如汽車電瓶電壓最高14V，一顆超級電容電壓為2.7V，超級電容透過串接電壓要大於汽車電瓶電壓，V_cap=2.7V×N>14V，取N=6，即需要6顆相同規格的超級電容串接形成超級電容組，V_cap=16.2V，該汽車啟動馬達31啟動期間的一負載電流I_L=100A，t_d=0.5秒，計算公式(1)：I_L×t_d≦V_cap×C，電容值C≧(100A×0.5秒)/16.2V=3.1F，由於這是串聯6顆相同規格的超級電容得到的超級電容組電容值，因此超級電容組其中每一顆超級電容的電容值需要達到3.1F×6=18.6F，可選擇市場上25F的超級電容，其對應的內阻R_c’為0.026Ohm，即超級電容組的阻值R_c=R_c’×6，再計算符合公式(2)：I_L≦V_cap/(R_c+R_sw)，即，R_sw≦(V_cap/I_L)-R_c，R_sw≦16.2V/100A-0.026Ohm×6，開關電阻值R_sw≦0.006Ohm，即需要選擇開關電阻值R_sw小於等於0.006的開關SW。

又例如汽車電瓶電壓最高14V，一顆超級電容電壓為2.7V，超級電容透過串接電壓要大於汽車電瓶電壓，V_cap=2.7V×N >14V，取N=6，即6顆相同規格的超級電容串接形成超級電容組，V_cap=16.2V，該汽車啟動馬達31啟動期間的負載電流I_L=500A，t_d=0.2秒，計算公式(1)：I_L×t_d≦V_cap×C，C≧(500A×0.2秒)/16.2V=6.17F，由於這是串聯6顆相同規格的超級電容得到的超級電容組電容值，因此，超級電容組其中每一顆超級電容的電容值需要達到6.17F×6=37.02F，可選擇市場上50F的超級電容，其對應的內阻R_c’為0.017Ohm，即超級電容組的阻值R_c=R_c’×6，再計算符合公式(2)：I_L≦V_cap/(R_c+R_sw)，即，R_sw≦(V_cap/I_L)-R_c，R_sw≦16.2V/500A-0.017Ohm×6，得到一開關電阻值R_sw≦-0.07Ohm，因此市場上任一形式開關電阻值R_sw的規格最小值未能滿足公式(2)，此時可藉由選擇市場上任一已知的開關電阻值規格R_sw，較佳例為選擇市場上大於且最接近上述公式(2)所計算得的開關電阻值R_sw的開關SW，再由公式(2)在不變更該快速儲能模組13的額定電壓V_cap條件下，選擇得到一電阻值R_c所對應之一電容值C，例如，可選擇增加該快速儲能模組13的該電容值C以得到滿足公式(2)的該較低電阻值R_c，以滿足該電池電力延續系統10啟動該啟動馬達31之目的，例如要符合公式(2)，在啟動馬達31啟動期間的一負載電流I_L=500A，選擇市場上開關SW的開關電阻值R_sw=0.02Ohm，因此符合公式(2)的超級電容組的阻值R_c需要小於0.0124Ohm，由於這是串聯6顆相同規格R_c’的超級電容得到的超級電容組的阻值R_c，即R_c=R_c’×6，其中每一顆超級電容的阻值R_c’需要小於0.00206Ohm，因此選擇市場上320F超級電容規格對應的電阻值R_c’為0.002Ohm，符合公式(2)：I_L≦V_cap/(R_c+R_sw)，即，500A≦16.2V/(0.002Ohm×6+0.02Ohm)=506A。

當以公式(1)選擇該電容值C，再由公式(2)計算所得之開關電阻值R_sw為市場上任一形式的開關SW均未能滿足時，亦可藉由選擇市場上任一已知的開關電阻值規格R_sw，較佳例為選擇市場上大於且最接近上述公式(2)所計算得的開關電阻值R_sw的開關SW，再藉由增加該快速儲能模組13的該額定電壓V_cap滿足公式(2)，而選擇得到一電阻值R_c所對應的一電容值C，以滿足該電池電力延續系統10啟動該啟動馬達31之目的，其中該快速儲能模組13可為一超級電容組，該超級電容組係為串接複數超級電容，增加該快速儲能模組13的該額定電壓V_cap係為複數超級電容透過串接電壓大於該額定電壓V_cap，例如汽車電瓶電壓最高14V，一顆超級電容電壓為2.7V，超級電容透過串接電壓要大於汽車電瓶電壓，V_cap=2.7V×N>14V，取N=6，即6顆相同規格的超級電容串接形成超級電容組，V_cap=16.2V，該汽車啟動馬達31啟動期間的負載電流I_L=500A，t_d=0.2秒，計算公式(1)：I_L×t_d≦V_cap×C，C≧(500A×0.2秒)/16.2V=6.17F，由於這是串聯6顆相同規格的超級電容得到的超級電容組電容值，因此，超級電容組其中每一顆超級電容的電容值需要達到6.17F×6=37.02F，可選擇市場上50F的超級電容，其對應的內阻R_c’為0.017Ohm，即超級電容組的阻值R_c=R_c’×6，再計算符合公式(2)：I_L≦V_cap/(R_c+R_sw)，即，R_sw≦(V_cap/I_L)-R_c，R_sw≦16.2V/500A-0.017Ohm×6，得到一開關電阻值R_sw≦-0.07Ohm，因此市場上任一形式開關電阻值R_sw的規格最小值未能滿足公式(2)，此時可藉由選擇市場上任一形式開關電阻值R_sw的規格，較佳例為選擇市場上大於且最接近上述公式(2)所計算得的開關電阻值R_sw的開關SW，再增加該快速儲能模組13之該額定電壓V_cap滿足公式(2)，例如，為增加該快速儲能模組13之該額定電壓V_cap，即由原6顆相同規格的超級電容串接形成超級電容組增加至7顆相同規格的超級電容串接形成超級電容組，一顆超級電容電壓為2.7V，超級電容透過串接電壓，V_cap=2.7V×N>14V，取N=7，V_cap=18.9V，要符合公式(2)的超級電容組的阻值R_c需要小於0.0178Ohm，由於這是串聯7顆相同規格R_c’的超級電容得到的超級電容組的阻值R_c，即R_c=R_c’×7，其中每一顆超級電容的阻值R_c’需要小於0.00254Ohm，因此選擇市場上320F超級電容規格對應的電阻值R_c’為0.002Ohm，符合公式(2)：I_L≦V_cap/(R_c+R_sw)，即，500A≦18.9V/(0.002Ohm×7+0.02Ohm)=555.882A。

當啟動電池33的電壓值過低，這個現象也被稱為欠電壓，表示電池供電系統30不能正常啟動，在充電模式中是透過觸發開關17使處理電路11進入該充電模式，處理電路11依據觸發開關17透過開關15斷開啟動電池33與快速儲能模組13之間的電性連接，並透過剩餘的啟動電池33的電力來對快速儲能模組13進行充電，快速儲能模組13(例如超級電容組)具有較啟動電池33更快的充放電能力，因此，快速儲能模組13能快速充電累積至所需的電壓值。再者，快速儲能模組13具有能單獨啟動引擎所需的電量，且即使當啟動電池33的壽命容量剩下5%甚至以下時，仍能充飽快速儲能模組13並發動引擎，如此實際上啟動電池33的使用壽命將大幅延長。

當快速儲能模組13電壓低於一預設值時，亦可透過觸發開關17使處理電路11進入該充電模式，處理電路11依據觸發開關17透過開關15斷開啟動電池33與快速儲能模組13之間的電性連接，並透過啟動電池33的電力來對快速儲能模組13進行充電，使快速儲能模組13充電至所需的電壓值。

請合併參照圖1、圖3及圖4，圖4是依照本發明一實施例所繪示的電池電力延續方法的啟動模式的步驟流程圖，可用於圖1所示的電池電力延續系統10，但本發明不限於此。首先，步驟S1：並聯步驟，快速儲能模組13與啟動電池33並聯連接，其在一電池供電系統30啟動期間之一啟動模式下，透過一處理電路11控制一開關15，使一快速儲能模組13與一啟動電池33並聯連接，用以啟動一啟動馬達31；及步驟S2：選擇步驟，選擇快速儲能模組13及開關15，藉由使用公式(1)I_L×t_d≦V_cap×C，其中I_L係該啟動馬達31啟動期間的一負載電流，t_d係該快速儲能模組13維持該啟動馬達31於啟動期間的該負載電流I_L的一時間，V_cap係該快速儲能模組13一額定電壓，計算該快速儲能模組13一電容值C，進而得到對應該電容值C的一電阻值R_c，再藉由使用公式(2)I_L≦V_cap/(R_c+R_sw)，計算該開關SW的一開關電阻值R_sw，而能有效選擇適當規格的該快速儲能模組13的該電容值C，以及有效選擇適當規格的該開關SW的該開關電阻值R_sw，因此可以避免發生設計過大(Over Spec.)造成體積或成本上升，或是設計過小(Under Spec.)無法滿足該電池電力延續系統10啟動該啟動馬達31之目的。

更包括步驟S3：判斷步驟，判斷是否以公式(1)選擇該電容值C，再由公式(2)計算所得之開關電阻值R_sw為市場上任一形式的開關SW均未能滿足，若是，則執行步驟S4：再由公式(2)在不變更該快速儲能模組的額定電壓V_cap條件下，選擇市場上已知或大於且最接近上述公式(2)所計算得的開關電阻值R_sw的開關SW，再選擇一電容值C對應之較低該電阻值R_c滿足公式(2)，滿足該電池電力延續系統10啟動該啟動馬達31之目的。

或更包括步驟S3：判斷步驟，判斷是否以公式(1)選擇該電容值C，再由公式(2)計算所得之開關電阻值R_sw為市場上任一形式的開關SW均未能滿足，若是，則執行步驟S4：選擇市場上已知或大於且最接近上述公式(2)所計算得的開關電阻值R_sw的開關SW，再增加該快速儲能模組13的該額定電壓V_cap滿足公式(2)，而選擇得到一電阻值R_c所對應的一電容值C，滿足該電池電力延續系統10啟動該啟動馬達31之目的。

在步驟S4中，更包括該快速儲能模組13係為複數超級電容，增加該快速儲能模組13的該額定電壓V_cap係為複數超級電容透過串接電壓大於該額定電壓V_cap。

在步驟S2：選擇步驟，有效選擇適當規格的該快速儲能模組13的該電容值C滿足公式(1)，以及有效選擇適當規格的該開關SW的該開關電阻值R_sw滿足公式(2)，或者在步驟S4：市場上任一形式的開關均未能滿足公式(2)，選擇增加該快速儲能模組13的該電容值C以得到較低該電阻值R_c滿足公式(2)，或者是藉由增加該快速儲能模組13的該額定電壓V_cap滿足公式(2)。

另外，關於電池電力延續方法的其他實施細節，可由圖1及圖4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。

本發明所揭啟動用電池供電系統30的電池電力延續系統10，不以汽車之啟動電池33為限，該電池電力延續系統10也可以被應用在各種配置啟動電池31而需要較大電力來起動電動機的各種可能裝置，例如無線吸塵器、柴油發電機等，或是以電池供電但瞬間需要較大電流等大負載的電池供電系統30。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，因而在此所稱啟動電池包含非啟動用的電池。

最後，強調本發明之電池電力延續系統及電池電力延續方法均等範圍包括但不限於此實施之舉例，本發明於前揭實施例中所揭露的構成元件及步驟，僅為舉例說明，並非用來限制本案之範圍，其他等效元件及步驟的替代或變化，亦應為本案之申請專利範圍所涵蓋。

S1、S2、S3、S4:步驟

Claims

一種電池電力延續系統，用於連接一電池供電系統，該電池供電系統包括一啟動馬達以及一啟動電池，該電池電力延續系統包括：一快速儲能模組；一開關，供控制該快速儲能模組與該啟動電池間的連接；以及一處理電路，用於該啟動馬達進入一啟動模式時，控制該開關使該快速儲能模組並聯連接該啟動電池；其中該快速儲能模組的一電容值C滿足以下的公式(1)：I_L×t_d≦V_cap×C，其中I_L係該啟動馬達啟動期間的一負載電流，t_d係該快速儲能模組維持該啟動馬達於啟動期間的該負載電流I_L的一時間，V_cap係該快速儲能模組一額定電壓，進而得到對應該電容值C的一電阻值R_c；以及藉由滿足以下的公式(2)：I_L≦V_cap/(R_c+R_sw)，而得到該開關的一開關電阻值R_sw；當以公式(1)選擇該電容值C，再由公式(2)計算所得之開關電阻值R_sw為市場上任一形式開關均未能滿足時，藉由選擇市場上任一已知的開關電阻值規格R_sw，再由公式(2)在不變更該快速儲能模組的額定電壓V_cap條件下，選擇得到一電阻值R_c所對應之一電容值C。
如請求項1所述的電池電力延續系統，其中選擇市場上任一已知的開關電阻值規格R_sw係為選擇市場上已知大於且最接近公式(2)所計算得的開關電阻值R_sw的開關。
一種電池電力延續系統，用於連接一電池供電系統，該電池供電系統包括一啟動馬達以及一啟動電池，該電池電力延續系統包括：一快速儲能模組；一開關，供控制該快速儲能模組與該啟動電池間的連接；以及一處理電路，用於該啟動馬達進入一啟動模式時，控制該開關使該快速儲能模組並聯連接該啟動電池；其中該快速儲能模組的一電容值C滿足以下的公式(1)：I_L×t_d≦V_cap×C，其中I_L係該啟動馬達啟動期間的一負載電流，t_d係該快速儲能模組維持該啟動馬達於啟動期間的該負載電流I_L的一時間，V_cap係該快速儲能模組一額定電壓，進而得到對應該電容值C的一電阻值R_c；以及藉由滿足以下的公式(2)：I_L≦V_cap/(R_c+R_sw)，而得到該開關的一開關電阻值R_sw；當以公式(1)選擇該電容值C，再由公式(2)計算所得之開關電阻值R_sw為市場上任一形式開關均未能滿足時，藉由選擇市場上任一已知的開關電阻值規格R_sw，再藉由增加該快速儲能模組的該額定電壓V_cap滿足公式(2)，而選擇得到一電阻值R_c所對應的一電容值C。
如請求項3所述的電池電力延續系統，其中該快速儲能模組係為一超級電容組，該超級電容組係為串接複數超級電容，增加該快速儲能模組的該額定電壓V_cap係為複數超級電容透過串接電壓大於該額定電壓V_cap。
一種電池電力延續方法，包括：一並聯步驟，其在一電池供電系統啟動期間一啟動模式下，透過一處理電路控制一開關，使一快速儲能模組與一啟動電池並聯連接，用以啟動一啟動馬達；一選擇步驟，藉由使用公式(1)I_L×t_d≦V_cap×C，其中I_L係該啟動馬達啟動期間的一負載電流，t_d係該快速儲能模組維持該啟動馬達於啟動期間的該負載電流I_L的一時間，V_cap係該快速儲能模組一額定電壓，計算該快速儲能模組一電容值C，進而得到對應該電容值C的一電阻值R_c，再藉由使用公式(2)I_L≦V_cap/(R_c+R_sw)，計算該開關的一開關電阻值R_sw；以及一判斷步驟，若以公式(1)選擇該電容值C，再由公式(2)計算所得的開關電阻值R_sw為市場上任一形式開關電阻均未能滿足時，再由公式(2)在不變更該快速儲能模組的額定電壓V_cap條件下，藉由選擇市場上已知的開關電阻值R_sw的開關，再選擇一電容值C對應的較低該電阻值R_c滿足公式(2)。
如請求項5所述之電池電力延續方法，在該判斷步驟中，選擇市場上已知的開關電阻值R_sw的開關係為選擇市場上已知大於且最接近公式(2)所計算得的開關電阻值R_sw的開關。
一種電池電力延續方法，包括：一並聯步驟，其在一電池供電系統啟動期間一啟動模式下，透過一處理電路控制一開關，使一快速儲能模組與一啟動電池並聯連接，用以啟動一啟動馬達；一選擇步驟，藉由使用公式(1)I_L×t_d≦V_cap×C，其中I_L係該啟動馬達啟動期間的一負載電流，t_d係該快速儲能模組維持該啟動馬達於啟動期間的該負載電流I_L的一時間，V_cap係該快速儲能模組一額定電壓，計算該快速儲能模組一電容值C，進而得到對應該電容值C的一電阻值R_c，再藉由使用公式(2)I_L≦V_cap/(R_c+R_sw)，計算該開關的一開關電阻值R_sw；以及一判斷步驟，若以公式(1)選擇該電容值C，再由公式(2)計算所得的開關電阻值R_sw為市場上任一形式開關均未能滿足時，藉由選擇市場上已知的開關電阻值R_sw的開關，再增加該快速儲能模組的該額定電壓V_cap滿足公式(2)，而選擇得到一電阻值R_c所對應的一電容值C。
如請求項7所述之電池電力延續方法，該判斷步驟中更包括該快速儲能模組係為一超級電容組，該超級電容組係為串接複數超級電容，增加該快速儲能模組的該額定電壓V_cap係為複數超級電容透過串接電壓大於該額定電壓V_cap。