TWI621318B - Electric vehicle range extension system - Google Patents
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Abstract
本發明係提供一種電動載具增程系統，係利用一外部平衡電池、或電動載具本身的動力電池組作為平衡用電源，搭配再生制動能量回收機制，對動力電池組的各電芯單元進行主動平衡，以達到增加電動載具行駛里程之目的。
Description
本發明係關於一種電動載具的電力管理技術，特別係指一種電動載具增程系統。
現今為響應節能減碳與環保等潮流，電動車、電動巴士、電動機車等電動載具越來越普遍，如何提高電動載具的行駛里程(續航力)一直是該技術領域的主要課題。除了傳統習用於車輛上的鉛酸電池外，鋰離子電池因具有高能量與功率密度的優點，逐漸成為純電力驅動的載具選用的電池類型主流。電動載具上選用的動力電池需以串聯配置為一電池組，鋰離子電池芯串聯時，因為電芯間的不一致需要電池管理系統進行電芯間電壓的平衡，當最弱單電芯到達過度放電電壓時，電池管理系統(BMS)需切開負載(電動載具馬達)以進行保護，此切離保護的動作會直接造成電動載具的有效續航力降低。但若系統未即時保護最弱電芯使其面臨過放問題，將縮短整體電池組之壽命。
鋰離子電池雖擁有良好的性能與高安全性，但仍然必須避免電芯過充、過放或過溫的狀況發生，為了延長電池的壽命與保護使用者的安全，必須建構電池管理系統
(Battery Management System,BMS)來確保電池運作在安全的範圍內，基本上電池管理系統的主要功能為量測單電芯的電壓並進行保護。在串聯電池組中，電池電芯因內阻或製程的不同，會有電芯電壓不一致的狀況發生，這樣的問題會導致串聯電池組因為某顆電芯提早過充或過放，大幅影響電池組的使用效率與壽命。
事實上每一電芯的內阻與容量存在著些微差異，此差異性將隨充放電循環次數逐漸加大，若缺乏管理將從電芯間的差異性擴大到電池模組與模組之間，使得電池模組間無法處於一致的狀態。而模組間的不一致性仍然會引起電池組提早過充、過放的問題，因此不論是電芯間或模組間的不一致性都必須透過適當的管理系統矯正才能完全發揮鋰鐵電池的效能，要改善這個問題必須加入平衡機制，由此可知BMS與平衡機制的重要性。
若將電池組規模加大應用於高電壓儲能系統或電動巴士等大型儲電應用上，將不能再忽略電芯間或模組間不平衡所衍生之問題；以電動載具為例，最為人詬病的應為電池的價格與使用年限問題，而其原因即在於現有電池管理技術上如果未確實執行電芯間或模組間的平衡，將造成最弱電芯提早觸發管理系統保護停止運轉，降低使用效率，或系統未即時保護最弱電芯使其面臨過充/過放問題，縮短整體儲能裝置之壽命。
使用再生能源電力(如太陽光電)直接對電動載具進行隨機(因受限於天候狀況)補電達到增程的目的是理論上可行、但實務上卻不可行，因為再生能源電力需要大面積才能得到所需的電壓與功率。大容量及高串並聯數的電池組應用環境與3C手攜式的應用上有很大的不同，但目前市面上對於高串聯、大電壓的電池組應用，特別是針對模組間的平衡策略卻還沒有一個完善的管理系統。此一現象在低壓或消費性電子產品中並不會造成太大的影響，但若將電池組規模加大應用於儲能系統、電動巴士等大型儲電應用上，將不能再忽略此一現象所衍生之問題。
為解決先前技術之缺點，本發明係提供一種電動載具增程系統，係利用一外部平衡電池、或電動載具本身的動力電池組作為平衡用電源，搭配再生制動能量回收機制，對動力電池組的各電芯單元進行主動平衡，以達到增加電動載具行駛里程之目的。
本發明係為一種電動載具增程系統，係包括：一動力電池組，係包含複數彼此串接之電芯單元；一電池主動平衡模組，係連接該動力電池組，其係包括一降壓轉換器、一主開關單元、一電芯電壓感測單元、複數電芯開關單元與一控制單元，係用於對該動力電池組進行平衡充電；一外部平衡電池，係連接該電池主動平衡模組，該外部平衡電池係
提供外部平衡電力給該電池主動平衡模組；以及一再生制動發電單元，係連接該外部平衡電池，該再生制動發電單元係將該載具制動能量轉換為電力、並傳至該外部平衡電池。
本發明係利用一外部平衡電池、或以動力電池組本身為電源，搭配可切換對應於任一單電芯之開關電路進行個別單電芯的主動平衡。上述電源可利用外加的電源供應器、亦或是利用反馳式電力電子轉換器，將同一充電電源進行隔離接地並將電壓轉換成單電芯之充電電壓，持續對最低電壓之電芯進行大能量之平衡充電，本發明之電池主動平衡模組可在電池組充電、放電或靜置時執行平衡，可在短時間內達到電池組平衡之目標。
本發明之一實施例中，該電池主動平衡模組係包括：一降壓轉換器，係連接該動力電池組，其具有第一側繞組以及與該第一側繞組感應之第二側繞組；一主開關單元，係連接該動力電池組與該降壓轉換器；一電芯電壓感測單元，係連接該動力電池組，用於感測該些電芯單元之個別電壓；複數電芯開關單元，係分別對應連接該些電芯單元，並連接至該降壓轉換器之第二側繞組；一控制單元，係連接該主開關單元、該電芯電壓感測單元與該些電芯開關單元。
本發明之一實施例中，進一步包括太陽能發電模組，其產生之電力係經一最大功率轉換器轉換後、輸送至該外部平衡電池。
本發明之一實施例中，該再生制動發電單元係包括輪內發電機與制動能量轉換器，該再生制動發電單元係將該載具制動能量(即剎車時產生的能量)轉換為電力，並傳至該外部平衡電池或該動力電池組。
本發明之一實施例中，該電芯開關單元係為光繼電器。
本發明之一實施例中，每一電芯單元之正負極皆連接一電芯開關單元。
本發明之電動載具增程系統一實施例中，係具有二階段充電模式；第一階段為串充(串聯充電)階段，當動力電池組缺乏電力時，該外部平衡電池將對該動力電池組進行充電動作，即由外部平衡電池流出充電電流I1進入整串電池組，該控制單元藉由該電芯電壓感測單元進行個別單電芯單元之電壓量測，並偵測出最低電壓之電芯單元，同時該外部平衡電池輸出電力至該降壓轉換器，該降壓轉換器將該電力之電壓降至5V，當作外部平衡電力I2；當最低電壓之電芯單元與最高電壓之電芯單元壓差超過一平衡設定值(例如30mV)，該控制單元將致能該最低電壓之電芯單元所對應的兩個電芯開關單元，該降壓轉換器並挹注外部平衡電力I2之電流至該最低電壓之電芯單元之中，此時該最低電壓之電芯單元上的電流為I1+I2，其他電芯單元之電流則為I1，藉此可快速拉抬最低電壓之電芯單元之電量、直至其與該動力電池組之平均電壓相
同。第一階段結束條件為電池組中任一顆單電芯超過一高電壓設定值(例如3.6V)後，截止串聯充電，此截止條件設定能避免電池組中任一顆單電芯發生過充狀態，而造成電芯健康狀態、容量及內阻的不良影響，本發明之一實施例中，第一階段(串充階段)截止充電後，該動力電池組通常具備80%以上容量。
本發明之電動載具增程系統一實施例中，當第一階段串聯充電時任一電芯達到該高電壓設定值(3.6V)，則進入第二階段之分充階段，為各別電芯平衡充電；進入分充階段時，該控制單元會依各電芯單元之電壓高低作出排序，並由低至高依序進行個別單電芯之平衡充電，當被平衡充電之電芯單元達到高電壓設定值(例如3.6V)，則依照由低至高排序進行下一個電芯單元之平衡工作，直至整個電池組之所有電芯單元皆被完整平衡後，即為結束充電。該控制單元根據經由各電芯單元的訊息判斷電池組完成兩階段充電法，即結束一次完整兩階段充電。
本發明之電動載具增程系統一實施例中，放電時動力電池組的整串電芯單元之放電電流為I3，而最高電壓電芯單元與最低電壓電芯單元間的電壓差高於平衡設定值，且最低電壓之電芯單元之電壓介於平衡起始值與低電壓設定值間，因而觸發開啟平衡功能，則被平衡的最低電壓電芯單元藉由平衡電力訊號被額外注入電流I4，故該最低電壓電芯單元
的放電電流降為I3-I4。因為該最低電壓電芯單元之放電電流較其他電芯單元少，故其電壓下降速度也會減緩許多。直到該被平衡中的電芯單元與電池組電壓最低電芯單元(該平衡中電芯單元以外的電壓最低者)的壓差大於平衡截止值後，則關閉平衡功能並重新判斷條件來決定是否繼續平衡，藉此來達到減緩電芯提早過放的目的，達到增程的效果。
以上之概述與接下來的詳細說明及附圖，皆是為了能進一步說明本發明達到預定目的所採取的方式、手段及功效。而有關本發明的其他目的及優點，將在後續的說明及圖示中加以闡述。
A、B、32‧‧‧動力電池組
B0~B15‧‧‧電芯
11、23‧‧‧降壓轉換器
12‧‧‧主開關單元
13、332‧‧‧電芯電壓感測單元
14、22、333‧‧‧電芯開關單元
15、334‧‧‧控制單元
16、21、34‧‧‧外部平衡電池
S11~S17，S21~S28‧‧‧流程
31‧‧‧動力馬達
33‧‧‧電池主動平衡模組
331‧‧‧降壓開關單元
35‧‧‧輪內發電機
351‧‧‧能量轉換器
36‧‧‧太陽能板
361‧‧‧最大功率轉換器
圖1係為本發明使用之電池主動平衡模組架構圖。
圖2係為本發明使用之電池主動平衡模組另一實施例架構圖。
圖3係為本發明實施例之充電狀態下之動力電池組主動式平衡機制流程圖。
圖4係為本發明實施例之放電狀態下之動力電池組主動式平衡機制流程圖。
圖5係為本發明之電動載具增程系統實施例架構示意圖。
以下係藉由特定的具體實例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地
瞭解本發明之其他優點與功效。
以下將針對本發明之電動載具增程系統各部分功能逐一進行描述。首先請參閱圖1，係為本發明使用之電池主動平衡模組架構圖，如圖所示，該電池主動平衡模組係連接至該電動載具的動力電池組A，該動力電池組係包含複數彼此串接之電芯單元。該電池主動平衡模組係包括：一降壓轉換器11，係連接該動力電池組A，其具有第一側繞組以及與該第一側繞組感應之第二側繞組；一主開關單元12，係連接該動力電池組A與該降壓轉換器11；一電芯電壓感測單元13，係連接該動力電池組A，用於感測該些電芯單元之個別電壓；複數電芯開關單元14，係分別對應連接該動力電池組A中之該些電芯單元，並連接至該降壓轉換器11之第二側繞組；一控制單元15，係連接該主開關單元12、該電芯電壓感測單元13與該些電芯開關單元14；一外部平衡電池16，係連接該動力電池組A與該主開關單元12。
本發明之一實施例中，該電池主動平衡模組之降壓轉換器11、該主開關單元12、該電芯電壓感測單元13、該些電芯開關單元14與該控制單元15係整合為一BMS電路板。
本發明之一實施例中，該主開關單元12係可切換開、關狀態，狀態為「開」時係連接該外部平衡電池之正極與負極、與該降壓轉換器之第一側繞組之正極與負極，狀態為「關」時係連接該動力電池組之正極與負極、與該降壓轉
換器之第一側繞組之正極與負極。
本發明之一實施例中，該動力電池組A中的每一電芯單元之正、負極係分別連接一電芯開關單元14，該些電芯開關單元14並與該降壓轉換器11之第二側繞組之正極與負極連接。
本發明之一實施例中，該控制單元15係根據該電芯電壓感測單元13所量測之各電芯單元個別電壓高低，控制該主開關單元12與該些電芯開關單元14之開關動作，以達到平衡各電芯單元電壓之效果。
本發明之一實施例中，該外部平衡電池可係為市電，亦可為風力發電系統、太陽能發電系統或其他種類之再生能源發電系統。該外部平衡電池係作為該電動載具增程系統之外部平衡電力(平衡電源)，用以平衡各電芯單元間電力(電壓、電量)不均之情況，於本發明之一實施例中，亦可將該動力電池組本身作為外部平衡電力。
本發明之電動載具增程系統係以獨立之外部平衡電力(外部平衡電池)配合開關電路法(該降壓轉換器、該主開關單元、該電芯電壓感測單元、該些電芯開關單元與該控制單元)，以克服前述既有平衡充電法之缺點。該外部平衡電池可利用外加的電源供應器、或是利用反馳式電力電子轉換器將同一充電電源進行隔離接地，並將電壓轉成單電芯之充電電壓，直接對較低電壓(或電量)之電芯單元進行較大能量之
均勻平衡充電。同時本發明之電動載具增程系統持續偵測最小電壓之電芯單元，將其電量拉抬至與次低電壓之電芯單元相同，因為平衡電流較大，將可在短時間內達到平衡之效果。
本發明使用之電池主動平衡模組另一實施例架構圖如圖2所示，該實施例係用於說明本發明使用的電池主動平衡模組、其主動式平衡電路通道(即平衡充電)之作動原理，實際應用時、以磷酸鋰鐵電池為例，本發明之電動載具增程系統使用之最大平衡電流可達6A，平衡後電芯壓差不超過30mV。該實施例係以外部平衡電池21、或可以動力電池組B本身做為平衡電源，該動力電池組B由16組電芯(B0、B1、...、B14、B15)串聯組成，搭配32組光繼電器作為電芯開關單元22、即每一電芯之正負極皆連接一組電芯開關單元22。充電時，切換正確之電芯開關單元進行個別單電芯的平衡，充電的流程可分為下列兩階段：
(一)串充：當整個電池組缺乏電力時，外部平衡電池21將進行動力電池組B之充電動作，即由外部平衡電池21流出I1電流進入整串動力電池組B進行充電，一微控制器(圖未示)在此階段進行個別單電芯電壓量測、並偵測出最低電壓之電芯，同時將外部平衡電池21之電力經過一降壓轉換器23將電壓降至5V，當作外部平衡電力；當最低電壓之電芯與最高電壓之電芯壓差超過平衡設定值(例如30mV)，微控制器(控制單元)將致能該最低電壓電芯所對應的兩個電芯開關單元，降壓轉換器
23並挹注I2電流至該最低電壓電芯之中，此時該最低電壓電芯上的電流為I1+I2，其他電芯之電流則為I1，藉此可快速拉抬最低電壓之電芯直至其電壓與電池組21之平均電壓相同。
(二)分充：當第一階段充電時任一電芯達到高電壓設定值(例如3.6V)，則進入第二階段之各別電芯平衡充電；進入分充階段時，該微控制器會依各電芯之電壓高低作出排序，並由低至高依序進行個別單電芯之平衡充電，當被平衡之電芯電壓達到高電壓設定值(3.6V)時，則依照排序進行下一個電芯之平衡工作，直至整個動力電池組之所有電芯皆被完整平衡後，即結束充電。於該實施例中，係可具有一主開關單元(圖未示)連接至該降壓轉換器。本發明可確保即使動力電池組有較大的容量或內阻差異，也可以將所有串聯電芯充飽，且不會讓任一電芯發生過充情形，放電的平衡也可以有效延長電池使用的時間，藉由本發明的充電與放電平衡策略，可以在不增加額外硬體的條件下，達到增加電動載具行駛里程的效果。
圖3係為本發明實施例之充電狀態下之動力電池組主動式平衡機制流程圖：在充電階段中，持續量測各電芯單元之電壓S11，並監控任一電芯單元之電壓是否大於高電壓設定值S12，若有任一電芯單元之電壓大於高電壓設定值，則依各電芯單元之電壓高低排序，由低電壓至高電壓依序平衡各電芯單元至高電壓設定值S13(即前述提到之分充階段)；在任一電芯單元之電壓大於高電壓設定值之前，若有任一最低
電壓之電芯單元與最高電壓之電芯單元間的壓差超過平衡設定值S14，系統先確認該最低電壓之電芯單元是否正在接受平衡工作S15，若無則開啟平衡充電功能S16(即前述之串充階段)，直到最低電壓之電芯單元的電壓與各電芯單元的平均電壓相同，則關閉平衡充電S17，繼續偵測是否任一最低電壓之電芯單元與最高電壓之電芯單元間的壓差超過平衡設定值。
圖4係為本發明實施例之放電狀態下之電池組主動式平衡機制流程圖：在放電階段中，持續量測各電芯單元之電壓S21，判斷(找出)最高電壓電芯單元與最低電壓電芯單元S22；判斷最高電壓電芯單元與最低電壓電芯單元間的電壓差是否高於平衡設定值S23；若是，則判斷最低電壓之電芯單元之電壓是否低於平衡起始值S24(即系統設定必須給予平衡之電壓起始值)；若是，則判斷該最低電壓之電芯單元之電壓是否低於低電壓設定值S25，低於低電壓設定值代表該電芯單元可能已退化，故不再對其進行平衡充電；若最低電壓之電芯單元之電壓介於平衡起始值與低電壓設定值間，則開啟平衡功能(平衡充電功能)S26，對該最低電壓之電芯單元進行平衡充電，直到該平衡中的電芯單元與電池組電壓最低電芯單元(該平衡中電芯單元以外的電壓最低者)的壓差大於平衡截止值S27後，則關閉平衡功能S28。
本發明之電動載具增程系統之主動平衡機制可兼顧載具操作全時段(充電、放電、靜置)與全電池組(可針對
任一串聯電芯單元進行主動平衡)的需求。本發明之電動載具增程系統具有以下操作模式：有外部平衡電池、動力電池組充電時：電池組由外部平衡電池充電時，藉由本發明之電池主動平衡模組(內建降壓轉換器、主開關單元、電芯電壓感測單元、複數電芯開關單元與控制單元)轉換高壓外部平衡電池為低壓電源，對離散之最低壓電芯進行平衡(此時主開關單元狀態為「開」)；若任一電芯達到高電壓設定值就停止串聯充電，但平衡機制持續作動、且平衡邏輯轉為各電芯依電壓高低依序分充，至該動力電池組達到所設定的保護電壓(高電壓設定值)。
有外部平衡電池、電池組放電時：本發明可進行延遲電芯過放的平衡機制，當各電芯電壓狀態呈現過度離散(個別壓差過大)、與電芯電壓低於所設定的平衡起始值時，啟動本發明之電池組主動平衡機制，對需要協助之電芯進行外部平衡電池補電延遲電芯過放(此時主開關單元狀態為「開」)，以達到串聯電芯同時達到過放狀態，即延遲最弱電芯提早過放。
有外部平衡電池、電池組靜置時：電池組靜置時且當各電芯電壓狀態呈現過度離散(個別壓差過大)時，本發明可啟動電池組主動平衡機制(此時主開關單元狀態為「開」)，將離散之低電壓電芯由外部平衡電池平衡至電池組之平均電壓。
本發明之一實施例中，即使該電動載具沒有加裝外部平衡電池，亦可使用本發明之電池主動平衡模組之主動平衡機制，達到對該動力電池組各電芯單元進行平衡補償動作、增加該電動載具行駛里程之功效。當該電動載具沒有外部平衡電池、動力電池組放電時：本發明可進行延遲電芯過放的平衡機制，當各電芯電壓狀態呈現過度離散(個別壓差過大)與某單電芯電壓低於所設定的平衡起始值時，啟動本發明之電池組主動式平衡機制(此時主開關單元狀態為「關」)，以整組電池組對最弱電芯進行補電延遲電芯過放，以達到串聯電芯同時達到過放狀態(即電芯互補延遲最弱電芯提早過放)。
當該電動載具無外部平衡電池、動力電池組靜置時：動力電池組靜置、且當各電芯電壓狀態呈現過度離散時，啟動本發明之電池組主動式平衡機制(此時主開關單元狀態為「關」)，將最弱電芯以整組動力電池組補電，平衡至等電壓狀況。
本發明之電動載具增程系統實施例架構示意圖如圖5所示，該實施例之電動載具係具有行駛用的動力馬達31與動力電池組32，該電動載具增程系統包括：一電池主動平衡模組33，係連接該動力電池組32，其係包括降壓開關單元331(即為本發明之降壓轉換器與主開關單元合併為單一元件)、電芯電壓感測單元332、電芯開關單元333與控制單元334；一外部平衡電池34，係連接該電池主動平衡模組33，該
外部平衡電池34係提供外部平衡電力給該電池主動平衡模組33；一輪內發電機35，其係將該電動載具制動能量(即剎車時產生的能量)傳至一能量轉換器351，再傳至該外部平衡電池，以供其作為外部平衡電力使用。該實施例中更可包括一太陽能板36，其產生之電力經一最大功率轉換器361轉換後，傳至該外部平衡電池34，以供其作為外部平衡電力使用。
本發明之電動載具增程系統一實施例中，該外部平衡電池之電力來源可為一般電動載具常用之再生制動能量、太陽能電池、市電、避震系統回收能量或其他種類之再生能量。由於現行電動載具除用於行駛之動力電池組外，常額外裝設另一較小容量的電池以供載具上的其他周邊設備(如儀表、車燈等等)使用，本發明之外部平衡電池亦可使用該電池，以達到本發明之電池主動平衡功效。
本發明之電動載具增程系統一實施例之增程效果實驗比較表如表1所示，該實驗以使用96V動力電池組之電動載具作為測試平台，並利用電動載具上供應週邊電力的鋰鐵電池組作為外部平衡電池(其額定電壓是24V、而額定容量為30Ah)，此外部平衡電池可藉由外部電力(太陽能板)進行充電。當電動載具於行駛狀態時，動力電池組會持續供應馬達所需電力，24V之外部平衡電池則提供電動載具周邊電力使用，不須倚靠96動力主電池組的電力，讓96V主電池組能全力供應馬達所需。而當96V動力電池組中有單電池芯的電壓低於
3.0V(平衡起始值)，且96V動力電池組的最大電芯電壓與最小電芯電壓的電壓差高於0.1V時，便會啟動平衡功能，此時本發明之電動載具增程系統會利用24V to 5V的降壓開關元件將外部平衡電池的電力做為主動式平衡的電力來源，以5V/6A/30W的電力提升最弱電芯之電壓。當該電芯單元的電壓與其他最弱電芯電壓之壓差大於平衡截止值時，便停止平衡功能並重新判斷平衡條件，以延長96V動力電池組的續航力與使用效率。
表1顯示本發明之電動載具增程系統可以有效增加動力電池組的續航力，越早啟動增程控制方法也能有最大的增程效果；表1最大的增程距離發生在平衡起始值為3.10V，相對無
啟動增程控制方法約增加6.9公里或10%的增程，而外部平衡電池所移轉的電量則與增程距離的大小成正比，在最大增程距離的3.10V時，最大的移轉電量是17.8Wh，此電量僅為外部平衡電池(24V/30Ah/720Wh)的2.5%，卻可達到電動載具行駛距離增程10%的效果，足見本發明之電動載具增程系統具有相當高的轉換效率與增程功效。
綜上所述，本發明係提供一種電動載具增程系統，本發明係利用一外部平衡電池、或以動力電池組本身為電源，搭配可切換對應於任一單電芯之開關電路進行個別單電芯的主動平衡。上述電源可利用外加的電源供應器、亦或是利用反馳式電力電子轉換器，將同一充電電源進行隔離接地並將電壓轉換成單電芯之充電電壓，持續對最低電壓之電芯進行大能量之平衡充電，本發明之電動載具增程系統可在電池組充電、放電或靜置時執行電池主動平衡，並可在短時間內達到電池組平衡之目標。本發明可確保即使電池有較大的容量或內阻差異，也可以將所有串聯電芯充飽，且不會讓任一電芯發生過充情形，放電的平衡也可以有效延長電池使用的時間，藉由本發明之電動載具增程系統及其充電與放電平衡策略，可以在不增加任何額外硬體的條件下達到增加電動載具行駛里程、以及提升電池使用壽命的效果。
上述之實施例僅為例示性說明本發明之特點及其功效，而非用於限制本發明之實質技術內容的範圍。任何
熟習此技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與變化。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
Claims (6)
- 一種電動載具增程系統，係包括：一動力電池組，係包含複數彼此串接之電芯單元；一電池主動平衡模組，係連接該動力電池組，其係包括一降壓轉換器、一主開關單元、一電芯電壓感測單元、複數電芯開關單元與一控制單元，係用於對該動力電池組進行平衡充電；一外部平衡電池，係連接該電池主動平衡模組，該外部平衡電池係提供外部平衡電力給該電池主動平衡模組；以及一再生制動發電單元，係連接該外部平衡電池，該再生制動發電單元係將該載具制動能量轉換為電力、並傳至該外部平衡電池；其中當該動力電池組缺乏電力時，由外部平衡電池流出充電電流I1進入該動力電池組，該控制單元藉由該電芯電壓感測單元偵測出最低電壓之電芯單元，同時該外部平衡電池輸出電力至該降壓轉換器，該降壓轉換器將該電力之電壓降至5V，當作外部平衡電力I2，當最低電壓之電芯單元與最高電壓之電芯單元壓差超過一平衡設定值，該控制單元致能該最低電壓之電芯單元所對應的電芯開關單元，該降壓轉換器挹注外部平衡電力I2之電流至該最低電壓之電芯單元之中，此時該最低電壓之電芯單元上的 電流為I1+I2，其他電芯單元之電流則為I1，該動力電池組中任一顆電芯單元超過一高電壓設定值後，截止充電。
- 如請求項1所述之電動載具增程系統，其中該外部平衡電池之電力來源為再生制動能量、太陽能電池、市電、避震系統回收能量或其他種類之再生能量。
- 如請求項1所述之電動載具增程系統，其中該電芯開關單元係為光繼電器。
- 如請求項1所述之電動載具增程系統，其中該電動載具增程系統於充電狀態下之電池組主動式平衡機制流程為：在充電階段中，持續量測各電芯單元之電壓，並監控任一電芯單元之電壓是否大於高電壓設定值，若有任一電芯單元之電壓大於高電壓設定值，則依各電芯單元之電壓高低排序，由低電壓至高電壓依序平衡各電芯單元至高電壓設定值；在任一電芯單元之電壓大於高電壓設定值之前，若有任一最低電壓之電芯單元與最高電壓之電芯單元間的壓差超過平衡設定值，先確認該最低電壓之電芯單元是否正在接受平衡工作，若無則開啟平衡充電功能，直到最低電壓之電芯單元的電壓與各電芯單元的平均電壓相同，則關閉平衡充電，繼續偵測是否任一最低電壓之電芯單元與最高電壓之電芯單元間的壓差超過平衡設定值。
- 如請求項1所述之電動載具增程系統，其中該電動載具增程系統於放電狀態下之電池組主動式平衡機制流程為：在 放電階段中，持續量測各電芯單元之電壓，判斷最高電壓電芯單元與最低電壓電芯單元；判斷最高電壓電芯單元與最低電壓電芯單元間的電壓差是否高於平衡設定值；若是，則判斷最低電壓之電芯單元之電壓是否低於平衡起始值；若是，則判斷該最低電壓之電芯單元之電壓是否低於低電壓設定值；若最低電壓之電芯單元之電壓介於平衡起始值與低電壓設定值間，則開啟平衡充電功能，對該最低電壓之電芯單元進行平衡充電，直到該平衡中的電芯單元與電池組電壓最低電芯單元(該平衡中電芯單元以外的電壓最低者)的壓差大於平衡截止值後，則關閉平衡充電功能。
- 如請求項1所述之電動載具增程系統，任一電芯單元達到該高電壓設定值，該控制單元會依各電芯單元之電壓高低作出排序，並由低至高依序進行個別單電芯之平衡充電，當被平衡充電之電芯單元達到高電壓設定值，則依照由低至高排序進行下一個電芯單元之平衡工作，直至整個電池組之所有電芯單元皆被完整平衡後，即為結束充電。
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