CN112918291B - 电池充电站以及电池管理方法 - Google Patents

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Abstract

一种电池充电站以及电池管理方法。电池充电站包含电力汇流排、供电单元、第一电压转换单元以及处理器。供电单元接收第一电源并据以产生第二电源，并将第二电源传送至电力汇流排作为电力汇流排上的供应电源。第一电压转换单元耦接电力汇流排并连接第一电池。处理器设置第一电压转换单元处于第一模式或第二模式，第一模式下第一电压转换单元从电力汇流排接收供应电源以对第一电池充电。第二模式下第一电压转换单元自第一电池接收电力并产生第二模式电源指向电力汇流排。当外部电力或供电单元发生异常时，第二模式电源可以即时供电维持住电力汇流排的供应电源。

Description

电池充电站以及电池管理方法
技术领域
本案涉及一种电子装置以及方法，尤为一种用于管理电池的电池充电站以及管理方法。
背景技术
在当前的系统配置下，使用者可于特定换电站更换电动载具(尤为电动机车)当中的携带式(Portable)电池，以为载具补充可使用电量。然而，当前的换电站具有以下缺陷：(1)需设置具有闲置电池的不断电系统(Uninterruptible Power System,UPS)，以预防市电中断；(2)仅能单向地为携带式电池充电；(3)市电长时间中断时，系统无法为携带式电池充电；(4)当携带式电池的电量充满时，系统即进入闲置状态。
发明内容
为了解决前述问题，本案提出下列的实施态样以维持充电站运作并更佳地管理多个电池的充/放电。
本案的一实施态样是关于一种电池充电站，电池充电站包含电力汇流排、供电单元、第一电压转换单元以及处理器。供电单元耦接该电力汇流排，用以根据由外部接收第一电源产生第二电源，并将第二电源传送至电力汇流排作为电力汇流排上的供应电源。第一电压转换单元耦接电力汇流排并经配置以连接可卸除地置于电池充电站的第一电池。处理器电性耦接电力汇流排以及通讯地耦接第一电压转换单元。当处理器控制第一电压转换单元处于第一模式时，第一模式下第一电压转换单元从电力汇流排接收供应电源以对第一电池充电。当处理器控制第一电压转换单元处于第二模式时，第二模式下第一电压转换单元自第一电池接收电力并产生第二模式电源指向电力汇流排，其中第二模式电源的电压准位低于第二电源的电压准位。
于一些实施例中，当该供电单元正常产生该第二电源，而该处理器设定该第一电压转换单元为该第二模式，该电力汇流排上的该供应电源的电压准位等于该第二电源的电压准位。
于一些实施例中，当该供电单元未产生该第二电源，处于该第二模式的该第一电压转换单元将该第二模式电源传送至该电力汇流排以作为该供应电源，并使该处理器自该电力汇流排接收该供应电源。
于一些实施例中，当该第一电压转换单元处于该第一模式，且自该电力汇流排接收的该供应电源的电压准位大于一第一阈值时，该第一电压转换单元转换该供应电源为一第一模式电源以对该第一电池充电，其中该第一阈值大于该第二模式电源的电压准位。
于一些实施例中，当该处理器控制该第一电压转换单元处于一第三模式时，该第三模式下该第一电压转换单元自该第一电池接收电力以向该电力汇流排输出一第三模式电源作为该供应电源，其中该第三模式电源的电压准位高于该第一阈值。
于一些实施例中，该电池充电站还包含一第二电压转换单元，电性耦接该电力汇流排并经配置以连接可卸除地置于该电池充电站的一第二电池，以及通讯地耦接该处理器，其中，当该处理器控制该第一电压转换单元处于该第三模式以及该第二电压转换单元处于该第一模式时，该第二电压转换单元接收作为该供应电源的该第三模式电源以对该第二电池充电。
于一些实施例中，该电池充电站还包含一第三电压转换单元，电性耦接该电力汇流排并经配置以连接可卸除地置于该电池充电站的一第三电池，以及通讯地耦接该处理器，其中，当该处理器控制该第一电压转换单元及该第二电压转换单元分别处于该第三模式，并控制该第三电压转换单元处于该第一模式时，该第三模式下的该第一电压转换单元及该第二电压转换单元分别产生各自的该第三模式电源并输出至该电力汇流排作为该供应电源，该供应电源为该第一电压转换单元及该第二电压转换单元各自的该第三模式电源的总和，以及该第三电压转换单元接收该供应电源以对该第三电池充电。
于一些实施例中，当该处理器控制该第一电压转换单元处于一第四模式时，该第四模式下该第一电压转换单元自该第一电池接收电力以向该电力汇流排输出一第四模式电源作为该电力汇流排上的该供应电源，该处理器控制该供电单元根据该电力汇流排上的该供应电源产生一输出电力。
于一些实施例中，该供电单元包含一双向交流对直流(AC/DC)转换器或一双向直流对直流(DC/DC)转换器，以及该第一电压转换单元包含一双向直流对直流(DC/DC)转换器。
于一些实施例中，该处理器产生一模式控制信号至该第一电压转换单元，用以控制该第一电压转换单元的模式切换。
本案的另一实施态样是关于一种电池管理方法，应用于一电池充电站中的一处理器，该电池充电站包含共同耦接一电力汇流排的一供电单元以及一第一电压转换单元，该第一电压转换单元连接可卸除地置于该电池充电站的一第一电池，其中该电池管理方法包含：控制该供电单元由外部接收一第一电源并产生一第二电源，并且该供电单元将该第二电源传送至该电力汇流排作为该电力汇流排上的一供应电源；以及控制该第一电压转换单元至少在一第一模式或一第二模式之间切换。其中，该第一模式下该第一电压转换单元从该电力汇流排接收该供应电源以对该第一电池充电，该第二模式下该第一电压转换单元自该第一电池接收电力并产生一第二模式电源指向该电力汇流排，其中该第二模式电源的电压准位低于该第二电源的电压准位。
于一些实施例中，当该供电单元正常产生该第二电源，该电池管理方法包含控制该第一电压转换单元切换为该第二模式，该电力汇流排上的该供应电源的电压准位等于该第二电源的电压准位。
于一些实施例中，当该供电单元未产生该第二电源，处于该第二模式的该第一电压转换单元将该第二模式电源传送至该电力汇流排以作为该供应电源，并使该处理器自该电力汇流排接收该供应电源。
于一些实施例中，当该第一电压转换单元处于该第一模式，且自该电力汇流排接收的该供应电源的电压准位大于一第一阈值时，该第一电压转换单元转换该供应电源为一第一模式电源以对该第一电池充电，其中该第一阈值大于该第二模式电源的电压准位。
于一些实施例中，该电池管理方法还包含：控制该第一电压转换单元切换至一第三模式，该第三模式下该第一电压转换单元自该第一电池接收电力以向该电力汇流排输出一第三模式电源作为该供应电源，其中该第三模式电源的电压准位高于该第一阈值。
于一些实施例中，该电池充电站还包含一第二电压转换单元电性耦接该电力汇流排，该第二电压转换单元经配置以连接可卸除地置于该电池充电站的一第二电池，该第二电压转换单元通讯地耦接该处理器，该电池管理方法包含：控制该第一电压转换单元切换至该第三模式以及控制该第二电压转换单元切换至该第一模式，其中该第二电压转换单元接收作为该供应电源的该第三模式电源以对该第二电池充电。
于一些实施例中，该电池充电站还包含一第三电压转换单元电性耦接该电力汇流排，该第三电压转换单元经配置以连接可卸除地置于该电池充电站的一第三电池，该第三电压转换单元通讯地耦接该处理器，该电池管理方法包含：控制该第一电压转换单元及该第二电压转换单元分别切换至该第三模式，并且控制该第三电压转换单元切换至该第一模式，该第三模式下的该第一电压转换单元及该第二电压转换单元分别产生各该第三模式电源并输出至该电力汇流排作为该供应电源，该供应电源为该第一电压转换单元及该第二电压转换单元各自的该第三模式电源的总和，其中该第三电压转换单元接收该供应电源以对该第三电池充电。
于一些实施例中，该电池管理方法还包含：控制该第一电压转换单元切换至一第四模式，该第四模式下该第一电压转换单元自该第一电池接收电力以向该电力汇流排输出一第四模式电源作为该电力汇流排上的该供应电源，该处理器控制该供电单元根据该电力汇流排上的该供应电源产生一输出电力。
于一些实施例中，该电池管理方法还包含：产生一模式控制信号至该第一电压转换单元，该模式控制信号用以控制该第一电压转换单元的模式切换。
于一些实施例中，该电池管理方法还包含：当该供电单元未产生该第二电源且可卸除地置于该电池充电站的多个电池均低于一电量门槛时，相应地显示一讯息或播放一音效。
附图说明
参照后续段落中的实施方式以及下列附图，当可更佳地理解本发明的内容：
图1是基于本案一些实施例所绘示的电池充电站的示意图；
图2A绘示本揭示文件一种控制方法的方法流程图；
图2B绘示本揭示文件一种控制方法的方法流程图；
图2C绘示本揭示文件一种控制方法的方法流程图；
图3绘示于一实施例中电池充电站当中多个电压转换器切换为各自的操作模式的示意图；
图4绘示于一实施例中电池充电站当中多个电压转换器切换为各自的操作模式的示意图；
图5A是基于本案一些实施例所绘示的电力汇流排上的电压示意图；
图5B是基于本案一些实施例所绘示的电力汇流排上的电压示意图；
图6绘示于一实施例中电池充电站当中多个电压转换器切换为各自的操作模式的示意图；
图7绘示于一实施例中电池充电站当中多个电压转换器切换为各自的操作模式的示意图；以及
图8绘示于一实施例中电池充电站当中多个电压转换器切换为各自的操作模式的示意图。
【符号说明】
100…电池充电站
PS…电力供给源
110…供电单元
121～125…电压转换器
140…处理器
130…电力汇流排
151～154…电池容置部
B1、B2、B3、B4…电池
P1～P3…电源
P4…输出电力
Pbus…供应电源
Pm1…第一模式电源
Pm2…第二模式电源
Pm3、Pm3a、Pm3b…第三模式电源
Pm4a、Pm4b、Pm4c、Pm4d…第四模式电源
MC1～MC4…模式控制信号
200a～200c…控制方法
S210、S220、S230～S231、S240…步骤
S250、S260…步骤
C1～C4...状态
具体实施方式
以下将以附图及详细叙述清楚说明本案的精神，任何所属技术领域中具有通常知识者在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。
本案是关于一种电池充电站以及其运作方法，主要通过电压转换器之间的特定关系以实现。所述电池充电站的处理器可控制电压转换器的充电电压以及放电电压，使系统在市电失效时仍根据携带型电池维运，更可有效地转移携带型电池所储存的电量。借此，即便在市电失效时，管理系统仍可向使用者提供电池抽换的服务。
参照图1，其是基于本案一些实施例所绘示的用于电池充电站100的示意图。电池充电站100与外部的电力供给源PS(例如市电电网、储能系统或是太阳能板、风力发电机等再生能源产生源)连接。于一实施例中，电池充电站100可以利用市电电网供给的电力用以对交通载具(例如，电动机车、电动车或油电混合车等)所搭载或其他用途但相同规格的电池进行充电或是进行电池交换。例如，电池充电站100可设置于城市中适当的位置(例如，交通繁忙的十字路口旁，或便利商店、加油站等易于让使用者利用之处)。使用者可在邻近所述充电站100时，可将电池置入电池充电站100中以对其充电，或是在搭配适当的电池订阅服务时，使用者可再置入电池后取得另一个电量较高的电池。并且，电池充电站100可于上述充电或是电池交换时，电池充电站100可以一并收集或分析交通载具或电池上储存的信息。于一些实施例中，交通载具所搭载的电池为携带型的可充电电池，此电池可以做为交通载具上电子产品需要的电力来源，或者同时作为交通载具的行进动力来源。
于本揭示文件的一些实施例中，当外部的电力供给源PS失效(例如，市电电网停电，或是再生能源产生源未产生电力供给)或者外部电力的输入路径有问题时，电池充电站100及其中的电压转换器可以切换至不同模式，改为利用上述电池当中储存的电力维持电池充电站100的基本运作，关于如何进行模式切换的细节将在下列实施例有进一步说明。
如图1所示，电池充电站100可包含供电单元100、多个电压转换器121～125、电力汇流排130、处理器140以及多个电池容置部151～154。于此实施例中，供电单元100电性耦接于外部的电力供给源PS，供电单元100可以将电力供给源PS供应的电源P1的电力规格为电池充电站100内部需要的电源P2的电力规格，并将电源P2作为供应电源输出至电力汇流排130，借此供应给电池充电站100当中的其他元件。
电力供给源PS为在电池充电站MS外部的电力供应源，例如市电(Mainselectricity)电网、太阳能、风力等再生能源、储能装置等相似的设施。设置者可根据电力供给源PS所可以供给的电源的不同(即，交流电源或直流电源)以及电压的高低来选择设置对应于电力供给源PS的供电单元110。举例来说，电力供给源PS为市电电网时，电力供给源PS供应的电源P1可能是电压为220伏特(Volt,V)或更高的交流电源，供电单元110可包含相应的交流对直流(AC/DC)及/或直流对直流(DC/DC)电压转换器，将电源P1(220V的交流电源)转换为的电源P2。于一实际范例中，当电力供给源PS正常供应电力及供电单元110正常运作时，供电单元110所转换的电源P2具有预定的电力规格，例如电源P2即可为330～440V之间的直流电源(例如395V的直流电源)。也就是说，在电力供给源PS正常供应电力及供电单元110正常运作时，电力汇流排130上的供应电源Pbus将为395V的直流电源，也就是说，供应电源Pbus等于供电单元110产生的电源P2。
如图1所示，电压转换器125耦接于电力汇流排130与处理器140之间。电压转换器125用以将电力汇流排130上的供应电源Pbus转换为处理器140所需要的电源P3。举例来说，处理器140为高精度的集成电路，例如中央处理器、特殊应用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit,ASIC)或其他相似的控制电路，处理器140需要稳定且相对低压的操作电压，例如1.5V、5V、12V、15V等操作电压。电压转换器125根据处理器140的需求将产生相应的电源P3。处理器140可为电池充电站100的主控制单元(main control unit,MCU)，其包含至少一记忆体以及至少一微处理器，两者相互电性耦接，使微处理器可自记忆体存取指令码，并执行指令码所界定的应用程序以运作电池充电站100。微处理器可以是中央处理器、特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)或其他相似的控制电路。
例如，图1所示的电池B1～B4可供使用者替换其交通载具内的低电量电池。在一些实施例中，当使用者的载具当中部分或全部的携带型电池电量不足时，使用者可将交通载具移动至设置有电池充电站100的站点附近，并将载具中电量不足的电池置入电池充电站100的空电池容置部(例如，电池容置部A1～A4之一)中充电。在充电程序中，使用者即可在充电完成(或是使用者需要使用电池时)再将方才置入的电池取出。在换电程序中，使用者可在置入电池于电池充电站100的空电池容置部后，经由操作或是电池充电站100的程序运作后从电池充电站100取得电量较高的携带型电池，将取得的电池与电池充电站100分离并连接到自己的交通载具，便可完成交通载具的换电程序。
于图1的实施例中，电池充电站100包含四个电池容置部151～154以及相应的四个电压转换器121～124，电池容置部151～154各自用以容纳一个携带型的可充电电池。如图所示，电池容置部151～154分别容纳电池B1～B4。电压转换器121～124耦接于电力汇流排130与电池容置部151～154(及相应的电池B1～B4)之间。需特别说明的是，本揭示文件中的电池充电站100以四个电池容置部151～154作为举例说明，但本揭示文件并不以为限，实际应用中，电池充电站100可以包含N个电池容置部以及相应的N+1个的电压转换器，N为2以上的任意正整数。在一些实施例中，电池充电站100中可包含8组、16组或更多电压转换器及电池容置部，借以容纳更多的电池同时充电或换电，以供应大量使用者进行电池替换。在一些实施例中，电池容置部与电压转换器的数量并不非为一比一的关系，亦可能为多对一或一对多的关系。
以下实施例为了说明上的方便，以电池充电站100具有四个电池容置部151～154且四个电池容置部151～154中均连接有电池B1～B4进行例示性说明，但本揭示文件并不以此为限。例如，在实际范例中，电池充电站100通常包括一或多个尚未连接电池的电池容置部以便自使用者接收电池。
请一并参阅图2A，其绘示本揭示文件一种控制方法200a的方法流程图。如图1及图2A所示，控制方法200a用以控制电池充电站100以及电池充电站100当中四个电压转换器121～124的操作模式。
于步骤S210当中，处理器140产生四个模式控制信号MC1～MC4，四个模式控制信号MC1～MC4分别用以设定四个电压转换器121～124的操作模式。于一些实施例中，处理器140所传输模式控制信号MC1～MC4可以用以致能/禁能该些电压转换器121～124、控制电压转换器121～124的操作模式、控制电压转换器121～124所转换的电力规格(例如电压准位、电流大小、功率大小等)、控制电压转换器121～124的电流流向等。
于本实施例当中，电压转换器121～124各自的操作模式至少包含第一模式以及第二模式。其中，第一模式是指电压转换器121～124之一由电力汇流排130汲取电力汇流排130上的供应电源Pbus对相应的电池B1～B4充电的操作模式。第二模式是指电压转换器121～124之一由相应的电池B1～B4汲取电力供电给电力汇流排130，借以维持电力汇流排130上的供应电源Pbus的操作模式。处理器140产生的模式控制信号MC1～MC4可以分别将电压转换器121～124设定在各自独立的操作模式中。
于步骤S220当中，当电压转换器121～124分别接收到各自的模式控制信号MC1～MC4，电压转换器121～124各自根据自己收到的模式控制信号MC1～MC4各自采用的操作模式(例如第一模式或第二模式)。
请一并参阅图3，其绘示于一实施例中，电池充电站100当中四个电压转换器121～124切换为各自的操作模式的示意图。于图3的实施例中，处理器140透过模式控制信号MC1将电压转换器121设定为第二模式，并透过模式控制信号MC2～MC4将电压转换器122～124均设定为第一模式。
举例来说，当电池B2被正确地设置于电池容置部152当中时，电池B2电性耦接于电压转换器122，若电池B2是为使用者置入的低电量电池，处理器140便可控制电压转换器122进入第一模式。如图2A及图3所示，第一模式下的电压转换器122可执行步骤S231将电力汇流排130上的供应电源Pbus换为第一模式电源Pm1，并利用第一模式电源Pm1对电池B2充电。相似地，如图2A及图3所示，电压转换器123及电压转换器124也被设定于第一模式，第一模式下的电压转换器123及电压转换器124同样执行步骤S231分别用以将电力汇流排130上的供应电源Pbus换为第一模式电源Pm1，并利用第一模式电源Pm1分别对相应的电池B3及B4充电。
如图3所示，当电力供给源PS正常供应电力及供电单元110正常运作时，电力汇流排130上的供应电源Pbus为大约395V的直流电源(此时供应电源Pbus等于由供电单元110供给的电源P2)。电压转换器122～124可将供应电源Pbus转换为40至50V间(例如等于或略大于48V或是43.2V)的第一模式电源Pm1，用以对电池B2～B4充电。
如图2A所示，在一些实施例中，在步骤S231产生第一模式电源Pm1之前，进一步包含步骤S230。如图2A及图3所示，在步骤S230中，根据电力汇流排130上的供应电源Pbus的电压是否大于预设阈值，第一模式下的电压转换器122～124选择是否进入步骤S231。如图2A及图3所示，第一模式下的电压转换器122～124转换的输入电源(也就是电力汇流排130上的供应电源Pbus)的电压需要大于预设阈值，才会执行步骤S231。举例来说，预设阈值可以设定于380V。当电力汇流排130上的供应电源Pbus的电压大于预设阈值时，第一模式下的电压转换器122～124转换的输入电源才产生第一模式电源Pm1。在一些实施例中，电力汇流排130上的供应电源Pbus的电压低于预设阈值(例如380V)时，电压转换器122～124便不执行步骤S231，也就是不产生第一模式电源Pm1。
如图2A及图3所示，处理器140透过模式控制信号MC1将电压转换器121设定为第二模式，第二模式下的电压转换器121将执行步骤S240，电压转换器121由相应的电池B1汲取电力，并产生第二模式电源Pm2并指向电力汇流排130。
需要特别说明的是，于此实施例中，第二模式下的电压转换器121产生的第二模式电源Pm2的电压准位将低于供电单元110产生的电源P2的电压准位，于一实施例中，第二模式电源Pm2的电压准位可以设定为大约350V。当供电单元110正常运行产生的电源P2，在此情况下，虽然电压转换器121产生的第二模式电源Pm2并指向电力汇流排130，但由于第二模式电源Pm2的电压低于电源P2的电压准位，此时电压转换器121产生的第二模式电源Pm2将不会产生任何电流至电力汇流排130，如图3的实施例中，此时电力汇流排130的供应电源Pbus仍等于电源P2。值得注意的是，由于电压转换器121～124中的直流/直流转换器及其周边电路具有独立以及隔离的效果，因此在上述电力汇流排130具有较高电压准位的情况下，电力汇流排130上的供应电源(即，电源P2)亦不会流入电压转换器121，甚至转换为第二模式电源而对电池B1充电。
请一并参阅图5A，其绘示在电力供给源PS正常供应电力及供电单元110正常运作直到电源P2失效时的供应电源Pbus的电压时序变化图。其中在此实施例中，控制器140设定电压转换器121于第二模式，以及设定电压转换器122～124于第一模式(相同于图3所绘示)。如图2A、图3及图5A所示，当供电单元110正常供电产生电源P2给电力汇流排130时(也就是在图5A中发生电源失效之前)，将进入状态C1，自动由供电单元110产生的电源P2作为电力汇流排130的供应电源Pbus。于此实施例中，需特别说明的是，状态C1是在供电单元110正常供电时自动发生的状态，并不需要经过处理器140进行额外的判断或控制。
请一并参阅图4，其绘示了当图3中的电源P2失效时电池充电站100的示意图。如图2A、图4及图5A所示，当电源P2失效(例如外部电力供给源PS断电、连接到外部电力供给源PS的线路中断、供电单元110损坏、供电单元110连接到电力汇流排130的线路中断等)时，将进入状态C2，自动改由电压转换器121产生的第二模式电源Pm2作为电力汇流排130的供应电源Pbus。于此实施例中，需特别说明的是，状态C2是在供电单元110未能正常供电时自动发生的状态，由于电压转换器121已产生的第二模式电源Pm2并指向电力汇流排130(如步骤S240)，在电源P2失效同时，便可自动改由第二模式电源Pm2作为电力汇流排130的供应电源Pbus，并不需要经过处理器140进行额外的判断或控制。
如图4所示图5A所示，当由外部电力输入所产生的电源(如图3当中的电源P2)失效时，供应电源Pbus的电压虽然会下降，但随即供应电源Pbus将稳定在电压转换器121产生的第二模式电源Pm2的电压准位(例如350V)。此时，电压转换器125仍可根据电力汇流排130的供应电源Pbus产生电源P3，维持处理器140的基本运作。在一些实施例中，处理器140所执行的基本运作有关的应用程序主要包含致/禁能供电单元100的应用程序、致/禁能电压转换器121～124的应用程序、检测电池容置部151～154的运作状态的应用程序、检测电池B1～B4的运作状态的应用程序、通过人机界面显示画面的应用程序、与服务器通讯的应用程序等。
需特别说明的是，在第二模式下的电压转换器121及对应的电池B1便可以做为电池充电站100的备用电力来源，一旦外部电力供给源PS断电、连接到外部电力供给源PS的线路中断、供电单元110损坏、供电单元110连接到电力汇流排130的线路中断等异常状态发生时，电压转换器121所产生的第二模式电源Pm2可以即时供电，维持住电力汇流排130的供应电源Pbus的电压准位与第二模式电源Pm2相符，进而维持电池充电站110的运作。
于一些其他例子中，侦测电路可被采用以监控电力汇流排130的电压，当侦测到电压异常下降之后，才触发备用电力来源(例如外部的备用电源，或是将电压转换器121设为第二模式)，如此一来，电力汇流排130的供应电源Pbus将先剧烈下降，等到备用电力来源就位时才逐渐恢复，可能导致电池充电站100受损或是处理器140无法持续运作。相较之下，本揭示文件中第二模式下的电压转换器121及对应的电池B1在电源(如图3当中的电源P2)尚未失效时，便已经产生第二模式电源Pm2并指向电力汇流排130，一旦发生异常，第二模式电源Pm2可以马上稳定住电力汇流排130的供应电源Pbus，发生异常至产生第二模式电源Pm2之间，不需要经过侦测电路去监控电力汇流排130的电压、判断电压下滑、触发备用电力等步骤。
请一并参阅图5B，其绘示在电力供给源PS及供电单元110恢复正常运作时供应电源Pbus的电压时序变化图，当外部电力输入所产生的电源(如图3当中的电源P2)恢复时，电力汇流排130的供应电源Pbus便会回到电源P2的电压准位。
需要补充说明的是，于图4的实施例中，由于第二模式电源Pm2的电压准位350V并未高于电压转换器122～124的预设阈值(380V)，因此，第一模式下的电压转换器122～124转换的输入电源暂时不会产生第一模式电源Pm1，也就不会对电池B2～B4充电。如此一来，可以确保第二模式电源Pm2主要用来维持电池充电站100的基本运作，而不会使得提供第二模式电源Pm2的电池(例如在此为与电压转换器121耦接的第一电池121)的电力消耗过快。而当外部电力的输入恢复后，由于供应电源Pbus便会回到电源P2的电压准位，也就是高于电压转换器122～124的预设阈值(380V)，第一模式下的电压转换器122～124即会恢复将供应电源Pbus产生第一模式电源Pm1，也就不会对电池B2～B4充电在一些实施例中，若是电池B2～B4的电量高于可提供给使用者的电量门槛(例如90％或95％的电量或更低)，电池充电站100仍可将所述的电池(电池B2～B4中符合电量门槛者)提供给使用者。在没有足够电量的电池可以提供给使用者的状况时，保持维运的电池充电站100亦可显示讯息或播放音效等方式告知邻近的使用者目前电池充电站100的状况。在一些实施例中，当处理器140控制电压转换器121进入第二模式时，处理器140可锁定电池容置部151，以免电池B1被错误地取出。
于图3及图4的实施例中，处理器140将其中一个电压转换器121设置在第二模式做为举例说明，但本揭示文件并不此为限。处理器140可以将电压转换器121～124其中任意一个或一个以上设定为第二模式，均可达到上述目的。
在一些习知技术中，为了预防市电供电中断，可在电池充电站的处理器与市电之间设置不断电系统。当市电有效时，市电可向处理器供电且同时向不断电系统当中的固定电池充电。当市电失效(de-assert)时，由不断电系统当中的固定电池维持向处理单元供电，以待市电恢复。但利用固定电池作为不断电备用电源，此固定电池长时间保持在充电状态不曾进行放电，容易造成此固定电池放电功能受损，异常事件发生时，固定电池反而无法有效供电。
本揭示文件中，并非采用固定的电池作为备用电力，而是利用设定为第二模式下的电压转换器及电池作为备用电力。于一些实施例中，处理器140可以周期性更换第二模式的电压转换器，或者根据个别电池的现存电力动态调整第二模式的电压转换器。
应理解，在一些实施例中，处理器140可监测电池B1～B4的电量，以确认电池B1～B4是否可继续充/放电。在一些实施例中，当处理器140侦测电池B1的电量低于预定阈值(例如：10％)时，处理器140可控制电压转换器121进入第一模式(即充电模式)或禁能，并控制电压转换器122～124中的至少一者进入第二模式(即放电模式)，使其通过电池B2～B4输出350伏特的电流。控制器140可根据电池B2～B4的电量或其他信息来选择其中适当的至少一者。此机制可理解为，当作为不断电系统供电的电池B1电量不足时，可改由电池B2～B4中的另一者向处理器140供电。通过此设置，处理器140可根据电量切换不同的电池作为不断电系统，使电池充电站100在电力供给源PS长时间失效时仍能维运。即使在电池充电站100已无足够电量的电池可以提供时，上述的机制仍可让电池充电站100可以保持与后端服务器和能源网络中其他电池充电站(未绘示)的通讯，除了可以即时的通知使用者至其他的电池充电站充换电外，亦可使得后端服务器和能源网络的营运者可以即时地取得电池充电站100目前的营运状况，降低营运的成本。或者，在一些实施例中，处理器140侦测作为备用电力的电池(例如图4中的电池B1)的电量，当其电量低于预定电力阈值(例如：10％或20％)时，处理器140可控制电池充电站100进入休眠状态或是低效能状态，处理器140可以同时计算让电池充电站100安全关机所需的最小电量，当电池B1的电量仅剩上述最小电量时，便控制电池充电站100安全关机。在一些实施例中，当控制器140侦测到供电单元110所输入的电源P2失效或是目前供应电源Pbus的电压准位等于第二模式电源Pm2的电压准位时，控制器140即直接运用第二模式电源Pm2所转换而成的电源P3进入休眠状态/低效能状态或安全关机。
于上述图2A所示的实施例中，处理器140透过模式控制信号MC1～MC4将电压转换器121～124设定为第一模式或第二模式，但本揭示文件并不上述两种模式为限。
请一并参阅图2B，其绘示本揭示文件一种控制方法200b的方法流程图。图2B所示中控制方法200b用以控制电池充电站100以及电池充电站100当中四个电压转换器121～124的操作模式。
在图2B的实施例中控制方法200b同样可将电压转换器121～124的操作模式设定为第一模式或第二模式，也就是说，控制方法200b包含上述图2A中的步骤S210、S220、S230～S231、S240以及状态C1～C2，相似的步骤在先前实施例中已有说明，在此不另赘述。
不同之处在于，图2B的实施例中控制方法200b中，图1中的处理器140可以透过模式控制信号MC1～MC4将电压转换器121～124的操作模式设定为第一模式、第二模式以及第三模式其中一者。
请一并参阅图6，其绘示图3中的电源P2失效时电池充电站100的另一示意图。图6所示的系统架构大致同于图4。在一些实施例中，当电力供给源PS或供电单元110失效(尤为长时间)时，处理器140可控制电压转换器121～124其中一者进入第三模式，于图6实施例中，假设处理器140控制电压转换器122进入第三模式，并使电压转换器121在第二模式，并使电压转换器123及124在第一模式。
此时，如图2B及图6所示，第三模式下的电压转换器122将执行步骤S250，电压转换器122由相应的电池B2供电，产生第三模式电源Pm3至电力汇流排130。于此实施例中，第三模式电源Pm3的电压准位可以设定为低于电源P2的电压准位395V、高于第二模式电源Pm2的电压准位350V、且高于第一模式下的电压转换器(例如图6中的电压转换器123～124)转换的输入电源的预设阈值380V，举例来说，第三模式电源Pm3的电压准位可以设定为大约385V至大约390V。
借此，处理器140可动态地调配电池B1～B4当中所储存的电量，此第三模式可理解为一种电池互充模式。例如，于图6的实施例中，处理器140可控制电压转换器122进入第三模式，而当由供电单元110所供给的电源P2失效后，将进入状态C3，电压转换器122产生的第三模式电源Pm3将作为电力汇流排130上的供应电源Pbus。于此实施例中，状态C3是在供电单元110未能正常供电时发生的一种状态，在电源P2失效的情况下，当存在有第三模式下的电压转换器122产生第三模式电源Pm3(如图6及图2B中的步骤S250)，自动由第三模式电源Pm3作为电力汇流排130的供应电源Pbus。此时因为电力汇流排130上的供应电源Pbus大于第一模式下电压转换器123～124进行充电时所需输入电源的预设阈值380V，第一模式下电压转换器123及124便会接收目前作为供应电源Pbus的第三模式电源Pm3，使其电压转换器123及124分别产生第一模式电压Pm1对相应的电池B3及B4进行充电。同时，由于第二模式电源Pm2的电压准位低于第三模式电源Pm3的电压准位，第二模式电源Pm2尽管指向电力汇流排130将仍不会产生任何电流至电力汇流排130。
于一实施例中，处理器140可控制电压转换器121～124中的任一者进入第三模式，以利用电池B1～B4当中电量较高者向电量较低者充电。又例如，处理器140可控制电压转换器121～124中的一者以上进入第三模式，以利用电池B1～B4当中若干个电量较低者向其他电池充电，使其充电至一定程度(如满电量状态)。但本案并不以此为限。
应理解，通过前述配置，当电力供给源PS(及供电单元110)有效时，处理器140可轮流/同时控制电压转换器121～124进入第一模式向电池B1～B4之中一或多者充电，以尝试将电池B1～B4之中一或多者充至满电量状态，借以向使用者提供满电量的电池，并接收使用者替换的低电量电池。当电力供给源PS(或供电单元110)失效时，处理器140可控制电压转换器121～124进入第三模式，以利用电池B1～B4中的至少一者作为处理器140维运的电力供给源。因为电池B1～B4各自储存的电量可能不同，处理器140可切换电压转换器121～124至第一模式或第三模式，将某些电池的电量转移至其他电池，以尝试将电池B1～B4当中的若干者充至满电量状态，以提供予使用者。
于上述图6的实施例中，处理器140将其中一个电压转换器122切换至第三模式，以对另外两个第一模式下的电压转换器123及电压转换器124供电，但本揭示文件并不以此为限。在一些实施例中，控制器140禁能一或多个电压转换器，使得只有指定的电池可透过第三模式电源Pm3的供给而充电。例如，控制器140禁能电压转换器124，使得只有与电压转换器123所连接的电池B3可通过作为供应电源Pbus的第三模式电源Pm3充电。
请参照图7，其是基于本案一些实施例所绘示的电池充电站100的示意图。图7所示电池充电站100的系统架构大致同于图6，请一并参照图6。在一些实施例中，当电力供给源PS(或供电单元110)失效时，处理器140更可控制电压转换器121～124当中的至少两者进入第三模式(即电池互充模式)，借此，处理器700可将电池B1～B4中的至少两者并联以向其他电池充电。
在一些实施例中，处理器700可控制电压转换器121、122进入第三模式，使电压转换器121、122分别根据电池B1、B2的电力而产生第三模式电源Pm3a及Pm3b，并将第三模式电源Pm3a及Pm3b一并输出至电力汇流排130。可理解为，电池B2、B3被并联输出至电力汇流排130，此时电力汇流排130上的供应电源Pbus可以是两个第三模式电源Pm3a及Pm3b的总和。类似地，第一模式下的电压转换器123～124处可根据电力汇流排130上的供应电源Pbus产生第一模式电源Pm1向各自电池B3～B4充电。
应理解，通过前述配置，处理器140可切换电压转换器121～124的模式(第一模式或第三模式)，以利用电池B1～B4当中的若干者进行并联放电，借以向其他电池实施快速充电，以期将电池B1～B4当中的若干者充至满电量状态提供予使用者。而在电力供给源PS正常供应以及供电单元110恢复供给电源P2后，由于电源P2的电压准位仍高于上述的第三模式电源Pm3、Pm3a及Pm3b，电源P2将作为电力汇流排130上的供应电源Pbus，而仍指向电力汇流排130的第三模式电源Pm3、Pm3a及Pm3b则将不会产生任何电流流向电力汇流排130。
请参照图2C及图8，图2C其绘示本揭示文件一种控制方法200c的方法流程图。图2C所示中控制方法200c用以控制电池充电站100以及电池充电站100当中四个电压转换器121～124的操作模式。
在图2C的实施例中控制方法200c同样可将电压转换器121～124的操作模式设定为第一模式、第二模式或第三模式，也就是说，控制方法200c包含上述图2A及图2B中的步骤S210、S220、S230～S231、S240、S250以及状态C1～C3，相似的步骤在先前实施例中已有说明，在此不另赘述。
图8是基于本案一些实施例所绘示的电池充电站100的示意图。在一些实施例中，处理器140可监测电池B1～B4的电量。当电池B1～B4中的全数(或者超过半数电池，例如电池B1～B3)的电量均高于预定阈值(例如：90％或99％)时，处理器140可根据外部的讯息或内部的数据分析(例如分析得到目前的电池需求量较低，或是收到政府或其他紧急的需求)，控制电压转换器121～124中的部分或全数(或者电池B1～B3对应的电压转换器121～123)进入第四模式，此实施例中，第四模式可理解为电力反馈模式，在第四模式下电池充电站100可以将电池B1～B4储存的电力反向输出至外部的电力供给源PS(例如市电电网或外部的储能设备)。
例如，如图8所示，当假设电池B1～B4的电量皆高于预定阈值时，处理器140分别控制电压转换器121～124切换至以第四模式，第四模式下的电压转换器121～124执行步骤S260，电压转换器121～124由相应的电池B1～B4供电，产生第四模式电源Pm4a、Pm4b、Pm4c及Pm4d，并将第四模式电源Pm4a、Pm4b、Pm4c及Pm4d输出至电力汇流排130。此时，如图2C及图8所示，进入状态C4，由第四模式下的电压转换器121～124产生的第四模式电源Pm4a、Pm4b、Pm4c及Pm4d作为电力汇流排130上的供应电源Pbus。电力汇流排130上的供应电源Pbus可以是四个第四模式电源Pm4a、Pm4b、Pm4c及Pm4d的总和。第四模式电源Pm4a、Pm4b、Pm4c及Pm4d的电压准位可被设定为等于或高于电源P2。
如图2C及图8所示，在状态C4的情况下，处理器140可控制供电单元110转换电力汇流排130上的供应电源Pbus并产生输出电力P4，并将输出电力P4反馈至电力供给源PS(例如，市电电网)。其可理解为，当电池B1～B4的电量趋于饱和时，电池充电站100不会闲置，并可反向地将电池B1～B4的电量输出至电力供给源PS。通过此反馈机制，电池充电站100的营运者可向电力提供者要求电费补贴或优惠等。
在前述实施例中，本案的电池充电站100具有多个电压转换器。领域中人应当理解，在一些实施例中，前述电压转换器可通过不同规格的变压器电路而实现。一般而言，前述电路可包含电晶体或其他电路元件，以前述实施例中的方式配置，使前述电路可根据本案前述的功能以及操作运行。进一步地，前述电池充电站100当中的处理器140与电压/电流转换器之间的协作程序可由特定编译器(Compiler)所实现，例如，暂存器传输语言(Register Transfer Language,RTL)编译器等。然而，本案并不以此为限。
根据前述实施例，本案至少可具有下列优点：(1)将电池充电站中的携带型电池作为不断电系统的用途，不须额外设置具有闲置电池的不断电系统；(2)在外部的电力供给(例如市电)失效时，可在完全没有任何延迟时间的情况下维持住电池充电站的维运(3)在外部的电力供给失效时，电池充电站可即有置于电池充电站中的电池长时间维运；(4)在外部的电力供给失效时，仍可动态地调配电池中的电量，以尝试提供具较高电量的电池予使用者；(4)若外部有需求而电池充电站中的电池电力足够时，电池充电站可反向提供电能至外部(例如，市电端)。
虽然本案以实施例揭露如上，然其并非用以限定本案，任何熟悉此技艺者，在不脱离本案的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本案的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (16)

1.一种电池充电站，其特征在于，该电池充电站包含：
一电力汇流排；
一供电单元，耦接该电力汇流排，用以根据由外部接收一第一电源产生一第二电源，并将该第二电源传送至该电力汇流排作为该电力汇流排上的一供应电源；
一第一电压转换单元，耦接该电力汇流排并经配置以连接可卸除地置于该电池充电站的一第一电池；以及
一处理器，电性耦接该电力汇流排以及通讯地耦接该第一电压转换单元，
其中，当该处理器控制该第一电压转换单元处于一第一模式时，该第一模式下该第一电压转换单元从该电力汇流排接收该供应电源以对该第一电池充电，
当该处理器控制该第一电压转换单元处于一第二模式时，该第二模式下该第一电压转换单元自该第一电池接收电力并产生一第二模式电源指向该电力汇流排，其中该第二模式电源的电压准位低于该第二电源的电压准位；
其中当该供电单元正常产生该第二电源，而该处理器设定该第一电压转换单元为该第二模式，该电力汇流排上的该供应电源的电压准位等于该第二电源的电压准位；
其中当该供电单元未产生该第二电源，处于该第二模式的该第一电压转换单元将该第二模式电源传送至该电力汇流排以作为该供应电源，并使该处理器自该电力汇流排接收该供应电源，以在该第二电源失效时自动维持该处理器所需要的电能。
2.根据权利要求1所述的电池充电站，其特征在于，其中：
当该第一电压转换单元处于该第一模式，且自该电力汇流排接收的该供应电源的电压准位大于一第一阈值时，该第一电压转换单元转换该供应电源为一第一模式电源以对该第一电池充电，其中该第一阈值大于该第二模式电源的电压准位。
3.根据权利要求2所述的电池充电站，其特征在于，其中：
当该处理器控制该第一电压转换单元处于一第三模式时，该第三模式下该第一电压转换单元自该第一电池接收电力以向该电力汇流排输出一第三模式电源作为该供应电源，其中该第三模式电源的电压准位高于该第一阈值。
4.根据权利要求3所述的电池充电站，其特征在于，其中该电池充电站还包含：
一第二电压转换单元，电性耦接该电力汇流排并经配置以连接可卸除地置于该电池充电站的一第二电池，以及通讯地耦接该处理器，
其中，当该处理器控制该第一电压转换单元处于该第三模式以及该第二电压转换单元处于该第一模式时，该第二电压转换单元接收作为该供应电源的该第三模式电源以对该第二电池充电。
5.根据权利要求4所述的电池充电站，其特征在于，其中该电池充电站还包含：
一第三电压转换单元，电性耦接该电力汇流排并经配置以连接可卸除地置于该电池充电站的一第三电池，以及通讯地耦接该处理器，
其中，当该处理器控制该第一电压转换单元及该第二电压转换单元分别处于该第三模式，并控制该第三电压转换单元处于该第一模式时，该第三模式下的该第一电压转换单元及该第二电压转换单元分别产生各自的该第三模式电源并输出至该电力汇流排作为该供应电源，该供应电源为该第一电压转换单元及该第二电压转换单元各自的该第三模式电源的总和，以及该第三电压转换单元接收该供应电源以对该第三电池充电。
6.根据权利要求1所述的电池充电站，其特征在于，其中当该处理器控制该第一电压转换单元处于一第四模式时，该第四模式下该第一电压转换单元自该第一电池接收电力以向该电力汇流排输出一第四模式电源作为该电力汇流排上的该供应电源，该处理器控制该供电单元根据该电力汇流排上的该供应电源产生一输出电力。
7.根据权利要求1所述的电池充电站，其特征在于，其中该供电单元包含一双向交流对直流(AC/DC)转换器或一双向直流对直流(DC/DC)转换器，以及该第一电压转换单元包含一双向直流对直流(DC/DC)转换器。
8.根据权利要求1所述的电池充电站，其特征在于，其中该处理器产生一模式控制信号至该第一电压转换单元，用以控制该第一电压转换单元的模式切换。
9.一种电池管理方法，其特征在于，该电池管理方法应用于一电池充电站中的一处理器，该电池充电站包含共同耦接一电力汇流排的一供电单元以及一第一电压转换单元，该第一电压转换单元连接可卸除地置于该电池充电站的一第一电池，其中该电池管理方法包含：
控制该供电单元由外部接收一第一电源并产生一第二电源，并且该供电单元将该第二电源传送至该电力汇流排作为该电力汇流排上的一供应电源；以及
控制该第一电压转换单元至少在一第一模式或一第二模式之间切换，
其中，该第一模式下该第一电压转换单元从该电力汇流排接收该供应电源以对该第一电池充电，
其中，该第二模式下该第一电压转换单元自该第一电池接收电力并产生一第二模式电源指向该电力汇流排，其中该第二模式电源的电压准位低于该第二电源的电压准位；
其中当该供电单元正常产生该第二电源，控制该第一电压转换单元切换为该第二模式，该电力汇流排上的该供应电源的电压准位等于该第二电源的电压准位；
其中当该供电单元未产生该第二电源，处于该第二模式的该第一电压转换单元将该第二模式电源传送至该电力汇流排以作为该供应电源，并使该处理器自该电力汇流排接收该供应电源，以在该第二电源失效时自动维持该处理器所需要的电能。
10.根据权利要求9所述的电池管理方法，其特征在于，其中当该第一电压转换单元处于该第一模式，且自该电力汇流排接收的该供应电源的电压准位大于一第一阈值时，该第一电压转换单元转换该供应电源为一第一模式电源以对该第一电池充电，其中该第一阈值大于该第二模式电源的电压准位。
11.根据权利要求10所述的电池管理方法，其特征在于，该电池管理方法还包含：
控制该第一电压转换单元切换至一第三模式，该第三模式下该第一电压转换单元自该第一电池接收电力以向该电力汇流排输出一第三模式电源作为该供应电源，其中该第三模式电源的电压准位高于该第一阈值。
12.根据权利要求11所述的电池管理方法，其特征在于，其中该电池充电站还包含一第二电压转换单元电性耦接该电力汇流排，该第二电压转换单元经配置以连接可卸除地置于该电池充电站的一第二电池，该第二电压转换单元通讯地耦接该处理器，该电池管理方法包含：
控制该第一电压转换单元切换至该第三模式以及控制该第二电压转换单元切换至该第一模式，其中该第二电压转换单元接收作为该供应电源的该第三模式电源以对该第二电池充电。
13.根据权利要求12所述的电池管理方法，其特征在于，其中该电池充电站还包含一第三电压转换单元电性耦接该电力汇流排，该第三电压转换单元经配置以连接可卸除地置于该电池充电站的一第三电池，该第三电压转换单元通讯地耦接该处理器，该电池管理方法包含：
控制该第一电压转换单元及该第二电压转换单元分别切换至该第三模式，并且控制该第三电压转换单元切换至该第一模式，该第三模式下的该第一电压转换单元及该第二电压转换单元分别产生各该第三模式电源并输出至该电力汇流排作为该供应电源，该供应电源为该第一电压转换单元及该第二电压转换单元各自的该第三模式电源的总和，其中该第三电压转换单元接收该供应电源以对该第三电池充电。
14.根据权利要求9所述的电池管理方法，其特征在于，该电池管理方法还包含：
控制该第一电压转换单元切换至一第四模式，该第四模式下该第一电压转换单元自该第一电池接收电力以向该电力汇流排输出一第四模式电源作为该电力汇流排上的该供应电源，该处理器控制该供电单元根据该电力汇流排上的该供应电源产生一输出电力。
15.根据权利要求9所述的电池管理方法，其特征在于，该电池管理方法还包含：
产生一模式控制信号至该第一电压转换单元，该模式控制信号用以控制该第一电压转换单元的模式切换。
16.根据权利要求9所述的电池管理方法，其特征在于，该电池管理方法还包含：
当该供电单元未产生该第二电源且可卸除地置于该电池充电站的多个电池均低于一电量门槛时，相应地显示一讯息或播放一音效。
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