具有复合型态电池输出的交通载具储能装置制造方法
【专利摘要】本申请涉及具有复合型态电池输出的交通载具储能装置。交通载具储能装置同时设置了具有功率型电池芯以及能量型电池芯的电池模块，且电池模块均是锂电池模块。当电动车需要短时间的大动力输出时，由具有功率型电池芯的动力输出电池模块提供大功率电力输出，当电动车需要长时间长距离的巡航时，则由具有较大能量密度的能量型电池芯的储能电池模块提供较小功率，且供电时间长的电力输出。本实用新型的交通载具储能装置兼具功率型与能量型电池芯的优点，同时改善功率型与能量型的缺点，并可应付快慢兼容的充电方式。
【专利说明】具有复合型态电池输出的交通载具储能装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电池储能装置，特别是有关一种用在乘用电动车辆与公共运输的电动巴士车辆的交通载具储能装置。
【背景技术】
[0002]由于能源的缺乏，最近几年电动车辆的使用与应用逐渐蓬勃发展。尤其在使用纯电动发动的大型巴士上可大幅减少碳排放量，因此将传统柴油巴士改为纯电动巴士是未来产业发展的重点。
[0003]然而电动巴士种类繁多，在其电池储能装置设计上，需依据所需的续航力与充电型态而选用不同的电池类型。一般而言，锂电池可分为功率型电池与能量型电池。功率型电池如磷酸铁锂电池，其特征为可允许较大功率输出，但其成本、单位体积能量密度与单位重量均高于能量型电池(如锂三元电池)。在以往的设计中，电动车的电池模块均是使用单一类型的电池芯串接整配成一电池储能装置。而这一个电池储能装置再直接与马达驱动器等串接来供给电能需求。这种使用单一类型的锂电池电芯是一种较为单纯的做法。然而这样的做法无法改善不同类型电池芯本身存在的缺点。例如，能量型电池芯虽有较佳的能量密度与成本优势，但无法应付大功率输出的要求。若是为了符合大功率输出而改用功率型电池芯，则其低能量密度与成本问题将产生体积过大与成本过高的问题。为了改善电池芯功率输出不足的问题，现有技术中有在锂电池输出端增设一个超级电容，作为输出功率辅助。虽然超级电容具有可瞬间大功率输出与使用寿命长等优点，但超级电容的输出时间过短，同时也无法储存够大的能量。因此这种加上超级电容的设计仅可用来应付在非常短暂时间的大功率输出的需求。
实用新型内容
[0004]为了解决上述的问题，本实用新型针对上述缺点加以改良，在电动车电池储能装置上突破以往观念，使用不同类型的电池芯共同串接为一个复合式电池芯电池系统。
[0005]本实用新型具有复合型态电池输出的交通载具储能装置的其中一个实施方式中，交通载具储能装置包含有驱动器、动力输出电池模块、储能电池模块以及输出马达。所述动力输出电池模块连接于所述驱动器，所述动力输出电池模块用来在第一时间区间内输出第一功率的电能至所述驱动器。所述储能电池模块连接于所述驱动器，所述储能电池模块用来在第二时间区间内持续输出第二功率的电能至所述驱动器。所述输出马达连接于所述驱动器，所述驱动器用来接收所述储能电池模块或所述动力输出电池模块所输出的电能以驱动所述输出马达运转。
[0006]本实用新型实施方式的交通载具储能装置中，其中所述储能电池模块包含有能量型电池芯，且所述能量型电池芯是锂三元电池。
[0007]本实用新型实施方式的交通载具储能装置中，其中所述动力输出电池模块包含有功率型电池芯，且所述功率型电池芯是磷酸铁锂电池。[0008]本实用新型实施方式的交通载具储能装置中，其中所述第一功率大于所述第二功率。
[0009]本实用新型实施方式的交通载具储能装置中，其中所述储能电池模块的容量是所述动力输出电池模块的容量的1.5倍以上。
[0010]本实用新型实施方式的交通载具储能装置中，其中所述动力输出电池模块另可以由高功率充电装置进行充电。
[0011]本实用新型的实施方式中所公开的交通载具储能装置兼具功率型与能量型电池芯的优点，同时改善功率型与能量型的缺点，并可应付快慢兼容的充电方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的具有复合型态电池输出的交通载具储能装置的一个实施方式的示意图。
[0013]图2显示了交通载具储能装置在另一种运作场合的动力输出状态。
[0014]图3是交通载具储能装置进行快速充电的示意图。
[0015]图4是交通载具储能装置进行一般充电的示意图。
[0016]其中，附图标记说明如下:
[0017]I 交通载具储能装置
[0018]10 储能电池模块
[0019]11 能量型电池芯
[0020]15 直流对直流转换器
[0021]20 动力输出电池模块
[0022]21 功率型电池芯
[0023]30 驱动器
[0024]40 输出马达
[0025]50 高功率充电装置
[0026]60 充电站
【具体实施方式】
[0027]在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求当中所提及的「包含」是一种开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。此外，「耦接」或「连接」一词在此包含任何直接及间接的电气或结构连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接/连接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电气/结构连接于所述第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电气/结构连接至所述第二装置。
[0028]请参考图1，图1是本实用新型的具有复合型态电池输出的交通载具储能装置I的一个实施方式的示意图。交通载具储能装置I包含了由一个储能电池模块10以及一个动力输出电池模块20所组成的复合型态的电能输出系统、一个驱动器30以及一个输出马达40。储能电池模块10通过一个直流对直流转换器15 (DC-DC converter)连接于驱动器30，动力输出电池模块20也连接于驱动器30，驱动器30再连接于输出马达40以作动力输出。交通载具储能装置I主要由两个不同类型的电池芯的电池模块所串接，例如储能电池模块10可包含一个具有高能量密度的能量型电池芯11，在本实用新型的实施方式中，能量型电池芯11优选地可以是一种锂三元电池，但不以此为限。动力输出电池模块20可包含一个可高功率输出的功率型电池芯21，在本实用新型的实施方式中，功率型电池芯21优选地可以是一种磷酸铁锂电池，但不以此为限。这样的系统可同时兼具功率型与能量型电池芯的优点，并可同时改善功率型与能量型电池芯的缺点。储能电池模块10或动力输出电池模块20所输出的电能则传送至驱动器30，并用以驱动输出马达40运转。
[0029]请继续参考图1，图1也显示了交通载具储能装置I应用在电动驱动的交通载具(如电动车)上，且在其中一种运作场合的动力输出状态。当电动车在短程行驶、在市区内或陡坡行驶而需要大动力输出的要求下，此时电动车主要使用动力输出电池模块20作为电力输出来源。若动力输出电池模块20的电量不足时，其不足的电能可由储能电池模块10的电能来补足。换句话说，在需要较大动力输出的行驶运作下，可由动力输出电池模块20提供较大的一第一功率的电能输出。
[0030]请参考图2，图2显示了交通载具储能装置I在另一种运作场合的动力输出状态。当电动车需要长程行驶时，由于此时不需较高的功率输出即可应付行驶状况，因此电动车主要使用储能电池模块10作为主要电力输出来源。若有突发状况发生以致于电动车需大功率输出以提升动力表现时，交通载具储能装置I也可转换为使用动力输出电池模块20作为主要的电力输出来源。换句话说，在需要长时间持续的动力输出的行驶运作下，可由储能电池模块10提供较小的一第二功率的电能输出，同时能维持长时间的续航力。进一步地说，动力输出电池模块20所使用的功率型电池芯21所输出的所述第一功率大于储能电池模块10所使用的能量型电池芯11所输出的所述第二功率，且由于储能电池模块10具有较佳的能量密度及成本优势，储能电池模块10的能量型电池芯11的容量优选地是动力输出电池模块20的功率型电池芯21的容量的1.5倍以上，然而本实用新型并不以此为限，若可以区别两种类型的电池模块，使两电池模块分别具有较大输出功率以及较大电池容量的特性，而可作为本实用新型的交通载具储能装置I的电力来源者，均应属于本实用新型的范围。
[0031]请参考图3以及图4，其中图3是交通载具储能装置I进行快速充电的示意图，图4是交通载具储能装置I进行一般充电的示意图。当考虑到充电时，本实用新型的交通载具储能装置I可同时符合快慢兼容的充电方式。在一般的使用时，交通载具储能装置I的储能电池模块10足可应付电动车行驶所需的续航里程。当储能电池模块10所储能的电能不足应付电动车所需的续航里程时，可将一个高功率充电装置50(快速充电器)连接于动力输出电池模块20以进行快速充电来加以提升其续航力，如图3所示。因动力输出电池模块20具有可高功率输出的功率型电池芯21，因此也可承受较高的功率输入。当使用高功率充电装置50进行高功率充电时，其高功率电流将只对动力输出电池模块20进行充电而不会对储能电池模块10充电，这样的设计可以保护储能电池模块10内的能量型电池芯11，使能量型电池芯11具有高寿命高安全性的效果。而在夜间或是电动车长时间停驶时，可使用具有较小功率充电的充电站60，以对储能电池模块10以及动力输出电池模块20同时进行充电,如图4所示。
[0032]本实用新型的实施方式中所公开的交通载具储能装置，同时设置了具有功率型电池芯以及能量型电池芯的电池模块，且电池模块均是锂电池模块。当电动车需要短时间的大动力输出时，由具有功率型电池芯的动力输出电池模块提供大功率电力输出，当电动车需要长时间长距离的巡航时，则由具有较大能量密度的能量型电池芯的储能电池模块提供较小功率，且供电时间长的电力输出。本实用新型的交通载具储能装置兼具功率型与能量型电池芯的优点，同时改善功率型与能量型的缺点，并可应付快慢兼容的充电方式。
[0033]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种具有复合型态电池输出的交通载具储能装置，其特征在于，所述交通载具储能装置包含有: 驱动器； 动力输出电池模块，连接于所述驱动器，所述动力输出电池模块用来在第一时间区间内输出第一功率的电能至所述驱动器； 储能电池模块，连接于所述驱动器，所述储能电池模块用来在第二时间区间内持续输出第二功率的电能至所述驱动器；以及 输出马达，连接于所述驱动器，所述驱动器用来接收所述储能电池模块或所述动力输出电池模块所输出的电能以驱动所述输出马达运转。
2.如权利要求1所述的交通载具储能装置，其特征在于，其中所述储能电池模块包含有能量型电池芯。
3.如权利要求2所述的交通载具储能装置，其特征在于，其中所述能量型电池芯是锂三元电池。
4.如权利要求1所述的交通载具储能装置，其特征在于，其中所述动力输出电池模块包含有功率型电池芯。
5.如权利要求4所述的交通载具储能装置，其特征在于，其中所述功率型电池芯是磷酸铁锂电池。
6.如权利要求1所述的交通载具储能装置，其特征在于，其中所述第一功率大于所述第二功率。
7.如权利要求1所述的交通载具储能装置，其特征在于，其中所述储能电池模块的容量是所述动力输出电池模块的容量的1.5倍以上。
8.如权利要求1所述的交通载具储能装置，其特征在于，其中所述动力输出电池模块另可以由高功率充电装置进行充电。
【文档编号】B60L11/18GK203752923SQ201420066352
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年2月14日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】李肇丰, 吴文, 简嘉宏 申请人:新普科技股份有限公司