201240280 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種在線互動式（Une Interactive)電源 控制系統，尤指一種能外接多種不同輸入電源進行轉換，並 經充放電控制器對外接元件供電及對蓄電池進行充放電控 制官理，以提高蓄電池使用效率與壽命及控制並保護蓄電 池，並可增加備援電力系統使用時間，進而維持電子設備運 作機制的在線互動式電源控制系統。 【先前技術】 由於許多電子設備都採用直流電源為其驅動電子元件 之電力來源，但目前傳統電力備援系統大部分是採用交流電 源轉換為直流電源，然後再由直流電源轉換成交流電源，最 後再透過設備端的變壓器，再將交流電源轉換為直流電源， 以對電子設備提供運作之電力。同時，目前傳統電力備援系 統大都以室内使用為主，室外電子設備的電力備援系統付 之闕如。 由於經過了多次交流與直流電源的轉換，造成蓄電池之 備援電力資源在反覆多次交流與直流轉換後之耗損，浪費了 備援電力高成本的電力資源。舉例說明，假設第一次交流電 源轉換直流電源的電力效率約剩85〜90%，第二次直流電源 轉換成父流電源的電力效率約剩80〜90〇/。，最後第三次交流 電源轉換直流電源的電力效率約剩85〜90%，故後端電子設 備實際得到之電源約為最初電源之57 8% (85%*850/〇*85% = 57·8%)。 再者，傳統電力備援系統以集中式的供電架構為主，所 能供應的電力受限於所搭配的蓄電池容量及空間限制，又其 所耦接運作的電子設備又過度集中，但同一時間一起啟動運 201240280 作時需大量耗電’故造成需以大電流放電方式設計，明顯^ 響供電效益並造成供電時間因此急速縮短，遇到主要電，源中 斷後，往往只能提供數分鐘或幾小時的備用電力，讓電子μ 備可以正常運作。當地震、跪風風災、水災、雷擊等天然 素造成停電、或電廠故障停電、或其他不同因素所造成停電 等，往往停電時間會超過3小時以上，此時正是傳統電力備 援系統發揮功效的時候，但傳統電力備援系統由於供電時間 過短’無法發揮應有不中斷提供電子設備電力運作功效。 就實際室外系統使用方面而言，舉凡路口監控系統、、首 路紅綠燈系統、高速公路偵測系統、緊急廣播系統…等公共 服務系統，在市電供電中斷時，這些分散式架設電子設備， 更需要緊急備援電力的供應，以發揮其運作的效益與持續公 共服務的功能。 就實際室内系統應用方面而言’一般商家或銀樓或百貨 商場，甚或是住家與公司行號，於停電時其相關營業設備及 監視錄影設備也一併停止運轉，但在緊急情況下，卻無有效 的配套措施系統或技術。 另外，傳統電力備援系統，若非大系統設備或專屬特殊 應用設計，大都無法提供較有效的電源管理機制，無法針對 蓄電池與設備之使用狀況’進行各別有效的充電或放電或負 載運作之控制管理，造成蓄電池的循環使用之壽命因此降 低、或因蓄電池長時間處於過低電壓狀態下造成永久損壞， 間接提高使用者之使用成本負擔。 【發明内容】 因此’為了解決上述問題，本發明之目的之一，是在提 201240280 供一種直流電源轉直流電源的在線互動式（LineInteractive) 電源控制系統，可直接採用直流電源作為電力來源。 本發明之目的之一，是在提供一種在線互動式電源控制 系統，可分散式架設並遠端遙控管理，並採用多種電力來源 及分散式系統之電流放電的備援電力系統。 本發明之目的之一，是在提供一種在線互動式電源控制 系統，可將交流電源經一次轉換為直流電源，達到備援供電 控制系統只需進行一次電源轉換，既可直接對電子設備提供 直流電源’並減少不必要的多次交流或直流轉換的電能耗 損。 本發明之目的之一’是在提供一種在線互動式電源控制 系統，可透過‘綠色能源所提供之直流電源、，來進行備援電力 之充電並持續對直流電子設備提供長效電力。 本發明之目的之-是在提供一種在線互動式電源控制 系統’可透過微控制器對多種不同類別之輸人電源進行電力 偵測、電壓判斷及切換控制等運作機制，達到對備援電力多 几輸入以充電、以及穩定充放電之效益，並延長電子設備使 用時間與增加備援電力系統之蓄電容量，進而穩定提供電源 及有效應用輸入電源。 本發明之目的之-，是在提供—種在線互動式電源控制 ，統’透過微控制器進行蓄電池電壓與外接元件負載電流判 斷丄以對蓄電池進行不同電壓充電、對蓄電池不進行充電' 池之電麗高低判斷以決定充電優先排序、充電載止電 處、過低壓停止充電保護及玫電載止《保護、最μ 止放電電隸護料作模式，以提高ff&制 對蓄 電池運作的保護。 〃訂畜 201240280 本發明之目的之一，是在提供一種在線互動式電源控制 系統，搭配電壓判斷、放電戴止電壓保護與最低終止放電電 壓保濩等運作模式，以增加蓄電池使用壽命與對蓄電池運作 保護。 本發明之目的之一，是在提供一種在線互動式電源控制 系統，透過獨立電源轉換、獨立充電、及並聯方式整合放電 機制，可依使用需求搭配至少一蓄電池，發揮系統規劃效 益，以節省能源成本。 本發明之目的之一，是在提供一種在線互動式電源控制 系統，可依據不同蓄電池之放電與充電特性，以判斷不同種 類蓄電池，再進行充放電模式控制切換，達到對不同充電模 式之蓄電池最佳充電方法與效益。 本發明之目的之一，是在提供一種在線互動式電源控制 系統’可外接一路燈之市電、或其他一般市電、或綠色能源 之直流電源等’當做其一輸入電源。 本發明之目的之一，是在提供一種在線互動式電源控制 系統’可同時接收多種以不料端口形式的直流電源輸入， 當做其-備援輸人電源，以對f電池充電或外接元件端供 電，例如乙太網路供電埠。 本發明之目的之-，是在提供_種在線互動式電源控制 系統’可利用接收多種以不同槔端口形式的直流電源輸入， 當做不同系統設備間的互相備援輸入電源，以對蓄電池充電 或外接元件供電，例如乙太網路供電埠。 本《明之目的之-，是在提供—種在線互動式電源控制 系統，’可適用於至少一外接元件，透過微控制器、充放電 控制态、及蓄電池耦接放電’達到對外接元件之供電電壓， 201240280 並具穩壓與防突波作用。 本發明之目的之一，是在提供一種在線互動式電源控制 系統，可依據路燈市電的供電模式，提供一種不中斷電子設 備運作與長效備援電力系統，並透過未來蓄電池的耐高低 溫、高容量、及高循環電池壽命特性，加上綠色能源之直流 電源轉直電源的應用、及透過架設於路燈的分散式長效備 援電力系統，解決室外電子設備取得電源困難的問題。 本發明之目的之一，是在提供一種在線互動式電源控制 系統，可提供安全長效備援電力系統，透過防爆财高低溫蓄 電池技術，結合綠色能源便利之直流電源系統的架設特性， 可供應給電子設備具安全且長效的備援電力系統。 本發明之一實施例.提供一種適用於至少一外接元件之 一在線互動式電源控制系統，包含至少一電源轉換器、複數 個充放電控制器、至少-外接^件控制單元、至少一電力來 源：換控制單元 '一微控制器、以及至少一充電模式切換控 制單兀。—電源轉換器將至少—輸人電源進行轉換，以輸出 至乂轉換電壓；充放電控制器，輛接至電源轉換器，並依 據轉換電壓對♦蓄電池與一第二蓄電池進行充放電；外 :疋件控制單元，耦接至電源轉換器，並依據轉換電壓或第 -：或/及該第二蓄電池所提供之電力對外接元件供電與控 制電力來源切換控制單元，耦接至電源轉換器，以切換電 源轉換器之輸入電源之來源’並選擇對外接元件控制單元、 :接兀件、充放電控制器、以及蓄電池提供電源;微控制器， ^測在線互動式電源控制系統中之狀態，並控制輸入電源之 來源、電源類別與一優先順序，以進行輸入電源切換_ 轉換，微控器控制該複數個充放電控制器，以調整該第一與 201240280 該第二對該外接元件控制單元之—供電機制；充電模式切換 控制單元’μ接至電源轉換器與充放電控制器，依據微控制 器對該些蓄電池的放電偵測、充電债測、及其他電力特性進 行偵測之結果’選擇-充放電模式；其中，供電機制係依據 微控制器偵測電源轉換器及切換控制單元之狀態對外接元 件'該第-蓄電池與該第二蓄電池進行充放電與啓動/中斷 電力之控制。 【實施方式】 請參閱第1圖，第〗圖係本發明在線互動式 (une-Interactive)電源控制系統1〇〇 一實施例之示意圖。 在線互動式電源控制系統丨00包含電源轉換器】1、12、13、 :接元件21、22、外接元件控制單元31、32、充故電控制 器41c、42c、43c、遠端控制埠51、溫度偵測單元61、電力 來源切換控制單元71、充電模式切換控制單元72、蓄電池 充放電電路88、電源轉換切換電路89、以及—微控制器的， 且在線互動式電源控制系統之充放電控制器41c、42c、 及43c，分別與微控制器99、電源轉換器u、η '外接 兀件控制單元31、32、及蓄電池Bl、B2、B3耦接。 透過在線互動式電源控㈣統⑽，使用者可依據現地 環境所能取得之f源，採取交流電源m、或/及直流電源 IV2、或/及互乙太網路供直流電源(p〇wer 〇州㈣⑽， IV3，以作為至少—輸人電力的來源。 隹踝立勁式電源控制系 制器41c〜43c設計’透過微控制$ 9M貞測、判斷、及選擇 性的充電與放電機制，可依據至少_輸人電源轉換電力狀 況，對外接τΜ牛21、22與蓄電池B1〜B3，進行多種模式充 201240280 電與放電管理與控制’並對蓄電池B 1〜B3進行充放電保護， 不僅叮以増加蓄電池B 1〜B 3筹命與充放電效率，亦可使在 線互動式電源控制系統100具有危機管理與防災應變之能 力。 對於儲存備援電力的蓄電池B1〜B3,使用者可依電子設 備使用電力特性需求，採用不同種類之蓄電池、不同種類蓄 電池的電壓及放電特性，換言之，蓄電池β1〜Β3不需同一 種規格，再透過手動調整微控制器99或由微控制器99依偵 測蓄電池B 1〜B3特性來調整其所使用之充電模式與充電電 路切換方向，讓蓄電池B1〜B3得到最佳充電模式與最佳充 電保護方式’達到不同充電電壓及電流的充放電高效益。 在本實施例中，電源轉換器丨丨、12、13分別耦接至少 一輸入電源，依據輸入電源進行轉換以輸出至少一轉換電 壓。其中，電源轉換器丨丨耦接至一交流電源IV1，透過電源 轉換器11轉換出直流電壓OV1;電源轉換器12耦接至一直 流電源IV2，透過電源轉換器12轉換出直流電壓〇v2 ;電 源轉換益1 3耦接至一乙太網路供直流電源IV3，透過電源 轉換器13轉換出直流電壓〇v3。 因電源轉換器u、12與13所搭配的輸入電源模式與電 C同低有所不同，故所產生的直流電源之電壓與電流會有差 異，故在線互動式電源控制系統100可透過微控制器99對 電壓特性、電流特性'波形 '頻率及其他電源特性至少其一， 進行偵測判斷。又電力來源切換控制單元71分_接至電 源轉換器11、12 13與微控制器9 9，故透過微控制器9 9 控制電力來源切換控制單元.杜/- + ih. λ, 利早疋71進行電力切換，使在線互動 式電源控制糸統得以脾絲 于以將轉換後之直流電壓OV1、OV2、及 10 201240280 OV3進行切換之程序。 另外’電源轉換器U〜13的電力來源可為同一種電源， 但本發明不應以此為限’亦可為多種電源同時輸入。舉例說 明’交流電源IV1轉換為直流電源〇νι後之電壓⑽此 時轉換後之直流電M cm會有較敎的特性，例如：直流 電壓〇vl之電壓為17.8V〜18.2V;又綠色能源，例如透過太 陽能電池之直流電源IV2轉換成直流電壓〇V2後之電壓為 18V，但在實際運作時，會因太陽能電池隨日照強度隨時不 同的變化狀況，故電壓雖不穩定但仍在額定電壓範圍内，但 具有頻繁的高低電壓起伏特性，例如：直流電壓〇V2之電 壓為15.5V〜18.5V;透過乙太網路供電埠所輸入的直流電源 轉換直流電壓OV3後之電壓為18v，因屬備援電力來源， 但實際電壓範圍約為17V〜17.8V，但卻是相對於太陽能電池 直流電壓穩定許多，因此微處理器99可透過上述之特性偵 測判斷電力來源。 在此凊注意，針對不同輸入電壓，於本實施例中為交流 電源IV1、直流電源IV2、乙太網路供直流電源IV3，其電 源轉換器11〜13可分別具有至少一升壓、或/且至少一降壓 之轉換電壓電路（圖未示），以提供升壓或降壓之需求。 在本實施例中’乙太網路供直流電源IV3可透過一乙太 網路電源埠進行供電，亦可反方向的由直流電壓〇v3直接 供電至其他乙太網路電源埠或乙太網路電源外接單元，舉例 說明’當交流電源IV1與直流電源IV2無法供電時，可透過 乙太網路供直流電源IV3將直流電壓0V3供電給在線互動 式電源控制系統100 ;當交流電源IV1與乙太網路供直流電 源IV3無法進行供電時，可透過直流電源IV2所轉換之直流 201240280 電壓OV2，透過微控制器99利用電力來源切換控制單元？！ 將直流電壓0V2轉換成直流電壓〇v3供應給電源轉換器 13 ’再由電源轉換器13將直流電壓〇V3透過乙太網路供直 流電源IV3之路徑，供常5甘1 電源外接單元。 其他乙太網路電科或乙太網路 透過乙太網路進行電力傳輸，可分為兩類埠，盆一 =，其：為受電端埠;本實施例中，乙太網路供直流電 ,相虽於一乙太網路受電端璋，可透過外部-乙太蜗 :電源供電料接入電源;本實施例中，另一乙太網路電： 埠則扮演供電端埠，依據電力來源切換 为 轉換控制器U:轉換出電力輸出，為乙太網路供電二電:原 線互動式電源控制系統100之外接元件2卜22，在太 實^中’分㈣接於外接元件控制單元31、32 = 元件控制單元3〗、糾从土， 亚由外接 Η啟/中_ 所控制，包括電壓、電流、負載保護、 開啟/中斷開關等，故，外- 控制器99之偵，"士果Λ 制1與32依據微 啟/中斷。 果，以決定外接元件21與22的供電開 可避irt意，外接元件控制單元31或32為各自獨立，
Si 接元件21或22故障或短路狀況發生時，產生 對其他外接元件之正常運作。 12、及13 :件鐘控制早疋31與32分別耦接至電源轉換器1卜 蓄電、、也Β] 的直流^ M 〇V1、或⑽、或〇V3、或 畜電池Β1、或/及β2、哎 21、22進行供電，使外技^岐供之電力’對外接元件 接元件2卜22e 早m、32得以控制外 換言之，在外接輸入電源處於未斷電狀態時’外接元件控 12 201240280 制單元31、32，可接收轉換後的直流電壓〇vl或〇v2或 OV3所&供的直流電源，並且依據微控制器内建軟體程 式之設定或使用者之操作，來控制外接元件2122的供電。 相對應地，在輸入之交流電源IV卜直流電源IV2、乙太網路供 直流電源IV3若.處於中斷供電狀態時，則自動改由蓄電池 B1或/及B2、或/及B3進行單獨供電或並聯共享方式供電， 以確保外接元件㈣單元31 ' 32㈣有足㈣電力提供給 外接元件2 1、22，並加以控制。 另外，當輸入之交流電源IV1處於中斷供電狀態時（例如 路燈市電處於停電狀態），由直流電源m或乙太網路供直 流電源IV3進行供電。若輸入之直流電源所供應電流無法同 時負荷外接元件2卜22及蓄電m'B2、B3之充電需求， 微控制H 99將啟動維護運作保護程序，中斷對蓄電池、 B2、B3進行充電，如此—來，電力可保留給外接元件控制 單元並對外接元件21、22提供電力，待路燈市電或市電 交流電恢復供料，再料料電池心心幻進行充電。 當輸入芝交流電源IV1處於中斷供電狀態時，其輸入電 源係由直流電源IV2或乙太網路供直流電源m為主要輸入 電源，換言之，直流雷调, 罨原IV2或乙太網路供直流電源〗V3為 備援輸入之直流電源。當蚣λ古α τ 电π田輸入直流電源IV2所供應電流鉦法 同時應付外接元件21、22及苦φ 4 ’ “及畜電池B1、Β2、Β3之充電需 求，’微控制H 99將啟動維護運作保護程序，將輸入電源由 直流電源IV2切換為乙太網路供直流電源ιγ3方式運作若
仍無法同時應付外接元件21、22及蓄電m、B2 BR 充電需求’微控制器99骑$ u / 1 別益外將再次啟動維護運作保護程 斷對蓄電池B1、Β2、Β3谁仁* + j進仃充電，只將電力提供給外接元 201240280 件控制單元31與對外接元件21、22，待路燈市電或恢復市 電交流電供電時，再恢復對蓄電池Bl、B2、B3進行充電。 舉例說明’透過路燈與架設太陽能系統，並搭配乙太網 路供電所形成的互相備援電力系統，當連續陰雨天時間超過 太陽能供電系統所設計之供電容量時間，若無切換至乙太網 路互相備援之供電系統，在連續白天陰雨情況下架於路燈 電子設備將因無電源或電壓過低造成無法運作；若切換到乙 太網路互相備援供電系統，便可解決這類特殊天候及特殊緊 急狀況下的供電問題。 在線互動式電源控制系統100之蓄電池、B2、以及 B3 ’在本實施例中，分別由充放電控制器41c、42c ' 43c所 控制’針對蓄電池B卜B2、以及B3之充電電壓、充電電流、 放電電壓、放電電流、充電截止電壓、放電截止電壓保護及 最低終止放電電壓保護等相關保護機制，依據微控制器Μ 内建軟體程式之運作指令，採取應有的應對之程序。相對應 地，各自獨立的充放電控制器41c、42c、以及43c，係依據 微控制器99内建之軟體程式，以對蓄電池B1、B2、以及 B3進行不同電壓充電、充電排除、高低壓充電優先排序、 過低壓停止充電保護及最低終止放電電壓保護等運作模 式’以提高蓄電池使用效率與對蓄電池運作的保護。 充放電控制器41c〜43c，係採取獨立充放電控制系統模 式並分別耦接於蓄電池B1〜B3，由於充放電控制器41c〜43c 之間存在獨立充電與獨立放電或並聯方式共同放電特性，不 會因蓄電池B1〜B3規格不同或特性差異造成故障或短路， 使充放電控制器41c〜43c故障，故可以達到蓄電池〜扪 的保護與增加充放電效益。 201240280 注意，由於放電裁止電㈣護與最低終止 運作，其運作時機騎電池bi、b2b3__ 向式放電，並滿足微控制器99所設定的放電截止電壓值， 此時微控制器99將自動控制外接元件控制單元以 外接凡件21與22中斷供電，但蓄電池M M、及B3仍對 微控制器99持續供電。當蓄電池Bl、B2、及幻並聯方向 式持續供電給微控制器99，在所有並聯之蓄電池^、Μ、 及B3之電池電壓降到微控制器99所設定的最低終止放電電 壓值’微控制器99將自動關閉在線互動式電源控制系統ι〇〇 的所有運作，以保護蓄電池扪，、及幻因電壓過低但仍 持續放電所產生的永久損害之狀況發生。 微控制i 99分別耗接至電源轉換$ 11M3與充放電控 制器4lc 43c以及外接元件控制單元3卜μ。微控制器 可偵測在線互動式電源控制系統1〇〇之狀態，以控制充放電 控制器41c、42c、及43c’調整轉換後的直流電壓〇v卜〇V2、 及OV3或伯測/控制蓄電池B丨、B2、及B3，以對外接元件 控制單元31與32其中之一進行供電。 在此睛注意’本發明之蓄電池B 1、B2、B3係可為鉛酸 蓄電池 '鋰類蓄電池、以及鎳鎘蓄電池等，但本發明不應以 此為限，亦可由未來所發展之各種蓄電池所實現。 故充放電控制器41c ' 42c、及43c可經由微控制器99 偵測蓄電池B1、B2與B3在室溫時進行放電之特性、或/及 π低溫下進行放電之特性、或/及室溫下進行充電之特性、 或/及咼低溫下進行充電之特性、或/及其他不同規格蓄電池 之特性，以判斷蓄電池Β丨、Β2與Β3種類，並透過充電模 式切換控制單元72調整充放電控制器41 c、42c、及43c對 15 201240280 蓄電池B 1、B2、及B3的充電模式（例如：脈衝方式進行充 電或線性方式進行充電）、充電電壓、充電電流 '充電方法、 充電速度、充電時間、...等。 須注意者’不同種類的蓄電池需要有不同的充電模式， 本發明即可針對不同蓄電池作出相對應的充電控制。一實施 例中’假設蓄電池B1可為12V之鉛酸蓄電池，蓄電池B2 可為12V鋰類蓄電池，請同時參閱第2A圖與第28圖，第 2A圖顯示斜酸蓄電池於室溫下進行放電之運作模式，第2b 圖顯示鋰類蓄電池於室溫下進行放電之運作模式，其中，橫 座標顯示負載運作時間（T)，縱座標顯示負載電壓（v)。 由於錯酸電池於放電時’其負載電壓之電壓值下降非常 平均現象’故於紹酸電池放電末期（此時蓄電量約剩i 〇% 電量時）前，電壓值下降速度與負載使用時間，呈現相同對 等比例的下降幅度（如虛框201所示）；而鋰類電池則在放電 初期時’負載電壓之電壓值下降非常緩慢現象（如虛框202 所示）’但於負載放電末期（此時蓄電量約剩5〜丨〇%電量時）， 電壓值卻下降速度非常快（如虛框2 〇 3所示），故經類電池之 放電末期與初期的電壓值下降速度差異相當大，電壓下降速 度可達約1 0倍以上。 另外，在線互動式電源控制系統100包含溫度偵測單元 ό 1 ’在本實施例中，溫度偵測單元61分別針對蓄電池b丨〜B3 之放置空間，及在線互動式電源控制系統1〇〇之主機板上方 空間或其他會產生熱能之元件，以進行溫度偵測。當溫度偵 測單元61所取得之溫度資料傳輸至微控制器99，此時由微 控制器99内建之軟體程式進行判斷，若溫度過高時，微控 制器99決定中斷41c、42c、43c充放電控制器、或外接元 201240280 件控制單元3卜32、或對外接㈣21、22的放電控制·.等 程序；當溫度降低至在線互動式電源控制系統1〇◦所定義可 安全運作溫度時，再恢復進行在線互動式電源控制系統⑽ 應有之設備功能運作。如此一來’在線互動式電源控制系統 100透過微控制器99的溫度偵測管理控制，能有效的保護本 身電源控制系統的正常運作，進一步保護蓄電池在特殊環境 使用及外接元件的供電運作。 故微控制器99可將所測得之溫度資訊，依據蓄電池 B卜B3纟室溫時進行放電之特性、或/及高低溫下進行放電 之特性、或/及室溫下進行充電之特性 '或/及高低溫下進行 充電之特性，例如：對蓄電池B1與B2預先進行短時間充放 電偵測後’決定充放電控制器41c與42c的對蓄電池⑴與 B2的充電模式（例如：脈衝方式進行充電或線性方式進行充 電）。 在未斷電狀態時，電源轉換器u '或/及12、或/及13將輸 入電源之交流電源iV1、或/及直流電源IV2、或/及乙太網路供 直流電源IV3轉換成直流電壓〇v卜或〇V2、或〇v3，以對外接 凡件控制單元31、32進行電力提供，蓄電池Bl、B2、B3則 透過充放電控制器41c ' 42c ' 43c進行蓄電池充電。 請回復參閱第i圖，充放電控制器41c'仏、及43c， 依據微控制器99的内建軟體程式，對蓄電池bi'b2、及 B3進行相關模式的充電運作，以進行對蓄電池之不同電壓 充電、蓄電池充電排除、蓄電池之蓄電量高低決定充電優先 順序'蓄電池充電載止電麼保護、蓄電池因電壓過低而停止 充電保護’舉例說明，例如：蓄電池充電排除為蓄電池bi 17 201240280 之負載電壓為12.9V，超過預設之載止充電負載電壓值，故 此蓄電池B1時屬飽滿狀態，排除蓄電池B1進行充電；若蓄 電池B3之負載電壓為6.8V，低於預設之故障蓄電池負載電 壓值’蓄電池B3屬故障狀態，排除蓄電池B3進行充電。 另外’於一實施例中，先對蓄電量較低之蓄電池進行充 電’畜電池B1與B2先進行蓄電量比較，若蓄電池B2相對 於蓄電池B 1為處於低電壓狀態，則蓄電池B2優先進行充 電。舉例說明，當停電狀態終止（市電恢復供電），蓄電池B3 此時之負載電壓為10.6V ’在蓄電池Bl、B2、及B3其電壓 為最低’為避免蓄電池B3因電壓過低造成永久損壞，微控 制器99係控制充放電控制器43c，優先對蓄電池B3進行充 電，待其蓄電池B3之負載電壓回復至充電戴止電壓後，再 進行第二次蓄電池B1、B2及B3 4負載電壓比較，以決定 新的充電順序。 如此一來，上述之方法皆可提高蓄電池使用效率與對蓄 電池B 1〜B3運作的保護。 在此叫注意咴復電力尚低壓充電優先排序與不同電壓 充電運作模式’是特別針對當輸人電源由路燈電源供應所設 計，透過在線互動式電源控制系統100的獨特運作充電模式。 在斷電狀態時’蓄電池W、B2'及幻則透過充放電控 制器41。、42〇、及43。冰匕过而，= 進仃畜電池早獨或並聯方向式放電，輸出 直流電壓OV1〜OV3對外接士从μ 00 卜接疋件控制早元3 1、及32進行供電。 充放電控制器41c、η /ίο 々、及43c，依據微控制器99之 軟體程式’對蓄電池 B2、及B3進行相關模式的放電保 護，包括放電截止電壓侔續 y 埜保4、最低終止放電電壓保護、终止 對外接元件放電...等。1中 ’、宁，微控制器99之放電保護包含 18 201240280 放電截止電壓保護與最低終止放電電壓保護，舉例說明，當 使用者預設之放電截止電壓保護之電壓為丨丨5v ,最低終止 放電之電壓為11V’若蓄電池B3之負載電壓& u _4V，已低 於戴止保^蔓電壓，但尚未達最低終止放.電之電壓11V，因此 不再對外接元件21或22進行供電；若蓄電池83之負載電 壓為10.9V，已低於最低終止放電之電壓，故此時蓄電池B3 係被s又疋為不再放電，避免蓄電池B 3因電壓過低永久損壞。 在此請注意，在斷電狀態時，蓄電池B 1〜B3採取並聯 共同放電運作模式，是特別針對設備電源由路燈電源供應所 设计，透過在線互動式電源控制系統丨〇〇的獨特運作放電模 式，可延長電子設備於路燈日間中斷供電時，延長備援電力 供電時間。 一般而言，電源轉換器11、12、及13與電力來源切換控制單元 71分別依據微控制器99之訊號，調整轉換電壓與選擇輪入電源，以 it供穩疋及符合外接元件控制單元31、32與充放電控制器 41c、42c、43c之電壓與電流，使外接元件21、22及蓄電池 B1、B2、B3獲得最佳負載電壓、充電電壓與充電電流。但 因為電路損耗、或供電電壓不穩、或突發大電流負載發生等 特殊狀況下，造成在供給給充放電控制器41c、或/及42c、 或/及43c之電壓過低或不穩，導致充電電壓低於蓄電池 B1、或/及、B2、或/及B3，或充電電壓不穩定情形發生， 則在線互動式電源控制系統100會關閉充放電控制器41c、 或/及' 42c、或/及43c。換言之，此狀況下微控制器99可 控制充放電控制器41c、42c、43c不進行充電，以避免因突 發電流過大或電壓不穩或電壓過低，造成蓄電池過熱而損壞 之情況。因此，本發明具有危機管理與防災應變之能力。 19 201240280 δ電源轉換器11 ~ 1 3都無法提供轉換電壓時，蓄電、、也 Β1、或/及、Β2或/及Β3會透過充放電控制器41c〜42c自動 供電給微控制器99，微控制器99依據偵測判斷蓄電池Bl、 B2、B3電壓狀況，先採取放電截止電壓保護與最低終止放 電電壓保護機制之程序，再依據處於可使用狀態下之蓄電也 數量，決定對外接元件21〜22進行單獨或並聯方式對控制單 元31、32進行供電，如此可確保外接元件21、22之正常運 作’直到所有蓄電池都放電至截止電壓保護的電壓值，此時 微控制器99與外接元件21、22將自動失去電力而無法運 作，如此一來，可維持在線互動式電源控制系統1〇〇之最長 運作時間’同時避免蓄電池BhB2、及B3在失去充電電源 時，因高低電壓差而互相充放電特性產生，導致蓄電池bi、 B2、B3因化學作用而產生熱能引起電池永久損壞或爆炸等 風險。 在此請注意，在線互動式電源控制系統L〇〇之電路設計 採用各自獨立模組充電，在未斷電狀態時並聯方式放電在 斷電狀態時可各自獨立模組來控制放電，或可單獨或並聯方 式整合放電，以對外接元件控制單元31、32進行供電，確 保外接元件21 ' 22之正常運作，由於輸人電源由—般市電 電源供電及路燈電源所供應，故可發揮最大運作效益的應用 設計。 在線互動式電源控制系統1〇〇之遠端控制埠5卜在本實 施例中’除了透過-般的RS_232或Rs_485之規格來進行遠 如控制，同時透過乙太網路供直流電源之rj_45槔進行遠距 離網路連結，㈣遠端遙控目的1此之外，電源系統管理 者或使用者’可透過電腦執行遠端控制，舉凡微控制器的 20 201240280 所偵測、判斷、控制、執行之狀況’皆可由遠端控制埠5i 所取得資料，並由使用者於遠端控制器51遙控在線互動式 電源控制系統100之運作。 在線互動式電源控制系統丨00之電力來源切換控制單元 71，在本實施例中，電力來源切換控制單元71、電源轉換器 11、12、13、外接元件控制單元31、32、及充放電控制器 41c〜43c耦接，分別由電力來源切換控制單元71對輸入電源 (父流電源ινι、直流電源IV2、及乙太網路供直流電源ιν3 至少其一）進行轉換，再透過微控制器99對輸入電壓、輸入 電流、轉換電壓、負載電流、波形、頻率及其他電源特性至 少其，進行至少一種偵測與判斷，以決定輸入電源所轉換 出的直流電壓OV1 '或〇V2、或〇V3進入在線互動式電源 控制系統1〇〇。 在線互動式電源控制系統100之充電模式切換控制單元 72，在本實施例中，充電模式切換控制單元72，則透過微控 制益99對蓄電池B1、B2、B3的充電電壓、充電電流負 載電壓、負載電流、放電電壓、放電電流、波形、頻率及其 他蓄電池特性至少其—，進行至少一種偵測判斷，以決定對 蓄電池Bl、B2、B3採取微控制器99所設定之不同充電模 式，包括脈衝方式進行充電、線性方式進行充電、不同電壓 值充電'不同電流充電及不同充放電截止電壓值等管理控 制’因在線互動式電源控制系統100採用4 1 c、42c、43c獨 立充放電控制器設計’所以充電模式切換控制單元72可同 時對至少一種或一種以上的不同類型之蓄電池Bl、B2、B3 進行充放電模式切換。 在線互動式電源控制系統100之蓄電池充放電保護電路 21 201240280 88,在本實施例中，分別耦接至充放電控制器4ic、42c、43e 與微控制器99、電力來源切換控制單元7卜充電模式切換控 制單元72。蓄電池充放電保護電路88用以保護放電電流過 大，造成蓄電池B1〜B3因電流過大受損，更進一步地，蓄 電池放電保護電路88對獨立的充放電控制器41c、42e、43c， 具有方向性充電、獨iL充電與並聯整合電流放電避免因充 放電控制器41c、42c、43c與蓄電池B1、B2、的任一故障 或短路，造成在線互動式電源控制系統1〇〇無法正常運作。 在線互動式電源控制系統1〇〇《電源轉換切換電路 89 ’在本實施例中，分_接至電力來源切換控制單元71、 電源轉換器11、12、13與充放電控制器4U、仏、&及 微控制m電源轉換㈣電路89用以切換轉換後之直产 電壓cm或0V2或0V3之供電方向，舉例來說，當輸入； 源（例如：交流電源IV1)中斷，電力來源切換控制單元71可 以決定由直流電壓OV2或0V3來對外接元件控制單元31、 32、及充放電控制器41c、42c、4孔進行供電。 在線互動式電源控制系統1〇〇之微控制器外，在本實施 例中’負責所有偵測、判斷、控制、執行、管理'回廣等程 序，並透勒建所設計之軟體程式，對電源轉換器u、η、 13、外接几件控制單元31、32、充放電控制器41e、42c、 ❿、電力來源切換控制單元71 '充電模式切換控制單元Μ 等進订偵，則力灯、官理、控制，其詳細運作說明已於上 文論述，在此不再另行贅述。 在此請注意’本發明-實施例之在線互動式電源控制系 統⑽’所揭示的是獨特軟硬體運作設計與特耗護電路模 式及各種實務應用所遇到問題，提出可行的解決方法，對於 22 201240280 各種㈣的電源轉換n、外接元件控鮮元、外接元件充 放電控制态、蓄電池、電源轉換切換控制單元、充電模式切 換^單元'溫度㈣元件'遠端控料等，並沒有限制僅 :為早「數目’設計者與使用者可依實務使用需要增減數 量，以達到本發明解決問題目的。 舉例來說’其中外接ι件2丨可為網路交換機紅外線 投射燈、刷卡系統]貞測系統、無線設備、監視器、防盜設 備消防π又備、父通號諸、防災設備、醫療儀器設備…等。 換言之，在線互動式電源控制系統1〇〇可依使用者需 求’耦接至任意外接於各種使用直流電電子設備，並在停電 狀況下由在線互動式電源控制系統1 〇〇進行直流電供電以 確保該些電子設備能正常運作。 •月參閱第3圖’第3圖係、本發明在線互動式電源控制系 統3〇〇 -實施例之示意圖。其中’輸入電源可耗接至一路燈 之市電電錶302後之電源，換言之，輸入電源可耦接至電 線桦電路之父流電源，使用者不需額外提供輸入電源，其餘 原理與上述相同’為求簡潔在此不另行贅述。 月參閱第4圖’第4圖係本發明在線互動式電源控制系 統400 —實施例之示意圖，其中，輸入電源可耦接至一路燈 電源控制箱401之-市電電錶後之電源，第3圖與第4圖的 差異，主要是就實務性分散式使用架設的應用可行性。其餘 原理與上述相同，為求簡潔在此不另行贅述。 ’、 &月參閱第5圖’第5圖係本發明在線互動式電源控制系 先5〇〇 —實施例之不意圖，在線互動式電源控制系統5〇〇可 =接至-般建築物市電配電盤或任—電源插座，以取得較穩 定且不易中斷之交流電源，其餘原理與上述相同，為求簡潔 23 201240280 在此不另行贅述。 請參閱第6圖’第6圖係本發明在線互動式電源控制系 統100 —實施例之示意圖，在線互動式電源控制系統1〇〇， 可輛接至綠色能源之直流電源系統，例如：太陽能電源、風 力電源、水利電源等’於本實施例為太陽能之直流電源當作 其輸入電源，故在線互動式電源控制系統6〇〇可設置於人煙 稀少處’但本發明不應以此為限’其餘原理與上述相同，為 求簡潔在此不另行贅述。 綜上所述’在線互動式電源控制系統利用微控制器監控 各轉換器、控制器、控制單元、切換單元及蓄電池之情況， 以調整其充電或放電之方式’並利用複數種外接直流電源 (例如：風力電源、太陽能電源、及乙太網路供電…等）或交 流電源之組合，避免由單一電源進行供電與充電，達到增加 備援電力系統使用時間與落實發明可使用性，並提高綠色能 源被利用性與蓄電池使用效率的提升。 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明在線互動式電源控制系統一實施例之示 意圖。 第2A圖係本發明一實施例之鉛酸蓄電池於室溫下進行 放電之運作模式。 第2B圖係本發明一實施例之鋰類蓄電池於室溫下進行 放電之運作模式。 第3圖係本發明在線互動式電源控制系統一實施例之示 意圖。 μ 第4圖係本發明在線互動式電源控制系統一實施例之示 24 201240280 意圖。 第5圖係本發明在線互動式電源控制系統一實施例之示 意圖。 第6圖係本發明在線互動式電源控制系統一實施例之示 意圖。 25 201240280 【主要元件符號說明】. 100、300〜600 在線互動式電源控制系統 11 、 12 、 13 電源轉換器 21、22 外接元件 31、32 外接元件控制單元 41c ' 42c ' 43c 充放電控制器 51 遠端控制埠 61 溫度偵測單元 71 電力來源切換控制單元 72 88 充電模式切換控制單元 蓄電池充放電保護電路 89 轉換電源切換電路 99 微控制器
Bl、B2、B3 蓄電池 IV1 交流電源 IV2 直流電源 IV3 乙太網路供直流電源 OV1、 OV2 、 OV3 直流電壓 201〜203 虛框 302 市電電錶 401 路燈電源控制箱 26