油電混合動力車及其啟動方法
2023-10-23 02:28:42 2
專利名稱：油電混合動力車及其啟動方法
技術領域：
本發明涉及一種油電混合動力車及其啟動方法，尤其涉及一種可於低溫下用電力啟動的油電混合動力車及其啟動方法。
背景技術：
近年來，科學家已發明出具有電力驅動系統的電動車，以取代傳統具有內燃油引擎驅動系統的內燃油引擎車，進而解決汽油成本上升、燃油引擎車大量廢氣排放以及溫室效應等問題。然而，電動車必須於車內裝設體積龐大且厚重的電池，但此構造則將會導致充電不便、充電時間太長以及續航力不佳等問題發生。因此，可結合電動車的高節能功效及燃油車的高續航力與燃油補給便利性佳等優點的油電混合動力車01EV)(又稱環保節能車)遂而獲致發展，以符合生態與環境保護的恆長要求。
油電混合動力車同時配載內燃油引擎及電動馬達，並可視狀況選擇性地利用內燃油引擎或電動馬達運作而推動車輛行駛。而油電混合動力車內的電池則可經由市電對其充電，或利用內燃油引擎運轉時帶動集成啟動發電機(Integrated Starter Generator, I SG)所產生的電能來對電池充電。當電池的蓄電量充足時，電動馬達可由電池提供電力，當電池的蓄電量不足時，則改由內燃油引擎運轉帶動集成啟動發電機產生的電能提供至電動馬達，同時還可以藉由集成啟動發電機對電池充電。由於油電混合動力車主要採用電力來驅動車輛行駛，因此可以達到省油、低汙染、低耗能、低噪音、高續航力以及高效率的優點。然而，電池內的電池單元，例如磷酸鋰鐵(LiFePO4)電池，其特性會隨著溫度而變化。於低溫時，例如溫度在攝氏o°c以下時，磷酸鋰鐵電池的充電能力將會降低至其滿載功率的5%，而這將導致油電混合動力車難以於其集成啟動發電機的發電模式下運作，同時推動車輛行駛。此外，一旦更改車輛的電動馬達，則集成啟動發電機也可能會影響到電池。再者，為了保護電池，一旦電池脫離了逆變器，則油電混合動力車的運作將會不穩定。因此，實有必要提供一能量源以於油電混合動力車啟動前先對其電池加熱。
發明內容
本發明的目的在於提供一種油電混合動力車及其啟動方法，在其電池模塊處於低溫狀態時可對電池模塊加熱而有效提升電池模塊的溫度，使電池模塊恢復為可充電的狀態及其正常的輸出功率，進而提供足夠的動力以推動油電混合動力車行駛。因此，本發明的油電混合動力車可用於低溫環境狀態。本發明是於加熱電池模塊後再利用內燃油引擎產生電能給予電動馬達而解決問題。為達前述目的，本發明提供一種油電混合動力車的啟動方法，其步驟包括(al)於油電混合動力車的一電池模塊的溫度低於一第一門檻溫度時，利用該油電混合動力車的一行車控制單兀控制導通一第一開關；(a2)利用處於一啟動模式中的一集成啟動發電機將自該電池模塊通過該第一開關而傳遞至該集成啟動發電機的一直流電源轉換為一第一交流電源，並利用該第一交流電源啟動該油電混合動力車的一內燃油引擎；以及(a3)執行一加熱操作，以利用一電池加熱裝置提高該電池模塊的溫度。為達前述目的，本發明提供一種油電混合動力車，包括一內燃油引擎，用以燃燒燃料而將化學能轉換為機械動能；一集成啟動發電機，機械性地連接至該內燃油引擎，用以提供該內燃油引擎於啟動時所需的動力，或藉由該內燃油引擎所提供的動力而產生電能；一電動馬達，電性連接至該集成啟動發電機，用以利用一直流電源而產生推動該油電混合動力車行駛所需的動力；一變速器，用以輸出動力而推動該油電混合動力車行駛；一電池模塊，用以儲存電能；一電池加熱裝置，用以選擇性地加熱該電池模塊；一開關切換單元，電性連接至該集成啟動發電機、該電池模塊以及該電池加熱裝置；以及一行車控制單元，用以控制該油電混合動力車的操縱運作。其中，當該電池模塊處於相對較低的充電狀態且電池模塊溫度為相對低溫時，該行車控制單元執行一啟動操作，以容許該電池加熱裝置接收經由該開關切換單元導入由該集成啟動發電機所產生的電能，並通過該開關切換單元的開關操作而對該電池模塊加熱。本發明提供的油電混合動力車及其啟動方法能夠在其電池模塊處於低溫狀態時對電池模塊加熱而有效提升電池模塊的溫度，使電池模塊恢復為可充電的狀態及其正常的 輸出功率，進而提供足夠的動力以推動油電混合動力車行駛。因此，本發明的油電混合動力車可用於低溫環境狀態。
圖I揭示本發明較佳實施例油電混合動力車的系統架構示意圖。圖2為本發明較佳實施例中藉由內燃油引擎產生電力的正常啟動操作步驟流程圖。圖3為本發明較佳實施例油電混合動力車具有加熱操作的啟動操作步驟流程圖。圖4揭示發電啟動逆變器所產生的三相交流電源與直流電源於整流模式時的波形圖。圖5揭示於集成啟動發電機運作時的電流路徑圖。圖6揭示於發電啟動電動機運作時的另一電流路徑圖。其中，附圖標記說明如下油電混合動力車I內燃油引擎10集成啟動發電機11發電啟動逆變器110第一逆變電路單元組1101第二逆變電路單元組1102第三逆變電路單元組1103逆變電路單元110a第一共接點1101a第二共接點1102a第三共接點1103a三相式線圈111第一電源端111a第二電源端111b第三電源端111c第一連接端11a第二連接端11b電動馬達12電動馬達逆變器120電動馬達引擎121第三連接端12a第四連接端12b電池模塊13
第一端13a第二端13b電池加熱裝置14行車控制單元15開關切換單元16第一電流路徑J1第二電流路徑J2第一開關S1第二開關S2第一開關端16a第二開關端16b第三開關端16c變速器17操控信號Vs電容器Cb直流電源Vdc
集成啟動發電機三相交流電源Vacl第一相交流電源Vac I-U第二相交流電源Vac I-V第三相交流電源Vacl_w啟動操作的流程步驟sl s2、(al) (a3)加熱操作的流程步驟a3(a31 a35)
具體實施例方式體現本發明特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本發明能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本發明的範圍，且其中的說明及附圖在本質上當作說明之用，而非用以限制本發明。請參閱圖1，其揭示本發明較佳實施例油電混合動力車的系統架構示意圖。如圖I所示，油電混合動力車I包含內燃油引擎10(Internal Combustion Engine)、集成啟動發電機 11 (Integrated Starter Generator)、電動馬達 12 (Traction Motor)、電池模塊 13、電池加熱裝置14、行車控制單元15 (Vehicle Control Unit)、開關切換單元16及變速器17。其中，內燃油引擎10與電動馬達12分別利用燃料以及電能產生動力，例如燃燒汽油而將化學能轉換為機械動能。集成啟動發電機11則用以啟動內燃油引擎10運轉或將內燃油引擎10在運轉時所得的機械動力轉換為電能。集成啟動發電機11機械性地連接至內燃油引擎10 ;而集成啟動發電機11更具有一發動啟動逆變器110，用以產生一三相式交流電壓。集成啟動發電機11的第一連接端Ila與開關切換單元16電性連接，而集成啟動發電機11的第二連接端Ilb則與電池模塊13的第二端13b(負極端)電性連接。電動馬達12用以提供推動力矩來推動車輛行駛。電動馬達12更機械性地連接至變速器17。另外，電動馬達12更具有一電動馬達逆變器120，用以產生一三相式交流電壓。其中電動馬達12的第三連接端12a電連接至開關切換單元16 ;而電動馬達12的第四連接端12b則電連接至電池模塊13的第二端13b，亦即電動馬達逆變器120並聯地連接於發動啟動逆變器110。於本實施例中，電池模塊13可包含多個電池及電池監測單元(未圖示)，並通過開關切換單元16選擇性地電連接至電池加熱裝置14。行車控制單元15則可藉由電池模塊13的電池監測單元而取得電池模塊13的狀態數據，例如電池模塊13的溫度、蓄電量、輸出電流、充電電流或輸出電壓等。電池加熱裝置14的一端電連接至開關切換單元16 ;而電池加熱裝置14的另一端則電連接至電池模塊13的第二端13b。其中電池加熱裝置14用以通過開關切換單元16的開關運作而選擇性地對電池模塊13加熱。行車控制單元15電連接至內燃油引擎10、集成啟動發電機11、電動馬達12、電池模塊13以及開關切換單元16的控制端或通訊埠(未圖示)，用以依據駕駛者操控車輛時所產生的操控信號Vs，例如駕駛者操控加油踏板所產生的加油信號，對應控制油電混合動力車I的運作。開關切換單元16的第一開關端16a、第二開關端16b以及第三開關端16c則分別電連接至發動啟動逆變器110的第一連接端11a、電池模塊13的第一端13a以及電池加熱裝置14的一端。開關切換單元16的開關運作則由行車控制單元15所控制，藉以選擇性地將電池模塊3的第一端13a或電池加熱裝置14的一端，通過開關切換單元16而電連接至發動啟動逆變器110的第一連接端11a。變速器17則機械性地連接至電動馬達12，用以輸出推動力矩而推動油電混合動力車I行駛。發電啟動逆變器110可於一啟動模式(Starter Mode)或一發電模式(GeneratorMode)下進行操作。該發電模式更可細分為一整流模式(rectifier sub-mode)以及一轉換模式(converter sub-mode)。其中,集成啟動發電機11的動力結構,例如旋轉軸(未圖示)，連接至內燃油引擎10的機械結構。集成啟動發電機11的發電啟動引擎111的三相式 線圈則連接至發電啟動逆變器110的三相式輸出，用以啟動內燃油引擎10運轉或將內燃油引擎10運轉時所提供的機械動能轉換為電能。發電啟動逆變器110的直流電源側的兩端則分別通過第一連接端Ila與第二連接端Ilb電連接至開關切換單元16與電池模塊13的第二端13b。電動馬達12的動力結構，例如旋轉軸(未圖示)，連接至變速器17的機械結構。電動馬達12的電動馬達引擎121的三相式線圈則連接至電動馬達12的電動馬達逆變器120的三相式輸出，用以提供車輛行駛所需的動力。電動馬達逆變器120的直流電源側的兩端分別通過第三連接端12a與第四連接端12b電性連接於開關切換單元16與電池模塊13的第二端13b。開關切換單元16包含第一開關SI及第二開關S2，其中第二開關S2與電池加熱裝置14電性串聯連接，而第一開關SI則與電池模塊13電性串聯連接，且由行車控制單元15來控制第一開關SI與第二開關S2的開關切換運作，藉此促使電池模塊13的第一端13a與電池加熱裝置14的一端選擇性地分別通過第一開關SI與第二開關S2而電連接至集成啟動發電機11的第一連接端11a。在本實施例中，油電混合動力車I更包含一電容器Cb，電連接至發電啟動逆變器110與電動馬達逆變器120的直流電源側，用以進行濾波。當駕駛者操控車輛行駛時，行車控制單元15會藉由控制內燃油引擎10、發電啟動逆變器110、電動馬達逆變器120以及開關切換單元16的運作，而使得直流電源Vdc的電能可選擇性地由集成啟動發電機11的發電啟動逆變器110提供(此時發電啟動逆變器110於發電模式中運作)或由電池模塊13提供。一旦當電池模塊13的蓄電量足夠大時，直流電源Vdc的電能則可由電池模塊13來提供，而行車控制單兀15控制第一開關SI導通,使電池模塊13經由第一開關SI輸出直流電源Vdc至電動馬達逆變器120的直流電源側，再由電動馬達逆變器120將直流電源Vdc轉換成一三相交流電源以驅動電動馬達引擎121的作動而帶動變速器17輸出動力。此時，車輛是利用電池模塊13的電能產生動力使車輛行駛，藉此可達到省油、低汙染、低耗能、低噪音以及高效率的目的。由於電池模塊13會持續輸出直流電源Vdc，所以電池模塊13的蓄電量會慢慢下降。當行車控制單元15檢測到電池模塊13內部的蓄電量不足，例如低於額定蓄電量的一預設比例(5% 15%)時，則行車控制單元15會執行一啟動操作以控制發電啟動逆變器110與內燃油引擎10開始運作，且藉由內燃油引擎10消耗燃料使車輛行駛且選擇性地對電池模塊13充電，以增加車輛的續航力。於本實施例中，藉由內燃油引擎產生電力的正常啟動操作顯示於圖2。如圖I及圖2所示，正常啟動操作包含步驟首先，於步驟Si中，啟動行車控制單元15，且於步驟s2中，行車控制單元15控制發電啟動逆變器110使其於一啟動模式下運作。接著，於步驟s3中，發電啟動逆變器110啟動引擎。一旦引擎被啟動後，內燃油引擎10開始運作。接著步驟流程來到步驟s4。於步驟s4中，行車控制單元15則將發電啟動逆變器110的操作模式轉換至發電模式。在此操作條件下，集成啟動發電機11會產生一三相交流電源，並由發電啟動逆變器110將該三相交流電源轉變為一直流電源。在此操作條件下，該直流電源由發電啟動逆變器110所產生，如步驟s5所示。因此，電源可來自於電容器Cb與電池模塊13並且回到電容器Cb與電池模塊13。直流電源Vdc除了提供至電動馬達逆變器120使車輛可以繼續行駛外，更可以選擇性地對電池模塊13進行充電。
然而，當電池模塊13處於低溫狀態，例如低於攝氏(TC以下時，電池模塊13將無法進行充電。低溫狀態的電池模塊13隻能輸出啟動內燃油引擎10運轉所需的最低電量，卻不足以驅動車輛行駛。且不論電池模塊13的蓄電量是否充足，低溫狀態的電池模塊13更會發生無法充電的問題。於此實施例中，電池模塊13較佳為磷酸鋰鐵電池，而磷酸鋰鐵電池於低溫亦會發生上述情況。為解決電池模塊13於低溫狀態時的問題，不論是在駕駛者啟動車輛(換言之，當車輛啟動)或駕駛者操控車輛行駛時，行車控制單元15皆可控制電池模塊13的加熱。行車控制單元15控制電池模塊13的加熱的控制機制描述如下。當行車控制單元15檢測到電池模塊13的溫度低於一門檻溫度(例如攝式10°C )以下時，行車控制單元15會執行一加熱操作以啟動電池加熱裝置14對電池模塊13進行加熱。接著，當行車控制單元15檢測到電池模塊13的溫度達到其所適合的溫度範圍時，例如電池模塊13的溫度高於該門檻溫度以上時，則行車控制單元15可藉由控制第二開關S2開路，使電池加熱裝置14停止對電池模塊13加熱。於此情況下，電池模塊13除了可輸出電源，亦可達到完全充電的狀態，以提供足夠車輛行駛的電量。再者，其充電所需的電源由集成啟動發電機11所生成，不為電動馬達12所使用。此外，電池模塊13亦可恢復至可充電狀態。圖3揭示本發明較佳實施例具加熱操作的啟動操作步驟流程示意圖；而圖4則揭示當電池模塊未連接時，發電啟動逆變器所產生的三相交流電源與直流電源於整流模式時的波形圖。如圖I、圖2、圖3及圖4所示，於本實施例中，當駕駛者正啟動車輛且電池模塊13的溫度低於第一門檻溫度以下時，行車控制單元15便執行具加熱操作的啟動操作，其步驟如下所述。首先，於步驟al中，行車控制單元15控制導通第一開關SI，並使第二開關S2開路。換言之，第一開關端16a與第二開關端16b之間連接呈導通狀態；而第一開關端16a與第三開關端16c之間連接呈開路狀態。接著，於步驟a2中，行車控制單元15將發電啟動逆變器110的操作模式切換至啟動模式，以啟動集成啟動發電機11與內燃油引擎10的運作。因此，引擎啟動開始運作且集成啟動發電機11開始產生電源。接著，於步驟a3中，執行一加熱操作。步驟a3中的加熱操作更包含子步驟如下。首先，於步驟a31中，行車控制單元15控制關閉第一開關SI與第二開關S2。換言之，第一開關端16a及第二開關端16b之間連接呈開路狀態；而第一開關端16a及第三開關端16c之間連接呈開路狀態。其次於步驟a32中，行車控制單元15將發電啟動逆變器110的操作模式切換至整流模式，使直流電源Vdc的電能改由集成啟動發電機11所提供。由於第一開關SI呈開路，故由集成啟動發電機11輸出的直流電源Vdc不會經由第一開關SI而對電池模塊13充電。隨後，於步驟a33中，行車控制單元15調整內燃油引擎10的轉動速度，例如將內燃油引擎10的轉動速度調高，藉以防止內燃油引擎10因集成啟動發電機11輸出相對較大電能而停止運轉。於步驟a34中，行車控制單元15關閉第一開關SI並導通第二開關S2。換言之，第一開關端16a與第二開關端16b之間連接呈開路狀態；而第一開關端16a與第三開關端16c之間連接呈導通狀態。由發電啟動逆變器110輸出的直流電源Vdc可經由第二開關S2而導入電池加熱裝置14，進而對電池模塊13進行加熱，藉以提高電池模塊13的溫度。此時，發電啟動逆變器110內由絕緣柵雙極電晶體(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)組成的開關元件呈關閉狀態，僅利用發電啟動逆變器110的二極體而不用切換IGBT即可對集成啟動發電機三相交流電源Vacl進行整流，使其成為具有固定電壓值，例如300伏特，的 直流電壓。其中，集成啟動發電機三相交流電源Vacl由一第一相交流電源Vacl-u、第二相交流電源Vacl-v及第三相交流電源Vacl-w所組成，故直流電源Vdc的電壓值會隨著集成啟動發電機三相交流電源VacI的波形變化而使電壓波形的起伏較大，如圖4所示。此外，因第一開關SI開路，發電啟動逆變器110輸出的直流電源Vdc無法對電池模塊13充電。在此情況下，電池模塊13禁止進行充電。於步驟a35中，為了控制電池加熱裝置14對電池模塊13的加熱量以及直流電源Vdc的平均電壓值，行車控制單元15更可依據電池模塊13的溫度對應調整內燃油引擎10的轉動速度。請參閱圖I與圖5，其中圖5顯示於集成啟動發電機運作時的電流路徑圖。發電啟動逆變器110包含多個逆變電路單元110a，而逆變電路單元IlOa更包含一開關元件及一二極體。較佳者，該開關元件可為一絕緣柵雙極電晶體(Insulated Gate BipolarTransistor, IGBT);該二極體則可為一飛輪二極體(flywheel diode)。於此實施例中，發電啟動逆變器110包含六個逆變電路單元I IOa,且六個逆變電路單元I IOa可構成一第一逆變電路單元組1101、一第二逆變電路單元組1102及一第三逆變電路單元組1103。每一組逆變電路單元組1101 1103分別各自具有一第一共接點1101a、一第二共接點1102a及一第三共接點1103a。集成啟動發電機11的發電啟動引擎111的三相式線圈包括第一電源端111a、第二電源端Illb及第三電源端111c。第一共接點IlOla耦接至第一電源端111a，第二共接點1102a耦接至第二電源端111b，且第三共接點1103a耦接至第三電源端111c。請再參閱圖5，當發電啟動逆變器110於發電模式中操作時，發電啟動逆變器110的開關元件藉由導通與截止的作動而將集成啟動發電機三相交流電源Vacl整流成為一固定電壓值300伏特的直流電壓。舉例而言，在運作期間，當開關元件Ql導通時，集成啟動發電機11的電流會流經開關元件Q1，即如圖5中第一電流路徑Jl所示。當開關元件Ql呈開路時，集成啟動發電機11所產生的電動勢(Electromotive force,EMF)會經由二極體回流，如圖5中第二電流路徑J2所示。在實際應用時，由於加熱操作a3可包含子步驟a33及a35，因此在集成啟動發電機11於整流模式下運作時，且第一開關SI、第二開關S2及電池加熱裝置14開啟時，可以提高發電啟動逆變器110的穩定性。這是因為當集成啟動發電機11在發電模式下運作時，若該絕緣柵雙極電晶體被啟動，則電容器Cb為唯一的電力來源。請參閱圖I、圖4及圖6，其中圖6揭示另一電流路徑圖。當發電啟動逆變器110處於整流模式時，發電啟動逆變器110的開關元件為開路，而僅利用發電啟動逆變器110的二極體對集成啟動發電機三相交流電源Vacl進行整流。換言之,集成啟動發電機11產生的集成啟動發電機三相交流電源Vacl分別導入第一共接點1101a、第二共接點1102a及第三共接點1103a，再分別由第一逆變電路單元組1101、第二逆變電路單元組1102與第三逆變電路單元組1103中的多個二極體進行整流而產生非固定電壓值的直流電源Vdc，如圖4所示。由於多個開關元件為開路狀態，故集成啟動發電機三相交流電源Vacl僅通過多個二極體進行整流，且集成啟動發電機11的電流會流經多個二極體，例如圖6中第二電流路徑J2所示。因此，直流電源Vdc的電壓值便會隨著集成啟動發電機三相交流電源Vacl的波形而變化。於本實施例中，當電池加熱裝置14在電池模塊13的溫度大於第二門檻溫度而停止對電池模塊13加熱之後，行車控制單元15便可依據電池模塊13的蓄電量多寡而控制內燃油引擎10、發電啟動逆變器110以及開關切換單元16的運作，進而使直流電源Vdc的電能可選擇性地由發電啟動逆變器110或由電池模塊13來提供。換言之，當電池模塊13的溫度大於第二門檻溫度且直流電源Vdc的電能由電池模塊13提供時，行車控制單元15會控制第一開關SI導通以及第二開關S2開路，並控制內燃油引擎10與發電啟動逆變器110停止運作。當電池模塊13的溫度大於第二門檻溫度，而直流電源Vdc的電能由發電啟動逆變器110所提供時，行車控制單元15會控制第二開關S2開路，並控制內燃油引擎10與集成啟動發電機11開始運作。此外，當電池模塊13的溫度大於第二門榲溫度而直流電源Vdc的電能由發電啟動逆變器110所提供時，行車控制單元15更可以控制第一開關SI導通，以使電池模塊13可進行充電。於本實施例中，當行車控制單元15執行加熱操作時，由發電啟動逆變器110於整流模式所產生的直流電源Vdc，僅提供能量予電池加熱裝置14。於此情況下，第一開關SI為開路，故當發電啟動逆變器110提供電源予電池加熱裝置14時，並不會同時對電池模塊13進行充電，如此可避免在電池模塊13無法充電的情形下仍對其充電，藉此以保護電池模塊13。當電池模塊13被加熱且其溫度到達一門檻溫度時，則行車控制單元15便會控制第二開關S2開路，第一開關SI導通，而發電啟動逆變器110則切換至發電模式運作。於此情況下，電動馬達12所需的電源則可選擇性地由電池模塊13或集成啟動發電機11所提供。值得注意的是，為了能加熱該電池模塊13，本發明截斷自該集成啟動發電機11到電池模塊13的充電線路，而使發電啟動逆變器110可以整流模式運作，進而穩定地提供電能至電源加熱裝置14。本發明得由本領域普通技術人員任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫所附權利要求所欲保護的範圍。
權利要求
1.一種油電混合動力車的啟動方法,其特徵在於,包括 (al)於該油電混合動力車的一電池模塊的溫度低於一第一門檻溫度時，利用該油電混合動力車的一行車控制單元控制導通一第一開關； (a2)利用處於一啟動模式中的一集成啟動發電機將自該電池模塊通過該第一開關而傳遞至該集成啟動發電機的一直流電源轉換為一第一交流電源，並利用該第一交流電源啟動該油電混合動力車的一內燃油引擎；以及 (a3)執行一加熱操作，以利用一電池加熱裝置提高該電池模塊的溫度。
2.如權利要求I所述的啟動方法，其特徵在於，該步驟(a3)包括步驟 (a31)利用該行車控制單元控制關閉該第一開關； (a32)利用該行車控制單元將該集成啟動發電機的控制模式轉換為一整流模式；以及(a33)利用該行車控制單元控制導通一第二開關，並將該直流電源導入該電池加熱裝置，以提高該電池模塊的溫度。
3.如權利要求2所述的啟動方法，其特徵在於，該步驟(a3)包括步驟(a34)利用該行車控制單元控制調整該內燃油引擎的轉動速度，並產生該第一交流電源，且通過處於該整流模式的該集成啟動發電機而將該第一交流電源轉換為該直流電源。
4.如權利要求2所述的啟動方法，其特徵在於，該步驟(a3)包括步驟(a35)藉由調整該燃油引擎的該轉動速度而控制該電池加熱裝置的加熱量以及該直流電源的一平均電壓值。
5.一種油電混合動力車，其特徵在於，包括 一內燃油引擎，用以燃燒燃料而將化學能轉換為機械動能； 一集成啟動發電機，機械性地連接至該內燃油引擎，用以提供該內燃油引擎於啟動時所需的動力，或藉由該內燃油引擎所提供的動力而產生電能； 一電動馬達，電性連接至該集成啟動發電機，用以利用一直流電源而產生推動該油電混合動力車行駛所需的動力； 一變速器，用以輸出動力而推動該油電混合動力車行駛； 一電池模塊，用以儲存電能； 一電池加熱裝置，用以選擇性地加熱該電池模塊； 一開關切換單元，電性連接至該集成啟動發電機、該電池模塊以及該電池加熱裝置；以及 一行車控制單元，用以控制該油電混合動力車的操縱運作； 其中，當該電池模塊的溫度低於相對低溫的一第一門檻溫度時，該行車控制單元執行一啟動操作，以容許該電池加熱裝置接收經由該開關切換單元導入由該集成啟動發電機所產生的電能，並通過該開關切換單元的開關操作而對該電池模塊加熱，且停止對該電池模塊充電。
6.如權利要求5所述的油電混合動力車，其特徵在於，該啟動操作包括步驟 (al)利用該行車控制單元將該開關切換單元的一第一開關端及一第二開關端之間的連接導通； (a2)利用處於一啟動模式中的該集成啟動發電機將自該電池模塊通過該開關切換單元而傳遞至該集成啟動發電機的該直流電源轉換為一第一交流電源，並利用該第一交流電源啟動該內燃油引擎；以及 (a3)執行一加熱操作，以利用該電池加熱裝置提高該電池模塊的溫度。
7.如權利要求6所述的油電混合動力車，其特徵在於，該步驟(a3)包括步驟 (a31)利用該行車控制單元將該開關切換單元的該第一開關端及該第二開關端之間的連接開路； (a32)利用該行車控制單元將該集成啟動發電機的控制模式轉換為一整流模式；以及(a33)利用該行車控制單元將該開關切換單元的該第一開關端及一第三開關端之間的連接導通，並將該直流電源導入該電池加熱裝置，以提高該電池模塊的溫度。
8.如權利要求6所述的油電混合動力車，其特徵在於，該步驟(a3)包括步驟(a34)利用該行車控制單元控制調整該內燃油引擎的轉動速度，並產生該第一交流電源，且通過處於該整流模式的該集成啟動發電機而將該第一交流電源轉換為該直流電源。
9.如權利要求7所述的油電混合動力車，其特徵在於，該步驟(a3)包括步驟(a35)依據該電池模塊的溫度來調整該內燃油引擎的轉動速度而控制該電池加熱裝置的加熱量以及該直流電源的一平均電壓值。
10.如權利要求6所述的油電混合動力車，其特徵在於，該集成啟動發電機包含 一發電啟動逆變器，具有一直流電源端，電性連接至該開關切換單元，用以將該直流電源轉換為該第一交流電源，或將該第一交流電源轉換為該直接電源；以及 一發電啟動引擎，具有一動力結構，連接至該內燃油引擎；以及一電源端，電性連接至該發電啟動逆變器的一交流電源端，用以接收該第一交流電源而產生動力，或將一直流電源轉換為該第一交流電源； 其中，該發電啟動逆變器與該發電啟動引擎用於在一啟動模式或一發電模式下受該行車控制單元所控制而運作；其中於該啟動模式時，該發電啟動逆變器將該直流電源轉換為該第一交流電源，且由該發電啟動引擎接收該第一交流電源而產生動力驅動該內燃油引擎；於該發電模式時，該內燃油引擎驅動該發電啟動逆變器產生該第一交流電源，並由該發電啟動逆變器將該第一交流電源轉換為該直流電源。
11.如權利要求6所述的油電混合動力車，其特徵在於，當該行車控制單元檢測到該電池模塊的溫度低於一高於該第一門檻溫度的第二門檻溫度時，該行車控制單元藉由控制該開關切換單元的運作，使該直流電源停止導入該電池加熱裝置。
12.如權利要求6所述的油電混合動力車，其特徵在於，該電動馬達包含 一電動馬達逆變器，具有一直流電源端，電性連接至該開關切換單元，用以將該直流電源轉換為一第二交流電源；以及 一電動馬達引擎，具有一動力結構，連接至該變速器；以及一電源端，電性連接至該電動馬達逆變器的一交流電源端，用以提供動力來推動該油電混合動力車。
13.如權利要求12所述的油電混合動力車，其特徵在於，該第一交流電源與該第二交流電源的至少任一者為三相式交流電源。
14.如權利要求6所述的油電混合動力車，其特徵在於，該開關切換單元包含 一第一開關，與該電池模塊串聯連接；以及 一第二開關，與該電池加熱裝置串聯連接； 其中，該行車控制單元用於控制該第一開關與該第二開關的運作，以使該電池模塊的一端與該電池加熱裝置的一端可分別通過該第一開關與該第二開關而電連接至該集成啟動發電機。
15.如權利要求6所述的油電混合動力車，其特徵在於，還包括一電容器，電連接至該集成啟動發電機，用以濾波。
16.如權利要求6所述的油電混合動力車，其特徵在於，該內燃油引擎、該集成啟動發電機以及該電動馬達間可以並聯或串聯連接。
全文摘要
本發明提供一種油電混合動力車及其啟動方法，該方法包含(a1)於油電混合動力車的一電池模塊的溫度低於第一門檻溫度時，利用一行車控制單元控制導通第一開關；(a2)利用處於啟動模式中的集成啟動發電機將自電池模塊通過第一開關而傳遞至集成啟動發電機的直流電源轉換為第一交流電源，並利用第一交流電源啟動內燃油引擎；以及(a3)執行一加熱操作，以利用電池加熱裝置提高電池模塊的溫度。藉此，集成啟動發電機至電池模塊的充電線路可被截斷，使集成啟動發電機可以整流模式運作，以提供電能至電源加熱裝置以對電池模塊加熱，因此，本發明的油電混合動力車可用於低溫環境狀態。
文檔編號H01M10/50GK102756728SQ20111022994
公開日2012年10月31日 申請日期2011年8月9日 優先權日2011年4月29日
發明者石川泰毅 申請人:臺達電子工業股份有限公司