TWI433427B - 電池電力系統 - Google Patents

Description

電池電力系統

本發明係有關於一種電池電力系統，尤指一種利用超級電容搭配鋰離子電池之電力裝置，設計可切換串聯與並聯之電路架構，偵測電池與超級電容電壓進行電流調控，因應動力裝置在驅動時的放電需求與煞車回充等多種情境之充放電進行控制，達成電流之高效率分配，以降低電池放電深度、延長電池壽命。

近年來由於環保意識抬頭，各種電力驅動之動力裝置因應而生，例如電動車產業的發展，電力驅動之動力裝置之動力來源為電池組，以電動車而言，電動車所使用的電池組成本約為美金750~1000元/kWh(10千瓦每小時)，但是單元電池循環壽命僅達800~1000次，以續航力80公里使用12kWh電池組之電動郵務車為例，假定車輛成本相同計算電池組攤提成本，加上充電電費至少需新台幣5元/公里以上，每單位里程行駛成本約為汽油車二倍以上價格，攤提成本過高，以及每8萬公里即須更換電池組是阻礙電動車整體市場無法大幅提升的原因。

以業界所稱的長壽命單元電池而言，目前僅有東芝(SCiB)與三菱電機(複合蓄電裝置)推出超過2000次循環壽命單元電池，其中複合蓄電裝置為鋰電池與超級電容並聯一體型(14Wh)，但兩者於成本及量產時程上無法滿足市場需求。

針對已知專利而言，例如美國發明專利7,489,048「Energy storage system for electric or hybrid vehicle」，該案所揭露之電力儲存系統係設置有二套電池組，以及一可調整該二個電池組串聯或並聯之電路，以及外接一介面串聯被動型儲能裝置，該案的控制方式為，當馬達低速運轉(50%rated以下)時，則控制該二個電池組並聯，當馬達高速運轉(50%rated以上)時，則控制該二個電池組串聯，由於該案必須設置二組電池，不僅架構龐大複雜且成本高，再由於其僅能根據馬達轉速進行二段式電力控制，並無法因應不同狀況調整適用的模式。

面對上述有關電池組電力控制的瓶頸，以材料端進行長壽命電池開發，不僅曠日費時且投資龐大，因此，如何能夠有一種不同於開發新材料方式，以電能管理與控制手法提升電池循環壽命及充放電效率，以期降低電池攤提成本(至少不高於一般汽油車水準)，是業者急需解決的重要課題。

有鑑於習知技術之缺失，本發明提出一種電池電力系統，利用超級電容搭配鋰離子電池之電力裝置，設計可切換串聯與並聯之電路架構，偵測電池與超級電容電壓進行電流調控，因應動力裝置在驅動時的放電需求與煞車回充等多種情境之充放電進行控制，達成電流之高效率分配，以降低電池放電深度、延長電池壽命。

為達到上述目的，本發明提出一種電池電力系統，係用以驅動一動力裝置之動力馬達系統，該動力馬達系統產生至少一動力模式訊號以及至少一馬達控制電流訊號，該電池電力系統包含：一主要電池，為一可充電電池，該主要電池具有一電池正極端以及一電池負極端，該電池正極端連接一直流端正極，該電池負極端連接一直流端負極，該直流端正極及直流端負極係電性連接於該動力馬達系統；一電解電容，係電性連接該電池正極端及該電池負極端；一電力昇壓裝置，係電性連接該電池正極端及該電池負極端，該電力昇壓裝置係用以使電力昇壓；一第一接觸器，係電性連接該電池負極端以及該電力昇壓裝置，該第一接觸器具有一導通與非導通狀態；一第一切換器，係電性連接該電池負極端以及該直流端負極，該第一切換器具有一導通與非導通狀態；一超級電容，其具有一超級電容正極端以及一超級電容負極端，該超級電容正極端係電性連接該電力昇壓裝置與該第一接觸器，該超級電容負極端係電性連接該電池負極端；一第一二極體，係電性連接該超級電容正極端與該電池正極端；一第二接觸器，係電性連接該第一二極體與該超級電容正極端，該第二接觸器具有一導通與非導通狀態；一第二切換器，係電性連接該超級電容正極端與該第一二極體，該第二切換器具有一導通與非導通狀態；一限流元件，係電性連接該第二切換器與該第一二極體；複數量測元件，係用以量測至少一電壓直或至少一電流值，並產生至少一電壓訊號及至少一電流訊號；以及一電能控制器，係用以接收該動力模式訊號、該馬達控制電流訊號、該電壓訊號及電流訊號，並據以分析該超級電容之電能水位，以控制該電力昇壓裝置、該第一接觸器、該第二接觸器、該第一切換器及該第二切換器之導通狀態，以及控制電流方向，以形成複數種控制模式。

為使　貴審查委員對於本發明之結構目的和功效有更進一步之了解與認同，茲配合圖示詳細說明如后。

以下將參照隨附之圖式來描述本發明為達成目的所使用的技術手段與功效，而以下圖式所列舉之實施例僅為輔助說明，以利　貴審查委員瞭解，但本案之技術手段並不限於所列舉圖式。

請參閱第一圖所示本發明所提供之電池電力系統架構，該電池電力系統100係透過一直流端300連接並驅動一動力裝置之動力馬達系統200，該動力裝置係電力驅動之裝置，例如電動車，該直流端300具有直流端正極301以及一直流端負極302，該直流端正極301及直流端負極302係電性連接於該動力馬達系統200所具有之一變頻器201，該變頻器201連接一動力馬達202以及一電子控制單元203，該電子控制單元203可根據該變頻器201與動力馬達202之狀態產生至少一動力模式訊號以及至少一馬達控制電流訊號，該電子控制單元203係負責動力裝置之控制與通訊，該電池電力系統100包含一主要電池B、一電解電容C、一第一接觸器S1、一第二接觸器S2、一第一切換器T1、一第二切換器T2、一第三切換器T3、一超級電容UC、一第一二極體D1、一第二二極體D2、一限流元件R、一電感元件L、一電能控制器101，其中，該第三切換器T3、第二二極體D2及電感元件L構成一電力昇壓裝置102，該電能控制器101係連接該電子控制單元203，用以接收該電子控制單元203所產生之動力模式訊號及馬達控制電流訊號，該第一切換器T1、第二切換器T2以及第三切換器T3可採用金氧半場效電晶體(MOSFET，Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)或絕緣柵雙極電晶體(IGBT，INSULATED GATE BIPOLAR TRANSISTOR)或氮化鎵功率電晶體(GaN)，該第一接觸器S1及第二接觸器S2可採用繼電器開關，該限流元件R可採用限流電阻或限流電路或限流器。

該主要電池B為一可充電電池，該主要電池B具有一電池正極端B1以及一電池負極端B2，該電池正極端B1連接該直流端正極301，該電池負極端B2連接一直流端負極302，該主要電池B為本系統之主要儲能元件；該電解電容C係電性連接該電池正極端B1及該電池負極端B2，該電解電容C係用以穩定該直流端300之電壓；該第一接觸器S1係電性連接該電池負極端B2以及該電力昇壓裝置102，該第一接觸器S1可切換形成一導通與一非導通狀態；該第二接觸器S2係電性連接該第一二極體D1與該超級電容正極端，該第二接觸器S2可切換形成一導通與一非導通狀態；該第一切換器T1係電性連接該電池負極端B2以及該直流端負極302，該第一切換器T1可切換形成一導通與一非導通狀態；該第二切換器T2係電性連接該超級電容正極端與該第一二極體D1，該第二切換器T2可切換形成一導通與一非導通狀態；該超級電容UC具有一超級電容正極端以及一超級電容負極端，該超級電容正極端係電性連接該電力昇壓裝置102與該第一接觸器S1，該超級電容負極端係電性連接該電池負極端B2；該超級電容UC係作為本系統之輔助儲能元件；該第一二極體D1係電性連接該超級電容正極端與該電池正極端B1；該限流元件R係電性連接該第二切換器T2與該第一二極體D1；該電力昇壓裝置102之該第三切換器T3與該第二二極體D2串聯，該第三切換器T3電性連接該電池負極端B2，該第三切換器T3可切換形成一導通與一非導通狀態，該第二二極體D2電性連接該電池正極端B1，該電感元件L之一端電性連接於該第三切換器T3與該第二二極體D2之間，該電感元件L另一端電性連接於該第一接觸器S1，藉由該電力昇壓裝置102提升該超級電容UC之電壓，所提昇之電壓可與該主要電池B之電壓相當，因此本系統所使用之該超級電容UC之最大電壓，可以遠小於該主要電池B之電壓，可降低該超級電容UC之成本。

此外，該電池電力系統100具有第一電流量測元件A1、第二電流量測元件A2、第一電壓量測元件V1、第二電壓量測元件V2以及一第三電壓量測元件V3，該第一電流量測元件A1係設置於該超級電容UC之超級電容正極端，該第一電流量測元件A1係用以量測該超級電容UC之電流值並可產生一超級電容電流訊號；該第二電流量測元件A2係電性連接該直流端正極301，用以量測該直流端正極301之電流值並產生一直流端電流訊號；該第一電壓量測元件V1係電性連接該電池正極端及該電池負極端，用以量測該主要電池B之電壓值並產生一主要電池電壓訊號；該第二電壓量測元件V2係電性連接該超級電容正極端及該超級電容負極端，用以量測該超級電容UC之電壓值並產生一超級電容電壓訊號；該第三電壓量測元件V3係電性連接該直流端正極301及該直流端負極302間，用以量測該直流端300之電壓值並產生一直流端電壓訊號。

上述該電子控制單元203產生之動力模式訊號、馬達控制電流訊號，以及上述該超級電容電流訊號、該主要電池電壓訊號、該超級電容電壓訊號、該直流端電壓訊號以及該直流端電流訊號傳送至該電能控制器101，該電能控制器101根據所接收的訊號分析該超級電容UC之電能水位，再由該電能控制器101控制該電力昇壓裝置102、第一接觸器S1、第二接觸器S2、第一切換器T1、第二切換器T2及第三切換器T3之導通狀態，並且控制電流方向，以提供該電池電力系統100具有複數種控制模式。請參閱第二圖及第三圖所示，並配合以下決策矩陣一及決策矩陣二，說明本發明該電能控制器101調整控制模式之方式。

請同時參閱第一圖至第四圖，說明各訊號與參數代號之意義如下：

I_d ：該電池電力系統100之電流命令，由該電子控制單元203決定，流出該電池電力系統100之電流方向為正值，係用以驅動該動力馬達系統200，而流入該電池電力系統100之電流方向為負值，係用以對該電池電力系統100進行電能回充。

I_u ：該超級電容UC之電流量測值，係由該第一電流量測元件A1量測得出，流出該超級電容UC之電流(放電)為正值，流入該超級電容UC之電流(充電)為負值。

I：該直流端300之電流量測值，係由該第二電流量測元件A2量測得出，流出該直流端正極301(放電)為正值，流入該直流端正極301(充電)為負值。

I_H ：該直流端300之電流上界值，用以判斷直流電流所對應之電能系統控制模式。

I_L ：該直流端300之電流下界值，用以判斷直流電流所對應之電能系統控制模式。

V_b ：該主要電池B之電壓值，係由該第一電壓量測元件V1量測得出。

V_u ：該超級電容UC之電壓值，係由該第二電壓量測元件V2量測得出。

V：該直流端300之電壓值，係由該第三電壓量測元件V3量測得出。

E_uc ：該超級電容UC之殘留電能，E_uc =1/2(C_u V_u ² )，C_u 代表該超級電容UC之電容值。

E_max ：該超級電容UC之電能極限值，對應該超級電容UC之額定電壓。

E_F ：該超級電容UC之電能偏高值，略小於該電能極限值E_max 。

E_H ：該超級電容UC之電能較高值，小於該電能偏高值E_F ，大於一中間電能極限值，該中間電能極限值為(1/2)E_max 。

E_L ：該超級電容UC之電能較低值，小於該中間電能極限值(1/2)E_max 。

E_Z ：該超級電容UC之電能偏低值，小於該電能較低值E_L 。

請參閱第三圖所示，由該電子控制單元203利用CAN(Control Area Network)將動力模式(若動力裝置為電動車時，則該動力模式為車輛模式)與馬達控制電流訊號傳遞至電能控制器101，該電能控制器101同時根據量測元件A1、A2、V1、V2、V3所量測產生的電壓訊號及電流裝置判斷動力裝置屬於何種模式，如第三圖中所示啟動模式、驅動模式及煞車回充模式，該啟動模式係代表該動力裝置進入驅動模式前之準備狀態，該驅動模式代表該主要電池B與該超級電容UC所提供之馬達電力，以帶動動力裝置前進或後退，該煞車回充模式係代表執行驅動反向之電流命令以產生發電電流，回充該超級電容UC或主要電池B，再根據上述該決策矩陣一及決策矩陣二決定所對應之控制模式，例如根據該決策矩陣一，若E_L E_uc E_H ，且I_L I_d I_H ，則為第四模式，同理根據該決策矩陣二，若E_L E_uc E_H ，且I_L -I_d I_H ，則為第五模式，以此類推。

本發明提供之複數種控制模式包括第四圖至第十五圖所示六種控制模式。

請參閱第四圖及第五圖所示該第一模式，於該第一模式時，該第一接觸器S1為導通狀態，該第二接觸器S2、該第一切換器T1、該第二切換器T2及該電力昇壓裝置102之該第三切換器T3均為非導通狀態，如第五圖所示該第一接觸器S1之控制訊號為1(代表導通狀態)，該第二接觸器S2、該第一切換器T1、該第二切換器T2及該第三切換器T3之控制訊號為0(代表非導通狀態)，其電流方向(如第四圖所示粗線箭頭路徑)係由直流端負極302流向超級電容UC再流向該主要電池B，再由該直流端正極301流向第一圖所示該動力馬達系統200。該第一模式適用於該超級電容UC處於低電能的時機，因此可有效運用剩餘的電能。

請參閱第六圖及第七圖所示該第二模式，於該第二模式時，該第一切換器T1為導通狀態，該第一接觸器S1、該第二接觸器S2、該第二切換器T2及該電力昇壓裝置102之該第三切換器T3均為非導通狀態，如第七圖所示該第一切換器T1之控制訊號為1(代表導通狀態)，第一接觸器S1、該第二接觸器S2、該第二切換器T2及該第三切換器T3之控制訊號為0(代表非導通狀態)，其電流方向(如第六圖所示粗線箭頭路徑)係由直流端負極302流向該主要電池B，再由該直流端正極流301向第一圖所示該動力馬達系統200。該第二模式只由該主要電池B提供電力，適用於該超級電容UC之電能耗竭時。

請參閱第八圖及第九圖所示該第三模式，於該第三模式時，該第一切換器T1、該第二切換器T2均為導通狀態，該電力昇壓裝置102之該第三切換器T3、第一接觸器及該第二接觸器均為非導通狀態，如第九圖所示該第一切換器T1、該第二切換器T2之控制訊號為1(代表導通狀態)，第一接觸器S1、該第二接觸器S2及該第三切換器T3之控制訊號為0(代表非導通狀態)，其電流方向(如第八圖所示粗線箭頭路徑)係由直流端負極流向該主要電池，該電流於流過該主要電池B後，其中一部分電流由該直流端正極301流向第一圖所示該動力馬達系統200，另部分電流係通過該第二切換器T2流向該超級電容UC。該第三切換器T3依據該限流元件R之溫度以脈波調變(Pulse Width Modulation，PWM)對該超級電容UC執行間歇充電之目的，該第三模式適用於動力裝置剛啟動時，該超級電容UC電能處於較低電能水位，或是當動力裝置驅動過程中，對於電力需求較低且該超級電容UC之電能水位太低時採用。

請參閱第十圖及第十一圖所示該第四模式，於該第四模式時，該第一切換器T1、該電力昇壓裝置102之該第三切換器T3均為導通狀態，該第二切換器、第一接觸器及該第二接觸器均為非導通狀態，如第十一圖所示該第一切換器T1、該第三切換器T3之控制訊號為1(代表導通狀態)，第一接觸器S1、該第二接觸器S2及該第二切換器T2之控制訊號為0(代表非導通狀態)，其電流方向(如第十圖所示粗線箭頭路徑)係由直流端負極302流向該主要電池B，再由該直流端正極301流向第一圖所示該動力馬達系統200，於該電流進入該主要電池B前，其中一部分電流係流向該超級電容UC再進入該電力昇壓裝置102，於該電力昇壓裝置102流出之電流再分別與該由直流端負極302流入之電流，以及與該由該直流端正極301流向該動力馬達系統200之電流匯流。該第四模式依據該主要電池B與該超級電容UC的電力分配，以脈波調變訊號對該第一切換器T1與第三切換器T3進行控制，此時該主要電池B與該超級電容UC呈並聯架構。該第三切換器T3在於調升該超級電容UC端之輸出電壓，而該第一切換器T1在於控制該主要電池B參與供電於第一圖所示該直流端300之時機，以達到最佳之電力控制效果。該第四模式適用於該超級電容UC電能水位較高之時機，此時該電力昇壓裝置102的效能較佳。

請參閱第十二圖及第十三圖所示該第五模式，於該第五模式時，該第二接觸器S2為導通狀態，該第一接觸器S1、該第一切換器T1、該第二切換器T2及該電力昇壓裝置102之該第三切換器T3均為非導通狀態，如第十三圖所示該第二接觸器S2之控制訊號為1(代表導通狀態)，該第一接觸器S1、該第一切換器T1、該第二切換器T2及該第三切換器T3之控制訊號為0(代表非導通狀態)，其電流方向(如第十二圖所示粗線箭頭路徑)係由直流端正極301流向該超級電容UC，再由該直流端負極302流向第一圖所示該動力馬達系統。該第五模式係由該直流端正301單獨對該超級電容UC進行充電，該第五模式適用於煞車回充時機，且該超級電容UC電能水位不高時。

請參閱第十四圖及第十五圖所示該第六模式，於該第六模式時，該第一切換器T1為導通狀態，該第一接觸器S1、該第二接觸器S2、該第二切換器T2以及該電力昇壓裝置102之該第三切換器T3均為非導通狀態，如第十五圖所示該第一切換器T1之控制訊號為1(代表導通狀態)，第一接觸器S1、該第二接觸器S2、該第二切換器T2及該第三切換器T3之控制訊號為0(代表非導通狀態)，其電流方向(如第十四圖所示粗線箭頭路徑)係由直流端正極301流向該主要電池B，再由該直流端負極302流向第一圖所示該動力馬達系統200。該第六模式由該直流端正極301單獨對該主要電池B進行充電，該第六模式適用於煞車回充時機，且該超級電容UC之電能水位偏高時。

綜上所述，本發明提供之電池電力系統與方法，利用超級電容搭配鋰離子電池之電力裝置，設計可切換串聯與並聯之電路架構，偵測主要電池與超級電容電壓進行電流調控，因應電動車等動力裝置在驅動時的放電需求與煞車回充等多種情境之充放電進行控制，確實可達成電流之高效率分配，可達到降低電池放電深度、延長電池壽命等功效及目的，適用於各種電力驅動之動力裝置，尤有利於電動車產業發展。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以之限定本發明所實施之範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋之範圍內，謹請　貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。

100．．．電池電力系統

101．．．電能控制器

102．．．電力昇壓裝置

200．．．動力馬達系統

201．．．變頻器

202．．．動力馬達

203．．．電子控制單元

300．．．直流端

301．．．直流端正極

302．．．直流端負極

A1．．．第一電流量測元件

A2．．．第二電流量測元件

B．．．主要電池

B1．．．電池正極端

B2．．．電池負極端

C．．．電解電容

D1．．．第一二極體

D2．．．第二二極體

L．．．電感元件

R．．．限流元件

S1．．．第一接觸器

S2．．．第二接觸器

T1．．．第一切換器

T2．．．第二切換器

T3．．．第三切換器

UC．．．超級電容

V1．．．第一電壓量測元件

V2．．．第二電壓量測元件

V3．．．第三電壓量測元件

C_u ．．．超級電容之電容值

E_uc ．．．超級電容之殘留電能

E_max ．．．超級電容之電能極限值

E_F ．．．超級電容之電能偏高值

E_H ．．．超級電容之電能較高值

E_L ．．．超級電容之電能較低值

E_Z ．．．超級電容之電能偏低值

I_u ．．．超級電容之電流量測值

I．．．直流端之電流量測值

I_H ．．．直流端之電流上界值

I_L ．．．直流端之電流下界值

V_b ．．．主要電池之電壓值

V_u ．．．超級電容之電壓值

V．．．直流端之電壓值

第一圖係本發明之系統架構圖。

第二圖係本發明之超級電容之電能水位示意圖。

第三圖係本發明調整控制模式之流程圖。

第四圖係本發明之第一模式之架構及電流方向示意圖。

第五圖係本發明之第一模式之控制訊號示意圖。

第六圖係本發明之第二模式之架構及電流方向示意圖。

第七圖係本發明之第二模式之控制訊號示意圖。

第八圖係本發明之第三模式之架構及電流方向示意圖。

第九圖係本發明之第三模式之控制訊號示意圖。

第十圖係本發明之第四模式之架構及電流方向示意圖。

第十一圖係本發明之第四模式之控制訊號示意圖。

第十二圖係本發明之第五模式之架構及電流方向示意圖。

第十三圖係本發明之第五模式之控制訊號示意圖。

第十四圖係本發明之第六模式之架構及電流方向示意圖。

第十五圖係本發明之第六模式之控制訊號示意圖。

100．．．電池電力系統

101．．．電能控制器

102．．．電力昇壓裝置

200．．．動力馬達系統

201．．．變頻器

202．．．動力馬達

203．．．電子控制單元

300．．．直流端

301．．．直流端正極

302．．．直流端負極

A1．．．第一電流量測元件

A2．．．第二電流量測元件

B．．．主要電池

B1．．．電池正極端

B2．．．電池負極端

C．．．電解電容

D1．．．第一二極體

D2．．．第二二極體

L．．．電感元件

R．．．限流元件

S1．．．第一接觸器

S2．．．第二接觸器

T1．．．第一切換器

T2．．．第二切換器

T3．．．第三切換器

UC．．．超級電容

V1．．．第一電壓量測元件

V2．．．第二電壓量測元件

V3．．．第三電壓量測元件

Claims (13)

1. 一種電池電力系統，係用以驅動一動力裝置之動力馬達系統，該動力馬達系統產生至少一動力模式訊號以及至少一馬達控制電流訊號，該電池電力系統包含：一主要電池，為一可充電電池，該主要電池具有一電池正極端以及一電池負極端，該電池正極端連接一直流端正極，該電池負極端連接一直流端負極，該直流端正極及直流端負極係電性連接於該動力馬達系統；一電解電容，係電性連接該電池正極端及該電池負極端；一電力昇壓裝置，係電性連接該電池正極端及該電池負極端，該電力昇壓裝置係用以使電力昇壓；一第一接觸器，係電性連接該電池負極端以及該電力昇壓裝置，該第一接觸器具有一導通與非導通狀態；一第一切換器，係電性連接該電池負極端以及該直流端負極，該第一切換器具有一導通與非導通狀態；一超級電容，其具有一超級電容正極端以及一超級電容負極端，該超級電容正極端係電性連接該電力昇壓裝置與該第一接觸器，該超級電容負極端係電性連接該電池負極端；一第一二極體，係電性連接該超級電容正極端與該電池正極端；一第二接觸器，係電性連接該第一二極體與該超級電容正極端，該第二接觸器具有一導通與非導通狀態；一第二切換器，係電性連接該超級電容正極端與該第一二極體，該第二切換器具有一導通與非導通狀態；一限流元件，係電性連接該第二切換器與該第一二極體；複數量測元件，係用以量測至少一電壓直或至少一電流值，並產生至少一電壓訊號及至少一電流訊號；以及一電能控制器，係用以接收該動力模式訊號、該馬達控制電流訊號、該電壓訊號及電流訊號，並據以分析該超級電容之電能水位，以控制該電力昇壓裝置、該第一接觸器、該第二接觸器、該第一切換器及該第二切換器之導通狀態，以及控制電流方向，以形成複數種控制模式。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電池電力系統，其中該電力昇壓裝置包括一第三切換器、一第二二極體以及一電感元件構成，該第三切換器與該第二二極體串聯，該第三切換器電性連接該電池負極端，該第二二極體電性連接該電池正極端，該電感元件之一端電性連接於該第三切換器與該第二二極體之間，該電感元件另一端電性連接於該第一接觸器，該第三切換器具有一導通與非導通狀態。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電池電力系統，其中該第一切換器、該第二切換器以及該第三切換器為金氧半場效電晶體(MOSFET，Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)或絕緣柵雙極電晶體(IGBT，INSULATED GATE BIPOLAR TRANSISTOR)或氮化鎵功率電晶體(GaN)。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電池電力系統，其中該第一接觸器及第二接觸器為繼電器開關。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電池電力系統，其中該限流元件為限流電阻或限流電路或限流器。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電池電力系統，其中該動力裝置包括一變頻器、一動力馬達以及一電子控制單元，該變頻器係連接該動力馬達及該電子控制單元，該直流端正極及直流端負極係電性連接於該變頻器，該電子控制單元係根據該變頻器與動力馬達之狀態產生至少一動力模式訊號以及至少一馬達控制電流訊號，並將所產生之動力模式訊號及馬達控制電流訊號傳送至該電能控制器。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電池電力系統，其中該複數量測元件更包括：一第一電流量測元件，係電性連接該超級電容正極端，係用以量測該超級電容之電流值並產生一超級電容電流訊號；一第二電流量測元件，係電性連接該直流端正極，用以量測該直流端正極之電流值並產生一直流端電流訊號；一第一電壓量測元件，係電性連接該電池正極端及該電池負極端，用以量測該主要電池之電壓值並產生一主要電池電壓訊號；一第二電壓量測元件，係電性連接該超級電容正極端及該超級電容負極端，用以量測該超級電容之電壓值並產生一超級電容電壓訊號；以及一第三電壓量測元件，係電性連接該直流端正極及該直流端負極間，用以量測該直流端正極及該直流端負極之電壓值並產生一直流端電壓訊號；上述該主要電池電壓訊號、該超級電容電壓訊號、該直流端電壓訊號以及該直流端電流訊號係傳送至該電能控制器，由該電能控制器據以控制該電力昇壓裝置、該第一接觸器、該第二接觸器、該第一切換器以及該第二切換器之導通狀態，以及控制電流方向，以提供該電池電力系統具有複數種控制模式。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電池電力系統，其中該複數種控制模式包括一第一模式，於該第一模式時，該第一接觸器為導通狀態，該電力昇壓裝置、該第二接觸器、該第一切換器及該第二切換器均為非導通狀態，其電流方向係由直流端負極流向超級電容再流向該主要電池，再由該直流端正極流向該動力馬達系統。
9. 如申請專利範圍第1項所述之電池電力系統，其中該複數種控制模式包括一第二模式，於該第二模式時，該第一切換器為導通狀態，該電力昇壓裝置、第一接觸器、該第二接觸器及該第二切換器均為非導通狀態，其電流方向係由直流端負極流向該主要電池，再由該直流端正極流向該動力馬達系統。
10. 如申請專利範圍第1項所述之電池電力系統，其中該複數種控制模式包括一第三模式，於該第三模式時，該第一切換器、該第二切換器均為導通狀態，該電力昇壓裝置、第一接觸器及該第二接觸器均為非導通狀態，其電流方向係由直流端負極流向該主要電池，該電流於流過該主要電池後，其中一部分電流由該直流端正極流向該動力馬達系統，另部分電流係通過該第二切換器流向該超級電容。
11. 如申請專利範圍第1項所述之電池電力系統，其中該複數種控制模式包括一第四模式，於該第四模式時，該第一切換器、該電力昇壓裝置均為導通狀態，該第二切換器、第一接觸器及該第二接觸器均為非導通狀態，其電流方向係由直流端負極流向該主要電池，再由該直流端正極流向該動力馬達系統，於該電流進入該主要電池前，其中一部分電流係流向該超級電容再進入該電力昇壓裝置，於該電力昇壓裝置流出之電流再分別與該由直流端負極流入之電流，以及與該由該直流端正極流向該動力馬達系統之電流匯流。
12. 如申請專利範圍第1項所述之電池電力系統，其中該複數種控制模式包括一第五模式，於該第五模式時，該第二接觸器為導通狀態，該電力昇壓裝置、該第一切換器、該第二切換器及該第一接觸器均為非導通狀態，其電流方向係由直流端正極流向該超級電容，再由該直流端負極流向該動力馬達系統。
13. 如申請專利範圍第1項所述之電池電力系統，其中該複數種控制模式包括一第六模式，於該第六模式時，該第一切換器為導通狀態，該電力昇壓裝置、第一接觸器、該第二接觸器及該第二切換器均為非導通狀態，其電流方向係由直流端正極流向該主要電池，再由該直流端負極流向該動力馬達系統。