TWI819873B - 儲能裝置中對逆變器間歇放電的方法、電腦程式、電腦可讀取媒體及其儲能裝置 - Google Patents

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Abstract

一種儲能裝置中對逆變器間歇放電的方法、電腦程式、電腦可讀取媒體及其儲能裝置，前述方法包含：一保護步驟；一間歇放電步驟，一電池管理系統偵測一逆變器之一電容的一電量並傳送至一控制單元，當該電量未達一啟動預設值時，該控制單元控制一電池組對該電容間歇執行至少二次的一第一電流放電程序，直至該電量符合該啟動預設值；每次所述第一電流放電程序係該電池組在一第一時間內經由一功率晶體輸出一第一電流至該電容，並於該第一時間結束時停止輸出該第一電流，藉此快速完成對該電容的充電。

Description

儲能裝置中對逆變器間歇放電的方法、電腦程式、電腦可讀 取媒體及其儲能裝置
本發明係關於一種儲能裝置的放電方法、電腦程式、電腦可讀取媒體及其儲能裝置，尤指一種在儲能裝置中以間歇方式對逆變器進行放電的方法、電腦程式、電腦可讀取媒體及其儲能裝置。
為了確保供電穩定，一般會使用儲能裝置，例如儲能櫃或儲能車，以在需要時改由儲能裝置供電。
具體例如中國專利公開號第CN114221425A號提供的一種基於氫能供電的應急電源車及其供電控制方法，包括移動車，為應急供電提供移動載體；集裝箱供電裝置，採用氫能供電，作為應急供電電源為負載提供第一供電功率或給底盤供電裝置充電，安裝在移動車上；底盤供電裝置，內部設置有儲能電池，用於提供低壓電以及為負載提供第二供電功率並平衡集裝箱供電裝置的供電輸出，與集裝箱供電裝置並聯；逆變器，用於將第一供電功率和第二供電功率轉化成給負載使用的交流電，分別與集裝箱供電裝置和底盤供電裝置連接。
為了確保電壓與電流的穩定，一般儲能裝置在逆變器中會設置有電容器，或是有電容器與逆變器串聯，並由電池對電容器充電。然而，電池在對電容器充電時，往往是採用小電流充電的方式，一旦電容器容量過大，需要耗費過長的時間進行充電。
爰此，本發明人提出一種儲能裝置中對逆變器間歇放電的方法，使用於具有一電池組的一儲能裝置，該儲能裝置中對逆變器間歇放電的方法包含下列步驟：一保護步驟，在一逆變器及/或該電池組出現一電性異常或一溫度異常時，一控制單元在一預設時間內中斷該逆變器輸出一工作電流；一間歇放電步驟，一電池管理系統偵測該逆變器之一電容的一電量並傳送至該控制單元，當該電量未達一啟動預設值時，該控制單元控制該電池組對該電容間歇執行至少二次的一第一電流放電程序，直至該電量符合該啟動預設值；每次所述第一電流放電程序係該電池組在一第一時間內經由一功率晶體輸出一第一電流至該電容，並於該第一時間結束時停止輸出該第一電流；該第一時間低於前述預設時間，且該第一電流係小於5C及/或一短路放電電流，並大於1C。
其中，該電性異常係為該電池管理系統偵測到該逆變器及/或該電池組有電壓異常、電流異常及電流短路的情形之一或其組合。
進一步，在各次的該第一電流放電程序之前或之後，係間隔有一第二時間。
進一步，在該第二時間中，該控制單元係控制該電池組停止放電。
進一步，在該第二時間中，係執行一第二電流預放電程序；該第二電流預放電程序係由該控制單元控制該電池組經由一功率電阻輸出一第二 電流至該電容，其中該電性異常包含一電流值異常，該電流值異常係為該工作電流大於一電流安全值，該第二電流係小於該電流安全值。
其中，該第二電流不大於1C。
其中，每次該第一電流放電程序的該第一電流係為相同大小。
進一步，有一間歇放電偵測步驟；該間歇放電偵測步驟係由該電池管理系統在每次的該第一電流放電程序之後，偵測該電容的該電量，隨著該電容的該電量逐漸增加，該控制單元係選擇性地逐漸降低該第一電流。
本發明人又分別提出一種電腦程式及一種電腦可讀取媒體，該電腦可讀取媒體儲存有該電腦程式，該電腦程式則用於在載入一電腦後，執行該儲能裝置中對逆變器間歇放電的方法。
本發明人再提出一種儲能裝置，包含：一控制單元；一電池管理系統，訊號連接該控制單元；一電池組，訊號連接該控制單元，該電池組電性連接該電池管理系統；一功率晶體，電性連接該電池組；以及一逆變器，電性連接該控制單元及該電池管理系統，該逆變器有一電容及一輸出端，該逆變器自該輸出端輸出一工作電流；在該逆變器及/或該電池組出現一電性異常或一溫度異常時，該控制單元在一預設時間內中斷該逆變器輸出該工作電流；該電池管理系統偵測該電容的一電量並傳送至該控制單元，當該電量未達一啟動預設值時，該控制單元控制該電池組對該電容間歇執行至少二次的一第一電流放電程序，直至該電量符合該啟動預設值；每次所述第一電流放電程序係該電池組在一第一時間內經由該功率晶體輸出一第一電流至該電容，並於該第一時間結束時停止輸出該第一電流，且該第一時間低於前述預設時間。
根據上述技術特徵較佳地可達成以下功效：
1.藉由第一電流的間歇充電，在不存在電性異常或溫度異常的條件下，可以順利在負載較大或電容較大時完成對電容的充電。
2.多次第一電流放電程序之間，可以停止放電或改執行第二電流預放電程序，方便使用者依據實際電容與電路配置進行選擇。
3.每次第一電流放電程序的第一電流大小相同，能夠以更短的時間在負載較大或電容較大時完成對電容的充電。
4.每次第一電流放電程序的第一電流大小選擇性的降低，可以延長電容的使用壽命。
100:儲能裝置
1:控制單元
2:電池管理系統
3:電池組
4:功率晶體
5:逆變器
51:電容
52:輸出端
6:功率電阻
A:負載
I1:第一電流
I2:第二電流
[第一圖]係本發明實施例之系統方塊示意圖。
[第二圖]係本發明實施例之流程方塊示意圖。
[第三圖]係本發明實施例另一實施態樣之流程方塊示意圖。
[第四圖]係本發明實施例之功能方塊示意圖之一，示意第一電流放電程序。
[第五圖]係本發明實施例之功能方塊示意圖之二，示意第二電流預放電程序。
綜合上述技術特徵，本發明儲能裝置中對逆變器間歇放電的方法、電腦程式、電腦可讀取媒體及其儲能裝置的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。
請參閱第一圖，係揭示本發明實施例儲能裝置100，該儲能裝置100可以用於執行本發明之一儲能裝置中對逆變器間歇放電的方法，該儲能裝 置中對逆變器間歇放電的方法也可以被配置為一電腦程式，或是儲存有該電腦程式的一電腦可讀取媒體，以在載入一電腦之後由該電腦程式執行該儲能裝置中對逆變器間歇放電的方法。
該儲能裝置100包含：
一控制單元1，例如微處理器。
一電池管理系統2，訊號連接該控制單元1。
一電池組3，訊號連接該控制單元1，該電池組3電性連接該電池管理系統2。
一功率晶體4，電性連接該電池組3。
一逆變器5，電性連接該控制單元1及該電池管理系統2，該逆變器5有一電容51及一輸出端52，該逆變器5自該輸出端52輸出一工作電流至一負載A。
一功率電阻6，電性連接該電池組3及該逆變器5而與該功率晶體4並聯。
於本發明之較佳實施例中，該控制單元1與該電池管理系統2是彼此獨立的，於實際實施時，該電池管理系統2可以包含有該控制單元1，甚至，該功率晶體4及該功率電阻6都可以屬於是該電池管理系統2的一部份。
請參閱第一圖至第三圖，該儲能裝置中對逆變器間歇放電的方法包含以下步驟：
一保護步驟：在該逆變器5及/或該電池組3出現一電性異常或一溫度異常時，若該逆變器5正在輸出該工作電流，該控制單元1在一預設時間內中斷該逆變器5輸出該工作電流。
該電性異常係為該電池管理系統2偵測到該逆變器5及/或該電池組3有電壓異常、電流異常及電流短路的情形之一或其組合。
該溫度異常則係為該電池管理系統2偵測到該逆變器5及/或該電池組3有溫度過高的情形。
舉例來說，在該電池組3為6組電池彼此並聯的情況下，當該逆變器5電流高於55安培、電壓低於45伏特、溫度高於45度的任何一種情況時，則該控制單元1都會在例如3秒的該預設時間內中斷該逆變器5輸出該工作電流。
而電流短路的情形由於較為急迫，只要該逆變器5電流高於75安培，該控制單元1就會在例如0.1毫秒的該預設時間內中斷該逆變器5輸出該工作電流，以確保該儲能裝置100的用電安全。
一間歇放電步驟：該電池管理系統2偵測該電容51的一電量並傳送至該控制單元1，當該電量未達一啟動預設值時，例如該電量不到該電容51最大電量的80%時，該控制單元1控制該電池組3對該電容51間歇執行至少二次的一第一電流放電程序。
每一次的所述第一電流放電程序係該電池組3在短於該預設時間的一第一時間內經由該功率晶體4輸出一第一電流I1至該電容51，並於該第一時間結束時停止輸出該第一電流I1，且該第一電流I1係小於5C及/或一短路放電電流，而不會被認定為是電流異常及/或電流短路等該電性異常的狀況，該第一電流I1並大於1C，如第四圖所示。
舉例來說，若該預設時間為3秒，則該第一時間可以訂為2.9秒，以避免被判定為該電性異常，卻又可以輸出充足的電能。
而在各次的該第一電流放電程序之前或之後，係間隔有一第二時間，在該第二時間中，係執行一第二電流預放電程序。
該第二電流預放電程序係由該控制單元1控制該電池組3經由該功率電阻6輸出一第二電流I2至該電容51，如第五圖所示。
該電性異常包含一電流值異常，該電流值異常係為該工作電流大於一電流安全值，該第二電流I2係小於該電流安全值，該電流安全值例如上文舉例的55安培。
較佳地，該第二電流I2不大於1C，C指的是充放電率C-rate，所屬技術領域中具有通常知識者自然可以依據所選用的該電池組3與電路配置，換算出該第二電流I2及第四圖之該第一電流I1的大小。
一間歇放電偵測步驟：由該電池管理系統2在每次的該第一電流放電程序之後，偵測該電容51的該電量，隨著該電容51的該電量逐漸增加，該控制單元1係選擇性地逐漸降低該第一電流I1，以延長該電容51的使用壽命。
舉例來說，若把第一次該第一電流放電程序的該第一電流I1大小訂為100單位，則第二次可以降低至70單位，第三次維持是70單位，第四次再降低至40單位等等。
於實際實施時，每次該第一電流放電程序的該第一電流I1也可以是相同大小，以在更短的時間內在該負載A較大或該電容51較大時完成該電容51的充電。
直到該電量符合該啟動預設值，該控制單元1就可以控制該逆變器5啟動而輸出該工作電流。
在該第二時間中，除了執行該第二電流預放電程序，在另一個實施態樣中，該控制單元1也可以控制該電池組3在該第二時間中停止放電，如第三圖所示。
此時，只有間歇的該第一電流放電程序，不存在有該第二電流預放電程序，方便使用者依據實際該電容51與電路配置進行選擇。
要特別說明的是，於實際實施時，該逆變器5可能一開始還沒開始輸出該工作電流，此時則可以先執行該間歇放電步驟與該間歇放電偵測步驟，順利啟動該逆變器5後，再持續或定時、不定時執行該保護步驟，隨時或定時、不定時偵測該儲能裝置100的狀態，確保安全。
除此之外，各個步驟並不限於只能依照第三圖或第四圖的順序執行，舉例來說，可能是多次的該第一電流放電程序與該間歇放電偵測步驟之後，才執行一次的該第二電流預放電程序等等，或者，執行完多次的該第一電流放電程序之後，才執行一次的該間歇放電偵測步驟等等，任何對這些步驟加以排列組合的實施態樣，都被涵蓋於本發明的範圍之內。
請參閱第一圖及第四圖，藉由該第一電流I1的間歇充電，在不存在該電性異常或該溫度異常的條件下，可以順利在該負載A較大或該電容51較大時快速完成對該電容51的充電。
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。
100:儲能裝置
1:控制單元
2:電池管理系統
3:電池組
4:功率晶體
5:逆變器
51:電容
52:輸出端
6:功率電阻
A:負載

Claims (10)

  1. 一種儲能裝置中對逆變器間歇放電的方法，使用於具有一電池組的一儲能裝置，該儲能裝置中對逆變器間歇放電的方法包含下列步驟：一保護步驟，在一逆變器及/或該電池組出現一電性異常或一溫度異常時，一控制單元在一預設時間內中斷該逆變器輸出一工作電流；一間歇放電步驟，一電池管理系統偵測該逆變器之一電容的一電量並傳送至該控制單元，當該電量未達一啟動預設值時，該控制單元控制該電池組對該電容間歇執行至少二次的一第一電流放電程序，直至該電量符合該啟動預設值；每次所述第一電流放電程序係該電池組在一第一時間內經由一功率晶體輸出一第一電流至該電容，並於該第一時間結束時停止輸出該第一電流；在各次的該第一電流放電程序之前或之後，係間隔有一第二時間；該第一時間低於前述預設時間，且該第一電流係小於5C或一短路放電電流，並大於1C。
  2. 如請求項1所述之儲能裝置中對逆變器間歇放電的方法，其中，該電性異常係為該電池管理系統偵測到該逆變器及/或該電池組有電壓異常、電流異常及電流短路的情形之一或其組合。
  3. 如請求項1所述之儲能裝置中對逆變器間歇放電的方法，進一步，在該第二時間中，該控制單元係控制該電池組停止放電。
  4. 如請求項1所述之儲能裝置中對逆變器間歇放電的方法，進一步，在該第二時間中，係執行一第二電流預放電程序；該第二電流預放電程序係由該控制單元控制該電池組經由一功率電阻輸出一第二電流至該電容，其中該 電性異常包含一電流值異常，該電流值異常係為該工作電流大於一電流安全值，該第二電流係小於該電流安全值。
  5. 如請求項4所述之儲能裝置中對逆變器間歇放電的方法，其中，該第二電流不大於1C。
  6. 如請求項1所述之儲能裝置中對逆變器間歇放電的方法，其中，每次該第一電流放電程序的該第一電流係為相同大小。
  7. 如請求項1所述之儲能裝置中對逆變器間歇放電的方法，進一步，有一間歇放電偵測步驟；該間歇放電偵測步驟係由該電池管理系統在每次的該第一電流放電程序之後，偵測該電容的該電量，隨著該電容的該電量逐漸增加，該控制單元係選擇性地逐漸降低該第一電流。
  8. 一種電腦程式，用於在載入一電腦後，執行如請求項1至7任一項所述之儲能裝置中對逆變器間歇放電的方法。
  9. 一種電腦可讀取媒體，儲存有如請求項8所述之電腦程式。
  10. 一種儲能裝置，包含：一控制單元；一電池管理系統，訊號連接該控制單元；一電池組，訊號連接該控制單元，該電池組電性連接該電池管理系統；一功率晶體，電性連接該電池組；以及一逆變器，電性連接該控制單元及該電池管理系統，該逆變器有一電容及一輸出端，該逆變器自該輸出端輸出一工作電流；在該逆變器及/或該電池組出現一電性異常或一溫度異常時，該控制單元在一預設時間內中斷該逆變器輸出該工作電流； 該電池管理系統偵測該電容的一電量並傳送至該控制單元，當該電量未達一啟動預設值時，該控制單元控制該電池組對該電容間歇執行至少二次的一第一電流放電程序，直至該電量符合該啟動預設值；每次所述第一電流放電程序係該電池組在一第一時間內經由該功率晶體輸出一第一電流至該電容，並於該第一時間結束時停止輸出該第一電流，在各次的該第一電流放電程序之前或之後，係間隔有一第二時間，且該第一時間低於前述預設時間。
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