能量管理装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能量管理技术，特别是涉及一种用于一载具的能量管理装置及方法。
【背景技术】
[0002]美国专利第8027760号公开了一种现有的能量管理方法，用于进行一电动车的能量管理。电动车包括一超级电容、一电池及多个能量负载(例如马达、空调等)。根据现有的能量管理方法，当电动车在一相对于一充电站的预设充电范围中时，由充电站对超级电容及电池充电，并供应能量负载所需的能量，而当电动车在充电范围外时，先由超级电容供应能量负载所需的能量，然后在超级电容的残电量降至最低时，才由电池供应能量负载所需的能量。
[0003]然而，现有的能量管理方法在改变能量负载所需能量的来源(例如从由充电站供应能量改为由超级电容供应能量，及从由超级电容供应能量改为由电池供应能量)时，是采用直接切换方式，这会导致能量负载的输入功率出现较大的暂时性下降，使得电动车不能平顺地行进。另外，现有的能量管理方法没有对电池的放电做出限制，这会缩短电池的使用寿命。
【发明内容】
[0004]本发明的一目的在于提供一种能量管理装置，可以改善【背景技术】的至少一缺点。
[0005]本发明能量管理装置适于安装于一载具。该载具包括一高功率储能装置、一高能量储能装置及至少一能量负载。该高功率储能装置的功率密度大于该高能量储能装置的功率密度。该高能量储能装置的能量密度大于该高功率储能装置的能量密度。该能量管理装置包含一能量转移单元及一调配控制单元。该能量转移单元适于电连接到该高功率储能装置、该高能量储能装置及该能量负载，且当该载具在一相对于一外部能量来源的预设的充电范围中时，该能量转移单元能够电连接到该外部能量来源。该调配控制单元电连接到该能量转移单元，至少根据该高功率储能装置的残电量、该高能量储能装置的残电量、该能量转移单元是否电连接到该外部能量来源，及该载具的位置，产生一调配控制信号，并将该调配控制信号输出至该能量转移单元，以致该能量转移单元根据该调配控制信号来执行该高功率储能装置、该高能量储能装置、该外部能量来源与该能量负载间的能量转移。当该调配控制单元判断出该能量转移单元电连接到该外部能量来源且该载具远离该外部能量来源移动时，该能量转移单元回应该调配控制信号，执行只从该外部能量来源或从该高功率储能装置及该外部能量来源两者到该能量负载的能量转移，该能量转移单元执行哪种能量转移取决于该载具的位置。当该调配控制单元判断出该能量转移单元没有电连接到该外部能量来源、该高能量储能装置的残电量大于一预设的第一下限值且该高功率储能装置的残电量大于一预设的第二下限值时，该能量转移单元回应该调配控制信号，执行只从该高功率储能装置或从该高功率储能装置及该高能量储能装置两者到该能量负载的能量转移，该能量转移单元执行哪种能量转移取决于该高功率储能装置的残电量。
[0006]本发明所述能量管理装置，还包含一功率需求估算单元。该功率需求估算单元根据该载具的驾驶状态与该能量负载的操作状态，估算出该载具所需的一估算功率，以便产生一指示该估算功率的估算信号。该调配控制单元还电连接到该功率需求估算单元以接收来自该功率需求估算单元的估算信号，且还根据该估算信号所指示的该估算功率产生该调配控制信号。当该能量转移单元回应该调配控制信号，执行只从该外部能量来源到该能量负载的能量转移时，该外部能量来源的输出功率相同于该估算功率。当该能量转移单元回应该调配控制信号，执行从该高功率储能装置及该外部能量来源两者到该能量负载的能量转移时，该高功率储能装置的输出功率及该外部能量来源的输出功率均与该载具的位置有关，并且该高功率储能装置的输出功率与该外部能量来源的输出功率的总和相同于该估算功率。当该能量转移单元回应该调配控制信号，执行只从该高功率储能装置到该能量负载的能量转移时，该高功率储能装置的输出功率相同于该估算功率。当该能量转移单元回应该调配控制信号，执行从该高功率储能装置及该高能量储能装置两者到该能量负载的能量转移时，该高功率储能装置的输出功率及该高能量储能装置的输出功率均与该高功率储能装置的残电量有关，并且该高功率储能装置的输出功率及该高能量储能装置的输出功率的总和相同于该估算功率。
[0007]本发明所述能量管理装置中，该充电范围被界定在关联于该外部能量来源的一预设的进入位置与一预设的脱离位置间，并具有一位于该进入位置与该脱离位置间的预设的切换位置。
[0008]本发明所述能量管理装置中，当该调配控制单元判断出该能量转移单元电连接到该外部能量来源且该载具远离该外部能量来源移动时，如果该载具的位置介于该进入位置与该切换位置间，该能量转移单元回应该调配控制信号，执行只从该外部能量来源到该能量负载的能量转移，如果该载具的位置介于该切换位置与该脱离位置间，该能量转移单元回应该调配控制信号，执行从该高功率储能装置及该外部能量来源两者到该能量负载的能量转移，该高功率储能装置的输出功率Php及该外部能量来源的输出功率Pes分别如下所示:
[0009]Pes= (L2-L)/(L2_L1) XPsetl,
[0010]Php=PR-Pes,
[0011]其中，L为该载具的位置，LI为该切换位置，L2为该脱离位置，Psetl为一预设的第一功率设定值，PR为该估算功率。
[0012]本发明所述能量管理装置中，当该调配控制单元判断出该能量转移单元没有电连接到该外部能量来源、该高能量储能装置的残电量大于该第一下限值且该高功率储能装置的残电量大于该第二下限值时，如果该高功率储能装置的残电量大于一大于该第二下限值的预设的门槛值，该能量转移单元回应该调配控制信号，执行只从该高功率储能装置到该能量负载的能量转移，如果该高功率储能装置的残电量小于该门槛值，该能量转移单元回应该调配控制信号，执行从该高功率储能装置及该高能量储能装置两者到该能量负载的能量转移，该高功率储能装置的输出功率Php及该高能量储能装置的输出功率Phe分别如下所示:
[0013]Php= (Qhp-Q2) / (Q1-Q2) XPset2，
[0014]Phe=PR-Php,
[0015]其中，Qhp为该高功率储能装置的残电量，Ql为该门槛值，Q2为该第二下限值，Pset2为一预设的第二功率设定值，PR为该估算功率。
[0016]本发明所述能量管理装置中，当该调配控制单元判断出该能量转移单元电连接到该外部能量来源且该载具不是远离该外部能量来源移动时，该能量转移单元回应该调配控制信号，执行从该外部能量来源到该高功率储能装置、该高能量储能装置及该能量负载中的至少一者的能量转移。
[0017]本发明所述能量管理装置中，当该调配控制单元判断出该能量转移单元没有电连接到该外部能量来源且该高能量储能装置的残电量不大于该第一下限值时，该能量转移单元回应该调配控制信号，执行只从该高能量储能装置到该能量负载的能量转移，该高能量储能装置的输出功率为该估算功率及一预设的第一功率限制值中的较小者，当该调配控制单元判断出该能量转移单元没有电连接到该外部能量来源、该高能量储能装置的残电量大于该第一下限值且该高功率储能装置的残电量不大于该第二下限值时，该能量转移单元回应该调配控制信号，执行只从该高能量储能装置到该能量负载的能量转移，该高能量储能装置的输出功率为该估算功率及一预设的第二功率限制值中的较小者，该第二功率限制值大于该第一功率限制值。
[0018]本发明所述能量管理装置中，该调配控制单元根据该高能量储能装置的输出电压及一预设的电流上限值得到该第二功率限制值。
[0019]本发明的另一目的在于提供一种能量管理方法，可以改善【背景技术】的至少一缺点。
[0020]本发明能量管理方法利用一安装于一载具的能量管理装置来进行该载具的能量管理。该载具包括一高功率储能装置、一高能量储能装置及至少一能量负载。该高功率储能装置的功率密度大于该高能量储能装置的功率密度。该高能量储能装置的能量密度大于该高功率储能装置的能量密度。该能量管理装置电连接到该高功率储能装置、该高能量储能装置及该能量负载，且当该载具在一相对于一外部能量来源的预设的充电范围中时，该能量管理装置能够电连接到该外部能量来源。该能量管理方法包含以下步骤:(A)当该能量管理装置电连接到该外部能量来源时，通过该能量管理装置，根据该载具的位置，判断该载具是否远离该外部能量来源移动；(B)当于步骤(A)中判断出该载具远离