高安全電動車專利組合
 

領域別:電池/儲能日期:2018/7/5
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■ 快速充電負極材料
電動車(Electric Vehicle; EV)為本世紀最重要的工業產品之一,而鋰離子電池將是電動車能源的首要選擇,就這方面的應用而言,快速充電的需求是首要挑戰和亟需解決的問題。目前常用於鋰離子電池之負極材料為石墨,其具有高導電性、穩定的電容量及放電特性,惟較缺乏快速充電的能力。主要是因為石墨電極表面的極化現象造成鋰離子無法快速地進到負極材料內部,諸如電荷轉移反應、鋰離子在活性材料的擴散能力、電子傳導、電解液傳輸以及石墨表面固態電解質介面膜生成,導致不能快速充電。本專利組合提出多項專利技術,可有效提升導電性,具有快速充放電及優異的循環性能。

專利組合技術特色
① 利用溶膠-凝膠法在碳材表面改質一層複合型鋰金屬氧化物,有利減少固態電解質介面(SEI)膜形成,使鋰離子快速進入碳材料,達到快速充電特性。
② 鋰鈦氧化物與含磷化合物混合後燒結,形成具有鋰鈦氧化物與磷所組成之組合物的鋰鈦氧化物材料。鋰鈦氧化物與磷組成之組合物可為晶質或非晶質,提高鋰鈦氧化物材料的導電性。

應用領域
電池芯、電池模組、儲能系統、電動車

■ 電池充放電控制技術
現今的電動車性能已經不遜色於使用汽油內燃機的傳統汽車。顧名思義,電動車是靠電池提供的電力驅動。傳統汽車的儀表板會顯示剩餘可用的油量,作為駕駛者的參考,所以一般駕駛者也會預期電動車的儀表板顯示電池的剩餘可用電量。電池的實際可用電量會受溫度、放電功率以及電池老化等因素影響,所以電池剩餘可用的電量估測常有誤差。電池的放電輸出能力和可用電量會影響電動載具的速度、扭力、續航力等各項性能。本專利組合能有效預估電池輸出功率,有效利用所有電池電量,有助於提升電動載具的整體性能表現與可靠度。

專利組合技術特色
① 電池放電輸出預測裝置與預測方法,可預估電池的放電電量與最大放電強度,進而預估電動載具的剩餘行駛里程。即使有電池老化、不同季節氣溫、不同操作條件、不同殘餘電量等狀態,都可以準確預估電池的各種數值。
② 電池老化估測方法,利用常用的定電流轉定電壓之充電方式(簡稱CC-CV充電方法),並在充電過程中監測電池的電壓、電流、電量、溫度等參數,取得充電由定電流轉換定電壓模式之狀態轉換點,估測電池老化狀況。

應用領域
電池芯、電池模組、儲能系統、電動車、充電站

■ 電池安全性及散熱結構
鋰電池充放電時,極捲每一個位置都會放出熱,在正極層與負極層之間,多層堆疊或捲繞的極捲之間,隔離層是熱的阻絕體,促使電池內部熱不易散出,大量蓄積在極捲內部。又因正極層與負極層的基材是易傳導材料,電池內部的熱會由正極層與負極層傳導,而集結在極捲電流集結點。為了將電流導出以及使電池容器容易密封,極捲電流集結點通常是設置在電池中心,使得大量的熱蓄積電池中心,導致電池內部溫度分布不均。電池內部溫度的持續上升,意味者電池熱失控機會增加,導致電池爆炸。有鑑於此,本專利涵蓋多種專利技術,可有效解決電池散熱及安全性問題。

專利組合技術特色
① 電池中心均熱構件由高導熱材質構成,或具有均溫與導熱之熱電共同通道結構的電池。可快速導熱與分散熱量、降低電池組中各電池之溫度差異性,進而降低熱失控的發生。
② 電池安全閥設計,透過短路裝置使正極端子與負極端子短路,使電池在危險狀態時可以瞬間放電,電池不再處於滿電狀態而提高安全性。
③ 具散熱及熱失控擴散防護之電池模組。在各單元電池之側面套設於防火隔熱層,氣孔係位於相鄰的電池配置孔之間。其中,防火隔熱層之熱傳導係數隨著防火隔熱層的溫度而降低。

應用領域
電池芯、電池模組、儲能系統、電動車

■ 電池監控管理技術
近年來隨著氣候變遷與節能減碳的議題日益受到重視,取代石化能源的呼聲促使油電混合或是純電動車輛產業蓬勃發展,其中電池組為不可或缺的關鍵元件。目前電池組多由具有較小體積與輸出電壓的電池芯串並聯組成,在實際應用上,不論單一電池芯或多個電池芯都需具有軟體及/或硬體搭配管理。本專利組合提供多種電池監控管理技術,可監控管理單一或多個電池芯,使電池效能最大化。

專利組合技術特色
① 估測電池電量的方法。以電池作為能量來源的驅動系統,準確估測電池電量的方法,除了硬體及/或軟體部分,該系統包括處理器、記憶體、電腦軟體等組合,或是利用非揮發性存取媒介等方式記載程式碼與運算資料,利用微處理器進行估測方法的運算,以執行估算電池電量之方法。藉此方法改善電量估測的精確度,例如電池的殘存電量、電池老化容量等。
② 具有可進行消耗式或是非消耗式等化操作的混合式平衡架構之電池組電壓平衡裝置與方法。
③ 電池特性追蹤方法及電路,考慮充電電池的老化情形,使監控螢幕顯示更接近實際充電電池的電力。

應用領域
電池芯、電池模組、儲能系統、電動車、充電站

專利洽詢:材料與化工研究所智權加值推廣室
康靜怡 電話:03-5916928 E-mail: kang@itri.org.tw


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