專利名稱：電動(dòng)車用電池組信息即時(shí)計(jì)算方法及用該方法的電動(dòng)車輛的制作方法
電動(dòng)車用電池組信息即時(shí)計(jì)算方法及用該方法的電動(dòng)車輛
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種關(guān)于電動(dòng)車輛的信息計(jì)算方法特別是一種電池組電量相關(guān)信息計(jì)
算方法及用該方法的電動(dòng)車輛。背景技術(shù)：
對(duì)于電動(dòng)腳踏車、電動(dòng)機(jī)車、電動(dòng)汽車及其他結(jié)合電源動(dòng)力而驅(qū)動(dòng)車體的電動(dòng)車 輛而言，動(dòng)力來源主要由電池所提供，依照現(xiàn)今技術(shù)，單次充電后可行駛的里程相較于一般 燃油、燃?xì)怛?qū)動(dòng)車輛短，亦缺乏那樣密集分布的加油(氣)站，然而在油氣存量日減、價(jià)格暴 增、環(huán)保意識(shí)日益提升的環(huán)境氛圍下，油氣驅(qū)動(dòng)車輛市場(chǎng)日益低靡，電動(dòng)車輛則日漸受人矚目。 由于電動(dòng)車輛具有上述行程有限的困擾，行駛至半途沒電受困的問題時(shí)有所聞。 因此，已有業(yè)者提出記錄電動(dòng)車輛充電時(shí)的電流大小、電壓及時(shí)間，以得到充電的總電能及 放電的總電能，以此方法估算該組電池剩余電量值，并于電量過低時(shí)提出警示。常見的檢測(cè) 方法有安培_小時(shí)法及瓦特_小時(shí)法。 一般安培_小時(shí)法中，只記錄充電的電流大小及時(shí) 間，累積其充電量(庫(kù)倫值)，在放電時(shí)，記錄其電流大小及時(shí)間，累積其放電量(庫(kù)倫值)， 則電池的殘余能量為充電能量減去放電能量的值。在該安培_小時(shí)法中，因?yàn)殡姵仉妷旱?變異，而使得電池的真正電能容量與估算電量不相同，以致準(zhǔn)確性較差。 隨后演進(jìn)出瓦特_小時(shí)法，由量測(cè)充放電的電池電壓、充放電電流及時(shí)間，得到充 電的總電能及放電的總電能(瓦特-小時(shí))，以此方法得到電池的剩余電量。此方法固然較 以往的安培-小時(shí)法估算更準(zhǔn)確。但電動(dòng)車輛上電池的充電效率并非100%，此值不僅隨著 不同電池而有所差異、也可能隨充電電池老化而逐漸劣化、更可能受環(huán)境因素影響而改變， 故在估算充入充電電池的電能時(shí)，若效率以100%計(jì)，總電能將偏離實(shí)際狀況。一般而言，是 依照經(jīng)驗(yàn)選擇充電效率介于80 90%之間，但此數(shù)值并無客觀且定量的科學(xué)推算，更無法 充分顯示充電電池的老化問題。 此外，放電過程中，由電池儲(chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能輸出的放電效率，亦會(huì)受到諸 如溫度等環(huán)境及電池本身?xiàng)l件等多種因素、甚至電池老化的影響而有所變化，使得放電效 率亦非100%，目前一般亦是依照經(jīng)驗(yàn)選擇一個(gè)假設(shè)數(shù)值，并無客觀與定量推算流程，同樣 無法因電池的老化而即時(shí)反應(yīng)實(shí)際狀況。 再者，電池即使不使用，仍會(huì)因內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)而自我放電、減少剩余電能，其自我 放電率也隨不同電池而異，可能介于每個(gè)月10 20%的范圍。對(duì)一個(gè)每天充電至飽和的 電池而言，此誤差只占總電能1%以內(nèi)，影響不大。但如某一個(gè)使用者每天只將電池充電到 80 90%即停止，則此自我放電的誤差無法被重置補(bǔ)償，而會(huì)隨使用時(shí)間累積，使誤差逐 漸擴(kuò)大，估算所得的剩余電量日益失真；而對(duì)此電能損耗，目前也沒有客觀且定量的方法計(jì) 算。 圖1及圖2所示是一種利用常見電動(dòng)車輛電量估算系統(tǒng)20的電動(dòng)車輛10(于此 圖示為一電動(dòng)汽車)，該估算系統(tǒng)20是透過一組偵測(cè)記錄器，對(duì)設(shè)置在該常見電動(dòng)車輛10上的電池組的物理與電性變化進(jìn)行即時(shí)偵測(cè)監(jiān)控并將記錄資料透過通訊單元傳送至遠(yuǎn)端 監(jiān)控中心，并由監(jiān)控中心依照該資料記錄判定電池組殘余電量是否不足或有異常狀態(tài)，并 透過電信設(shè)備以無線傳輸方式發(fā)送信號(hào)，例如將電力不足的提示以手機(jī)簡(jiǎn)訊傳送至事先登 錄者的預(yù)定手機(jī)，提醒駕駛者電量狀態(tài)，以此維護(hù)駕車者行駛的安全。 然而，上述估算系統(tǒng)20，不僅需在車輛上設(shè)置通訊介面，并仰賴密集分布的基地臺(tái) 作為溝通橋梁以發(fā)送及接受信號(hào)，還必須備有一遠(yuǎn)端監(jiān)控中心處理大量資料，整套系統(tǒng)不 僅價(jià)格昂貴，轉(zhuǎn)嫁于電動(dòng)車輛10的購(gòu)買者后，必然降低市場(chǎng)接受度。且遠(yuǎn)端監(jiān)控中心承接 大量的資料有待處理，并需設(shè)法確保所發(fā)送的警示信號(hào)不致遺漏；尤其，此等處理極難收取 費(fèi)用，并涉及個(gè)人隱私，無疑平添實(shí)際使用的困難。 換言之，當(dāng)下電動(dòng)車輛產(chǎn)業(yè)急需一種能大致正確估算充電電池的充電效率、放電 效率、電能損耗率及剩余電量的方法與應(yīng)用該方法的電動(dòng)車輛，并且無須花費(fèi)不必要的通 信及其他硬體架構(gòu)成本；再利用所獲得電池的充電效率、放電效率、電池系統(tǒng)及車輛的耗電 率等因子，算出電池的正確剩余電量值，以估算出符合電動(dòng)車輛行車狀態(tài)及個(gè)人駕駛習(xí)慣 的續(xù)航行程而提供使用者參考。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的之一，在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗用資源有限的電池組電量相關(guān)信息
計(jì)算方法。 本發(fā)明另一目的，在于提供一種可以精確且客觀地定量計(jì)算電池組電量相關(guān)信息
的計(jì)算方法，以隨時(shí)獲得電池組的正確狀態(tài)因子。 本發(fā)明再一目的，在于提供一種可以定量估算電池組的充電效率變異、放電效率、 以及電池系統(tǒng)與車輛漏電問題，而在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)予以示警的電池組電量相關(guān)信息計(jì)算方 法。 本發(fā)明又一目的，在于提供一種依照電動(dòng)車輛電量狀況及車行狀況估計(jì)其可供行 駛的距離的電動(dòng)車輛。 本發(fā)明揭示一種電池組電量相關(guān)信息計(jì)算方法，其中所述的電池組具有一個(gè)預(yù)定 飽和狀態(tài)值Ef ，且電池組分別電氣聯(lián)接至一組充電裝置及一組耗電裝置，充電裝置輸入電 池組的電能、及電池組輸出至耗電裝置的電能均可被一組偵測(cè)處理裝置所量測(cè)，所述方法 包括下列步驟a)在電池組達(dá)到預(yù)定飽和狀態(tài)值時(shí)，紀(jì)錄該時(shí)點(diǎn)作為一個(gè)時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn) tfl ;b)由偵測(cè)處理裝置自該時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)^起，量測(cè)輸入及輸出電池組的電能；C)偵測(cè) 電池組是否再度達(dá)到預(yù)定飽和狀態(tài)值Ef，若達(dá)到時(shí)，計(jì)算由時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)tfl至再度達(dá)到 預(yù)定飽和狀態(tài)值Ef另一時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)tf2的時(shí)間間隔Tet，及其中用以充電的時(shí)間間隔 tD ;及d)依照時(shí)間間隔內(nèi)的總輸入及輸出電能，以及時(shí)間間隔長(zhǎng)度，計(jì)算時(shí)間間隔內(nèi)，非輸 出至耗電裝置的電能損耗率Pe。 本發(fā)明又揭示一種電動(dòng)車用電池組信息即時(shí)計(jì)算方法，其中電池組具有一個(gè)預(yù) 定飽和狀態(tài)值Ef及一個(gè)預(yù)定低限狀態(tài)Eb，且電池組分別電氣連結(jié)至一組充電裝置及一組 耗電裝置，充電裝置輸入電池組的電能、及電池組輸出至耗電裝置的電能均可被一組偵測(cè) 處理裝置所量測(cè)，該方法包括下列步驟h)在電池組達(dá)到預(yù)定飽和狀態(tài)值或預(yù)定低限狀態(tài) 時(shí)，紀(jì)錄該時(shí)點(diǎn)作為一個(gè)時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)tstart ;i)由偵測(cè)處理裝置自該時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)
6t^rt起，量測(cè)輸入/輸出電池組的電能、及各輸入/輸出的時(shí)間間隔；j)偵測(cè)電池組是否再 度達(dá)到預(yù)定飽和/低限狀態(tài)，以及是否達(dá)到預(yù)定低限/飽和狀態(tài)值，度量并記錄上述兩者的 較先發(fā)生者的時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)tmw，及較后發(fā)生者的時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)t d ;其中時(shí)間計(jì)算 基準(zhǔn)點(diǎn)的電池組狀態(tài)中，至少有一個(gè)位于預(yù)定飽和狀態(tài)值及一個(gè)位于預(yù)定低限狀態(tài)；及k) 依照時(shí)間間隔內(nèi)的總輸入及輸出電能，以及時(shí)間間隔長(zhǎng)度，計(jì)算時(shí)間間隔內(nèi)，充電效率e c 及/或放電效率eD。 上述方法可以應(yīng)用如下所述的電動(dòng)車輛，且該車輛可電氣連接至一組充電裝置而 接受充電裝置輸入的電能，該電動(dòng)車輛包括一組量測(cè)所述電動(dòng)車輛行駛速度及/或距離 的車行狀況檢測(cè)裝置；一組供應(yīng)該電動(dòng)車輛消耗電能、并可接受該充電裝置輸入電能、且具 有一個(gè)預(yù)定飽和狀態(tài)值Ef的電池組；一組記錄該電池組達(dá)到預(yù)定飽和狀態(tài)值時(shí)刻作為一 個(gè)時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)；自該基準(zhǔn)點(diǎn)起，量測(cè)該充電裝置輸入該電池組、及由該電池組輸出的電 能；偵測(cè)該電池組再度達(dá)到預(yù)定飽和狀態(tài)值的再度飽和時(shí)刻、及該再度飽和時(shí)刻與基準(zhǔn)點(diǎn) 的時(shí)間間隔；依照該時(shí)間間隔內(nèi)的總輸入/輸出電能以及該時(shí)間間隔長(zhǎng)度，計(jì)算該時(shí)間間 隔內(nèi)非供應(yīng)至所述電動(dòng)車輛的電能損耗率；依照電能損耗率計(jì)算電池組的剩余電量；及依 照電池組剩余電量、及該車行狀況檢測(cè)裝置輸出資料，估算電動(dòng)車輛續(xù)航行程的偵測(cè)處理 裝置；及一組顯示該偵測(cè)處理裝置估算的續(xù)航行程的顯示裝置。 本發(fā)明能精確估量電池組的電能相關(guān)信息，并依照電池組剩余電量及所檢測(cè)的車 行狀況，計(jì)算電動(dòng)車輛續(xù)航行程，且以一方便車輛駕駛者察覺的顯示方式表示行車信息；不 僅如此，本發(fā)明更能由此方法求得的電能損耗率及充放電效率，客觀且定量地計(jì)算獲得上 述電池組相關(guān)因子，藉此清楚得知此電動(dòng)車輛是否需要檢修或與其配合的充電裝置發(fā)生問 題，大幅提升使用者的信息正確性。


圖1為常見電動(dòng)車輛電量估算系統(tǒng)的系統(tǒng)介面示意圖；
圖2為常見電動(dòng)車輛電量估算系統(tǒng)的系統(tǒng)運(yùn)作方塊示意圖；
圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例的電動(dòng)車輛外觀的立體示意圖； 圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例的電動(dòng)車所應(yīng)用電池組電量相關(guān)信息計(jì)算方法的相關(guān) 方塊示意圖； 圖5為本發(fā)明第一實(shí)施例的電池組電』 圖6為本發(fā)明第-



的電量
的電量
實(shí)施例的電池組電j
t相關(guān)信息計(jì)算方法的流程圖； t相關(guān)信息計(jì)算方法所估算的電j
t狀態(tài)圖
圖7為本發(fā)明第一實(shí)施例的電動(dòng)車輛的部份方塊示意圖
圖8為本發(fā)明第一實(shí)施例的電動(dòng)車輛處于待機(jī)狀態(tài)，顯示裝置的俯視示意圖； 圖9為本發(fā)明第一實(shí)施例的電動(dòng)車輛行駛中，顯示裝置的俯視示意圖。 圖10為本發(fā)明第二實(shí)施例的電池組電量相關(guān)信息計(jì)算方法所估算電量第一態(tài)樣 狀態(tài)圖11為本發(fā)明第二實(shí)施例的電池組電量相關(guān)信息計(jì)算方法所估算電量第二態(tài)樣 狀態(tài)圖；及
圖12為本發(fā)明第二實(shí)施例的電池組電量相關(guān)信息計(jì)算方法的流程圖。主要元件符號(hào)說明
1Q、10'...電動(dòng)車輛 20...常見電動(dòng)車輛電量估算系統(tǒng)40...充電裝置31..電池組32...耗電裝置33..偵測(cè)處理裝置34...車行狀況檢測(cè)裝置35..顯示裝置331...控制器332..電壓/電流偵測(cè)器335...時(shí)脈訊號(hào)控制模組61 '66、71 75...流程步驟
具體實(shí)施方式

有關(guān)本發(fā)明的前述及其它技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下配合附圖的較佳實(shí)施例 的詳細(xì)說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。為方便說明，本發(fā)明的電池組電量相關(guān)信息計(jì)算方法中的 電動(dòng)車輛均以如圖3所示的電動(dòng)機(jī)車為例，當(dāng)然，其他電池組或其它型式電動(dòng)車輛亦均可 應(yīng)用本案揭示的電量估算方法獲得相同數(shù)據(jù)資料。 —般電動(dòng)車輛10'所用的鋰電池組為保護(hù)電池組均設(shè)置有保護(hù)電路板，并以電池 組的電壓作為指標(biāo)，例如一顆電池單體的飽和電壓可達(dá)4.2伏特，故當(dāng)串聯(lián)五顆電池單體 作為一組電池組時(shí)，總飽和電壓將達(dá)21伏特，且經(jīng)大電流充能時(shí)，各個(gè)電池極易分別達(dá)到 飽和電壓狀態(tài)而影響充能效率；再者，即使未經(jīng)使用，電池組在任何時(shí)間，均存在有少量漏 電電流，以致充電時(shí)，充電器將給予電池組不正確的電量，如此長(zhǎng)期下來將對(duì)電池組造成持 續(xù)性的傷害。本發(fā)明為說明起見，請(qǐng)參照?qǐng)D4所示的本發(fā)明第一實(shí)施例，明了電動(dòng)車輛10' 應(yīng)用本發(fā)明的電量相關(guān)信息計(jì)算方法的相關(guān)配置，該方法令一組充電裝置40電氣聯(lián)接電 動(dòng)車輛10'的電池組31，以進(jìn)行儲(chǔ)能，并利用一組偵測(cè)處理裝置33對(duì)電池組31所獲電能、 及向耗電裝置32所輸出電能進(jìn)行監(jiān)控，其中耗電裝置32代表電動(dòng)車輛10'內(nèi)部所有消耗 電能的元件及管線。 如圖5及圖6、圖7所示的本例電量相關(guān)信息計(jì)算方法，依步驟61，當(dāng)偵測(cè)處理裝 置33測(cè)得電池組31電量達(dá)到一預(yù)定飽和狀態(tài)值時(shí)，記錄為時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)tfl，能量標(biāo)記 及時(shí)間標(biāo)記則分別為Ef及t = 0，并視此為電池組31的起始狀態(tài)，按步驟62，自tfl起，量 測(cè)輸入及輸出電池組的電能；隨后于步驟63偵測(cè)電池組再達(dá)到預(yù)定飽和狀態(tài)值時(shí)刻tf2， 計(jì)算由tfl至tf2的時(shí)間間隔Tet，依步驟64透過一時(shí)脈訊號(hào)控制模組335開始計(jì)算電動(dòng) 車輛10'與電池組31的自我放電與漏電損耗，并以電壓/電流偵測(cè)器332自該時(shí)間計(jì)算基 準(zhǔn)點(diǎn)tfl起，量測(cè)輸入及輸出電池組31的輸入、輸出電流1。、Iu及輸入、輸出電壓V。、Vu，由于 電功率P = V I，故由偵測(cè)處理裝置33中的控制器331計(jì)算至?xí)r間t時(shí)，<formula>formula see original document page 8</formula>
<formula>formula see original document page 8</formula> 為說明起見，圖6中繪示由時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)tfl起的充電與耗電狀況，例釋如時(shí) 段tull中，因電能損耗率Pe為一出廠前已知量測(cè)值，電動(dòng)車輛10'在一般道路行駛電池 組31于此時(shí)段的總耗電能=輸出電能￡1!11+自我放電與電路整體微小漏電的損耗電能PeXtull ;隨后電動(dòng)車輛10'進(jìn)入山區(qū)，因此時(shí)段tul2的輸出電能Eul2增力B，總耗電能斜 率更陡峭；至?xí)r段tul3則回復(fù)平坦路面行駛，因此總耗電能斜率回復(fù)與tull相同。
行駛上述時(shí)間后，使用者在時(shí)段tcl將電動(dòng)車輛IO'的電池組31連接充電裝置充 電，此時(shí)，tu21表示電動(dòng)車輛10'既未充電也沒有行駛的時(shí)段，影響電池組31的因素將僅剩 自我放電與漏電總和的電能損耗PeXtu21 ;至?xí)r段tu22，電動(dòng)車輛10'再度行駛于平坦路 面。同理，經(jīng)過tc2與tc3的充電時(shí)段以及tu31與tu32的時(shí)段后，電壓/電流偵測(cè)器332 測(cè)得該電池組31再度達(dá)到預(yù)定飽和狀態(tài)值，并定義此時(shí)刻為tf2。 藉由時(shí)脈訊號(hào)控制模組335的時(shí)脈訊號(hào)資料，控制器331累積計(jì)算該時(shí)間間隔Tet 內(nèi)的總輸入電能Ect二Ecl+Ec2+Ec3即總充電能量，亦可表為fPc'dt，實(shí)際儲(chǔ)存至電池組31
的能量，則需考慮出廠前已量得的充電效率ec，而應(yīng)為Sc fPc'dt;并計(jì)算時(shí)間間隔Tet內(nèi)
總輸出電能Eut = Eull+Eul2+Eul3+Eu22+Eu32，即總耗電能量，u'dt，并靠率出廠前已經(jīng)
in
Sc(Ect)-丄(Eut)
t得的放電效率￡。；再依照 ~— ^ eD
、Pe=
Tet 代入該時(shí)間間隔內(nèi)的總輸入及輸出電能，以及該時(shí)間間隔長(zhǎng)度，計(jì)算該時(shí)間間隔 內(nèi)，非輸出至耗電裝置的電能損耗率Pe。由此，依步驟65將電能損耗率Pe代入下列電量 計(jì)算式，即可正確求得由電池組31達(dá)飽和狀態(tài)值的任一時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)tfl起，在某時(shí)間t 的剩余電量Er(t)=Ef—丄fPu. dt + sc fPc. dt -Pe-(t) 如前文所述，本發(fā)明不僅精準(zhǔn)地計(jì)算出電池組31的正確剩余電量，更可輔以一車 行狀況檢測(cè)裝置34，檢得例如車速、馬達(dá)轉(zhuǎn)速等一般行車信息，并假定當(dāng)其它行車條件如當(dāng) 時(shí)的風(fēng)力、晴雨?duì)顩r、地形路況起伏、輪胎氣壓、載重量等條件不劇烈變化下，估計(jì)依照前述 量測(cè)所得的馬達(dá)及電池組31的使用效率，正確評(píng)估目前殘余電量所能提供的行駛距離，并 顯示于顯示裝置35以避免駕駛者自行預(yù)估剩余電量出錯(cuò)的可能。 圖8及圖9分別為電動(dòng)車輛處于待機(jī)中、及車速估算完畢二種狀態(tài)的顯示裝置示 意圖。圖8中，電動(dòng)車輛尚未啟動(dòng)，其行車速率及可行駛距離皆未顯示。而如圖9所示，電 動(dòng)車輛以該車行狀況檢測(cè)裝置偵知足夠參考數(shù)據(jù)以供偵測(cè)處理裝置判斷當(dāng)時(shí)車輛狀況對(duì) 電池組輸出電能的影響；因此，顯示裝置35儀表板上顯示有電動(dòng)車輛的精確殘電量。
利用本發(fā)明以上所提電池殘量處理器，可以得到目前電池的殘余能量ER，如果再 由車輛控制器中的電壓偵測(cè)器與電流偵測(cè)器，得到由電池組供應(yīng)至車輛的即時(shí)輸出電壓值 Vi與電流值Ii，則其輸入功率Pi = Vi ，Ii，再由車輛控制器中得到目前的行駛速度V。如 果假設(shè)以目前的行車條件下，則電池的殘余能量ER尚可行駛(ER/Pi)時(shí)間，因此可行駛的 距離為 SR = ER/Pi*V
9
此信息亦可呈現(xiàn)于顯示裝置上，令駕駛者清楚得知以目前車況行駛尚可行駛多少 距離及多久時(shí)間，而不需由駕駛者自行由電量粗估續(xù)航行程。又者，上述充電效率、、放電 效率h及電能損耗率Pe的數(shù)值，除供計(jì)算電動(dòng)車輛的殘余電量外，尚可作為電池性能好
壞及車輛電路狀況的判別標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)充電效率或放電效率降低至超過一個(gè)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，亦可 由偵測(cè)控制裝置提供一個(gè)警示訊號(hào)，提醒駕駛?cè)穗姵匦阅芤呀?jīng)劣化，需視情況進(jìn)行深度放 電與充電的「再活化」，或甚至直接更換新電池組，當(dāng)電能損耗率過高時(shí)，也需視情況維修保 養(yǎng)相關(guān)電路或元件，以避免無謂漏電。 更進(jìn)一步按步驟66，當(dāng)電池組31經(jīng)過長(zhǎng)期使用后，其充電效率、、放電效率h 或電能損耗率Pe將可能有不同的改變幅度，故以電池組31充電效率^或放電效率e。作 為未知數(shù)；電動(dòng)車輛經(jīng)過一段預(yù)定使用時(shí)間后，由其前段時(shí)間間隔Tet內(nèi)的輸入電能、輸出 電能、時(shí)間間隔長(zhǎng)度，利用下式
Pe(Tet)+丄faPudt
f。Pc.dt
In 或&=—
&『Pc.dt-Pe.(Tet) 輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，即可得到新的當(dāng)下充電效率^或放電效率h。并隨時(shí)將最新的 充電效率與放電效率代入，又可再度即時(shí)計(jì)算出最新的電能損耗率Pe。當(dāng)然，亦可取三個(gè)相 異的時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)，以其中兩者作為積分的起迄點(diǎn)，獲得一道計(jì)算式；并替換起迄點(diǎn)其中 的一個(gè)而獲得另一道計(jì)算式，將兩道算式聯(lián)立，即可同時(shí)得知充電效率^與放電效率e。。
以下藉由圖10及圖11實(shí)施例所示，對(duì)照?qǐng)D12說明上述計(jì)算。其中，電池組具有 一個(gè)預(yù)定飽和狀態(tài)值Ef及一個(gè)預(yù)定低限狀態(tài)Eb ，且如同前例，由充電裝置輸入電池組的電 能、及電池組輸出至耗電裝置的電能均可被一組偵測(cè)處理裝置所量測(cè)，電池組的電量狀態(tài) 也因而變化。 本例中，按步驟71，以電池組任一次達(dá)到預(yù)定飽和狀態(tài)值Ef時(shí)，紀(jì)錄該時(shí)點(diǎn)作為 時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)t^rt'，并接續(xù)步驟72，于偵測(cè)電池組隨后達(dá)到預(yù)定低限狀態(tài)Eb時(shí)，記錄此 時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)tmiddl/ ，并度量該兩點(diǎn)所距時(shí)間段Tet/ ，并依步驟73在其后再度達(dá)到預(yù)定 飽和狀態(tài)值Ef的時(shí)間訂為計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)tend'及度量時(shí)間段Tet2'。 由于新出廠的電能損耗率Pe、充入電能Ect'、充能耗時(shí)tc及所耗電能 Eut = Eull' +Eul2' +Eul3'為已知，故可以步驟74，輪流選擇上述三個(gè)時(shí)間計(jì)算 基準(zhǔn)點(diǎn)tstart， 、 We， 、 tend，中的任兩者，分別作為^與t2者代入下式，并變更其
Pe. (Tet)+丄(*。 Pu. dt + (Ef - Eb)
中 一 個(gè)時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)再度代入下式Se =-^
f。Pc.dt
fcpudt
ec f 。 Pc. dt - Pe. (Tet) + (Ef - Eb)
10
由于三個(gè)不同時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)可以獲得兩道獨(dú)立方程式，因此可以同時(shí)解算出充 電效率與放電效率兩個(gè)未知數(shù)。 當(dāng)然，如熟悉本技術(shù)領(lǐng)域者所能輕易理解，圖10中的電池組充電狀態(tài)雖是以充 飽_用至低限_再度充飽為例，但本發(fā)明的計(jì)算方式并不局限于該種模式，如圖11所 示，即使電池組在某次達(dá)到預(yù)定飽和狀態(tài)值Ef并被當(dāng)作時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)tstart"后， 電能并未一直消耗至低限狀態(tài)，而是經(jīng)過兩次不同耗電速率的行駛Eull"及Eul2"后， 再經(jīng)過Ecl"的充電歷程而在時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)tmiddle"重新被充至飽和狀態(tài)值，再經(jīng) 歷兩次不同耗電速率的行駛Eul3"及Eul4"后，才達(dá)到預(yù)定低限狀態(tài)Eb，并被記錄為時(shí)
Pe. (Tet) +丄j*。 Pu. dt + (Ef - Eb)
間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)tend"，同樣可代入下列算式^ =--或
<formula>formula see original document page 11</formula>例如以tstart"至tmiddle"代入sd =~^-2~^-式中，則分
ec廠Pc dt - Pe. (Tet) + (Ef陽Eb)
子部分主要計(jì)算Eull"及Eul2"的電能損耗，分母則計(jì)算Ecl"的電能充入及Tetl"時(shí)間內(nèi) 的電能損耗。另以tmiddle"及tend"同樣代入同一式中，則分子部分主要計(jì)算Eul3"及 Eul4"的電能損耗，分母則是Tet2"時(shí)間內(nèi)的電能損耗。兩式共同消去同e。，即可求出唯 一未知數(shù)^;重新將^代回方程式中，又可同步解出放電效率h。因此，得以即時(shí)解算 出與電池性能及計(jì)算殘余電量相關(guān)的所有資料。 甚至再增加一個(gè)電能達(dá)飽和狀態(tài)值或低限狀態(tài)的時(shí)間點(diǎn)，藉以增加第三道算式， 同步解算包括充電效率、放電效率及電能損耗率三個(gè)未知數(shù)。尤其實(shí)際放電時(shí)，放電效率更 可能為電流量I的函數(shù)，雖然因變化量有限，可粗略以常數(shù)看待，但若欲即時(shí)精密獲得上述 諸多電量相關(guān)信息時(shí)，仍可藉助取樣更多電池組充電狀態(tài)位于Ef或Eb時(shí)的參考點(diǎn)，增加聯(lián) 立方程式的算式數(shù)目，即可以步驟75即時(shí)解算出更復(fù)雜的因子(Pe)。 如此，藉由本發(fā)明所揭示的電池組電量相關(guān)信息計(jì)算方法，利用已知的充電效率、 放電效率及電能損耗率，相互配合量測(cè)電池充放電過程的能量及時(shí)態(tài)變化精確估算出電池 組正確剩余電量；不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占用資源有限，更能檢得行車狀況對(duì)于耗電量的影響，增 加探測(cè)電量的精確度，并方便駕駛者清楚確認(rèn)可繼續(xù)航程。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即凡 依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍及發(fā)明說明書內(nèi)容所作簡(jiǎn)單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明專利 涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種電動(dòng)車用電池組信息即時(shí)計(jì)算方法，其中所述電池組具有一個(gè)預(yù)定飽和狀態(tài)值Ef，且該電池組分別電氣連結(jié)至充電裝置及耗電裝置，該充電裝置輸入該電池組的電能、及該電池組輸出至該耗電裝置的電能均可被偵測(cè)處理裝置所量測(cè)，該方法包括下列步驟a)在該電池組達(dá)到該預(yù)定飽和狀態(tài)值時(shí)，紀(jì)錄該時(shí)點(diǎn)作為一個(gè)時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)tf1；b)由該偵測(cè)處理裝置自該時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)tf1起，量測(cè)輸入及輸出該電池組的電能；c)偵測(cè)該電池組是否再度達(dá)到該預(yù)定飽和狀態(tài)值Ef，若達(dá)到時(shí)，計(jì)算由該時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)tf1至該再度達(dá)到該預(yù)定飽和狀態(tài)值Ef另一時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)tf2的時(shí)間間隔Tet；及d)依照該時(shí)間間隔內(nèi)的總輸入及輸出電能，以及該時(shí)間間隔長(zhǎng)度，計(jì)算該時(shí)間間隔內(nèi)，非輸出至該耗電裝置的電能損耗率Pe。
2. 如權(quán)利要求1所述的計(jì)算方法，其特征在于，其中該電能損耗率<formula>formula see original document page 2</formula>其中^為充電效率，h為放電效率，Ect為該時(shí)間間隔內(nèi)的總充 電能量j"Pc'dt， But為該時(shí)間間隔內(nèi)的總耗電能量fPu'dt 。 tfi tn
3. 如權(quán)利要求l或2所述的計(jì)算方法，其特征在于，更包括在步驟d)后，依照電能損耗 率Pe，計(jì)算該電池組的剩余電量的步驟e)。
4. 如權(quán)利要求3所述的計(jì)算方法，其特征在于，其中剩余電量<formula>formula see original document page 2</formula>
5. 如權(quán)利要求1或2所述的計(jì)算方法，其特征在于，更包括依照電能損耗率Pe，計(jì)算充 電效率e c的步驟f)。
6. 如權(quán)利要求5所述的計(jì)算方法，其特征在于，其中充電效率<formula>formula see original document page 2</formula>
7. 如權(quán)利要求1或2所述的計(jì)算方法，其特征在于，更包括依照該電能損耗率Pe，計(jì)算 充電效率h的步驟g)。
8. 如權(quán)利要求7所述的計(jì)算方法，其特征在于，其中該放電效率 <formula>formula see original document page 2</formula>
9. 一種電動(dòng)車用電池組信息即時(shí)計(jì)算方法，其中該電池組具有一個(gè)預(yù)定飽和狀態(tài)值 Ef及一個(gè)預(yù)定低限狀態(tài)Eb，且該電池組分別電氣連結(jié)至充電裝置及耗電裝置，該充電裝置 輸入該電池組的電能、及該電池組輸出至該耗電裝置的電能均可被偵測(cè)處理裝置所量測(cè)， 該方法包括下列步驟h)在該電池組達(dá)到該預(yù)定飽和狀態(tài)值或預(yù)定低限狀態(tài)時(shí)，紀(jì)錄該時(shí)點(diǎn)作為一個(gè)時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)tstart ;i)由該偵測(cè)處理裝置自該時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)tstart起，量測(cè)輸入/輸出該電池組的電能、 及各該輸入/輸出的時(shí)間間隔；j)偵測(cè)該電池組是否再度達(dá)到該預(yù)定飽和/低限狀態(tài)，以及是否達(dá)到該預(yù)定低限/飽和狀態(tài)值，度量并記錄上述兩者的較先發(fā)生者的時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)tmw，及較后發(fā)生者的時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)t d ;其中該等時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)的該電池組狀態(tài)中，至少有一個(gè)位于該預(yù)定飽 和狀態(tài)值及一個(gè)位于該預(yù)定低限狀態(tài)；及k)依照該時(shí)間間隔內(nèi)的總輸入及輸出電能，以及該等時(shí)間間隔長(zhǎng)度，計(jì)算該等時(shí)間間 隔內(nèi)，充電效率ec及/或放電效率eD。
10. 如權(quán)利要求9所述的計(jì)算方法，其特征在于，更包括在該步驟k)后，計(jì)算電能損耗一 Sr(Ect)隱丄(Eut) ^ 率Pc— gD 的步驟D 。
11. 如權(quán)利要求9或10所述的計(jì)算方法，其特征在于，其中步驟k)中，該充電效率ec與放電效率h分別為<formula>formula see original document page 3</formula>sc f。 Pc. dt國(guó)Pe (Tet) + (Ef隱Eb)
12. 如權(quán)利要求9或10所述的計(jì)算方法，更包括于上述步驟的后的下列步驟 m)由上述充電效率^及/或放電效率e。計(jì)算該電池組殘余電量ER;及n)將上述電池組殘余電量除以輸出電功率及利用當(dāng)時(shí)速度，獲得續(xù)航行程SR及/或續(xù) 航時(shí)間。
13. 如權(quán)利要求12所述的計(jì)算方法，其特征在于，其中該步驟n)更包括下列次步驟 nl)獲得該電池組輸出電功率Pi及該電動(dòng)車行駛速度V ;n2)將該電池組殘余電量除以該電池組輸出電功率并乘以該電動(dòng)車行駛速度，求出該 續(xù)航行程，即SR = ER/Pi V。
14. 一種電動(dòng)車輛，是可電氣連接至充電裝置而接受該充電裝置輸入的電能，該電動(dòng)車 輛包括量測(cè)該電動(dòng)車輛行駛速度及/或距離的車行狀況檢測(cè)裝置；供應(yīng)該電動(dòng)車輛消耗電能、并可接受該充電裝置輸入電能、且具有一個(gè)預(yù)定飽和狀態(tài) 值Ef的電池組；記錄該電池組達(dá)到該預(yù)定飽和狀態(tài)值時(shí)刻作為一個(gè)時(shí)間計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)；自該基準(zhǔn)點(diǎn)起， 量測(cè)該充電裝置輸入該電池組、及由該電池組輸出的電能；偵測(cè)該電池組再度達(dá)到該預(yù)定 飽和狀態(tài)值的再度飽和時(shí)刻、及該再度飽和時(shí)刻與該基準(zhǔn)點(diǎn)的時(shí)間間隔；依照該時(shí)間間隔 內(nèi)的總輸入/輸出電能以及該時(shí)間間隔長(zhǎng)度，計(jì)算該時(shí)間間隔內(nèi)非供應(yīng)至該電動(dòng)車輛的電 能損耗率；依照該電能損耗率計(jì)算該電池組的剩余電量；及依照該電池組剩余電量、及該車行狀況檢測(cè)裝置輸出資料，估算該電動(dòng)車輛續(xù)航行程的偵測(cè)處理裝置；及 顯示該偵測(cè)處理裝置估算的續(xù)航行程的顯示裝置。
15. 如權(quán)利要求14所述的電動(dòng)車輛，其特征在于，其中該偵測(cè)處理裝置包括 電氣連接該電池組的電流/電壓偵測(cè)器；及電氣連接該電流/電壓偵測(cè)器及該車行狀況檢測(cè)裝置的控制器。
16. 如權(quán)利要求15所述的電動(dòng)車輛，其特征在于，其中該控制器更包括一個(gè)提供時(shí)脈 訊號(hào)，供該控制器獲得參考時(shí)間資料的時(shí)脈訊號(hào)控制模組。
全文摘要
本發(fā)明是一種電動(dòng)車用電池組信息即時(shí)計(jì)算方法及用該方法的電動(dòng)車輛，其中電池組具有預(yù)定飽和狀態(tài)及預(yù)定低限狀態(tài)，且累積量測(cè)計(jì)算該電池組自預(yù)定飽和狀態(tài)起，由充電裝置輸入電能、向耗電裝置所輸出電能及其時(shí)間狀態(tài)，直到再度飽和狀態(tài)時(shí)刻及/或達(dá)到低限狀態(tài)時(shí)刻，并依此計(jì)算得出各時(shí)間點(diǎn)中，整體充電效率、放電效率、電能損耗率、及該電池組的剩余電量，并藉由一組車行狀況檢測(cè)裝置，量測(cè)電動(dòng)車行駛速度及/或距離，再由該偵測(cè)處理裝置綜合上述量測(cè)結(jié)果，估算該電動(dòng)車輛續(xù)航行程，并可輸出顯示而供使用者參考。
文檔編號(hào)B60L11/18GK101750584SQ20081018281
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者張秀洲, 王遵義 申請(qǐng)人:易維特科技股份有限公司