能量管理裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能量管理技術(shù)，特別是涉及一種用于一載具的能量管理裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]美國專利第8027760號公開了一種現(xiàn)有的能量管理方法，用于進行一電動車的能量管理。電動車包括一超級電容、一電池及多個能量負載(例如馬達、空調(diào)等)。根據(jù)現(xiàn)有的能量管理方法，當電動車在一相對于一充電站的預(yù)設(shè)充電范圍中時，由充電站對超級電容及電池充電，并供應(yīng)能量負載所需的能量，而當電動車在充電范圍外時，先由超級電容供應(yīng)能量負載所需的能量，然后在超級電容的殘電量降至最低時，才由電池供應(yīng)能量負載所需的能量。
[0003]然而，現(xiàn)有的能量管理方法在改變能量負載所需能量的來源(例如從由充電站供應(yīng)能量改為由超級電容供應(yīng)能量，及從由超級電容供應(yīng)能量改為由電池供應(yīng)能量)時，是采用直接切換方式，這會導(dǎo)致能量負載的輸入功率出現(xiàn)較大的暫時性下降，使得電動車不能平順地行進。另外，現(xiàn)有的能量管理方法沒有對電池的放電做出限制，這會縮短電池的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一目的在于提供一種能量管理裝置，可以改善【背景技術(shù)】的至少一缺點。
[0005]本發(fā)明能量管理裝置適于安裝于一載具。該載具包括一高功率儲能裝置、一高能量儲能裝置及至少一能量負載。該高功率儲能裝置的功率密度大于該高能量儲能裝置的功率密度。該高能量儲能裝置的能量密度大于該高功率儲能裝置的能量密度。該能量管理裝置包含一能量轉(zhuǎn)移單元及一調(diào)配控制單元。該能量轉(zhuǎn)移單元適于電連接到該高功率儲能裝置、該高能量儲能裝置及該能量負載，且當該載具在一相對于一外部能量來源的預(yù)設(shè)的充電范圍中時，該能量轉(zhuǎn)移單元能夠電連接到該外部能量來源。該調(diào)配控制單元電連接到該能量轉(zhuǎn)移單元，至少根據(jù)該高功率儲能裝置的殘電量、該高能量儲能裝置的殘電量、該能量轉(zhuǎn)移單元是否電連接到該外部能量來源，及該載具的位置，產(chǎn)生一調(diào)配控制信號，并將該調(diào)配控制信號輸出至該能量轉(zhuǎn)移單元，以致該能量轉(zhuǎn)移單元根據(jù)該調(diào)配控制信號來執(zhí)行該高功率儲能裝置、該高能量儲能裝置、該外部能量來源與該能量負載間的能量轉(zhuǎn)移。當該調(diào)配控制單元判斷出該能量轉(zhuǎn)移單元電連接到該外部能量來源且該載具遠離該外部能量來源移動時，該能量轉(zhuǎn)移單元回應(yīng)該調(diào)配控制信號，執(zhí)行只從該外部能量來源或從該高功率儲能裝置及該外部能量來源兩者到該能量負載的能量轉(zhuǎn)移，該能量轉(zhuǎn)移單元執(zhí)行哪種能量轉(zhuǎn)移取決于該載具的位置。當該調(diào)配控制單元判斷出該能量轉(zhuǎn)移單元沒有電連接到該外部能量來源、該高能量儲能裝置的殘電量大于一預(yù)設(shè)的第一下限值且該高功率儲能裝置的殘電量大于一預(yù)設(shè)的第二下限值時，該能量轉(zhuǎn)移單元回應(yīng)該調(diào)配控制信號，執(zhí)行只從該高功率儲能裝置或從該高功率儲能裝置及該高能量儲能裝置兩者到該能量負載的能量轉(zhuǎn)移，該能量轉(zhuǎn)移單元執(zhí)行哪種能量轉(zhuǎn)移取決于該高功率儲能裝置的殘電量。
[0006]本發(fā)明所述能量管理裝置，還包含一功率需求估算單元。該功率需求估算單元根據(jù)該載具的駕駛狀態(tài)與該能量負載的操作狀態(tài)，估算出該載具所需的一估算功率，以便產(chǎn)生一指示該估算功率的估算信號。該調(diào)配控制單元還電連接到該功率需求估算單元以接收來自該功率需求估算單元的估算信號，且還根據(jù)該估算信號所指示的該估算功率產(chǎn)生該調(diào)配控制信號。當該能量轉(zhuǎn)移單元回應(yīng)該調(diào)配控制信號，執(zhí)行只從該外部能量來源到該能量負載的能量轉(zhuǎn)移時，該外部能量來源的輸出功率相同于該估算功率。當該能量轉(zhuǎn)移單元回應(yīng)該調(diào)配控制信號，執(zhí)行從該高功率儲能裝置及該外部能量來源兩者到該能量負載的能量轉(zhuǎn)移時，該高功率儲能裝置的輸出功率及該外部能量來源的輸出功率均與該載具的位置有關(guān)，并且該高功率儲能裝置的輸出功率與該外部能量來源的輸出功率的總和相同于該估算功率。當該能量轉(zhuǎn)移單元回應(yīng)該調(diào)配控制信號，執(zhí)行只從該高功率儲能裝置到該能量負載的能量轉(zhuǎn)移時，該高功率儲能裝置的輸出功率相同于該估算功率。當該能量轉(zhuǎn)移單元回應(yīng)該調(diào)配控制信號，執(zhí)行從該高功率儲能裝置及該高能量儲能裝置兩者到該能量負載的能量轉(zhuǎn)移時，該高功率儲能裝置的輸出功率及該高能量儲能裝置的輸出功率均與該高功率儲能裝置的殘電量有關(guān)，并且該高功率儲能裝置的輸出功率及該高能量儲能裝置的輸出功率的總和相同于該估算功率。
[0007]本發(fā)明所述能量管理裝置中，該充電范圍被界定在關(guān)聯(lián)于該外部能量來源的一預(yù)設(shè)的進入位置與一預(yù)設(shè)的脫離位置間，并具有一位于該進入位置與該脫離位置間的預(yù)設(shè)的切換位置。
[0008]本發(fā)明所述能量管理裝置中，當該調(diào)配控制單元判斷出該能量轉(zhuǎn)移單元電連接到該外部能量來源且該載具遠離該外部能量來源移動時，如果該載具的位置介于該進入位置與該切換位置間，該能量轉(zhuǎn)移單元回應(yīng)該調(diào)配控制信號，執(zhí)行只從該外部能量來源到該能量負載的能量轉(zhuǎn)移，如果該載具的位置介于該切換位置與該脫離位置間，該能量轉(zhuǎn)移單元回應(yīng)該調(diào)配控制信號，執(zhí)行從該高功率儲能裝置及該外部能量來源兩者到該能量負載的能量轉(zhuǎn)移，該高功率儲能裝置的輸出功率Php及該外部能量來源的輸出功率Pes分別如下所示:
[0009]Pes= (L2-L)/(L2_L1) XPsetl,
[0010]Php=PR-Pes,
[0011]其中，L為該載具的位置，LI為該切換位置，L2為該脫離位置，Psetl為一預(yù)設(shè)的第一功率設(shè)定值，PR為該估算功率。
[0012]本發(fā)明所述能量管理裝置中，當該調(diào)配控制單元判斷出該能量轉(zhuǎn)移單元沒有電連接到該外部能量來源、該高能量儲能裝置的殘電量大于該第一下限值且該高功率儲能裝置的殘電量大于該第二下限值時，如果該高功率儲能裝置的殘電量大于一大于該第二下限值的預(yù)設(shè)的門檻值，該能量轉(zhuǎn)移單元回應(yīng)該調(diào)配控制信號，執(zhí)行只從該高功率儲能裝置到該能量負載的能量轉(zhuǎn)移，如果該高功率儲能裝置的殘電量小于該門檻值，該能量轉(zhuǎn)移單元回應(yīng)該調(diào)配控制信號，執(zhí)行從該高功率儲能裝置及該高能量儲能裝置兩者到該能量負載的能量轉(zhuǎn)移，該高功率儲能裝置的輸出功率Php及該高能量儲能裝置的輸出功率Phe分別如下所示:
[0013]Php= (Qhp-Q2) / (Q1-Q2) XPset2，
[0014]Phe=PR-Php,
[0015]其中，Qhp為該高功率儲能裝置的殘電量，Ql為該門檻值，Q2為該第二下限值，Pset2為一預(yù)設(shè)的第二功率設(shè)定值，PR為該估算功率。
[0016]本發(fā)明所述能量管理裝置中，當該調(diào)配控制單元判斷出該能量轉(zhuǎn)移單元電連接到該外部能量來源且該載具不是遠離該外部能量來源移動時，該能量轉(zhuǎn)移單元回應(yīng)該調(diào)配控制信號，執(zhí)行從該外部能量來源到該高功率儲能裝置、該高能量儲能裝置及該能量負載中的至少一者的能量轉(zhuǎn)移。
[0017]本發(fā)明所述能量管理裝置中，當該調(diào)配控制單元判斷出該能量轉(zhuǎn)移單元沒有電連接到該外部能量來源且該高能量儲能裝置的殘電量不大于該第一下限值時，該能量轉(zhuǎn)移單元回應(yīng)該調(diào)配控制信號，執(zhí)行只從該高能量儲能裝置到該能量負載的能量轉(zhuǎn)移，該高能量儲能裝置的輸出功率為該估算功率及一預(yù)設(shè)的第一功率限制值中的較小者，當該調(diào)配控制單元判斷出該能量轉(zhuǎn)移單元沒有電連接到該外部能量來源、該高能量儲能裝置的殘電量大于該第一下限值且該高功率儲能裝置的殘電量不大于該第二下限值時，該能量轉(zhuǎn)移單元回應(yīng)該調(diào)配控制信號，執(zhí)行只從該高能量儲能裝置到該能量負載的能量轉(zhuǎn)移，該高能量儲能裝置的輸出功率為該估算功率及一預(yù)設(shè)的第二功率限制值中的較小者，該第二功率限制值大于該第一功率限制值。
[0018]本發(fā)明所述能量管理裝置中，該調(diào)配控制單元根據(jù)該高能量儲能裝置的輸出電壓及一預(yù)設(shè)的電流上限值得到該第二功率限制值。
[0019]本發(fā)明的另一目的在于提供一種能量管理方法，可以改善【背景技術(shù)】的至少一缺點。
[0020]本發(fā)明能量管理方法利用一安裝于一載具的能量管理裝置來進行該載具的能量管理。該載具包括一高功率儲能裝置、一高能量儲能裝置及至少一能量負載。該高功率儲能裝置的功率密度大于該高能量儲能裝置的功率密度。該高能量儲能裝置的能量密度大于該高功率儲能裝置的能量密度。該能量管理裝置電連接到該高功率儲能裝置、該高能量儲能裝置及該能量負載，且當該載具在一相對于一外部能量來源的預(yù)設(shè)的充電范圍中時，該能量管理裝置能夠電連接到該外部能量來源。該能量管理方法包含以下步驟:(A)當該能量管理裝置電連接到該外部能量來源時，通過該能量管理裝置，根據(jù)該載具的位置，判斷該載具是否遠離該外部能量來源移動；(B)當于步驟(A)中判斷出該載具遠離