TWI846592B - 二次電池的供電管理方法、電腦程式、電腦可讀取媒體及供電裝置 - Google Patents

Abstract

一種二次電池的供電管理方法，包含一綠電模式，當綠能滿足負載時，綠能經逆變器傳至負載，且綠能對該二次電池充電；當綠電無法滿足負載且二次電池的蓄電量高於備用存量值時，綠能與二次電池的電能共同經逆變器傳至負載；當綠能無法滿足負載且二次電池的蓄電量低於備用存量值時，市電經逆變器傳至負載，市電並選擇性向二次電池充電。也包含一市電模式，當二次電池的蓄電量高於備用存量值，二次電池的電能經逆變器傳至負載；當二次電池的蓄電量低於備用存量值，市電經逆變器傳至負載，且市電並選擇性向二次電池充電。當二次電池的蓄電量低於最低放電值或逆變器損壞時，啟動一直通模式，直接由市電供電至負載。本發明以最低成本使用市電，並使二次電池的蓄電量經常保有一緊急備用存量供停電時使用。本發明也是一種電腦程式、電腦可讀取媒體及二次電池的供電裝置。

Description

二次電池的供電管理方法、電腦程式、電腦可讀取媒體及 供電裝置

本發明係關於一種二次電池的供電管理方法、電腦程式、電腦可讀取媒體及供電裝置，特別是指一種以最低成本使用市電並使二次電池的蓄電量恆保有一緊急備用存量供使用的供電管理方法、電腦程式、電腦可讀取媒體及供電裝置。

中華民國專利公開號第202307650號，揭露一種微電腦控制器和控制方法，以雙微電腦控制至少兩個獨立電源方法，運用至少一個第一CPU模組負責管理太陽能發電線路的控制，運用至少一個第二CPU模組，負責管理市電電源(外接電源)的供電控制，並以蓄電池充放電次數及效率加人體最適溫溼度差值及資料庫模式等方法，對雙電源做最適當的切換選擇，分別以第一CPU模組及第二CPU模組記錄及運算蓄電池的充放電次數、壓縮機的啟動次數、蓄電池充放電間隔時間、蓄電池放電電流、蓄電池放電電壓值、蓄電池溫度，運算這些資料所得參數，以最佳化控制使用太陽能電源或市區電力之切換，並檢測評估蓄電池之剩餘壽命。

上述公開第202307650號專利，需要利用人體最適溫溼度差值，再藉由統計蓄電池的充放電次數、壓縮機的啟動次數、蓄電池充放電間隔時間、蓄電池放電電流、蓄電池放電電壓值、蓄電池溫度等資料，以最佳化控制使用太陽能電源或市區電力之切換。但當沒有太陽能或太陽能的電量不足時，如何控制蓄電池與市電的切換，則沒有揭露。同時，該專利對於蓄電池的蓄電量沒有特別提供應急電量的管理方法，也無法將市電的使用成本降至最低。

中華民國專利公開號第201212475號，揭露一種交錯式太陽能供電管理方法，係將太陽能電池之發電量及蓄電池之蓄電量劃分成數種級距，並根據不同級距之組合方式而決定電能運用方式。在太陽能電池發電量為不足的狀態，係進一步判斷太陽能電池發電量是否足以供應負載所需額定電量，若判斷結果為是，係關閉充放電控制電路，並將所有太陽能電池發電量供應至負載，若判斷結果為否，將所有太陽能電池發電量對蓄電池42進行充電，並以市電電源供電予負載。

上述公開第201212475號專利，在太陽能電池發電量不足以供應負載所需額定電量時，係直接以市電電源供電予負載，並將所有太陽能電池發電量對蓄電池進行充電。此階段完全不使用蓄電池的電源輔助供應給負載，因此市電是在蓄電池仍有蓄電量的情形下提早被使用，該專利顯然並沒有達到以最低成本使用市電的節能效果。

中華民國專利公告號第I436550號，揭露一種太陽能儲能系統，其包括太陽能板，切換單元，蓄電池組，偵測單元以及控制器。所述太陽能板用於將太陽能轉換為電能。所述切換單元用於切換蓄電池組中蓄電池之充電方式。所述蓄電池組用於存儲電能。所述偵測單元用於偵測太陽能板之充電電壓 以及蓄電池組之開路電壓。所述控制器用於根據偵測單元偵測到之結果，控制所述切換單元切換為對應之充電連接線路對蓄電池組進行相應充電方式之充電。

上述公告第I436550號專利，可以在太陽光強度不夠強烈時依然對蓄電池組進行充電，但當蓄電池電量不足或太陽能完全無法提供電能時，如何持續供應負載的用電則未提供解決方法。

爰此，本發明人提出一種二次電池的供電管理方法，包含下列步驟：使一二次電池分別電性連接一綠電單元、一市電及一逆變器；對該二次電池的蓄電量在一滿電值與一零值之間設置一備用存量值；設置一偵測單元，信號連接該二次電池、該綠電單元、該市電、該逆變器；設置一控制單元，信號連接該二次電池、該綠電單元、該市電、該逆變器及該偵測單元；設定一綠電模式，將該綠電單元的一綠能選擇性地傳輸至該二次電池，或經該逆變器傳輸至一負載；設定一市電模式，將該市電選擇性地傳輸至該二次電池，或經該逆變器傳輸至該負載；設定一直通模式，將該市電直接傳輸至該負載；在該綠電模式下，當該綠能滿足該負載時，該綠能經該逆變器傳至該負載，且該綠能對該二次電池充電；當該綠能無法滿足該負載且該二次電池的蓄電量高於該備用存量值時，該綠能與該二次電池的電能共同經該逆變器傳至該負載；當該綠能無法滿足該負載且該二次電池的蓄電量低於該備用存量值時，該市電經該逆變器傳至該負載，該市電並選擇性向該二次電池充電；在該市電模式下，當該二次電池的蓄電量高於該備用存量值，該二次電池的電能經該逆變器傳至該負載；當該二次電池的蓄電量低於該備用存量值，該市電經該逆變器傳至該負 載，且該市電並選擇性向該二次電池充電；當該二次電池的蓄電量低於一最低放電值或該逆變器損壞時，啟動該直通模式。

上述的市電係在一離峰電價時段對該二次電池充電。

上述二次電池進一步電性連接有一發電機，該發電機信號連接該偵測單元與該控制單元，在該偵測單元偵測該市電無法供電時，控制單元控制該發電機發電以替代該市電。

上述綠能與市電對該二次電池的充電包含下列模式之一：定電壓充電、定電流充電、混合定電流定電壓充電和脈衝充電。

前述備用存量值係可自由設定。

本發明也是一種電腦程式，供執行於一電腦，該電腦程式執行上述二次電池的供電管理方法。本發明也是一種電腦可讀取媒體，記錄有上述電腦程式。

本發明也是一種二次電池的供電裝置，包含：一二次電池，蓄電量在一滿電值與一零值之間設置一備用存量值；一綠電單元，電性連接該二次電池；一市電，電性連接該二次電池及一負載；一逆變器，電性連接該二次電池、該綠電單元、該市電及該負載；一偵測單元，信號連接該二次電池、該綠電單元、該市電及該逆變器；一控制單元，信號連接該二次電池、該綠電單元、該市電、該逆變器及該偵測單元；在該綠電單元提供一綠能時，該偵測單元偵測該綠電滿足該負載，則該控制單元控制該綠能經該逆變器傳至該負載，且控制該綠能對該二次電池充電；當該偵測單元偵測該綠能無法滿足該負載且該二次電池的蓄電量高於該備用存量值時，該控制單元控制該綠能與該二次電池的電能共同經該逆變器傳至該負載；當該偵測單元偵測該綠能無法滿足該負 載且該二次電池的蓄電量低於該備用存量值時，該控制單元控制該市電經該逆變器傳至該負載，並控制該市電選擇性地向該二次電池充電；在該綠電單元未提供該綠能時，該偵測單元偵測該二次電池的蓄電量高於該備用存量值，該控制單元控制該二次電池的電能經該逆變器傳至該負載；當該偵測單元偵測該二次電池的蓄電量低於該備用存量值，該控制單元控制該市電經該逆變器傳至該負載，並控制該市電選擇性向該二次電池充電；在該偵測單元偵測該二次電池的蓄電量低於一最低放電值或該逆變器損壞時，該控制單元控制該市電直接傳輸至該負載。

上述二次電池進一步電性連接有一發電機，該發電機信號連接該偵測單元與該控制單元，在該偵測單元偵測該市電無法供電時，該控制單元控制該發電機發電以替代該市電。

本發明二次電池的供電裝置，其中控制單元係控制該市電在一離峰電價時段對該二次電池充電。

上述的備用存量值係可自由設定。

根據上述技術特徵，本發明可以達成以下功效：

1.藉由綠電、二次電池與市電的供電管理，在負載始終能獲得供電的前提下，以最低成本使用市電，具有高度的節能效果。

2.在供電的順序上，以綠能優先，必要時以綠能與二次電池協同供電；在對二次電池的充電順序上，也以綠能優先，盡量避免使用市電進行充電，如有必要，也是選擇在離峰電價時段使用市電對二次電池進行充電，藉此有效減少市電的使用。

3.二次電池的蓄電量永遠保留有一備用存量值，以供市電停電時使用。

4.設有直通模式，逆變器損壞或二次電池不適合供電時，直接以市電供電給負載。

5.二次電池的蓄電量已達最低放電值時，停止二次電池繼續供電，避免二次電池的電量用罄而損害二次電池。

1:二次電池

2:綠電單元

21:太陽能板

22:光能電能轉換器

3:市電

4:發電機

5:偵測單元

6:控制單元

7:逆變器

8:負載

A:滿電值

B:備用存量值

C:零值

C1:最低放電值

[第一圖]係本發明二次電池供電裝置的構造示意圖。

[第一A圖]係本發明二次電池的電性連結示意圖，顯示二次電池與綠電單元、市電、發電機及逆變器的電性連接，其中逆變器另外連接負載。

[第一B圖]係本發明偵測單元的信號連接示意圖，顯示偵測單元與二次電池、綠電單元、市電、發電機及逆變器之間的連接。

[第一C圖]係本發明控制單元的信號連接示意圖，顯示控制單元偵測單元、二次電池、綠電單元、市電、發電機與逆變器之間的連接。

[第二圖]係本發明二次電池蓄電量的備用存量值示意圖。

[第二A圖]係本發明二次電池蓄電量的備用存量值、最低放電值與理想充電值的示意圖。

[第三圖]係本發明二次電池供電方法有關綠電模式、市電模式與直通模式的方塊示意圖。

[第三A圖]係本發明綠電模式的方塊示意圖。

[第三B圖]係本發明市電模式的方塊示意圖。

[第四圖]係本發明在市電停電時的供電流程圖。

綜合上述技術特徵，本發明二次電池的供電管理方法、電腦程式、電腦可讀取媒體及供電裝置的主要實施方式將於下述實施例清楚呈現。本發明所稱的綠電，包含太陽能發電、風力發電、水力發電、地熱發電、生質能發電等所產生的電能。本發明所稱的市電，指電力公司在發電後經由饋線所提供的電能。本發明所稱的二次電池，包括二次電池組、能源櫃、能源車與能源站等。

請參閱第一圖，本發明二次電池的供電裝置包含二次電池1、綠電單元2、市電3、偵測單元5、控制單元6與逆變器7。其中可以選擇式地使用發電機4與市電3配合供電，逆變器7則供外接一負載8。

請參閱第一圖與第一A圖，二次電池1分別電性連接綠電單元2、市電3、發電機4及逆變器7，逆變器7則電性連接負載8。

請參閱第一圖與第一B圖，偵測單元5則分別信號連接二次電池1、綠電單元2、市電3、發電機4及逆變器7及控制單元6。

請參閱第一圖與第一C圖，控制單元6除了信號連接前述偵測單元5，控制單元6也信號連接二次電池1、綠電單元2、市電3、發電機4及逆變器7。

上述二次電池的供電裝置，執行本發明二次電池的供電管理方法。請參閱第二圖，二次電池1從滿電值A到零值C之間設置有一備用存量值B。本實施例的備用存量值B設定為蓄電量的55%，但本發明的備用存量值B並不以該數值為限，隨著二次電池1的材質不同與使用時間的不同，該備用存 量值B也可以設定為其他數值。當二次電池1的蓄電量低於該備用存量值B時，本發明將對二次電池1進行充電。

請參閱第一圖與第二圖，本實施例的綠電單元2包含太陽能板21及光能電能轉換器22，其中太陽能板21接受光能，該光能經由光能電能轉換器22轉換為一綠能，該綠能為一直流電。

上述的綠電單元2所產生的綠能與前述市電3及發電機4分別連接至二次電池1的輸入端，二次電池1的輸出端則連接逆變器7的輸入端，逆變器7的輸出端則與負載8連接。前述偵測單元5用於偵測綠電單元2的綠能供電訊息、市電3的供電訊息、發電機4的供電訊息、二次電池1的蓄電量、二次電池1的供電訊息、逆變器7的供電訊息等，其中從逆變器7的供電訊息可以獲知負載8的用電訊息等。

上述的控制單元6內建有必要的運算元件、儲存元件、電池、人機界面等，較佳是該控制單元6為一電腦。其中人機界面供輸入訊息，例如輸入前述的備用存量值B、離峰電價時段與尖峰電價時段等訊息，並儲存於儲存元件中，供運算元件存取。

本發明藉由偵測單元5的偵測結果，利用控制單元6控制不同的供電模式，包含綠電模式、市電模式及直通模式(By-pass Mode)。

請參閱第二A圖，二次電池1如果將蓄電量耗盡，會影響二次電池1的使用壽命。本發明的二次電池1的蓄電量在零值C之上係設置有一最低放電值C1，例如將該最低放電值C1設定為蓄電量的10%，但本發明的最低放電值C1並不以此為限。本發明將二次電池1介於最低放電值C1與備用存量值B之 間的蓄電量作為一緊急備用電源，供市電停電時使用。一旦二次電池1的蓄電量抵達該最低放電值C1，即停止二次電池1的對外供電。

本發明不待二次電池1耗電至最低放電值C1才進行充電，而是在二次電池1耗電至備用存量值B時即啟動充電，且充電時以綠電為主、市電為輔，其中市電更以離峰電價時段為主，藉以有效降低充電成本。

請參閱第二A圖、第三圖與第三A圖，在逆變器7正常運作且綠電單元2有發電時，可以啟動綠電模式。在綠電模式下，如果綠電單元2發電的綠能可以滿足該負載8的用電需求，控制單元6控制該綠能經該逆變器7傳至該負載8，且該綠能對該二次電池1充電。充電的模式包含定電壓充電、定電流充電、混合定電流定電壓充電和脈衝充電等。其中在定電壓充電時，使用定電壓對二次電池1充電，充電電流會隨著二次電池1的逐漸充飽而降低，當二次電池1充飽後，進入浮充(Float charging)狀態。在定電流充電時，是以定電流對二次電池1充電，當二次電池1充飽後，改以滴流充電。在混合定電流定電壓充電時，則是混合使用上述的與定電流充電與定電壓充電，例如先執行定電流充電，再執行定電壓充電與浮充(Float charging)。使用脈衝充電時，是以週期性脈衝電流對二次電池1進行間歇充電。在綠電模式下，如果綠能無法滿足該負載8且該二次電池1的蓄電量高於該備用存量值B時，控制單元6控制該綠能與該二次電池1的電能共同經該逆變器7傳至該負載8，且綠能停止對二次電池1充電，在此階段，二次電池1的蓄電量會逐漸降至備用存量值B，在二次電池1的蓄電量降至備用存量值B時，控制單元6控制二次電池1停止供電，控制單元6並控制市電3對二次電池1選擇性地充電，例如二次電池1的蓄電量尚存55%時即停止二次電池1的供電，並以市電3開始對二次電池1選擇 性地充電。亦即，當該綠能無法滿足該負載8且該二次電池1的蓄電量低於該備用存量值B時，控制單元6控制該市電3經該逆變器7傳至該負載8，控制單元6並控制該市電3選擇性地向該二次電池1充電。所謂選擇性地向該二次電池1充電，較佳是由控制單元6控制該市電3優先選擇在離峰電價時段對該二次電池1充電，尖峰電價時段則停止或減少對二次電池1充電。在此階段，當二次電池1的蓄電量充電完成，因為此時綠能可以協同供電，因此控制單元6控制市電3停止經由逆變器7供電至負載8，控制單元6並控制改由綠能與二次電池1共同經由逆變器7供電至負載8。在綠電模式下，如果綠能無法滿足負載8的用電，同時二次電池1的蓄電量等於或低於最低放電值C1，例如二次電池1因老化而快速耗電或環境溫度過低導致無法蓄電等，則控制單元6啟動直通模式，停止二次電池1的供電，改由市電3直接供電至負載8。

請參閱第二A圖、第三圖與第三B圖，在逆變器7正常運作且綠電單元2無法發電時，啟動市電模式。在該市電模式下，當該二次電池1的蓄電量高於該備用存量值B，控制單元6控制該二次電池1的電能經該逆變器7傳至該負載8，不使用市電3供電。在此階段中，二次電池1的蓄電量會逐漸降至備用存量值B，在二次電池1的蓄電量降至備用存量值B時，例如蓄電量降至55%，控制單元6即控制二次電池1停止供電，改由市電3供電至逆變器7，再由逆變器7供電至負載8，此時控制單元6並控制市電3對二次電池1選擇性地充電。所謂選擇性地向該二次電池1充電，較佳是市電3選擇在離峰電價時段才開始對該二次電池1充電，尖峰電價時段則停止或減少對二次電池1充電。當二次電池1充電完成，控制單元6將控制二次電池1停止供電給逆變器7，維持由市電3供電給逆變器7，因為此時二次電池1的可用電能來自於市電3的充 電，因此無需在二次電池1充電完成後就開始供電，造成二次電池1在此階段反覆充電與放電，影響二次電池1的使用壽命。在市電模式下，如果二次電池1的蓄電量低於最低放電值C1，例如二次電池1因老化而快速耗電或環境溫度過低導致無法蓄電等，則控制單元6啟動直通模式，停止二次電池1的供電，改由市電3直接供電至負載8。

請參閱第三圖，當偵測單元5偵測到逆變器7損壞而無法正常運作時，控制單元6啟動直通模式，由市電3直接供電至負載8。

請參閱第一圖與第四圖，當偵測單元5偵測到市電3無法供電時，控制單元6將啟動發電機4發電，以取代前述的市電3。如果沒有配置發電機4，在市電3停電時，本發明將由偵測單元5偵測綠電單元2是否有提供綠能，如果有綠能，則啟動前述的綠電模式；如果沒有綠能，則使用二次電池1供電。由於本發明的二次電池1在平時耗電至備用存量值B時即進行充電，因此二次電池1最少都恆保有最低放電值C1至備用存量值B之間的蓄電量作為緊急備用電源。在市電3停電階段，二次電池1的緊急備用電源可以經由逆變器7工電至負載8，直至二次電池1的蓄電量低至最低放電值C1才停止二次電池1的供電。

本發明也是一種電腦程式，供一電腦執行，以對二次電池進行供電管理，該電腦程式執行上述二次電池的供電管理方法。

本發明也是一種電腦可讀取媒體，該電腦可讀取媒體記錄有上述電腦程式。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此 限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。

1:二次電池

2:綠電單元

21:太陽能板

22:光能電能轉換器

3:市電

4:發電機

5:偵測單元

6:控制單元

7:逆變器

8:負載

Claims (10)

1. 一種二次電池的供電管理方法，包含下列步驟：使一二次電池分別電性連接一綠電單元、一市電及一逆變器；對該二次電池的蓄電量在一滿電值與一零值之間設置一備用存量值；設置一偵測單元，信號連接該二次電池、該綠電單元、該市電及該逆變器；設置一控制單元，信號連接該二次電池、該綠電單元、該市電、該逆變器及該偵測單元；設定一綠電模式，將該綠電單元的一綠能選擇性地傳輸至該二次電池，或經該逆變器傳輸至一負載；設定一市電模式，將該市電選擇性地傳輸至該二次電池，或經該逆變器傳輸至該負載；設定一直通模式，將該市電直接傳輸至該負載；在該綠電模式下，當該綠能滿足該負載時，該綠能經該逆變器傳至該負載，且該綠能對該二次電池充電；當該綠能無法滿足該負載且該二次電池的蓄電量高於該備用存量值時，該綠能與該二次電池的電能共同經該逆變器傳至該負載；當該綠能無法滿足該負載且該二次電池的蓄電量低於該備用存量值時，該市電經該逆變器傳至該負載，該市電並在一離峰電價時段選擇性向該二次電池充電；在該市電模式下，當該二次電池的蓄電量高於該備用存量值，該二次電池的電能經該逆變器傳至該負載；當該二次電池的蓄電量低於該備用存量值，該市電經該逆變器傳至該負載，且該市電並在該離峰電價時段選擇性向該二次電池充電； 當該二次電池的蓄電量低於一最低放電值或該逆變器損壞時，啟動該直通模式。
2. 如請求項1所述二次電池的供電管理方法，其中該二次電池進一步電性連接有一發電機，該發電機信號連接該偵測單元與該控制單元，在該偵測單元偵測該市電無法供電時，控制單元控制該發電機發電以替代該市電。
3. 如請求項1所述二次電池的供電管理方法，在該綠電模式下，該綠能對該二次電池的充電包含下列模式之一：定電壓充電、定電流充電、混合定電流定電壓充電和脈衝充電。
4. 如請求項1所述二次電池的供電管理方法，在該市電模式下，該市電對該二次電池的充電包含下列模式之一：定電壓充電、定電流充電、浮動電壓充電、低流充電、混合充電和脈衝充電。
5. 如請求項1所述二次電池的供電管理方法，其中該備用存量值係可自由設定。
6. 一種電腦程式，供執行於一電腦，該電腦程式執行如請求項1至請求項5任一項所述二次電池的供電管理方法。
7. 一種電腦可讀取媒體，記錄有如請求項6所述之電腦程式。
8. 一種二次電池的供電裝置，執行如請求項1至請求項5任一項所述二次電池的供電管理方法，該二次電池的供電裝置包含：一二次電池，蓄電量在一滿電值與一零值之間設置一備用存量值；一綠電單元，電性連接該二次電池；一市電，電性連接該二次電池及一負載；一逆變器，電性連接該二次電池、該綠電單元、該市電及該負載； 一偵測單元，信號連接該二次電池、該綠電單元、該市電及該逆變器；一控制單元，信號連接該二次電池、該綠電單元、該市電、該逆變器及該偵測單元；在該綠電單元提供一綠能時，該偵測單元偵測該綠電滿足該負載，則該控制單元控制該綠能經該逆變器傳至該負載，且控制該綠能對該二次電池充電；當該偵測單元偵測該綠能無法滿足該負載且該二次電池的蓄電量高於該備用存量值時，該控制單元控制該綠能與該二次電池的電能共同經該逆變器傳至該負載；當該偵測單元偵測該綠能無法滿足該負載且該二次電池的蓄電量低於該備用存量值時，該控制單元控制該市電經該逆變器傳至該負載，並控制該市電在一離峰電價時段選擇性地向該二次電池充電；在該綠電單元未提供該綠能時，該偵測單元偵測該二次電池的蓄電量高於該備用存量值，該控制單元控制該二次電池的電能經該逆變器傳至該負載；當該偵測單元偵測該二次電池的蓄電量低於該備用存量值，該控制單元控制該市電經該逆變器傳至該負載，並控制該市電在該離峰電價時段選擇性向該二次電池充電；在該偵測單元偵測該二次電池的蓄電量低於一最低放電值或該逆變器損壞時，該控制單元控制該市電直接傳輸至該負載。
9. 如請求項8所述二次電池的供電裝置，該二次電池進一步電性連接有一發電機，該發電機信號連接該偵測單元與該控制單元，在該偵測單元偵測該市電無法供電時，該控制單元控制該發電機發電以替代該市電。
10. 如請求項8所述二次電池的供電裝置，其中該備用存量值係可自由設定。

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