TWI448397B - Electric vehicle power and power configuration method - Google Patents

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Description

電動車之電能和動力的配置方法
本發明係有關於一種電動車之動力及電力的配置方法，特別是有關於一種在同一底盤上，根據不同的性能表現而彈性變化不同的動力及電力的配置方法。
習知的電動車的性能表現一般是固定的，即使可以對該電動車上的動力馬達作一些功率上的校調，但其結果僅屬於微調，對車輛性能的改變不算大。另外，在中國專利CN 1077165中揭示一種預先配置了二個電動機，並視需要以離合器聯結而共同出力，以提高扭力性能的表現之「組合電動機分級功率電動車」技術，但此設計需要同時搭載二個電動機，額外的負擔會造成能源的浪費。
再者，習知的電動車的電力模組的電力的調整，一般多是採用更換新的電力模組，在中國專利CN 01101414.8中揭示了一種預先裝設多個串聯的電池組，並在同一時間下，只使用其中一組，而在該電池組的電力耗盡時，自動切換至下一個電池組供電的「分體電池電動車」技術，但此設計需要同時搭載多個電池組，額外的負擔會造成能源的浪費。
另外，中國專利200910178603.X中揭示了一種在配置數個蓄電池時，需保持車輛的重量平衡的「組合電動機分級功率電動車」，惟，此專利主要應用於電動摩托車，且其設計時僅顧及固定的電池模組，並未提到改變電池數量時，同時也要保持車輛的重量平衡。
再者，目前上班日在城市工作、假日全家出遊的情形甚為普遍，而在城市道路的路況與郊外、高速公路、山路的路況十分不同，再加上單人乘坐與多人乘坐對於車輛的動力、能源消耗等條件都不相同，故基於上述的車輛性能無法進一步作改變的前提下，城市工作適合單人(或雙人)、小功率動力馬達、小容量電池組的車種，而郊外出遊需要多人、大功率動力馬達、大容量電池組的車種。也就是說，目前的電動車的設計，尚不能以單一車輛改變成具有跨越不同車種性能的能力，而常有工作、出遊的人，勢必要準備多部不同的車種的車輛，造成資源上的浪費。
本發明係揭示一種依電動車所要達到的性能，據以調整的電能和動力的配置方法，並可在變化其性能後，易於變更另一匹配組合的電能和動力配置方法。
本發明係提供一種電動車之電能和動力的配置方法，包含：提供複數個動能級別之動力模組。提供複數個電能級別之電池模組，每一電能級別係分別由複數個相同單位的基本電能單元所電性耦接組成。預設一電動車性能，根據電動車性能配置電池模組於電動車上；以及根據電動車性能與電池模組配置動力模組於電動車上。
上述一實施例中，在預設一電動車性能，並根據電動車性能配置電池模組步驟包括：預設一電動車之續航力最小值，以及根據續航力最小值計算可選用之電池模組的電力，其中，電池模組的電力計算式為：“電池模組的電力”大於“電動車續航力”乘以“能耗”。
上述一實施例中，在預設一電動車性能，並根據電動車性能配置電池模組步驟包括：預設一電池模組置放空間最大值；以及根據電池模組置放空間最大值計算一電池體積能量密度，電池體積能量密度的計算式為：“電池體積能量密度”大於”電池模組之電力”除以”電池體積”。
上述一實施例中，可進一步預設一電動車有效載重最小值；以及根據電池重量能量密度計算電動車有效載重，電動車有效載重的計算式為：”電池模組重量”小於”電動車淨重”乘以“底盤載重系數”減去“電動車有效載重”。
上述一實施例中，其中該根據該電動車性能與該電池模組配置該動力模組步驟包括預設一充放電倍率最小值；根據該充放電倍率最小值配置符合動力模組的動能值，該動力模組的動能值計算式為：”動力模組的動能值“小於”電池充放電倍率“乘以”電池模組之電力“。
本發明利用彈性匹配概念，提出電動車彈性電能和動力匹配設計，使電動車可依駕駛者之需求，在同一底盤之主體下，配置不同之電能與動力能量，進而衍生出不同之性能等級本發明改變車輛性能表現時，完全不須更換車體，很適合以租賃的方式提供短期變更車輛性能的需求，或以社群同好、家族的方式共享成本較高的馬達組及電池組，更能節省資源，其電動車設計，可具下列之優勢：可依不同之情境需求，彈性匹配電動車性能等級；減少非必要之電池模組重量；提高底盤之共用性；產品附加價值性高。
茲配合圖式將本發明諸實施例詳細說明如下。
請參照圖1所示之電動車的動力模組以及電池模組設置示意圖、圖2所示之本發明一實施例之電動車之電能和動力的配置方法流程圖。本實施例之電動車10之電能和動力的配置方法包含：步驟S10，提供複數個動能級別之動力模組30。步驟S20，提供複數個電能級別之電池模組20，較佳地，每一電能級別之電池模組20係分別由複數個相同單位的基本電能單元21所電性耦接組成。步驟S30，預設複數個電動車性能(由該些電動車性能不同群組的組合可定義出不同的車種性能)，並根據該等電動車性能配置該些電池模組20其中之一於該電動車10上。再於步驟S40，根據該等電動車性能與該電池模組20配置該些動力模組30其中之一於該電動車10上。
上述由複數個電動車性能所組合的車種，可包含諸如短程運輸用的城市小車至長程旅行用的休旅車，而其影響到該電動車性能的電池模組20及動力模組30的相關數據可包含但不限於：預設一該電動車之續航力最小值、預設一該電池模組置放空間最大值、預設一電池模組重量最大容許值、預設一電動車有效載重最小值或預設一電池充放電倍率最小值等。
如圖3所示，上述一實施例中，其中該預設複數電動車性能，並根據該等電動車性能配置該電池模組步驟(即步驟S30)包括，但不限於，下列步驟S31至步驟S38：步驟S31，預設一該電動車之續航力最小值；步驟S32，根據該續航力最小值計算可選用之電池模組的電力，該電池模組的電力計算式為：BE ＞R×CP …(計算式1)，其中，R為電動車續航力；BE 為電池模組之電力；CP 為能耗。步驟S33為預設一該電池模組置放空間最大值；步驟S34，根據該電池模組置放空間最大值計算一電池體積能量密度，該電池體積能量密度的計算式為：PLE ＞BE /BV …(計算式2)，其中，PLE 為電池體積能量密度；BE 為電池模組之電力；BV 為電池模組體積。步驟S35，預設一電池模組重量最大容許值；步驟S36，根據該電池模組重量最大容許值計算電池重量能量密度，該電池重量能量密度的計算式為：PWE ＞BE /BW …(計算式3)，其中PWE 為電池重量能量密度；BE 為電池模組之電力；BW 為電池模組重量。步驟S37，預設一電動車有效載重最小值；步驟S38，根據該電動車有效載重計算電池重量能量密度，該電池重量能量密度的計算式為：BW ＜WC ×FL -LP …(計算式4)，其BW ：電池模組重量；WC ：電動車淨重；FL ：底盤載重係數；LP ：電動車有效載重。經由步驟S31至步驟S38即可選擇符合該電動車之續航力最小值、該電池模組置放空間最大值、電池模組重量最大容許值以及電動車有效載重最小值等複數電動車性能的電池模組20。
如圖4所示，上述一實施例中，其中該根據該電動車性能與該電池模組配置該動力模組步驟(即步驟S40)包括：步驟S41，預設一電池充放電倍率最大值；以及步驟S42，根據該電池充放電倍率最大值配置符合動力模組的動能值，該動力模組的動能值計算式為：MP <C-Rate×BE …(計算式5)，其中，MP ：動力模組的動能值；C-Rate：電池充放電倍率；BE ：電池模組之電力。經由步驟S41及步驟S42即可選擇符合前述電動車性能與電池模組的動力模組30。
在本發明一實施例中，該複數個動能級別之動力模組30可為50kW、80kW、120kW、150kW、180kW及該複數個電能級別之電池模組20可為6kWh、12kWh、18kWh、24kWh、30kWh、36kWh、42kWh(基本電能單元可為6kWh)，該預設複數電動車性能之一的該續航力最小值為100km，且能耗為150Wh/km的條件下，依「電動車續航力=電池模組之電力(Battery Energy)/能耗」計算式移項後之該計算式1所求得：可供匹配的電池模組20之電力為下列表1之網底欄位部分所對應者。
再考慮該預設複數電動車性能之一的電池模組置放空間最大值為220升(liter)的情況下，依電池體積能量密度(Battery Energy per Volume)=電池模組之電力(Battery Energy)/電池模組體積(Battery Volume)之計算式2所求得：可供匹配的電池模組20之電力為下列表2之網底欄位部分所對應者。
再考慮該預設複數電動車性能之一的電池模組重量最大容許值為420Kg(即整車質量的30%)的情況下，依據電池模組重量(Battery Weight)=電池模組之電力(Battery Energy)/電池重量能量密度(Battery Energy per Weight)之計算式3所求得：可供匹配的電池模組重量為下列表3之網底欄位部分所對應者。
續考慮該預設複數電動車性能之一的電動車有效載重最小值方面，假設泛指能把該輛汽車/電動車正常運作的必需耗材重量(例如機油、汽油箱、水箱水、齒輪箱油等裝備重量(Curb Weight)都計算進來)的情形下為1400Kg，乘以底盤載重係數40%，扣除電動車有效載重320Kg(可乘坐4人，每人80Kg，總計電動車有效載重為320Kg)，依照計算式4所求得：可供匹配的該電動車有效載重為下列表4之網底欄位部分所對應者。
另外，值得一提的是，在本發明另一實施例中，前述之電動車之電能和動力的配置方法之中，該根據該電動車性能與該電池模組配置該動力模組步驟(即步驟S40)更包括：預設一電池充放電倍率最大值為6時，依據「電池充放電倍率=動力模組的動能值/電池模組之電力」計算式 移項後之前述計算式5可得知，可供匹配的該電池充放電倍率為下列表5之網底欄位部分所對應，該動力模組的動能值則可由表5選出。
本發明之特點係在於：本發明利用彈性匹配概念，提出電動車彈性電能和動力匹配設計，使電動車可依駕駛者之需求，在同一底盤之主體下，配置不同之電能與動力能量，進而衍生出不同之性能等級(即不同之車種)，本發明改變車輛性能表現時，完全不須更換車體，適合以租賃的方式提供短期變更車輛性能的需求(例如由單人城市車的短程續航力加掛電力模組而成為長程續航力，或由短程續航力的單人城市車的性能表現，變成長程續航力的多人休旅車的性能表現)，或以社群同好、家族的方式共享成本較高的馬達組及電池組，更能節省資源，其電動車設計，可具下列之優勢：可依不同之情境需求，彈性匹配電動車性能等級；減少非必要之電池模組重量；提高底盤之共用性。
綜上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。
10‧‧‧電動車
20‧‧‧電池模組
21‧‧‧基本電能單元
30‧‧‧動力模組
S10至S40‧‧‧方法流程步驟
S31至S38‧‧‧方法流程步驟
S41至S42‧‧‧方法流程步驟
圖1繪示本發明一實施例之電動車的動力模組以及電池模組設置示意圖；圖2繪示本發明一實施例之電動車之電能和動力的配置方法流程圖；圖3繪示本發明一實施例之根據續航力最小值計算可選用之電池模組的電力、根據電池模組置放空間最大值計算電池體積能量密度、根據該電池模組重量最大容許值計算電池重量能量密度、以及根據該電池重量能量密度計算電動車有效載重之流程圖；以及圖4繪示本發明一實施例之根據該充放電倍率最小值配置符合動力模組的動能值流程圖。
S10至S40．．．方法流程步驟

Claims (2)

  1. 一種電動車之電能和動力的配置方法，包括：提供複數個動能級別之動力模組；提供複數個電能級別之電池模組；預設複數個電動車性能，並根據該等電動車性能配置該些電池模組其中之一於該電動車上；以及根據該等電動車性能與該電池模組配置該些動力模組其中之一於該電動車上；其中，該根據該等電動車性能與該電池模組配置該動力模組步驟更包括：預設一電池充放電倍率最大值；以及根據該電池充放電倍率最大值配置符合動力模組的動能值，該動力模組的動能值計算式為：MP <C-Rate×BE ，其中，MP 為動力模組的動能值、C-Rate為電池充放電倍率、BE 為電池模組之電力。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電動車之電能和動力的配置方法，其中，該預設複數電動車性能，並根據該等電動車性能配置該電池模組步驟更包括：預設一該電動車之續航力最小值；根據該續航力最小值計算可選用之電池模組的電力，該電池模組的電力計算式為：BE >R×CP， 其中，R為電動車續航力、BE 為電池模組之電力、CP 為能耗；預設一該電池模組置放空間最大值；根據該電池模組置放空間最大值計算一電池體積 能量密度，該電池體積能量密度的計算式為：PLE >BE /BV ，其中，PLE 為電池體積能量密度、BE 為電池模組之電力、BV 為電池模組體積；預設一電池模組重量最大容許值；根據該電池模組重量最大容許值計算電池重量能量密度，該電池重量能量密度的計算式為：PWE >BE /BW ，其中，PWE 為電池重量能量密度、BE 為電池模組之電力、BW 為電池模組重量；預設一電動車有效載重最小值；以及根據該電池重量能量密度計算該電動車有效載重，該電動車有效載重的計算式為：BW <WC ×FL -LP ，其中，BW 為電池模組重量、WC 為電動車淨重、FL 為底盤載重係數、LP 為電動車有效載重。
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