TW201833712A - 能量管理裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

一種能量管理裝置，包括輸入端、第一輸出端、第二輸出端、及轉換器電路。輸入端從獵能器接收輸入電壓。第一輸出端耦接裝置負載電路。第二輸出端耦接能量儲存裝置。轉換器電路包括電感，轉換器電路耦接於輸入端、第一輸出端、及第二輸出端之間，轉換器電路用以使用電感於第一輸出端產生負載電流，以及於第二輸出端產生充電電流。其中轉換器電路用以操作於直接供電模式，以從獵能器產生負載電流，以提供調節輸出電壓至裝置負載電路。

Description

能量管理裝置及方法
本發明是有關於一種應用於獵能器(energy harvester)的能量管理裝置及方法。
隨著多個實體裝置相互影響連接的物聯網(Internet of Things, IoT)技術興起，讓實體裝置具有輕薄短小的特性成為重要的議題，而隨著此需求日漸提高，需要一種可應用於物聯網裝置的單一電感轉換器裝置。
本發明是有關於能量管理裝置及方法。
根據本發明之一實施例，提出一種能量管理裝置，包括輸入端、第一輸出端、第二輸出端、及轉換器電路。輸入端用以從獵能器接收輸入電壓。第一輸出端耦接裝置負載電路。第二輸出端耦接能量儲存裝置。轉換器電路包括電感，轉換器電路耦接於輸入端、第一輸出端、及第二輸出端之間，轉換器電路用以使用電感於第一輸出端產生負載電流，以及於第二輸出端產生充電電流。其中轉換器電路用以操作於直接供電模式，以從獵能器產生負載電流，以提供調節輸出電壓至裝置負載電路。
根據本發明之另一實施例，提出一種能量管理方法，包括下列步驟。以轉換器電路根據責任週期信號執行功率轉換操作，以將獵能器供應的輸入功率轉換為輸出功率，並儲存供應電壓於能量儲存裝置，輸出功率供電至裝置負載電路，其中轉換器電路包括電感。調整責任週期信號以追蹤輸入功率或輸出功率的最大功率點。在成功追蹤輸入功率或輸出功率的最大功率點之後，從獵能器產生負載電流，以提供調節輸出電壓至裝置負載電路。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉多個實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
第1圖繪示依照本發明一實施例能量管理裝置的示意圖。能量管理裝置10包括輸入端P0、第一輸出端P1、第二輸出端P2、及轉換器電路120。輸入端P0用以從獵能器110接收輸入電壓。第一輸出端P1耦接裝置負載電路130。第二輸出端P2耦接能量儲存裝置140。轉換器電路120包括電感121，轉換器電路120耦接於輸入端P0、第一輸出端P1、及第二輸出端P2之間。轉換器電路120用以使用電感121於第一輸出端P1產生負載電流，以及於第二輸出端P2產生充電電流。其中轉換器電路120用以操作於直接供電模式，以從獵能器110產生負載電流，以提供調節輸出電壓至裝置負載電路130。
獵能器110將機械能或熱能轉換為電能，於一實施例中，獵能器110可以是光伏電池(photovoltaic cell)或熱電能源(thermoelectric energy source)，上述為屬於直流類型的獵能器。而若是引入整流器(rectifier)，則亦可以使用交流類型的獵能器，交流類型的獵能器包括電動產生器(electro-dynamic generator)、壓電(piezoelectric)獵能器、或射頻天線。
在一實施例中，轉換器電路120可包括直流-直流轉換器，例如是同步直流-直流轉換器，或非同步直流-直流轉換器。舉例而言，轉換器電路120可以是降壓(buck)轉換器、升壓(boost)轉換器、升降壓(buck-boost)轉換器、順向(forward)轉換器、返馳式(flyaback)轉換器、SEPIC(Single-Ended Primary Inductance Converter)轉換器、或Ćuk轉換器。轉換器電路120包括電感121，電感121用以儲存及釋放能量，因而能夠達到能量轉移的效果。流經電感121的電流(在下文中亦稱作電感電流IL )根據電感121兩端的電壓差而增加或減少(電感特性)。當電感電流IL 增加時，能量儲存於電感121，而當電感電流IL 減少時，能量從電感121釋放。
於第1圖中雖僅繪示一個獵能器，但亦可包含多於一個獵能器耦接至能量管理裝置10，在此種情形下，多個獵能器共用相同的單一電感121以執行功率轉換。此外，亦可包含多於一個裝置負載電路耦接至能量管理裝置10。需適當控制以使得能量管理裝置10切換於多個獵能器以及多個裝置負載電路之間。
在一實施例中，能量儲存裝置140可包括電池裝置，例如是可充電電池。在另一實施例中，能量儲存裝置140可包括電容。轉換器電路120使用電感121以執行功率轉換操作，以在獵能器110、電感121、裝置負載電路130、以及能量儲存裝置140之間轉移能量。舉例而言，獵能器110可通過電感121提供能量至裝置負載電路130，能量儲存裝置140可通過電感121提供能量至裝置負載電路，獵能器110可通過電感121提供能量以對能量儲存裝置140充電，相關於這些操作詳述如後。
第2圖繪示依照本發明一實施例能量管理裝置內的一種範例能量流示意圖。能量流E1代表直接供電(direct feeding)模式，裝置負載電路130的負載電流是從獵能器110產生，提供調節(regulated)輸出電壓至裝置負載電路130。能量流E1未通過能量儲存裝置140，亦即，獵能器110直接提供能量給裝置負載電路130。相較於獵能器110先提供能量給能量儲存裝置140，再由能量儲存裝置140提供能量給裝置負載電路130的情形，需要兩個階段的能量轉換。而每個階段的能量轉換皆會引起或多或少的能量損失，在如上所述的直接供電模式，由於只需要一個階段的能量轉換，因此可以提升能量轉換效率。
直接供電模式可以分為第一階段及第二階段。在第一階段，能量從獵能器110轉移至電感121，流經電感121的電流增加，因此能量儲存於電感121。在第一階段之後，能量從電感121轉移至裝置負載電路130，流經電感121的電流於第二階段減少，能量從電感121釋放。第二階段亦可稱為調節(regulation)階段。
直接供電模式是將調節電壓提供給裝置負載電路130，在一實施例中，可以偵測耦接裝置負載電路130的第一輸出端P1的電壓位準，當此電壓位準已經到達調節電壓之後，電感121內部可能還有一些剩餘能量，在此情況下，由於已經成功提供調節電壓，直接供電模式可以結束。接著轉換器電路120用以於直接供電模式之後操作於儲能(energy storing)模式，第2圖所示的能量流E2代表儲能模式，電感121的剩餘能量轉移至能量儲存裝置140，例如於第二輸出端P2提供充電電流，以儲存供應電壓於能量儲存裝置140。
第5A圖繪示依照本發明一實施例一種範例電感電流於不同操作模式的示意圖。電感電流IL 於直接供電模式的第一階段增加，於直接供電模式的第二階段減少，並於直接供電模式第二階段之後的儲能模式持續減少。亦即，在直接供電模式之後，電感121內的剩餘能量於儲能模式被釋放。
第5B圖繪示依照本發明一實施例另一種範例電感電流於不同操作模式並具有多個裝置負載電路的示意圖。在一實施例中，裝置負載電路130包括第一負載元件以及第二負載元件，第一負載元件及第二負載元件可能需要不同的調節電壓。如第5B圖所示，在直接供電模式的第一階段之後，電感電流IL 於直接供電模式的第二階段減少以先提供一個調節輸出電壓至第一負載元件，在第一負載元件獲取足夠的能量之後，能量可接著轉移至第二負載元件，如第5B圖所示，電感電流IL 於直接供電模式的第二階段持續下降(以不同斜率)以提供另一個調節輸出電壓至第二負載元件。
第3圖繪示依照本發明一實施例能量管理裝置內的另一種範例能量流示意圖。能量流E3代表功率輸入模式，轉換器電路120用以操作於功率輸入模式，以從獵能器110產生能量儲存裝置140的充電電流，以儲存供應電壓於能量儲存裝置140。能量流E4代表功率輸出模式，轉換器電路120用以操作於功率輸出模式，以從能量儲存裝置140提供的供應電壓產生裝置負載電路130的負載電流，以提供調節輸出電壓至裝置負載電路130。
第6圖繪示依照本發明又一種範例電感電流於不同操作模式的示意圖。於功率輸入模式，能量先從獵能器110轉移至電感121，因此電感電流IL 增加，接著能量從電感121轉移至能量儲存裝置140，因此電感電流IL 減少。於功率輸出模式，能量先從能量儲存裝置140轉移至電感121，因此電感電流IL 增加，接著能量從電感121轉移至裝置負載電路130，因此電感電流IL 減少。
雖然於第6圖中，功率輸出模式是緊接在功率輸入模式之後，然而功率輸入模式及功率輸出模式並不一定是彼此接續發生。舉例而言，當裝置負載電路130需要功率，轉換器電路120可用以操作於功率輸入模式數個週期，例如多次重複第6圖所示的功率輸入模式。另一方面，當能量儲存裝置140具有足夠大的容量，轉換器電路120亦可用以重複操作於功率輸出模式數個週期。
在一實施例中，轉換器電路120的操作模式(包括直接供電模式、儲能模式、功率輸入模式、功率輸出模式)是由一個責任週期信號(duty cycle signal)所控制。第4圖繪示依照本發明一實施例包括控制電路的能量管理裝置的示意圖。在此實施例中，能量管理裝置10包括控制電路150，用以產生責任週期信號，責任週期信號可以是具有一或多個位元的控制信號。舉例而言，轉換器電路120內部可具有一或多個開關，而轉換器電路120內部的每個開關可分別由責任週期信號的一個位元所控制。轉換器電路120與控制電路150之間的連接可包括多於一個線路，例如控制電路150可提供責任週期信號至轉換器電路120以控制功率轉換操作，而控制電路150可從轉換器電路120接收操作條件(例如電流或電壓)，據以產生責任週期信號。
以下說明控制器電路120的一種可能實作方式，第7A圖繪示依照本發明一實施例操作於直接供電模式第一階段的能量管理裝置的示意圖。在此實施例中，多個獵能器EHX (X=1, 2, 3, … ,代表多個獵能器的編號)耦接至一個具有單一電感121的轉換器電路120，圖中為了清楚表示起見而將電感121繪示於轉換器120的外面，並僅繪示一個獵能器EHX 以及對應的一個開關MIX ，實作中可以包括多個獵能器，另外亦可以包括多個輸出裝置負載電路耦接至轉換器電路120。轉換器電路120內部的開關可由第4圖的控制電路150所產生的責任週期信號所控制。
轉換器電路120包括第一開關MIX 、第二開關MIG 、第三開關MOG 、第四開關MIS 、第五開關MOS 、及第六開關MOX 。第一開關MIX 耦接於輸入端P0及電感121的第一端(第7A圖中電感121的左端)之間。第一開關MIX 可包括數個開關元件，其中每一個開關元件對應到一個獵能器EHX 。第二開關MIG 耦接於電感121的第一端及參考節點之間，參考節點可以是具有穩定參考電壓位準的節點，例如第7A圖所示的地電位。第三開關MOG 耦接於電感121的第二端(第7A圖中電感121的右端)及參考節點之間。第四開關MIS 耦接於電感121的第一端及第二輸出端P2之間。第五開關MOS 耦接於電感121的第二端及第二輸出端P2之間。第六開關MOX 耦接於電感121的第二端及第一輸出端P1之間。第六開關MOX 亦可以包括數個開關元件，其中每一個開關元件對應到一個裝置負載電路。
如第7A圖所示，於直接供電模式的第一階段，第一開關MIX 及第三開關MOG 為導通，第二開關MIG 、第四開關MIS 、第五開關MOS 、及第六開關MOX 為截斷。第7A圖中電流流向以虛線箭頭繪示，電感121左端相較於電感121右端具有較高的電壓，因此電感電流IL 於直接供電模式的第一階段增加。
第7B圖繪示依照本發明一實施例操作於直接供電模式第二階段的能量管理裝置的示意圖。於直接供電模式的第二階段，第二開關MIG 及第六開關MOX 為導通，第一開關MIX 、第三開關MOG 、第四開關MIS 、及第五開關MOS 為截斷。第7B圖中電流流向以虛線箭頭繪示，電感121左端相較於電感121右端(在此例中是第一輸出端P1)具有較低的電壓，因此電感電流IL 於直接供電模式的第二階段減少。需注意的是，在第7A圖及第7B圖中，功率是由獵能器110直接提供至裝置負載電路130，並沒有經過能量儲存裝置140。
第7C圖繪示依照本發明一實施例操作於儲能模式的能量管理裝置的示意圖。於儲能模式，第二開關MIG 及第五開關MOS 為導通，第一開關MIX 、第三開關MOG 、第四開關MIS 、及第六開關MOX 為截斷。在直接供電模式之後，電感121的剩餘能量轉移至能量儲存裝置140，第7C圖中電流流向以虛線箭頭繪示，電感121左端相較於電感121右端(在此例中是第二輸出端P2)具有較低的電壓，因此電感電流IL 於儲能模式減少。
參照第4圖所繪示的架構，在一實施例中，控制電路150用以調整責任週期信號，以追蹤輸入功率(由獵能器110提供)或輸出供率(供應至裝置負載電路130)的最大功率點(maximum power point, MPP)，例如可使用擾動與觀察(perturb and observe)方式以執行最大功率點追蹤(maximum power point tracking, MPPT)。擾動與觀察方式包括擾動來自獵能器110的輸入電壓，並觀察對應的輸入功率(可偵測轉換器電路120的多種電性特徵，例如電壓或電流)以找到最大功率點，控制電路150可能需要花一些時間以成功追蹤到輸入功率或輸出功率的最大功率點。
在一實施例中，在成功追蹤到最大功率點之前，轉換器電路120用以操作於功率輸入模式及/或功率輸出模式(可參考第3圖及第6圖)。舉例而言，控制電路150可在功率輸入模式調整責任週期信號以嘗試找到最大功率點。而在成功追蹤到最大功率點之後，轉換器電路120用以操作於直接供電模式。這是因為當追蹤到最大功率點後，獵能器110的最佳操作條件已被找出，則獵能器110能夠直接提供能量至裝置負載電路130，以提升能源轉換效率。
第8圖繪示依照本發明一實施例能量管理方法的流程圖，此方法包括下列步驟。步驟S200：以轉換器電路根據責任週期信號執行功率轉換操作，以將獵能器供應的輸入功率轉換為輸出功率，並儲存供應電壓於能量儲存裝置，輸出功率供電至裝置負載電路，其中轉換器電路包括電感。對應的方塊圖可以參考第1圖。
步驟S202：調整責任週期信號以追蹤輸入功率或輸出功率的最大功率點。責任週期信號可由控制電路產生(例如第4圖所示的控制電路150)。在一實施例中，步驟S202是藉由調整責任週期信號的責任週期而執行，控制電路150例如可以採用脈波寬度調整(pulse width modulation, PWM)。責任週期信號的責任週期控制第6圖所示的時間長度ts2 ，造成獵能器110提供不同的輸入功率。
步驟S204：在成功追蹤輸入功率或輸出功率的最大功率點之後，從獵能器產生負載電流，以提供調節輸出電壓至裝置負載電路。一旦最大功率點找到後，轉換器電路120可操作於直接供電模式，於此情況下，責任週期信號的責任週期控制第5A圖所示的時間長度ts1 。在步驟S204之後，若是電感121內仍有剩餘能量，則可從電感121產生充電電流，以儲存供應電壓於能量儲存裝置140(第2圖及第5A圖的儲能模式)。
在一實施例中，能量管理方法更包括以下步驟：當尚未成功追蹤輸入功率或輸出功率的最大功率點時，從獵能器產生充電電流，以儲存供應電壓於能量儲存裝置(第3圖及第6圖的功率輸入模式)。
在一實施例中，能量管理方法更包括以下步驟：從供應電壓產生負載電流，以提供調節輸出電壓至裝置負載電路(第3圖及第6圖的功率輸出模式)。此步驟可以在無論是否成功追蹤到輸入功率或輸出功率的最大功率點時皆可執行。
在一實施例中，可以根據最大功率點追蹤結果設定或重置一個旗標值(flag value)，這個旗標值例如可以在轉換器電路120內，此旗標值可以是設定為OT(代表已追蹤到，On Track)或是重置為KT(代表還在追蹤中，Keep Track)。於初始狀態以及在最大功率點追蹤過程中，旗標值設定為KT。當成功追蹤到輸入功率或輸出功率的最大功率點時，旗標值設定為OT。因此當旗標值為OT時，轉換器電路120用以操作於直接供電模式。
在一實施例中，此旗標值可以週期性地重置，或可以在旗標值被設定一段時間後重置。舉例而言，可以獲得旗標值設定後的時間區間，當此時間區間超過一臨界值時，重置旗標值為KT。此時間區間可以由控制電路150獲得，例如控制電路150可包括一個計數器電路，一旦旗標值設定為OT則計數器電路開始計數，當此計數器電路產生的計數值超過臨界值時，重置旗標值為KT。
第9圖繪示依照本發明一實施例包括MPPT以及設置旗標的範例能量管理方法的流程圖。步驟S210：檢查MPPT是否已完成(是否已成功追蹤到MPP)。若否，進入步驟S212，繼續執行MPPT，並從獵能器110轉移能量到能量儲存裝置140；若是，則進入步驟S214：設定旗標值為OT，轉換器電路120用以操作於直接供電模式。步驟S216：從獵能器110轉移能量到電感121(直接供電模式的第一階段)。步驟S218：從電感121轉移能量到裝置負載電路130(直接供電模式的第二階段)。步驟S220：從電感121轉移能量到能量儲存裝置140(儲能模式)，在一些情況下可能會因為在步驟S218之後電感121已沒有剩餘能量而跳過步驟S220。步驟S222：增加計數值，以計算旗標被設定後的時間區間。步驟S224：檢查計數值是否超過臨界值。若否，回到步驟S216並重複執行步驟S216到步驟S222；若是，則進入步驟S226：重置旗標值為KT。由於此時旗標值為KT，再次執行MPPT並且回到步驟S210，重複上述的流程。
根據上述多個實施例揭露的能量管理裝置及方法，由於獵能器能夠直接提供能量至裝置負載電路，無需經過能量儲存裝置，因此能提高能量轉換效率。此外，轉換器電路可執行MPPT，在MPPT程序完成之後，轉換器電路經配置以操作於直接供電模式。這是因為在MPTT程序後，獵能器能夠提供最大功率，可使得獵能器成為一個對於裝置負載電路更可靠且可有效率的電源供應來源。
綜上所述，雖然本發明已以多個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧能量管理裝置
110、EHX‧‧‧獵能器
120‧‧‧轉換器電路
121‧‧‧電感
130‧‧‧裝置負載電路
140‧‧‧能量儲存裝置
150‧‧‧控制電路
E1、E2、E3、E4‧‧‧能量流
IL‧‧‧電感電流
MIG‧‧‧第二開關
MIS‧‧‧第四開關
MIX‧‧‧第一開關
MOG‧‧‧第三開關
MOS‧‧‧第五開關
MOX‧‧‧第六開關
P0‧‧‧輸入端
P1‧‧‧第一輸出端
P2‧‧‧第二輸出端
S200‧‧‧以轉換器電路根據責任週期信號執行功率轉換操作，轉換器電路包括電感
S202‧‧‧調整責任週期信號以追蹤輸入功率或輸出功率的最大功率點
S204‧‧‧在成功追蹤輸入功率或輸出功率的最大功率點之後，從獵能器產生負載電流以提供調節輸出電壓至裝置負載電路
S210‧‧‧MPPT已完成？
S212‧‧‧從獵能器轉移能量到能量儲存裝置
S214‧‧‧設定旗標(OT)
S216‧‧‧從獵能器轉移能量到電感
S218‧‧‧從電感轉移能量到裝置負載電路
S220‧‧‧從電感轉移能量到能量儲存裝置
S222‧‧‧增加計數值
S224‧‧‧計數值是否超過臨界值？
S226‧‧‧重置旗標(KT)
第1圖繪示依照本發明一實施例能量管理裝置的示意圖。 第2圖繪示依照本發明一實施例能量管理裝置內的一種範例能量流示意圖。 第3圖繪示依照本發明一實施例能量管理裝置內的另一種範例能量流示意圖。 第4圖繪示依照本發明一實施例包括控制電路的能量管理裝置的示意圖。 第5A圖繪示依照本發明一實施例一種範例電感電流於不同操作模式的示意圖。 第5B圖繪示依照本發明一實施例另一種範例電感電流於不同操作模式並具有多個裝置負載電路的示意圖。 第6圖繪示依照本發明一實施例又一種範例電感電流於不同操作模式的示意圖。 第7A圖繪示依照本發明一實施例操作於直接供電模式第一階段的能量管理裝置的示意圖。 第7B圖繪示依照本發明一實施例操作於直接供電模式第二階段的能量管理裝置的示意圖。 第7C圖繪示依照本發明一實施例操作於儲能模式的能量管理裝置的示意圖。 第8圖繪示依照本發明一實施例能量管理方法的流程圖。 第9圖繪示依照本發明一實施例包括MPPT以及設置旗標的範例能量管理方法的流程圖。

Claims (20)

  1. 一種能量管理裝置，包括： 一輸入端，用以從一獵能器接收一輸入電壓； 一第一輸出端，耦接一裝置負載電路； 一第二輸出端，耦接一能量儲存裝置；以及 一轉換器電路，包括一電感，該轉換器電路耦接於該輸入端、該第一輸出端、及該第二輸出端之間，該轉換器電路用以使用該電感於該第一輸出端產生一負載電流，以及於該第二輸出端產生一充電電流； 其中該轉換器電路用以操作於一直接供電模式，以從該獵能器產生該負載電流，以提供一調節輸出電壓至該裝置負載電路。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之能量管理裝置，其中該轉換器電路用以於該直接供電模式之後操作於一儲能模式，以從該電感產生該充電電流，以儲存一供應電壓於該能量儲存裝置。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之能量管理裝置，其中該能量轉換裝置更包括一控制電路，用以產生一責任週期信號，該責任週期信號控制該轉換器電路操作於該直接供電模式或該儲能模式。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之能量管理裝置，其中該控制電路用以調整該責任週期信號以追蹤該獵能器的一最大功率點。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之能量管理裝置，其中該轉換器電路用以於該控制電路成功追蹤該獵能器的該最大功率點之後操作於該直接供電模式。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之能量管理裝置，其中該直接供電模式根據該責任週期信號分為一第一階段及一第二階段，流經該電感的電流於該第一階段增加，於該第二階段減少，並於該第二階段之後的該儲能模式持續減少。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之能量管理裝置，其中該轉換器電路包括： 一第一開關，耦接於該輸入端及該電感的一第一端之間； 一第二開關，耦接於該電感的該第一端及一參考節點之間； 一第三開關，耦接於該電感的一第二端及該參考節點之間； 一第四開關，耦接於該電感的該第一端及該第二輸出端之間； 一第五開關，耦接於該電感的該第二端及該第二輸出端之間；以及 一第六開關，耦接於該電感的該第二端及該第一輸出端之間。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之能量管理裝置，其中於該直接供電模式的該第一階段，該第一開關及該第三開關為導通，該第二開關、該第四開關、該第五開關、及該第六開關為截斷。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之能量管理裝置，其中於該直接供電模式的該第二階段，該第二開關及該第六開關為導通，該第一開關、該第三開關、該第四開關、及該第五開關為截斷。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之能量管理裝置，其中於該儲能模式，該第二開關及該第五開關為導通，該第一開關、該第三開關、該第四開關、及該第六開關為截斷。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之能量管理裝置，其中該轉換器電路用以操作於一功率輸入模式，以從該獵能器產生該充電電流，以儲存一供應電壓於該能量儲存裝置。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之能量管理裝置，其中該轉換器電路用以操作於一功率輸出模式，以從該供應電壓產生該負載電流，以提供該調節輸出電壓至該裝置負載電路。
  13. 一種能量管理方法，包括： 以一轉換器電路根據一責任週期信號執行一功率轉換操作，以將一獵能器供應的一輸入功率轉換為一輸出功率，並儲存一供應電壓於一能量儲存裝置，該輸出功率供電至一裝置負載電路，其中該轉換器電路包括一電感； 調整該責任週期信號以追蹤該輸入功率或該輸出功率的一最大功率點；以及 在成功追蹤該輸入功率或該輸出功率的該最大功率點之後，從該獵能器產生一負載電流，以提供一調節輸出電壓至該裝置負載電路。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之能量管理方法，更包括於從該獵能器產生該負載電流以提供該調節輸出電壓至該裝置負載電路之後，從該電感產生一充電電流，以儲存該供應電壓於該能量儲存裝置。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之能量管理方法，更包括當尚未成功追蹤該輸入功率或該輸出功率的該最大功率點時，從該獵能器產生一充電電流，以儲存該供應電壓於該能量儲存裝置。
  16. 如申請專利範圍第13項所述之能量管理方法，更包括從該供應電壓產生該負載電流，以提供該調節輸出電壓至該裝置負載電路。
  17. 如申請專利範圍第13項所述之能量管理方法，其中從該獵能器產生該負載電流以提供該調節輸出電壓至該裝置負載電路更包括： 於一第一階段從該獵能器轉移能量至該電感，其中流經該電感的電流於該第一階段增加；以及 於一第二階段從該電感轉移能量至該裝置負載電路，其中流經該電感的電流於該第二階段減少。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之能量管理方法，更包括： 於從該電感轉移能量至該裝置負載電路之後，從該電感轉移能量至該能量儲存裝置，其中於該第二階段之後流經該電感的電流持續減少。
  19. 如申請專利範圍第13項所述之能量管理方法，更包括： 當成功追蹤該輸入功率或該輸出功率的該最大功率點時，設定一旗標值； 獲得該旗標值設定後的一時間區間；以及 當該時間區間超過一臨界值時，重設該旗標值。
  20. 如申請專利範圍第13項所述之能量管理方法，其中調整該責任週期信號更包括調整該責任週期信號的一責任週期。
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TWI409611B (zh) * 2009-06-30 2013-09-21 Univ Nat Cheng Kung Maximum power tracking method for solar cells
CN101697421B (zh) * 2009-10-23 2012-09-05 湖南大学 微电网光伏微电源控制系统
TWM458026U (zh) * 2013-01-07 2013-07-21 Univ Nat Kaohsiung 1St Univ Sc 雙向直流電力轉換充放電控制器
US9748838B2 (en) * 2013-03-04 2017-08-29 Nanyang Technological University Method of operating a controller for a power converter, and a corresponding controller
CN103326419B (zh) * 2013-05-16 2015-09-30 国家电网公司 太阳能取电的组合储能不间断供电装置

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