專利名稱：電池增強系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電池的增強。更具體地說涉及一種用于電池的增強的電池增強系統(tǒng)及方法。
背景技術：
由內(nèi)燃發(fā)動機、電動機和其他運動裝置提供動力的機動車輛是已知的。混合動力車輛由此類運動裝置的組合提供動力，例如:豐田普銳斯是由內(nèi)燃發(fā)動機和電動機二者提供動力的。一個混合動力車輛根據(jù)其傳動系統(tǒng)的布局被歸類為或者串聯(lián)或者并聯(lián)的混合動力車輛。用內(nèi)燃發(fā)動機(ICE)和電動機二者直接為傳動系提供動力的混合動力車輛被稱為并聯(lián)混合動力，而將發(fā)電機用作范圍延伸器的電動車輛被稱為串聯(lián)混合動力。在并聯(lián)和串聯(lián)混合動力車輛中，該車輛的主電池是通過由ICE旋轉(zhuǎn)的交流發(fā)電機或發(fā)電機來充電的，如在現(xiàn)有技術I的圖中所示?，F(xiàn)有技術I示出了一個典型的混合動力車輛的配置，其中該電動機由一個主混合電池提供動力，該主混合電池進而由該ICE提供動力的發(fā)電機充電。該車輛的計算機(未示出)確定何時使用該電動機和/或該ICE來為該車輛提供動力。該車輛還具有一個輔助12V(或24V)電池來為該車輛的電氣部件如燈、收音機、雨刷器等提供動力。該輔助12V(或24V)電池是通過一個額外的交流發(fā)電機或轉(zhuǎn)換器充電的?，F(xiàn)有技術

圖1 A示出了混合動力車輛的一種替代配置。在此配置中該電動機還作為為該車輛的主混合電池充電的發(fā)電機。該電動機發(fā)電機的輸出先穿過一個AC-DC逆變器，接著是在需要時允許對該電池充電的一系列繼電器。該電動機發(fā)電機還通過一個DC-DC轉(zhuǎn)換器為該輔助電池供電。請注意，此配置缺少一個單獨的交流發(fā)電機用于為該輔助電池充電并且它共享該主混合電池的充電輸出。該電動機發(fā)電機、該ICE及該主混合電池的運行由如所示的一個或多個ECU單元控制。為了了解與混合動力車輛相關的問題，重要的是首先識別消費者為什么購買混合動力車輛的原因。其中一個原因是因為混合動力車輛是環(huán)保的并被視為‘綠色’車輛。由于這個原因，消費者愿意支付新型混合動力車輛涉及的額外費用，即使它們可能花費相當于其汽油的高達5倍以上。與傳統(tǒng)汽油提供動力的車輛相比時混合動力車輛使用的汽油較少的事實可讓消費者節(jié)省燃料成本。這是目前為止大多數(shù)人購買混合動力車輛的最主要原因。對于用過的混合動力車輛尤其如此，因為已使用5年或更長時間的混合動力車輛通常都僅以新型混合動力車輛的費用的一小部分出售，使得它們對于普通消費者更實惠。消費者購買混合動力車輛的另一個原因是與它們相關聯(lián)的維護成本更低?；旌蟿恿囕v機械上非?？煽?，并且大部分混合動力車主可以證明他們在車輛保養(yǎng)上花費的時間和金錢很少的事實。它們操作起來也非常平穩(wěn)和安靜，并且當該車輛正確運轉(zhuǎn)時，它安靜、敏感并且是一種駕駛樂趣。
如同任何其他技術，混合動力車輛也有一些可能阻止?jié)撛谙M者的缺點。與混合動力車輛相關聯(lián)的高成本是這種技術的主要缺點之一。一臺全新的混合動力車輛可以花費高達65，000鈕幣?；旌蟿恿囕v電池的可靠性也是潛在的混合動力車輛的消費者主要關注的問題。使用了 5年或更長時間的混合動力車輛可能遇到電池問題并且將需要更換混合電池，這通?？梢曰ㄙM超過該車輛的價值。例如，一臺1998年的豐田普銳斯混合動力費用約4000鈕幣，但一塊更換電池的報價為超過12，000鈕幣。一臺2001年的豐田普銳斯混合動力費用為8000美元左右，但其更換電池的報價為超過6000美元。這也是混合動力車輛的現(xiàn)有車主關注的一個問題。已使用5年或更長時間的混合動力車輛的車主將總是擔心更換電池的高成本。如果電池開始出現(xiàn)故障的跡象，車輛將變得非常不可靠并往往會完全停止工作。當電池組開始電壓不足時，混合動力車輛中的電力缺乏是明顯的?；旌蟿恿囕v中的主電池組(通常是鎳金屬氫化物(NiMH)電池)由串聯(lián)放置的多個相互耦接的電池子組( 單個電池單元)組成。它的使用壽命為約8至10年。更換這些電池是昂貴的，并且如上面提到的，有時會花費超過如上面所提到的該車輛的總價值。目前，混合動力車輛制造商建議混合動力車輛電池在其使用壽命結束時被替換。據(jù)本發(fā)明人所知，制造商沒有重用或翻新廢舊電池的嘗試。自2005年以來，本發(fā)明人一直從事電池翻新業(yè)務，主要涉及用于汽車啟動和深循環(huán)的鉛酸電池。2007年，本發(fā)明人開始為豐田普銳斯翻新混合電池組。他曾嘗試用自己的方法和程序來翻新和重建混合動力車輛電池。至今，他已重建和翻新超過300個電池組，一些訂單來自遙遠的英國。因此，本發(fā)明人被認為是這一領域的專家并且是商業(yè)上翻新第I代豐田普銳斯(NHW10-1997年至2000年)的電池組的唯——人。一般情況下，當一個子組中的一個或多個電池單元不再能夠容納和消散電荷時，混合動力車輛的電池組發(fā)生故障，有時在壓力下進入電荷反轉(zhuǎn)的狀態(tài)(注:豐田普銳斯混合電池中有串聯(lián)耦接的40個子組中的120個電池單元)。這不應該與其達到最大充電電壓的能力混淆。充電不足的故障電池仍然可以達到正確的端電壓，給人以它被充分充電的樣子。然而，當有負載置于其上時，電壓會隨著小量電荷的迅速消散而迅速下降，其結果是電池電壓下降非常迅速并且電池變成完全放電或‘走電’。作為翻新過程的一部分，本發(fā)明人有意讓電池的子組經(jīng)受100安培的負載，以確定這些子組是否可被用在翻新的和重建的電池組中。然而，即使是這些極端測試程序，這些重建的電池仍然會在本發(fā)明人提供的一年保修期內(nèi)發(fā)生故障，其中一些電池還不止一次發(fā)生故障造成本發(fā)明人修復保修期內(nèi)的電池的損失。重建和翻新的電池組發(fā)生故障的原因有若干個。主要的原因是用來重建該電池的子組的故障。車輛的主人通過緊急加速(特別是在爬坡的時候)濫用已經(jīng)電壓不足的電池組也可能導致電池組的故障。因保養(yǎng)不善導致的ICE的電力損失、重要部件(如火花塞、空氣流量計、插入式線圈、氧傳感器等)的磨損也可能導致混合電池故障。一般來說，子組會在它們以超出其能力的壓力下處理負載時發(fā)生故障。然而，即使當翻新電池故障的原因不在本發(fā)明人的控制之內(nèi)時，他仍然要在他的保修期內(nèi)進行償付，這造成了重大財務損失。翻新電池組故障將本發(fā)明人置于他必須找到一個方法來防止子組永久故障或拒絕做有關翻新混合電池組的任何更多工作的情形中。本發(fā)明人在發(fā)明一種防止混合電池永久故障的方法時必須克服若干問題。需要克服的主要問題是防止電池的子組在超出其能力的壓力下處理正常和極端駕駛條件下所需的負載。此外，所提出的方法必須在需要時向混合電池組提供支持。換句話說，它必須“總是可用并且在工作”。該方法還必須能夠提供足夠的電荷，以便執(zhí)行這些功能。所提出的解決方案還必須魯棒而可靠、小而緊湊、容易組裝和安裝在混合動力車輛中并且消費者負擔得起。本發(fā)明人認為，沒有出現(xiàn)過解決與混合電池相關的上述問題的任何嘗試(以產(chǎn)品或方法的形式支持老化的混合電池組)，主要是因為一直沒有其他人在商業(yè)基礎上翻新混合電池組。因此該需要從未出現(xiàn)。目前的做法是用新電池組更換故障電池組。現(xiàn)有技術大多數(shù)圍繞混合動力車輛的開發(fā)主要與為車輛提供一個插入式系統(tǒng)有關，因為制造商在將此特征引入其發(fā)布模型方面行動非常緩慢。美國公司 ENGINER公司(Enginer Inc.)開發(fā)的一種現(xiàn)有技術實現(xiàn)方式(參照現(xiàn)有技術2)引入了一個第二電池組與主混合電池并聯(lián)耦接。如現(xiàn)有技術2中所示，該第二電池組由4x12V(或類似的)深循環(huán)電池組成，產(chǎn)生48VDC的總電壓，并且然后使用一個DC至DC轉(zhuǎn)換器被轉(zhuǎn)換成約310VDC。該第二電池組是通過插入一個家庭市電插座充電的。這使得該混合動力車輛成為一個受限的插入式車輛，因為它可以在短距離(20-30公里)內(nèi)并且僅在一定速度(50公里每小時)以下以電動模式駕駛。在此系統(tǒng)下，當該插入式電池組耗盡時，它不再在車輛運行中起任何作用并且該車輛恢復到其原來的狀態(tài)。此后，豐田已經(jīng)發(fā)布了一個可插入式普銳斯(2010)模型。這些車輛使用可以從家庭市電供電線充電的額外電池。電動模式下的范圍仍然受限。此領域的緩慢發(fā)展主要是由于電池的成本以及它們存儲用于長途駕駛的足夠能量的能力。電動車輛仍然被限制在最大60公里的范圍內(nèi)，使它僅適合短途旅行。US2010/0033132披露了一種控制系統(tǒng)，其使用由電池電子控制單元(ECT)提供的電池狀態(tài)信息防止混合動力車輛電池的過度充電/過度放電?？刂蒲b置向混合動力車輛的發(fā)動機和ICE發(fā)送操作命令以便該混合動力車輛電池不會在任何時候過度充電或過度放電。此系統(tǒng)主要依賴于由該電池ECU軟件計算的輸入和輸出，并且感應參數(shù)(如電壓、電流或溫度)中的任何錯誤可向該控制系統(tǒng)引入失真。此外，該控制系統(tǒng)不使用任何輔助電源(如第二電池組或輔助充電系統(tǒng))來為單獨的混合電池子組(當它們被用在涉及車輛緊急加速的惡劣駕駛條件下時)提供補充電力。因此，由于混合電池缺乏額外電力補充，單獨的子組仍可能被削弱并最終發(fā)生故障。即使該控制系統(tǒng)如所描述的那樣防止電池過度放電，每當該電池電壓低于過度放電限制時該車輛就會缺乏電力并且使用更多燃料。此外，該控制系統(tǒng)不提供對一個已經(jīng)電壓不足或翻新的混合電池改善性能和防止故障的方法。US2010/0241376披露了一種用于混合動力車輛的軟件和/或硬件實現(xiàn)的ECU，用于基于該ECU執(zhí)行的計算防止混合電池放電超過一個預定的限制。該電機和ICE由該ECU控制以便防止電池過度放電。如在前面的引文中，該ECU不允許輔助電源(如外部電池組或輔助充電系統(tǒng))為單獨電池子組(當在惡劣駕駛條件下使用它們時)提供補充電力。無法防止電池子組故障并且缺乏對已經(jīng)電壓不足或翻新的混合電池的支持可被認為是此公開的弱點。發(fā)明目標本發(fā)明的一個目標是提供一種電池增強系統(tǒng)和方法，其改善已知技術的一些缺點和局限性，或至少向公眾提供用來保護混合動力、電動或其他車輛的電池的一個有用的選擇。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明 的一個第一方面是一種包括至少一個轉(zhuǎn)換裝置的電池增強系統(tǒng)，其中該轉(zhuǎn)換裝置被適配成在使用時被耦接到一個輔助動力系統(tǒng)，用于從該輔助動力系統(tǒng)接收一個輸出信號，該轉(zhuǎn)換裝置能夠?qū)碜栽撦o助動力系統(tǒng)的該輸出信號轉(zhuǎn)換成一個轉(zhuǎn)換信號，并且該轉(zhuǎn)換裝置被進一步適配成在使用時被耦接到一個電池或電池電路，用于為該電池提供該轉(zhuǎn)換信號以由此補充該電池，其中補充該電池防止該電池輸出電壓下降到低于一個預定水平，從而防止對該電池的損壞。優(yōu)選地，該電池增強系統(tǒng)是適用于混合動力或電動車輛的電池增強系統(tǒng)，并且該輔助動力系統(tǒng)包括一個交流發(fā)電機、轉(zhuǎn)換器或由例如內(nèi)燃發(fā)動機、再生制動系統(tǒng)、一個或多個電池、電動機發(fā)電機、太陽能/風能發(fā)電機或其他裝置提供動力的其他動力轉(zhuǎn)換裝置。優(yōu)選地，該電池是該車輛的一個電動機電池。優(yōu)選地，該電池增強系統(tǒng)是適用于工業(yè)電池組的電池增強系統(tǒng)，并且該輔助動力系統(tǒng)是一個交流發(fā)電機、轉(zhuǎn)換器或由市電或其他一個或多個電源提供動力的其他動力轉(zhuǎn)換裝置。優(yōu)選地，該轉(zhuǎn)換裝置包括逆變裝置和整流裝置，其中該逆變裝置將來自該輔助動力系統(tǒng)的該輸出信號轉(zhuǎn)換成一個AC信號，并且該整流裝置將該AC信號整流成該轉(zhuǎn)換信號，該轉(zhuǎn)換信號是一個DC轉(zhuǎn)換信號。優(yōu)選地，該轉(zhuǎn)換信號防止該電動機電池輸出電壓下降到低于一個預定水平，特別是在該車輛的該電動機的重載工作需求期間該電動機電池在壓力之下時。優(yōu)選地，該系統(tǒng)進一步包括耦接到該車輛的輔助動力系統(tǒng)的電荷存儲裝置。優(yōu)選地,該電荷存儲裝置還被稱接到一個充電單元,該充電單元允許該電荷存儲裝置被插入并通過AC市電或其他外部電源如太陽能充電而被充電。優(yōu)選地，該電荷存儲裝置被耦接到該輔助充電系統(tǒng)，以便該電荷存儲裝置從該車輛的輔助動力系統(tǒng)被連續(xù)充電。優(yōu)選地，該電荷存儲裝置是一個或多個12V (或24V)鉛酸、鋰離子或任何其他類型的電池。優(yōu)選地，該電荷存儲裝置能夠為該轉(zhuǎn)換裝置提供一個輸出信號，并且該系統(tǒng)包括切換裝置，用于選擇要被提供給該轉(zhuǎn)換裝置的一個輸出信號，該輸出信號是從該輔助動力系統(tǒng)、該電荷存儲裝置或是二者中選擇的。優(yōu)選地，來自該輔助動力系統(tǒng)的該輸出信號是一個12V (或24V) DC信號，并且該轉(zhuǎn)換裝置將該12V(或24V)DC信號轉(zhuǎn)換成與該電動機電池的電壓相對應的DC電壓信號。
優(yōu)選地，該整流裝置包括一個或多個二極管整流器、電容器和限流電阻器。優(yōu)選地，該轉(zhuǎn)換信號防止該電動機電池的輸出電壓下降到低于一個預定水平，SP使是在該電動機電池在壓力下時，該預定水平是每種類型的電動機電池唯一的一個值，例如 280V。優(yōu)選地，該電池增強系統(tǒng)在該車輛運行過程中是在與該電動機電池的‘總是在工作’的配置中。優(yōu)選地，該電池增強系統(tǒng)為安裝了該系統(tǒng)的車輛特別是具有疑似弱電動機電池的車輛提供增強的電力和/或燃油經(jīng)濟性的提高。優(yōu)選地，該電池增強系統(tǒng)能夠被安裝在所有的混合動力和/或電動車輛中，特別是在豐田普銳斯(第I代-NHW10、第2代-NHWll和第3代-NHW20)、本田Insight和本田思域混合動力中。優(yōu)選地，該電池增強系統(tǒng)被一個遠程開關或被該車輛的該點火開關開啟或關閉，以便該系統(tǒng)隨著該車輛的啟動或關閉而同時開啟或關閉。優(yōu)選地，該電池增強系統(tǒng)進一步包括耦接到該轉(zhuǎn)換裝置的一個或多個熱敏電阻器，用于限制來自該轉(zhuǎn)換裝置的該電流輸出防止該轉(zhuǎn)換裝置過載。本發(fā)明的另一個方面是一種具有至少一個轉(zhuǎn)換裝置的混合動力或電動車輛，其中該轉(zhuǎn)換裝置可操作地耦接到該車輛的輔助動力系統(tǒng)，該轉(zhuǎn)換裝置將來自該輔助動力系統(tǒng)的輸出信號轉(zhuǎn)換成一個轉(zhuǎn)換信號，該轉(zhuǎn)換信號被提供給該車輛的電動機電池，該轉(zhuǎn)換信號補充該電動機電池輸出電壓，其中用該轉(zhuǎn)換信號補充該電動機電池輸出電壓防止該電動機電池輸出電壓下降到低于一個預定水平，從而防止對該電動機電池的損壞。本發(fā)明的一個進一步的方面是一種適用于車輛中的裝置，其中該裝置被適配成在使用時被耦接到該車輛的輔助動力系統(tǒng)，用于從該輔助動力系統(tǒng)接收一個輸出信號，該裝置能夠?qū)碜栽撦o助動力系統(tǒng)的該輸出信號轉(zhuǎn)換成一個轉(zhuǎn)換信號，并且該裝置被進一步適配成在使用時被耦接到該車輛的電動電池或電池電路，用于為該電動電池提供該轉(zhuǎn)換信號以由此補充該電動電池，其中補充該電動電池防止該電動電池輸出電壓下降到低于一個預定水平，從而防止對該電動電池的損壞。本發(fā)明的另一個方面是一種用于增強電池的電池增強方法，該方法包括以下步驟:-通過轉(zhuǎn)換裝置將來自輔助動力系統(tǒng)的一個輸出信號轉(zhuǎn)換成一個轉(zhuǎn)換信號，-將該轉(zhuǎn)換信號提供給該電池或電池電路，由此補充該電池輸出電壓，這樣，用該轉(zhuǎn)換信號補充該電池輸出電壓防止該電池輸出電壓下降到低于一個預定水平，從而防止對該電池的損壞。優(yōu)選地，該方法包括在該輔助動力系統(tǒng)與該電池或電池電路之間耦接轉(zhuǎn)換裝置的一個初始步驟。優(yōu)選地，該方法用于增強車輛的電池。優(yōu)選地，該轉(zhuǎn)換 裝置包括逆變裝置和整流裝置。優(yōu)選地，通過該轉(zhuǎn)換裝置對該輸出信號的轉(zhuǎn)換涉及該逆變裝置將該輸出信號轉(zhuǎn)換成一個AC信號并且該整流裝置將該AC信號轉(zhuǎn)換成一個DC轉(zhuǎn)換信號。本發(fā)明的另一個方面是一種用于混合動力或電動車輛的電池增強系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置在使用時能夠被耦接在該車輛的輔助動力系統(tǒng)與電動機電池之間，其中該轉(zhuǎn)換裝置在使用時能夠?qū)碜栽撦o助動力系統(tǒng)的輸出信號轉(zhuǎn)換成一個轉(zhuǎn)換信號，并將該轉(zhuǎn)換信號提供給該電動機電池，由此補充該電動機電池的該輸出電壓，從而防止該電動機電池的該輸出電壓下降超過一個預定值并防止對該電動機電池的電池單元的損壞。本發(fā)明的一個進一步的方面是一種用于混合動力或電動車輛的附加套件，該附加套件包括至少一個轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置在使用時能夠被耦接在該車輛的輔助動力系統(tǒng)與電動機電池之間，其中該轉(zhuǎn)換裝置在使用時能夠?qū)碜栽撦o助動力系統(tǒng)的輸出信號轉(zhuǎn)換成一個轉(zhuǎn)換信號，并將該轉(zhuǎn)換信號提供給該電動機電池，由此補充該電動機電池的該輸出電壓，從而防止該電動機電池的該輸出電壓下降超過一個預定值并防止對該電動機電池的電池單元的損壞。本發(fā)明的一個再進一步的方面是一種包括至少一個轉(zhuǎn)換裝置的電池增強系統(tǒng)，其中該轉(zhuǎn)換裝置可操作地耦接到輔助動力系統(tǒng)，該轉(zhuǎn)換裝置將來自該輔助動力系統(tǒng)的輸出信號轉(zhuǎn)換成一個轉(zhuǎn)換信號，該轉(zhuǎn)換信號補充一個電池的輸出電壓，其中用該轉(zhuǎn)換信號補充該電池輸出電壓防止該電池輸出電壓下降到低于一個預定水平，從而防止該電池被損壞。本發(fā)明還可以敘述為在于本申請的說明書中單獨地或總體地提及或指明的這些部分、元件和特征，以及這些部分、元件和特征中任意兩項或更多項的任何或全部組合，并且當在此提到的具體整數(shù)具有已知的等同量時，此類等同量被視為就像單獨列出一樣結合在此。這些及其他方面(其所有新穎方面都應被考慮)在下面的描述中將變得明顯，將僅通過示例的方式參考附圖給出，其中:圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個第一優(yōu)選實施例在混合動力車輛中實現(xiàn)的電池增強系統(tǒng)的純形式。圖1A示出了在混合動力車輛的替代配置中實現(xiàn)的電池增強系統(tǒng)。圖2是電池增強系統(tǒng)轉(zhuǎn)換裝置的一個近距框圖。圖3是一個曲線圖，示出了使用安裝和未安裝該電池增強系統(tǒng)的混合動力車輛執(zhí)行的試驗過程中該電動機電池的電壓輸出vs.時間。圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例具有納入一個外部電池的插入能力的電池增強系統(tǒng)的一個替代實施例。圖5是電池增強系統(tǒng)轉(zhuǎn)換裝置的一個替代框圖。圖6是電池增強系統(tǒng)的一個替代實施例，其中該電池增強系統(tǒng)是相對于工業(yè)電池組而使用。
具體實施例方式下面的描述將相對于本發(fā)明的優(yōu)選實施例描述本發(fā)明，即一種電池增強系統(tǒng)及方法。本發(fā)明并不限于這些優(yōu)選實施例中，因為它們純粹僅是為了例證本發(fā)明，并且在不脫離本發(fā)明范圍的情況下的可能變更和修改將是非常明顯的。

示例 I圖1示出了電池增強系統(tǒng)的純形式，其中轉(zhuǎn)換裝置101被耦接到一個典型的電動/汽油混合動力車輛(如豐田普銳斯)的傳動系。如前面所提到的，混合動力車輛的該電動機電池103 (也稱為作為混合電池或電池)為該車輛的電動機105提供電力。該電動機電池103是通過發(fā)電機或交流發(fā)電機109由該車輛的內(nèi)燃發(fā)動機(ICE) 107依次充電的。該車輛還包括一個單獨的輔助動力系統(tǒng)111來為輔助電池113充電，該輔助電池為該車輛的電氣系統(tǒng)提供電力，如照明設備、收音機、雨刷器等。此電池113通常是一個12V(或24V)鉛酸汽車電池并且該輔助動力系統(tǒng)111的輸出匹配該電池電壓(例如:12V或24V)。在圖1的示例中，該輔助動力系統(tǒng)111是由該車輛的ICE107旋轉(zhuǎn)的一個交流發(fā)電機。然而，在純電動車輛(也包括一些混合動力車輛)中，該輔助動力系統(tǒng)111是由再生制動系統(tǒng)提供動力的交流發(fā)電機/轉(zhuǎn)換器，其中該車輛的制動力被用來產(chǎn)生能量并為該輔助電池113充電。在一些車輛中，該交流發(fā)電機/轉(zhuǎn)換器111是由一個再生制動系統(tǒng)及該ICE107 二者提供動力的。本說明書中描述的電池增強系統(tǒng)可被應用到配備有這兩者或任何其他類型的輔助動力系統(tǒng)的車輛中。圖1A示出了在混合動力車輛的替代配置中安裝的電池增強系統(tǒng)。如前面現(xiàn)有技術IA中所解釋的，此配置的電動機105還作為發(fā)電機，通過AC-DC逆變器119為該車輛的電動機電池103充電。該電動機/發(fā)電機105通過DC-DC轉(zhuǎn)換器111為該輔助電池113進一步提供了一個充電信號。與圖1相反，此配置中的輔助動力系統(tǒng)是一個轉(zhuǎn)換器111。正如前面提到的，該輔助動力系統(tǒng)可以是一個交流發(fā)電機、轉(zhuǎn)換器或該車輛的任何其他輔助電源。一個或多個E⑶121、123和繼電器127控制兩個電池103、113的運行及充電。該電池增強系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換裝置101(本發(fā)明人為商業(yè)目的已將其命名為‘動力騎師(Power Jockey) ’ )被稱接在一臺混合動力或電動車輛的該輔助動力系統(tǒng)111與該電動機電池103之間。如圖1和圖1A中所示，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，該轉(zhuǎn)換裝置101包括逆變裝置115和整流裝置117，該轉(zhuǎn)換裝置在圖2中更清楚地示出。該轉(zhuǎn)換裝置101還被稱為‘裝置101，。

圖2示出了該電池增強系統(tǒng)的該轉(zhuǎn)換裝置/該裝置101的近距視圖。來自該輔助動力系統(tǒng)111的輸入被耦接到該逆變裝置115。該逆變裝置優(yōu)選是一個或多個DC至AC功率逆變器，它可以將一個12V (或24V)電壓源轉(zhuǎn)換成一個230V AC電壓信號。可替代地，這個或這些逆變器可以是使用市場上現(xiàn)成的零件定制的，用于該電池增強系統(tǒng)中。在這種情況下，該逆變器的AC輸出信號是一個預設的值(VAC)，以便它補充該車輛的電動機電池電壓。在該優(yōu)選實施例中，所使用的逆變器額定為1000瓦(第2版:2500瓦)，但可以使用結合在一起的多個逆變器提供更高的功率輸出，如后面將要描述的那樣。該逆變器輸出一個單相AC信號，該信號被饋送到該整流裝置117中。該逆變器可以輸出或者一個單相或者一個三相AC電壓信號，并且作為設計選擇，本實施例中使用了一個單相輸出。該整流裝置117由至少一個整流器201組成。該全波二極管橋式整流器201將該單相AC信號從該逆變器115轉(zhuǎn)換成一個DC信號。該DC信號優(yōu)選等于(或大致等于)該電動機電池103的電壓，并且在這個示例中它是約310V。然而，該DC信號并不一定要等于該電動機電池的電壓值，并且它可以是任何其他的值，該值充分補充使用了該系統(tǒng)的特定車輛的電動機電池103，如下面將進一步解釋的。該整流裝置117還包括至少一個平流電容器203和至少一個保護電阻器205。這個或這些平流電容器被用來減少該整流器201的電壓輸出的紋波，并且該電阻器限制了輸出電流。一個100微法(yF)的平流電容器和一個2.2歐姆的限流電阻器被包括在圖2的原型裝置101中。試驗結果首先，本發(fā)明人建立了該裝置101的若干原型并在五個不同的試驗車輛(一些具有電壓不足或故障的電池)上進行了測試。一個第一原型被并聯(lián)安裝在有電壓不足電動機電池的1998年的豐田普銳斯測試車輛上。安裝了該原型裝置101時，觀察到該車輛有更多動力并且加速性能也較順暢(計時測驗期間在約8秒中達到0-60公里/小時)。然而，當該裝置101被從該電池斷開時，該電池快速退化并且該車輛發(fā)生功率損耗。本發(fā)明人被迫停止并重新接入該裝置101以便繼續(xù)駕駛。一個第二原型被安裝在帶有疑似故障電池的2001年豐田普銳斯第2代測試車輛中。第2代普銳斯車輛具有一個車載計算機，該計算機計算相對于行駛距離的燃油經(jīng)濟性。觀察到使用該系統(tǒng)時，在10公里的駕駛中燃油經(jīng)濟性提高了 10%。一個第三原型被安裝在具有一個沒電電池單元的電池的1999年豐田普銳斯測試車輛中。本發(fā)明人在陡峭爬坡的一段公路上進行了試駕。本發(fā)明人已全油門以高達97公里每小時的速度在山上成功完成試駕。如果該裝置101沒被接入車輛，這就不會可能。一個第四原型被安裝在具有一個非常好的電池的第3代豐田普銳斯中。進行這次試駕是為了檢查該電池增強系統(tǒng)是否還可以提高具有新電池的混合動力車輛的燃油經(jīng)濟性。雖然在公路上行駛時燃油經(jīng)濟性沒有變化，但觀察到在城市行駛期間的燃油經(jīng)濟性提高了 20%。更具體地，沒有該裝置101，車輛的燃油經(jīng)濟性在城市駕駛時被測定為30.8公里/升，并且打開該裝置101時，燃油經(jīng)濟性提高至36.5公里/升。因此，本次試駕證明該裝置還提供了對有新電池的車輛的改進(在燃油經(jīng)濟性方面)，并不僅對用在有電壓不足電池的車輛時有利。 一個第五原型被安裝在豐田大霸王(Estima)混合動力車輛中。沿著公路在33公里的路段上完成了燃油經(jīng)濟性試駕。沒打開該裝置時，豐田大霸王的燃油經(jīng)濟性為12.9公里/升，當打開了該裝置在該公路的同一路段重復試駕時，大霸王達到14.8公里/升。這表明，即使在公路上行駛時，該電池增強系統(tǒng)也改善了安裝了的車輛的燃油經(jīng)濟性。在隨后的試驗中，豐田大霸王配有在該車輛的輔助動力系統(tǒng)與電動機電池之間并聯(lián)耦接的兩個裝置。這進一步提高了該車輛的燃油經(jīng)濟性。注意到，隨著耦接到該車輛的裝置/轉(zhuǎn)換裝置的數(shù)量的增加，性能和燃油經(jīng)濟性二者都得到了日益提高。這是由于多個裝置允許該車輛在較長的一段時間內(nèi)以電動模式運行，從而減少該車輛的ICE的使用。隨后，對安裝在系列I豐田普銳斯混合動力車輛中(以下簡稱‘測試普銳斯’)的圖1和圖2所示的該轉(zhuǎn)換裝置/裝置101進行了額外的試驗。隨后的試驗結果被記錄下來并被Progressive Technologies NZ Limited公司透徹分析。圖3示出了通過測量該電動機電池的輸出電壓獲得的試驗結果，該電動機電池被用在及未被用在安裝在該車輛中的電池增強系統(tǒng)。該電壓是通過耦接一個基于微處理器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測量的，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括高電壓感應電路，其在現(xiàn)實世界動態(tài)駕駛條件下測量該電動機電池和轉(zhuǎn)換裝置/裝置電壓輸出。該測試普銳斯的電動機電池是一個已經(jīng)電壓不足的電池，其輸出電壓依賴于瞬時駕駛模式而大幅變動。隨著該電動機電池從該ICE或在再生制動下充電，該電池最初被充到最大310VDC。從靜止到快速加速上山時，該電池迅速放電到250VDC。此行為對于已經(jīng)失去了存儲大量電荷能力的電動機電池是典型的。結果是該車輛展現(xiàn)出從靜止啟動的加速不良和動力性能差。該電動機電池的輸出電壓被繪制在如圖3所示的一個電壓(以伏特為單位)VS時間(以秒為單位)的曲線圖上。如前面所提到的，當測試普銳斯在未安裝該轉(zhuǎn)換裝置/裝置101時被操作，當該車輛在試驗開始約10秒處緊急加速(見曲線301)時該輸出電壓迅速下降到約250VDC。電壓的此種突然下降導致車輛加速不良和行為遲鈍。當該ICE被該車輛的ECU在約17秒處自動重新啟動時，該電壓恢復到約300VDC，以彌補該電池的電力缺乏。接著，測試普銳斯如圖1中所示被配上該轉(zhuǎn)換裝置/裝置101?，F(xiàn)在明顯的是電池電壓下降在10秒左右的緊急加速下減少了很多(見曲線303)，在負載下通常下降到僅280VDC。在這些條件下，通常約2安培的可測量電流從該轉(zhuǎn)換裝置流到該電動機電池。還注意到，該ICE的重新啟動被該E⑶推遲到約26秒(見曲線305)，因為該裝置101在此期間用充足的電力補充該電池。結果是，從靜止到往山上緊急加速的條件下，該轉(zhuǎn)換裝置/裝置101似乎既能夠?qū)㈦姾赊D(zhuǎn)移至該電動機電池，并且還防止該電池進入深度放電區(qū)域。參照圖1、圖2和圖3的前述測試結果對該電池增強系統(tǒng)的運行的技術方面給出了一個全面的解釋。本質(zhì)上，該電池增強系統(tǒng)的該裝置101從混合動力或電動車輛的12V(或24V)輔助動力系統(tǒng)取得電力，并用此獲得升高電壓，該升高電壓然后可被用于向該電動機電池添加補充電荷。僅使用直觀邏輯的話，人們會得出本發(fā)明中所披露的電池增強系統(tǒng)將無法工作的結論?？紤]到因為該電動機的功率輸出為33，000瓦，從該增強系統(tǒng)添加的功率量(即:示例I中1000瓦)太小而無法產(chǎn) 生任何顯著影響，這一點特別明顯。此外，該電池增強系統(tǒng)使用該車輛自身的輔助動力系統(tǒng)111的事實意味著它以較為低效的方式使用更多的燃料，因此人們會期望較高的燃料消耗。然而，本發(fā)明人認為此系統(tǒng)工作的方式是反直覺的。如果沒有使用翻新混合電池的經(jīng)驗，此系統(tǒng)運行的方式并不像下面解釋的那樣明顯。從圖3的結果曲線圖可以觀察到，該轉(zhuǎn)換裝置/裝置101的升高電壓輸出被‘下拉’到類似于一個風力發(fā)電機的電動機電池電壓。電壓上的此差別似乎決定了多少額外電力是從該系統(tǒng)提供的。該效果似乎是脈沖狀并且對于該電池有利，因為電力補充發(fā)生在電壓不足電池子組沒有該系統(tǒng)就會發(fā)生故障的這個最關鍵時刻。被導電介質(zhì)物理上接合的電氣系統(tǒng)的兩個零件不可以存在不同的電壓，除非該導電介質(zhì)是不完美的。也就是說，如果該導電介質(zhì)有電阻。在這種情況下，該電動機電池的電壓被該限流電阻器205從由該轉(zhuǎn)換裝置的該整流器201和電容器203提供的電壓分開。由于這些整流二極管201的阻斷作用，能量不能從該電動機電池流入該逆變器115中，因此該輸出電容器203通過該電阻器205充電到與該電動機電池相同的電位。當該電動機電池電壓下降到低于該逆變器輸出115的電壓時(當該電池由于緊急加速處在壓力下時)，會導致電流從該逆變器115穿過該輸出電阻器205流到該電動機電池，該電流然后具有將該電池電壓提高到等于該逆變器輸出115的相反效果。該電池的電壓下降越大，試圖從該逆變器115流向該電池的電力越多。實際上，這受到該逆變器115的可用電力及該逆變器115與該電池特別是該2.2歐姆電阻器之間的電路的阻抗的限制。從圖3的結果曲線圖還觀察到，沒有耦接該電池增強系統(tǒng)轉(zhuǎn)換裝置101時該電動機電池電壓下降到一個較低水平。普遍公認的是電池單元完全放電直到進入極性反轉(zhuǎn)會造成電池單元的永久性損壞。這種情況發(fā)生在串聯(lián)電池單元的常見安排中，其中由于該電池的這些電池單元之間容量的小差異一個電池會在其他電池單元之前被完全放電。當發(fā)生這種情況時，好的電池單元開始反向驅(qū)動放電的電池單元，這可能會導致電池單元的永久性損壞。極性反轉(zhuǎn)的不可逆損傷是電動機電池的一種特殊危險，即使在采用了一個低電壓閾值切出時，其中電池中的電池單元的溫度各不相同。這是因為鎳氫(NiMH)電池單元的容量隨著電池單元的冷卻顯著下降。這在較冷電池單元的負載下導致較低的電壓。本發(fā)明的電池增強系統(tǒng)不允許電池單元放電到相同程度的事實可保護混合動力或電動車輛的電池。該電池增強系統(tǒng)轉(zhuǎn)換裝置101防止該電動機電池下降到低于其低退化限制(每種類型的混合電池唯一的預定水平)。該測試普銳斯的電池的完全放電電壓預期為等于或稍微低于電池的標稱電壓273VDC。該電池增強系統(tǒng)轉(zhuǎn)換裝置(在其最低點測得的)保持280VDC或以上的電壓，這是在此低預定水平以上的?！畡恿︱T師’是給本發(fā)明的該電池增強系統(tǒng)轉(zhuǎn)換裝置/ ‘該裝置’ 101的商業(yè)名稱，因為它類似于控制著一頭1000公斤的動物(該車輛)的一個50公斤的騎師(該裝置)?！畡恿︱T師’僅僅輸出I千瓦的功率(用于示例I中描述的原型)，但卻控制著以33千瓦功率運行的電動機。所披露的原型電池增強系統(tǒng)包括兩個運行階段。第一階段是基極電壓支持階段。此功能是由如上所述的一個輸出230伏AC的12伏1000瓦逆變器115執(zhí)行的。此階段確保該系統(tǒng)的最低AC電壓是230伏(用于原型)。在這個最低電壓，每個子組被防止下降到低于一個預定電壓(在示例I的原型的情況下是6伏)，由此防止過度放電和子組故障，如前面所解釋的。

第二階段是升壓階段。在該原型中，此功能是由將電壓整流并且升高至310伏DC的該整流裝置117 (即:整流器201)執(zhí)行的。該電壓輸出在280伏至310伏DC之間變化并且它“支配”支持該電動機電池的電壓。此特征為該車輛的電動機遞送稍多電力。使用該系統(tǒng)的總體結果是，它將該ICE舒適地保持在其有效工作范圍內(nèi)，因此獲得更多的電力和燃油經(jīng)濟性。本發(fā)明的一個顯著特征是，它如上所述從該車輛自身的(12伏)輔助動力系統(tǒng)中取得其電力。這使得該裝置能夠獨立運行而不需要任何來自外部電池的支持，因為每當該車輛運行時該12伏輔助動力系統(tǒng)總是待用的，因此該電池增強系統(tǒng)“總是可用并且在工作”。本發(fā)明中描述的電池增強系統(tǒng)有若干好處，如下面本發(fā)明人所列出的。最顯著的好處是由于更高效地使用電動機，該車輛的動力整體增加。該系統(tǒng)還有助于使該ICE更強大，因為現(xiàn)在兩者都在其最佳有效范圍內(nèi)工作。該系統(tǒng)的另一個顯著的好處是由于額外的電力補充該車輛的燃油經(jīng)濟性更好。該車輛與該電動機的接合更加頻繁。該ICE不一定要在它效率低的低轉(zhuǎn)速區(qū)內(nèi)發(fā)揮作用。因此，該車輛的加速平滑而快速。
該電池增強系統(tǒng)通過防止該電池電壓下降到低于臨界閾值(該低退化限制，這時在負載下這些子組將被損壞)來保護該電動機電池子組不發(fā)生故障。該系統(tǒng)允許一個電壓不足甚至損壞的電動機電池在測試普銳斯中工作良好，因為該系統(tǒng)提供的補充電壓欺騙該車輛計算機接受使用好的電池時該總電池電壓是正常的。維持基極工作電壓防止該電動機將本身從測試普銳斯的傳動系分離。使用來自車輛本身的輔助動力系統(tǒng)的電力確保了該電池增強系統(tǒng)在車輛運行過程中的所有時間都發(fā)揮作用。簡單的設計和在其制造中優(yōu)質(zhì)部件的使用確保了該電池增強系統(tǒng)的魯棒性和可靠性。該電池增強系統(tǒng)還小而緊湊，并且易于安裝在車輛的車箱中占用非常小的空間。由于該電池增強系統(tǒng)轉(zhuǎn)換裝置101僅需要耦接到該電動機電池和該車輛的輔助動力系統(tǒng)，安裝是一件簡單的事并可以由該車輛的主人完成(雖然推薦由專業(yè)人士完成安裝)。即使是專業(yè)人士安裝的，它的簡單也會產(chǎn)生很低的安裝費用。該轉(zhuǎn)換裝置/裝置101的成本很低。它小于一個新的更換電動機電池成本的一小部分，并且甚至小于翻新該電池的成本。安裝該裝置后，車主甚至可以選擇只更換其使用電池中的受損電池單元，這比完整的電池翻新服務更便宜。當該系統(tǒng)被安裝在一個新的車輛中或被安裝了一個新的電池組時，它會延長該電池的壽命，因為該電池如前所述將有一個較淺的放電深度(DOD)。可以想到，安裝了該電池增強系統(tǒng)，該混合電池可以持續(xù)該車輛一生，純粹因為車主永遠不能有意或無意地使該電池的壓力超越發(fā)生子組損壞的點。即使效率幾乎沒有退化，也必須改變車輛的昂貴維修零件，如空氣流量計和線圈上的插頭。若不改變的話，該ICE將損失電力，并且由于更多負載放置在該電動機上它可最終導致電動機電池故障。然而，安裝了該電池增強系統(tǒng)后，這些昂貴的零件可用更長一段時間，導致較少的維護成本。

消費者購買混合動力車輛，因為他們可以節(jié)省燃料并且它進而還有利于環(huán)境。他們唯一關注的問題是混合電池更換的高成本以及如前面所提到的舊電池的可靠性。這些問題隨著該電池增強系統(tǒng)的使用得到了完全改善。一旦對混合動力車輛的可靠性的信心增加，這些車輛的零售價將增加，并且越來越多的人會選擇換成混合動力和電動車輛。這進一步意味著相當大的經(jīng)濟節(jié)約并且對環(huán)境有益。示例 2圖4示出了本發(fā)明的一個替代實施例，其中通過使用繼電器切換電路403，電荷存儲裝置(即一個或多個外部電池401)被納入該電池增強系統(tǒng)中。通過一個開關或自動通過使用多個微控制器和傳感器(未示出)來手動控制該繼電器切換電路403。該繼電器優(yōu)選是由車輛的12V輔助動力系統(tǒng)111提供動力。該繼電器切換電路使對該轉(zhuǎn)換裝置/裝置101的輸入能夠如車輛使用者所需要的那樣或是適于駕駛條件而被選擇。該輸入選自(A)從該車輛輔助動力系統(tǒng)111的輸入(如在前面的實施例中)或(B)從該外部電池401的輸入或(A+B)從該輔助動力系統(tǒng)及該外部電池的組合輸入。該外部電池401的目的是為配備有該電池增強系統(tǒng)的車輛提供插入能力。它優(yōu)選或者是一個或多個市售12V(或24V)鉛酸電池或輕量鋰離子電池。然而，任何其他類型的電池及電壓可被納入到該系統(tǒng)中，如將在后面解釋的。該外部電池401被耦接到一個12V(或24V)充電單元405，以使能夠從230V AC市電或任何其他合適的電源(例如:太陽能/風能發(fā)電機)為該外部電池充電。該12V(或24V)外部電池也是通過使用一個充電調(diào)節(jié)器(未示出)從該車輛的12V(或24V)輔助動力系統(tǒng)111充電。這允許該電池“在旅途中”充電，并且其結果是，該外部電池401總是該混合動力車輛的動力傳動系的一部分。在現(xiàn)有技術系統(tǒng)中(例如:現(xiàn)有技術2，其中當該電池組被耗盡時該第二電池組不再是車輛動力傳動系的一部分)，這是有利的。注意到的是，該車輛的12V (或24V)輔助電池113不為本發(fā)明的該轉(zhuǎn)換裝置/裝置101(示例2)提供任何輸入。它如圖所示是從該車輛輔助動力系統(tǒng)111直接充電的。通過將保護裝置407 (例如一個或多個二極管、一個或多個保險絲、或一個或多個電阻器)放置在該電池113與該輔助動力系統(tǒng)111之間來防止為該電池增強系統(tǒng)提供任何電力。以這種方式，該輔助電池113如前面所提到的僅用于提供動力該車輛的電氣系統(tǒng)，并且被從該電池增強系統(tǒng)分離。通過將該外置電池401納入該電池增強系統(tǒng)，它為配好了的車輛提供插入能力。如下所述，此特征發(fā)揮作用的方式與市場上的其他插入式系統(tǒng)不同。如前面在現(xiàn)有技術部分所述，各種制造商都設計了用于為混合動力車輛提供插入能力的系統(tǒng)。在一個擴展的混合電池存儲系統(tǒng)中，通過提高該車輛的能量存儲能力該電動機電池可以從市電充電，有效地降低了燃料的使用。在一個替代現(xiàn)有技術插入式設計中，在該車輛自身的電動機電池之前使用了一個外部首次使用電池。這是通過由一個DC至DC轉(zhuǎn)換器將該外部首次使用電池的電壓輸出增加到略高于該車輛的電動機電池的最高工作電壓的一個值來完成的。該外部首次使用電池通常是48伏并且在耗盡時從市電充電，它在車輛的運行中不發(fā)揮任何進一步的作用。示例2(圖4)中描述的該插入式系統(tǒng)與上面描述的現(xiàn)有技術設計之間的差別是，不像使用首次使用和擴展的存儲插入式系統(tǒng)的現(xiàn)有技術系統(tǒng)，示例2中披露的插入式系統(tǒng)通過‘支配’著支持它的電壓來支持該車輛的電動機電池。通過安裝外部電池401，該電池增強系統(tǒng)被賦予兩個電源，即提供高達1000瓦的該車輛的輔助動力系統(tǒng)111及提供高達2500瓦的該外部電池401本身。此外，該開關繼電器單元403為該車輛的駕駛員提供三個電力輸入選擇，用于使用上述兩個電源為該系統(tǒng)選擇一個合適的電力輸入。它們是A僅從該車輛的輔助動力系統(tǒng)提供電力的輸入，B僅從該外部電池401提供電力的輸入，以及A+B從如前所述的兩個來源提供電力的輸入。此示例中使用的外部電池401的電壓等于該車輛的輔助動力系統(tǒng)111的電壓(即:12V/24V)，意味著除了用市電為該外部電池401充電，它還可以通過該車輛自身的輔助動力系統(tǒng)111充電。這將有效地使該外部電池401中的電力(輸入B)按需提供。本示例中描述的插入式系統(tǒng)有若干好處，如下面本發(fā)明人所列出的。它為該車輛提供了更好的燃油經(jīng)濟性，因為減少了該ICE的使用。此外，該外部電池401的電力只根據(jù)需要并且在需要時使用，這意味著它在兩次充電之間的工作時間較長。該外部電池401從該車輛自身的輔助動力系統(tǒng)充電，這允許它在該車輛運行的過程中處于“總是在工作”的配置(即:該外部電池永遠不會枯竭到它不再能提供電壓信號來補充該電動機電池的點)。該插入式系統(tǒng)僅可與I個深循環(huán)鉛酸電池一起使用，意味 著需要低安裝成本和最小的車箱空間來容納該額外的外置電池401。該開關單元403及主充電單元405被內(nèi)置于該轉(zhuǎn)換裝置101的殼體中。因此，除用于該外部電池401以外不需要額外的車箱空間。鉛酸電池用作外部電池401意味著它涉及的購買和安裝成本低。示例3圖5示出了該轉(zhuǎn)換裝置/該裝置101的一個替代實施例的框圖。此框圖納入了一個開關503，其表示該車輛的點火開關。這允許每當該車輛鑰匙被轉(zhuǎn)到‘開’的位置(或某些車輛的‘開始位置’)時就打開該系統(tǒng)并且當關閉該車輛時就被自動關閉。可替代地，該開關503是接在該車輛內(nèi)優(yōu)選為了駕駛員的便利接在儀表盤中的一個遠程開/關開關。該逆變器115用于將從該車輛的輔助動力系統(tǒng)111提供的12VDC信號轉(zhuǎn)換成一個合適的AC電壓(圖5中示為XXX VDC)，以使得該整流器201的DC電壓輸出補充該車輛的電動機電池的電壓。根據(jù)安裝了該系統(tǒng)的特定車輛的電動機電池，該逆變器可被自定義設計成將12VDC轉(zhuǎn)換成任何需要的AC電壓。圖5還示出了至少一個平流電容器505和至少一個保護電阻器507。這個或這些平流電容器被用來減少該整流器201的電壓輸出的紋波，并且該電阻器限制了輸出電流。一個4700微法450V的平流電容器和一個2.2歐姆的限流電阻器包括在該電池增強系統(tǒng)的初步試驗中。該電容器505還可以是一個更小尺寸的超級電容器，其允許該系統(tǒng)更容易地集成到車輛中。逆變器115進一步納入了一個超載保護電路(未示出)，如果該電池103要求抽取超出該逆變器的最大能力的電流時，該超載保護電路自動關閉該逆變器115。例如當裝有該系統(tǒng)的車輛在涉及緊急加速的情況 下被駕駛時這可能發(fā)生。例如在本示例中使用的1000W逆變器115中，如果從逆變器115吸收了超過4安培的電流，該逆變器將被該保護電路自動關閉以防止該逆變器超載。該保護電路通常是內(nèi)置在該逆變器115中，或者它可以由本領域普通技術人員從任何現(xiàn)有技術超載保護電路中設計出。在最初的原型中，當發(fā)生該逆變器115的過載時，要求使用者通過按下位于安裝了的車輛的車箱中的逆變器的復位按鈕來手動復位該逆變器115。然而，本發(fā)明人已經(jīng)通過在該逆變器115的輸出端(和/或該整流器117的輸出端)納入一個或多個熱敏電阻器(未示出)克服了這個問題，這防止了其每次超載時都必須復位該逆變器。這個或這些熱敏電阻器限制了該逆變器的電流輸出，并且在猛烈加速期間該逆變器被立即關閉以防止該逆變器的復位，并且之后它被自動重啟。因此，避免了它每次超載都要復位該逆變器115的需要。在本示例中，一個熱敏電阻器被耦接到該整流裝置117的電壓輸出。如果該電流輸出超過4A，該熱敏電阻器防止該逆變器復位并且該逆變器被自動關閉。該熱敏電阻器的推薦額定值為10歐姆(6A)。示例 4圖6示出了本發(fā)明的一個進一步的替代實施例，其中該電池增強系統(tǒng)被用來補充一個工業(yè)電池組603的電壓輸出。該電池組603為工業(yè)機械605的一個或多個電動機提供動力并且通過主充電系統(tǒng)607充電。耦接了該轉(zhuǎn)換裝置/裝置，以補充該電池組的輸出，以防止該電池組的電池單元下降到低于其低退化水平，如在前面的示例中所解釋的，并且因此示例1-3中所描述的相同操作概念也應用在這個示例中。該電池增強系統(tǒng)從一個輔助動力系統(tǒng)611要求電力，其可以是市電或其他電源如二次電池或柴油發(fā)電機。該輔助動力系統(tǒng)611為該裝置101的逆變器115和整流裝置117提供所需的電力，以便防止該電池組的單個電池在被用來驅(qū)動重負載時遭到損壞，例如工業(yè)機器，如以高轉(zhuǎn)速運行的車床、鉆子或銑床。因此，該電池增強系統(tǒng)在工業(yè)電池組中的使用提供了類似于在混合動力車輛電池中使用該系統(tǒng)時的優(yōu)點。適用于電池組的本發(fā)明的電池增強系統(tǒng)的運行的部件值和電壓值依賴于每個電池組專有的電壓輸出，并可以通過相對于安裝了該系統(tǒng)的電池組的輸出電壓縮放前面示例的值來輕易確定。優(yōu)選實施方案的優(yōu)勢該轉(zhuǎn)換裝置/裝置101不是特定的電池類型，并且將與任何類型的電池組如鋰金屬氫化物、磷酸亞鐵等一起工作。它從一個車輛分接輔助動力系統(tǒng)以使該電動機電池的端電壓高于該車輛的電池管理系統(tǒng)的截止電平。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，該電池增強系統(tǒng)轉(zhuǎn)換裝置的DC輸出信號有一個280V的基極電壓(最低值)，最大310V，并且DC輸出電壓總是在此范圍內(nèi)與該混合電池輸出電壓同步變化。這意味著，該混合電池的輸出電壓始終被防止低于280V。如前面背景技術部分所提到的，混合電池的最弱的子組通常會在壓力下該電壓下降到低于一個特定的臨界點時發(fā)生故障。通過將該混合電池電壓保持在280V以上，即使在壓力條件下也防止這些子組達到此臨界值(例如每個子組最小6伏)，并且因而得以防范電池故障。以這種方式，本發(fā)明的電池增強系統(tǒng)防止了混合電池故障。應該指出的是，280V基極電壓和310V最大電壓僅適用于本發(fā)明人的試驗車輛(即:豐田普銳斯系列1/2)，并且可以根據(jù)電池類型、車輛制造商和型號或系統(tǒng)中使用的不同部件而改變。此外，混合 動力車輛的鎳氫混合電池可用于高達500個周期，因為它從來沒被放電到超出其放電深度(DOD)額定值，給它一個約8-10年的使用壽命。借助于該電池增強系統(tǒng)，電池放電更淺并且因此該系統(tǒng)將該電池的使用壽命擴展了很多年。該系統(tǒng)已被安裝在本發(fā)明人的一輛豐田普銳斯MKl試驗車上。這些混合動力車輛中最重要的傳動系是電動機傳動。它提供了低速轉(zhuǎn)矩并且內(nèi)燃發(fā)動機沒有電動機系統(tǒng)無法發(fā)揮作用。當沒有足夠的低速轉(zhuǎn)矩(即:混合電池故障)出現(xiàn)時，該電動機脫離并且該內(nèi)燃發(fā)動機加快轉(zhuǎn)速，因為該電機無法向前移動該車輛。通過如上面所提到的補充該混合電池電壓輸出并防止該電壓下降到低值，此系統(tǒng)確保低速轉(zhuǎn)矩總是可以從該電動機得到。因此，此系統(tǒng)進一步確保該車輛的電動機在最大限度地工作，降低了該內(nèi)燃發(fā)動機所發(fā)揮的作用，增加了該電動機的功率輸出并降低了該車輛的燃料消耗。本發(fā)明的電池增強系統(tǒng)改善了條件并擴展了甚至是弱混合電池的使用壽命。本發(fā)明人在一輛有帶兩個電壓不足電池單元的混合電池的舊豐田普銳斯上完成了一次試驗。該車輛在儀表盤上示出了低電力/電池故障警示燈(三角形符號和烏龜符號)。結果表明，一旦在在該車輛上安裝了該系統(tǒng)，該汽車就有大功率量和加速度并且比沒有安裝該系統(tǒng)時表現(xiàn)更好。在試驗中，本發(fā)明人能夠加速并保持在每小時100公里的速度上坡，即使在顯示低電力/電池故障(龜)儀表盤圖標并且該電池能力水平儀是黃色時。隨后，當該電池增強系統(tǒng)轉(zhuǎn)換裝置從該車輛斷開時，該混合電池很快發(fā)生故障，并且該內(nèi)燃發(fā)動機開始通過加快轉(zhuǎn)速來進行補償。本發(fā)明中披露的電池增強系統(tǒng)比現(xiàn)有技術系統(tǒng)更便宜。成本僅用于一個或多個逆變器、整流單元(整流器、電容器及電阻器)及安裝。在圖4的替代實施例中，成本因包括一個可選外部電池(包括充電和切換組件)而略有增加。此外，如前面所提到的，該可選外部電池對于該系統(tǒng)得運行不是必要的，進一步降低了該電池增強系統(tǒng)的成本。不使用多個電池還降低了由于安裝而導致的增加到該車輛上的重量。相比有多個電池的重量(如現(xiàn)有技術中所做的那樣)，該系統(tǒng)的電子設備的重量最小。因此，由于重量的降低該系統(tǒng)的使用會比使用現(xiàn)有技術系統(tǒng)燃油經(jīng)濟性更好。不使用多個電池還降低了占用的車箱空間的量并且整個系統(tǒng)可被安裝在該車輛的混合電池之上。因此，本發(fā)明中披露的系統(tǒng)不妨礙對車輛備用車輪的使用，并為車輛使用者留下充足的車箱空間。本發(fā)明的電池增強系統(tǒng)使用車輛自身的輔助動力系統(tǒng)(12V/24V)來為該系統(tǒng)提供輸入功率。這使得該系統(tǒng)能夠在車輛運行過程中‘總是在工作’，即使不使用圖4中所示的該可選外部電池(12V/24V)401(即:只要該車輛在運行該系統(tǒng)就不會停止補充該車輛的電動機電池)。此外，在圖4的本發(fā)明的替代實施例中，該可選外部電池始終是由該車輛的輔助動力系統(tǒng)‘便攜式’充電。這意味著該外部電池從未完全耗盡過并且該電池增強系統(tǒng)始終是該車輛動力傳動系的一部分，一直都增強該主混合電池的電壓。這與現(xiàn)有技術系統(tǒng)相反，在現(xiàn)有技術系統(tǒng)中二次電池組一旦被耗盡就不再是該車輛動力傳動系的一部分，如前面所提到的。即使進一步防止該外部電池完全耗盡也會擴展該外部電池401的使用壽命。與現(xiàn)有技術系統(tǒng)不同的是，本發(fā)明的電池增強系統(tǒng)不會始終為該車輛的主混合電池充電。此系統(tǒng)的作用更像是電池輔助系統(tǒng)而不是插入式充電系統(tǒng)，并被設計成與該主混合電池‘一起’工作。它可 被認為是與現(xiàn)有主混合電池平行放置的一個第二混合電池。本說明書中所披露的電池增強系統(tǒng)比現(xiàn)有技術新穎而有創(chuàng)造性，因為現(xiàn)有技術系統(tǒng)還未處理翻新或再利用電壓不足舊混合電池的問題。在現(xiàn)有技術中(包括前面描述的ENGINER系統(tǒng))，如果該主混合電池發(fā)生故障(即:子組中的一個或多個沒有保持電荷)它會如制造商推薦的那樣被丟棄。本發(fā)明人是新西蘭唯一一個(據(jù)他所知)涉及混合動力車輛電池翻新的人，因此，他能夠憑他在翻新這些類型的電池方面多年來的經(jīng)驗通過直接解決混合電池故障的原因發(fā)明此系統(tǒng)?；旌蟿恿囕v電池更換起來很昂貴，因此混合動力車輛如豐田普銳斯的故障電池通常會導致該車輛被作為廢金屬出售。如果沒有一個正常運作的混合電池，該車輛不能運行并且形同虛設。電池翻新是一個選項，但故障仍是迫在眉睫。然而，通過使用此系統(tǒng)，帶有甚至電壓不足電池的車輛的壽命可以被可靠地擴展，允許舊車輛可使用很多年。因此，使用此系統(tǒng)增加了舊混合動力車輛的零售價值，并防止該車輛被過早地丟棄。擴展混合動力/電動電池和/或車輛的使用壽命對環(huán)境有好處。這減少了在制造新的或更換混合電池和車輛中天然資源和能源的使用。此外，它可以被視為是環(huán)境友好的，因為它減少了丟棄混合電池和車輛所造成的污染。本發(fā)明的電池增強系統(tǒng)是一種賦能技術，它使得其他利潤豐厚的副產(chǎn)品商業(yè)模式可行，如綠色汽車租賃概念。目前二手混合動力車輛很便宜但不可靠。然而，安裝了電池增強系統(tǒng)后，可以用一隊舊混合動力車輛(如流行的8人座的豐田大霸王)建立一個高利潤的汽車租賃業(yè)務。變更如前所述，所披露的電池增強系統(tǒng)并不限于使用在電動/汽油車輛中，并且可以用在其他混合動力車輛中，包括串聯(lián)和/或并聯(lián)混合動力車輛和純電動車輛。示例是使用再生制動來為車輛的輔助電池充電的混合動力/電動車輛。在使用再生制動系統(tǒng)(RBS)的車輛中，該輔助交流發(fā)電機/轉(zhuǎn)換器的充電輸出被直接耦接到圖1中所示的逆變器115輸入端或圖4的繼電器開關單元403。該電池增強系統(tǒng)轉(zhuǎn)換裝置的輸出端如前所述被耦接到該車輛的主混合或電動電池。該系統(tǒng)的所有其他方面與電動/汽油車輛一樣獲得類似結果O在圖4示出的示例2中，該外部電池401可以具有任何類型和電壓，適合于與輔助動力系統(tǒng)111集成，用于為車輛提供一個插入式選項。該電池電壓應匹配車輛的輔助動力工作電壓，其如前面所提到的通常是12V/24V。該電池401是一個如示例中所述的鉛酸電池，但它還可以是來自于新興電池技術的一個或多個重量輕、持續(xù)時間長、容量高的電池。示例包括鋰離子電池和鋰離子聚合物(鋰聚合物)電池。圖4的可選外部電池(12V/24V)401作為電力存儲裝置被用于該系統(tǒng)的‘插入式’運行，并且如前面所提到的被從AC市電和該車輛自身的輔助動力系統(tǒng)充電。在替代實施例中，該可選外部電池還可以被從內(nèi)置或安裝在該車輛上的其他發(fā)電裝置充電，如太陽能電池板、風力發(fā)電機、額外的交流發(fā)電機和熱交換器?？梢允褂霉默F(xiàn)有技術充電方法將這些替代發(fā)電裝置納入到該系統(tǒng)中。將風力發(fā)電機納入到該系統(tǒng)中的一種可能的方法是將它們納入到該車輛的擾流板內(nèi)。在圖4中示出的本發(fā)明的替代實施例中，該繼電器開關單元403如前面所提到的選擇輸入A、B或A+B。在輸入A和B處，該繼電器開關單元具有內(nèi)置的限流電阻器或保險絲(未示出)。這些限流電阻器 /保險絲被用來防止從這些輸入A/B吸收過大的電流，這可給該輔助動力系統(tǒng)111和/或外部電池401造成損壞。這些安全電阻器將從該車輛輔助動力系統(tǒng)供給的最大電流輸入(輸入A)限制在100A并將從該外部電池供給的最大電流輸入(輸入B)限制在200A。因此，在這個示例中，選擇了輸入A和B 二者時到該轉(zhuǎn)換裝置/裝置101的最大電流輸入是300A。然而，最大電流安培值可能會取決于特定系統(tǒng)和安裝了該系統(tǒng)的車輛而有所不同。此外，安全電阻器/保險絲的位置可能會發(fā)生變化，并可被設在輸入A和B處，在該繼電器單元、該逆變器或該整流單元的輸出端之內(nèi)或輸出端處。該系統(tǒng)包括進一步的保護裝置，如保險絲、電阻器和保護二極管(例如:二極管/保險絲407)，以在過電流條件下提供安全并且防止任何電流意外地以相反方向行駛。此外，關于圖4的實施例，在一些替代實現(xiàn)方式中輸入B可能不會被用作對該系統(tǒng)的輸入(從外部電池401)，并且它可能只是一個只允許該外部電池從該車輛輔助動力系統(tǒng)111充電的充電耦接。因此，在一些實施例中，它可能不一定是在‘總是打開’的狀態(tài)為該系統(tǒng)起作用。該轉(zhuǎn)換裝置/裝置101 (逆變裝置115+整流裝置117)可被合并成一個，并作為一個更緊湊的單元被制造，使其更容易安裝在車輛上并減少使用的空間。此外，本發(fā)明的電池增強系統(tǒng)可以納入任何類型的轉(zhuǎn)換裝置，并不限定于上述實施例中披露的逆變裝置115和整流裝置117。例如，該轉(zhuǎn)換裝置可以包括其他功率轉(zhuǎn)換裝置，例如變壓器、DC-DC轉(zhuǎn)換器或機械轉(zhuǎn)換單元，該機械轉(zhuǎn)換單元包括一個DC電機、一個交流發(fā)電機和一個整流器，其補充混合電池電壓防止它下降到危險的低值。該逆變裝置115是一個12VDC-230VAC (或其他所需AC值)的逆變器，具有如前所述的最大功率輸出1000W。然而，具有較高或較低功率/電壓輸出能力(例如:2500W)的逆變器可被用在該系統(tǒng)中，這允許根據(jù)需要將更多或更少的電力傳遞到該電動機電池103。該逆變器的AC輸出電壓是根據(jù)如前所述安裝了該系統(tǒng)的車輛的特定電動機電池電壓選擇的。此外，多個逆變器可以并聯(lián)耦接在一起，以進一步增加該逆變裝置115的總功率輸出。該系統(tǒng)可被翻新到市場上所有現(xiàn)有的混合動力車輛上。此外，它應被視為內(nèi)置到所有新制造的混合動力車輛模型中的車輛設計的一部分。因此，該系統(tǒng)可被作為一個可選(或強制)特征在制造工廠內(nèi)置在新車輛中，并且還作為由車主/第三方安裝的一個獨立售后包出售。雖然該電池增強系統(tǒng)被描述為應用到如豐田普銳斯的混合動力車輛，通過對該系統(tǒng)的工作電壓值做輕微修改它還可以被應用到其他混合動力車輛如本田Insight和本田思域混合動力。例如，本田Insight主混合電池只使用普銳斯混合電池子組的數(shù)量的一半，并且因此該電池增強系統(tǒng)的所有值都被縮減了一半(即:該逆變器輸出被減半到120V并且補充該電池的動力騎師輸出也被減半)。然而，如前所述，該系統(tǒng)在所有車輛中以同樣的原則運行。術語‘主混合電池’指的是用于運行混合動力、電動或其他類型車輛的一個或多個主電動機的一個或多個電池。術語‘電動機電池’指的是用于提供動力電動機的任何電池或電池組。示例包括為該車輛的一個或多個電動機提供動力的混合動力或電動車輛的主電池，并且還包括用于為納入了一個或多個電動機的 工業(yè)機械(如車床、鉆子或銑床)提供動力的任何電池或電池組。此術語包括上面給出的‘主混合電池’的定義。如前面所提到的，術語‘輔助動力系統(tǒng)’指的是車輛的12V/24V輔助電池充電系統(tǒng)。在混合動力車輛中，該輔助動力系統(tǒng)通常是由例如該ICE、該電動機發(fā)電機和/或再生制動系統(tǒng)提供動力的一個交流發(fā)電機、發(fā)電機或轉(zhuǎn)換器(參見圖1/1A)，并且還包括一個輔助電池，該電池通常是一個12V/24V鉛酸電池，這兩者都用來為車輛的輔助裝置如燈、雨刷器、收音機等提供動力。術語‘輔助動力系統(tǒng)’并不限于電池/充電系統(tǒng)，并且還涵蓋了混合動力或電動車輛的任何電源系統(tǒng)，除了該車輛的市電/充電系統(tǒng)(其為該主電動機電池充電)之外它也出現(xiàn)。此外，該輔助動力系統(tǒng)可能來自于直接為該電動機電池充電(例如:圖1A)的電力/充電系統(tǒng)，或者可替代地它可能是一個單獨的電源系統(tǒng)。在一些車輛中，該輔助動力系統(tǒng)可能不一定為該車輛的輔助裝置提供動力，并且它包括特別內(nèi)置于該車輛中的任何電源系統(tǒng)，用于為本發(fā)明的電池增強系統(tǒng)提供動力。這包括任何替代電力和/或充電系統(tǒng)，由車輛制造商或第三方為補充該電動機電池的電壓的目的設計而成，包括再生制動系統(tǒng)、太陽能/風力驅(qū)動發(fā)電機、一個或多個通過AC市電或其他電源(例如:燃料電池單元、太陽能電池板、車輛電動機電池等)充電的電池、或其他類型的替代發(fā)電系統(tǒng)。此外，它涵蓋了任何電壓值的電源系統(tǒng)，并且不一定限于常見的12V/24V車輛輔助充電系統(tǒng)。
術語‘輔助動力系統(tǒng)’并不限于車輛的動力和/或充電系統(tǒng)。如示例4所述，該‘輔助動力系統(tǒng)’還可以指任何工業(yè)電源，用于為本發(fā)明中所描述的用于增強工業(yè)電池組的電池增強系統(tǒng)提供動力。因此，它延伸到覆蓋了任何一個或多個電源，用于通過防止一個或多個負載(例如:電動機)運行過程中引起的電池單元損壞來增強一個或多個電池。術語‘該轉(zhuǎn)換裝置’和‘該裝置’可以互換使用。權利要求中所定義的術語‘電池電路’和短語‘被適配成在使用時被耦接到一個電池或電池電路’用于指示該轉(zhuǎn)換裝置或者被直接耦接到該電池或者被耦接到該車輛的電路的任何部分，以允許該轉(zhuǎn)換裝置為該電池提供一個電壓信號。在混合動力或電動車輛中，此電路可能是一個繼電器電路、熔絲板或直接或間接地與這些電池端子耦接的任何其他電線
/電纜/電路。貫穿本說明書的描述，詞語“包括”及其變體并不旨在排除其他添加物、成分、整數(shù)或步驟。當然應當意識到，雖然上述內(nèi)容已通過本發(fā)明的說明性示例的方式給出，對于本領域普通技術人員而言明顯的所有對其的這種和其他的修改和變化都被視為在如前文所述的本發(fā)明的廣泛范圍和 范疇之內(nèi)。
權利要求
1.一種包括至少一個轉(zhuǎn)換裝置的電池增強系統(tǒng)，其中該轉(zhuǎn)換裝置被適配成在使用時被耦接到一個輔助動力系統(tǒng)，用于從該輔助動力系統(tǒng)接收一個輸出信號，該轉(zhuǎn)換裝置能夠?qū)碜栽撦o助動力系統(tǒng)的該輸出信號轉(zhuǎn)換成一個轉(zhuǎn)換信號，并且該轉(zhuǎn)換裝置被進一步適配成在使用時被耦接到一個電池或電池電路，用于為該電池提供該轉(zhuǎn)換信號以由此補充該電池，其中補充該電池防止該電池輸出電壓下降到低于一個預定水平，從而防止對該電池的損壞。
2.如權利要求1所述的電池增強系統(tǒng)，其中該電池增強系統(tǒng)是適用于混合動力或電動車輛的電池增強系統(tǒng)，并且該輔助動力系統(tǒng)包括一個交流發(fā)電機、轉(zhuǎn)換器、或由例如內(nèi)燃發(fā)動機、再生制動系統(tǒng)、一個或多個電池、電動機發(fā)電機、太陽能/風能發(fā)電機或其他裝置提供動力的其他動力轉(zhuǎn)換裝置。
3.如權利要求2所述的電池增強系統(tǒng)，其中該電池是該車輛的電動機電池。
4.如權利要求1所述的電池增強系統(tǒng)，其中該電池增強系統(tǒng)是適用于工業(yè)電池組的電池增強系統(tǒng)，并且該輔助動力系統(tǒng)是一個交流發(fā)電機、轉(zhuǎn)換器或由市電或其他一個或多個電源提供動力的其他動力轉(zhuǎn)換裝置。
5.如權利要求3所述的電池增強系統(tǒng)，其中該轉(zhuǎn)換裝置包括逆變裝置和整流裝置，其中該逆變裝置將來自該輔助動力系統(tǒng)的該輸出信號轉(zhuǎn)換成一個AC信號，并且該整流裝置將該AC信號整流成該轉(zhuǎn)換信號，該轉(zhuǎn)換信號是一個DC轉(zhuǎn)換信號。
6.如權利要求3所述的電池增強系統(tǒng),其中該轉(zhuǎn)換信號防止該電動機電池輸出電壓下降到低于一個預定水平，特別是在該電動機電池在該車輛的該電動機的重載工作需求期間的壓力之下時。
7.如權利要求3所述的電池增強系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)進一步包括耦接到該車輛的該輔助動力系統(tǒng)的電荷存儲裝置。
8.如權利要求7所述的電池增強系統(tǒng)，其中該電荷存儲裝置還被耦接到一個充電單元，該充電單元允許該電荷存儲裝置被插入并通過AC市電或其他外部電源如太陽能充電而被充電。
9.如權利要求7所述的電池增強系統(tǒng)，其中該電荷存儲裝置被耦接到該輔助充電系統(tǒng)以便該電荷存儲裝置從該車輛的輔助動力系統(tǒng)被連續(xù)充電。
10.如權利要求7所述的電池增強系統(tǒng)，其中該電荷存儲裝置是一個或多個12V(或24V)鉛酸、鋰離子或任何其他類型的電池。
11.如權利要求7所述的電池增強系統(tǒng)，其中該電荷存儲裝置能夠為該轉(zhuǎn)換裝置提供一個輸出信號，并且該系統(tǒng)包括切換裝置，用于選擇要被提供給該轉(zhuǎn)換裝置的一個輸出信號，該輸出信號是從該輔助動力系統(tǒng)、該電荷存儲裝置或是二者中選擇的。
12.如權利要求5所述的電池增強系統(tǒng)，其中來自該輔助動力系統(tǒng)的該輸出信號是例如一個12V (或24V)DC信號，并且該轉(zhuǎn)換裝置將該12V (或24V)DC信號轉(zhuǎn)換成與該電動機電池的電壓相對應的DC電壓信號。
13.如權利要求5所述的電池增強系統(tǒng)，其中該整流裝置包括一個或多個二極管整流器、電容器和電阻器。
14.如權利要求6所述的電池增強系統(tǒng)，其中該轉(zhuǎn)換信號防止該電動機電池的該輸出電壓下降到低于一個預定水平，即使是在該電動機電池在壓力下時，該預定水平是每種類型的電動機電池唯一的一個值，例如280VDC。
15.如權利要求3所述的電池增強系統(tǒng)，其中該電池增強系統(tǒng)在該車輛運行過程中是與該電動機電池處于‘總是在工作’的配置中。
16.如權利要求3所述的電池增強系統(tǒng)，其中該電池增強系統(tǒng)為安裝了該系統(tǒng)的車輛特別是具有疑似弱電動機電池的車輛提供增強的動力和/或燃油經(jīng)濟性的提高。
17.如權利要求3所述的電池增強系統(tǒng)，其中該電池增強系統(tǒng)能夠被安裝在所有的混合動力和/或電動車輛中，特別是在豐田普銳斯(第I代-NHWlO、第2代-NHWll和第3代-NHW20)、本田Insight和本田思域混合動力中。
18.如權利要求3所述的電池增強系統(tǒng)，其中該電池增強系統(tǒng)被一個遠程開關或被該車輛的該點火開關開啟或關閉，以便該系統(tǒng)隨著該車輛的啟動或關閉而同時開啟或關閉。
19.如權利要求1所述的電池增強系統(tǒng)，其中該電池增強系統(tǒng)進一步包括耦接到該轉(zhuǎn)換裝置的一個或多個熱敏電阻器，用于限制來自該轉(zhuǎn)換裝置的電流輸出以防止該轉(zhuǎn)換裝置過載。
20.一種具有至少一個轉(zhuǎn)換裝置的混合動力或電動車輛，其中該轉(zhuǎn)換裝置可操作地耦接到該車輛的輔助動力系統(tǒng)，該轉(zhuǎn)換裝置將來自該輔助動力系統(tǒng)的輸出信號轉(zhuǎn)換成一個轉(zhuǎn)換信號，該轉(zhuǎn)換信號被提供給該車輛的電動機電池，該轉(zhuǎn)換信號補充該電動機電池輸出電壓，其中用該轉(zhuǎn)換信號補充該電動機電池輸出電壓防止該電動機電池輸出電壓下降到低于一個預定水平，從而防止對該電動機電池的損壞。
21.一種適用于車輛中的裝置，其中該裝置被適配成在使用時被耦接到該車輛的輔助動力系統(tǒng)，用于從該輔助動力系統(tǒng)接收一個輸出信號，該裝置能夠?qū)碜栽撦o助動力系統(tǒng)的該輸出信號轉(zhuǎn)換成一個轉(zhuǎn)換信號，并且該裝置被進一步適配成在使用時被耦接到該車輛的電動機電池或電池電路，用于為該電動機電池提供該轉(zhuǎn)換信號以由此補充該電動機電池，其中補充該電動機電池防 止該電動機電池輸出電壓下降到低于一個預定水平，從而防止對該電動機電池的損壞。
22.一種用于增強電池的電池增強方法，該方法包括以下步驟: -通過轉(zhuǎn)換裝置將來自輔助動力系統(tǒng)的一個輸出信號轉(zhuǎn)換成一個轉(zhuǎn)換信號， -將該轉(zhuǎn)換信號提供給該電池或電池電路，由此補充該電池輸出電壓， 這樣，用該轉(zhuǎn)換信號補充該電池輸出電壓防止該電池輸出電壓下降到低于一個預定水平，從而防止對該電池的損壞。
23.如權利要求22所述的方法，其中該方法包括在該輔助動力系統(tǒng)與該電池或電池電路之間耦接轉(zhuǎn)換裝置的一個初始步驟。
24.如權利要求22所述的方法，其中該方法是為了增強車輛的電池。
25.如權利要求22所述的方法，其中該轉(zhuǎn)換裝置包括逆變裝置和整流裝置。
26.如權利要求25所述的方法，其中通過該轉(zhuǎn)換裝置對該輸出信號的轉(zhuǎn)換涉及該逆變裝置將該輸出信號轉(zhuǎn)換成一個AC信號并且該整流裝置將該AC信號轉(zhuǎn)換成一個DC轉(zhuǎn)換信號。
27.一種用于混合動力或電動車輛的電池增強系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置在使用時能夠被耦接在該車輛的輔助動力系統(tǒng)與電動機電池之間，其中該轉(zhuǎn)換裝置在使用時能夠?qū)碜栽撦o助動力系統(tǒng)的輸出信號轉(zhuǎn)換成一個轉(zhuǎn)換信號，并將該轉(zhuǎn)換信號提供給該電動機電池，由此補充該電動機電池的該輸出電壓，從而防止該電動機電池的該輸出電壓下降超過一個預定值并防止對該電動機電池的電池單元的損壞。
28.一種用于混合動力或電動車輛的附加套件，該附加套件包括至少一個轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置在使用時能夠被耦接在該車輛的輔助動力系統(tǒng)與電動機電池之間，其中該轉(zhuǎn)換裝置在使用時能夠?qū)碜栽撦o助動力系統(tǒng)的輸出信號轉(zhuǎn)換成一個轉(zhuǎn)換信號并將該轉(zhuǎn)換信號提供給該電動機電池，由此補充該電動機電池的該輸出電壓，從而防止該電動機電池的該輸出電壓下降超過一個預定值并防止對該電動機電池的電池單元的損壞。
29.—種包括至少一個轉(zhuǎn)換裝置的電池增強系統(tǒng)，其中該轉(zhuǎn)換裝置可操作地耦接到輔助動力系統(tǒng)，該轉(zhuǎn)換裝置將來自該輔助動力系統(tǒng)的輸出信號轉(zhuǎn)換成一個轉(zhuǎn)換信號，該轉(zhuǎn)換信號補充一個電池的輸出電壓，其中用該轉(zhuǎn)換信號補充該電池輸出電壓防止該電池輸出電壓下降到低于 一個預定水平，從而防止該電池被損壞。
全文摘要
在此披露了一種電池增強系統(tǒng)及方法。它被特別設計用于電動或混合動力車輛中電池的增強。該系統(tǒng)包括可操作地耦接在該車輛的輔助動力系統(tǒng)與電動機電池之間的轉(zhuǎn)換裝置，其中該轉(zhuǎn)換裝置將來自該輔助動力系統(tǒng)的輸出信號轉(zhuǎn)換成一個轉(zhuǎn)換信號。該轉(zhuǎn)換信號補充該電動機電池輸出電壓，防止其下降到低于一個預定水平，從而防止對該電動機電池的損壞。該系統(tǒng)進一步使用一個外部電池，該外部電池可由市電或通過該電動/混合動力車輛的輔助動力系統(tǒng)充電，從而允許該車輛被轉(zhuǎn)換成一個可插入式的混合動力/電動車輛。一旦安裝后，該電池增強系統(tǒng)提高了混合動力或電動車輛的動力，擴展了新的或用過的電動機電池的使用壽命，并且還提高了該車輛的燃料效率。
文檔編號H02J7/14GK103229388SQ201180057422
公開日2013年7月31日 申請日期2011年10月4日 優(yōu)先權日2010年10月5日
發(fā)明者潘先鵬 申請人:潘先鵬