TWI823694B - 供電裝置及應用其之供電方法 - Google Patents

供電裝置及應用其之供電方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI823694B
TWI823694B TW111146012A TW111146012A TWI823694B TW I823694 B TWI823694 B TW I823694B TW 111146012 A TW111146012 A TW 111146012A TW 111146012 A TW111146012 A TW 111146012A TW I823694 B TWI823694 B TW I823694B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
voltage
power converter
output
value
current
Prior art date
Application number
TW111146012A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202327220A (zh
Inventor
邱建齊
周裕福
蔡英文
徐志瑋
康顧嚴
Original Assignee
財團法人工業技術研究院
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 財團法人工業技術研究院 filed Critical 財團法人工業技術研究院
Publication of TW202327220A publication Critical patent/TW202327220A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI823694B publication Critical patent/TWI823694B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/342—The other DC source being a battery actively interacting with the first one, i.e. battery to battery charging
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/75—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using propulsion power supplied by both fuel cells and batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/13—Maintaining the SoC within a determined range
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/40—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for controlling a combination of batteries and fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • H01M16/003—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers
    • H01M16/006—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers of fuel cells with rechargeable batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04574—Current
    • H01M8/04597—Current of auxiliary devices, e.g. batteries, capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04925—Power, energy, capacity or load
    • H01M8/04932—Power, energy, capacity or load of the individual fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00304—Overcurrent protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/00714—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/549—Current
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/30—The power source being a fuel cell

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Supplying Of Containers To The Packaging Station (AREA)

Abstract

供電裝置包括燃料電池、二次電池、電源轉換器、電流偵測單元及控制單元。電源轉換器耦接燃料電池與二次電池，且適於將燃料電池所輸出之電流轉換成一輸出電流。電流偵測單元耦接電源轉換器與二次電池且適於偵測輸出電流傳送至二次電池之一充電電流。控制單元耦接電流偵測單元與電源轉換器且適於：當充電電流大於二次電池之一充電電流上限設定值時，輸出一調降訊號至電源轉換器，以調降輸出電流；及當充電電流小於充電電流上限設定值時，輸出一調升訊號至電源轉換器，以調升輸出電流。

Description

供電裝置及應用其之供電方法
本揭露有關於一種供電裝置及應用其之供電方法。
燃料電池混成系統架構分類中，燃料電池搭配直流電源轉換器輸出，在輸出端配以二次電池，提供負載瞬間變動所需電流，此架構擁有低成本、二次電池保護力佳、系統複雜度低與負載峰值匹配度高等優點，但有對二次電池管理控制能力差之問題。
上述所面臨之問題，主要發生於燃料電池搭配直流電源轉換器，發生於負載急速變動且無法提供瞬間能量，二次電池用於直流電源轉換器輸出端及時供應電能，在負載電流穩定降低甚至截止後，直流電源轉換器將以最大電流對二次電池進行充電。此現象會造成系統裝置產生保護現象：直流電源轉換器以最大電流對二次電池充電，如同直流電源轉換器面臨最大電容負載，易造成直流電源轉換器輸出保護，或因重複保護與解除保護之現象造成損傷或燒毀，上述為電源轉換器特性與應用時須避免之設計。而於二次電池端所見之狀況，極有可能觸及充電過電流 保護，一旦觸及保護後，二次電池將已停止充電之形式呈現於系統運作，此現象並非理想之解決之道。
本揭露係有關於一種供電裝置及應用其之供電方法。
根據本揭露之一實施例，提出一種供電裝置。供電裝置包括一燃料電池、一二次電池、一電源轉換器、一電流偵測單元及一控制單元。電源轉換器耦接燃料電池與二次電池，且適於將燃料電池所輸出之電流轉換成一輸出電流。電流偵測單元耦接電源轉換器與二次電池且適於偵測輸出電流傳送至二次電池之一充電電流。控制單元耦接電流偵測單元與電源轉換器且適於：當充電電流大於二次電池之一充電電流上限設定值時，輸出一調降訊號至電源轉換器，以調降輸出電流；及當充電電流小於充電電流上限設定值時，輸出一調升訊號至電源轉換器，以調升輸出電流。
根據本揭露之另一實施例，提出一種供電方法。供電方法包括以下步驟。由一供電裝置之一電源轉換器將一燃料電池所輸出之電流轉換成一輸出電流，其中電源轉換器耦接燃料電池與一二次電池；供電裝置之一電流偵測單元偵測電源轉換器之輸出電流傳送至二次電池之一充電電流，其中電流偵測單元耦接電源轉換器與二次電池；當充電電流大於二次電池之一充電電流上限設定值時，供電裝置之一控制單元輸出一調降訊號至電源轉換器，以調降輸出電流，其中控制單元耦接電流偵測單元與電源轉換器； 以及，當充電電流小於充電電流上限設定值時，控制單元輸出一調升訊號至電源轉換器，以調升輸出電流。
為了對本揭露之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
10:負載
100,200,300,400,500,600:供電裝置
110:燃料電池
110a,120a,153a,253a,256a:第一電極端
110b,120b,153b,253b,256b:第二電極端
120:二次電池
130:電源轉換器
130e,140e,150e,250e:輸出端
130i,150i:輸入端
130c:控制端
140:電流偵測單元
140a:第一端
140b:第二端
150,250:控制單元
151:第一比較器
151a:第一比較輸入端
151b:第一比較參考端
151c:第一比較輸出端
152:第一積分器
153:第一二極體
251,551:第二比較器
251a,551a:第二比較輸入端
251b,551b:第二比較參考端
251c,551c:第二比較輸出端
252:第二積分器
253:第二二極體
254:第三比較器
254a:第三比較輸入端
254b:第三比較參考端
254c:第三比較輸出端
255:第三積分器
256:第三二極體
300A:供電模組
460:參考電壓調整器
460a:電壓端
A,B,C,D:區
C:控制訊號
C1:第一電壓積分值
C2:第二電壓積分值
C3:第三電壓積分值
C1’:第一比較結果電壓值
C2’:第二比較結果電壓值
C3’:第三比較結果電壓值
CD:調降訊號
CU:調升訊號
D0、D1、D2、D3:時段區間
L:充放電交越線
L0、L1、L2、L3:準位
IC:充電電流
Ii:輸入電流
IO:輸出電流
IR:所需電流
Vi:輸入電壓
VO:輸出電壓
Imax:充電電流上限設定值
S105~S150:步驟
S11,S21,S22,S3,S4,S5,S6,S7,S8:曲線
SET1:第一設定值
SET2:第二設定值
SET3:第三設定值
SET4:第四設定值
SET5:第五設定值
SET6:第六設定值
SET7:第七設定值
SET8:第八設定值
SET9:第九設定值
SOC1:第一電存量值
SOC2:第二電存量值
VC,VC1,VC2:電壓訊號值
VCC:直流電壓準位
Vref1,Vref4,Vref5:電壓訊號上限設定值
Vref2:輸出電壓上限設定值
Vref3:輸出電壓下限設定值
V120:電池電壓
V1:第一電壓值
V2:第二電壓值
T1:第一溫度值
T2:第二溫度值
T120:電池溫度
T1,T2,T3,T4:時點
W1:所需平均功率
第1圖繪示依照本揭露一實施例之供電裝置之示意圖。
第2圖繪示第1圖之供電裝置之供電方法之流程圖。
第3圖繪示第1圖之電源轉換器輸出充電電流之示意圖。
第4圖繪示第1圖之控制單元的其中一實施例之示意圖。
第5圖繪示依照本揭露另一實施例之供電裝置之示意圖。
第6圖繪示依照本揭露另一實施例之供電裝置之示意圖。
第7A圖繪示依照本揭露另一實施例之供電裝置之示意圖。
第7B圖繪示第7A圖之充電電壓上限設定值依據二次電池之電存量而決定之示意圖。
第7C圖繪示第7A圖之充電電壓上限設定值依據電池電壓而決定之示意圖。
第7D圖繪示第7A圖之充電電壓上限設定值依據電池溫度而決定之示意圖。
第8圖繪示依照本揭露另一實施例之供電裝置之示意圖。
第9圖繪示依照本揭露另一實施例之供電裝置之示意圖。
第10圖繪示第5圖之供電裝置之第一種供電狀態示意圖。
第11圖繪示第5圖之供電裝置之第二種供電狀態示意圖。
請參照第1~4圖，第1圖繪示依照本揭露一實施例之供電裝置100之示意圖，第2圖繪示第1圖之供電裝置100之供電方法之流程圖，第3圖繪示第1圖之電源轉換器130輸出充電電流IC之示意圖，而第4圖繪示第1圖之控制單元150的其中一實施例之示意圖。
供電裝置100可耦接於一負載10。負載10例如是電動機車、電動汽車、電動腳踏車、船、無人飛行器等需要電力的裝置。
供電裝置100包括燃料電池110、二次電池120、電源轉換器130、電流偵測單元140及控制單元150。電源轉換器130耦接燃料電池110與二次電池120。電源轉換器130適於將燃料電池110所輸出之電流Ii(對電源轉換器130而言為輸入電流Ii)轉換成輸出電流IO。電流偵測單元140耦接電源轉換器130與二次電池120且適於偵測輸出電流IO傳送至二次電池120之一充電電流IC。控制單元150耦接電流偵測單元140與電源轉換器130且適於當充電電流IC高於(或等於)一充電電流上限設定值Imax時，輸出一調降訊號CD至電源轉換器130，電源轉換器130據以調降輸出電流IO，當充電電流IC小於充電電流上限設定值Imax時，輸出一調升訊號CU至電源轉換器130，電源轉換器130據以調升輸出電流IO。調降訊號CD與調升訊號CU於本文統稱為控制訊號C(繪示於第1圖)。
本揭露實施例利用二次電池120可補償燃料電池110不足的輸出功率且可吸收燃料電池110過多的輸出功率，以擴大負載10的應用，例如是航行時間或航行行程。本揭露實施例之供電裝置100之架構簡單且重量輕，可提供給負載10之電壓範圍大且滿足負載10的所需峰值功率，適合用於飛行器，如一般飛行器、定翼型飛行器或飛船等飛行器。
此外，二次電池120若承受高於(或等於)充電電流上限設定值Imax之充電電流IC會導致二次電池120壽命降低，或甚至損壞。由於本揭露實施例之電源轉換器130可被控制以限制充電電流IC不超過充電電流上限設定值Imax，因此能增加二次電池120之使用壽命。在一實施例中，二次電池120具有一最大充電功率(二次電池之性能)，且充電電流上限設定值Imax不大於最大充電功率所對應之最大充電電流上限值。在一實施例中，充電電流上限設定值Imax例如是等於或小於二次電池120之充電倍率為1C時的充電電流之值。「1C」表示以一小時能充飽二次電池120所需要的充電電流之值。
如第1圖所示，以連接關係來說，電源轉換器130具有輸出端130e、輸入端130i及控制端130c。燃料電池110具有第一電極端110a及第二電極端110b，第一電極端110a例如是正極，而第二電極端110b例如是負極。二次電池120具有第一電極端120a及第二電極端120b，第一電極端120a例如是正極，而第二電極端120b例如是負極。控制單元150具有輸入端150i及輸出端 150e。如圖所示，電源轉換器130之輸出端130e耦接於負載10，輸入端130i耦接於燃料電池110之第一電極端110a，而控制端130c耦接控制單元150，以接收來自於控制單元150的控制訊號C(如，調降訊號CD或調升訊號CU)。二次電池120之第二電極端120b耦接於燃料電池110之第二電極端110b。電流偵測單元140具有第一端140a、第二端140b及輸出端140e，其中第一端140a耦接電源轉換器130之輸出端130e，第二端140b耦接二次電池120之第一電極端120a，而輸出端140e耦接於控制單元150，以輸出所偵測之充電電流IC至控制單元150。在一實施例中，電流偵測單元140將所偵測之充電電流IC之值轉換成一對應充電電流IC的電壓訊號值VC。控制單元150之輸入端150i耦接於電流偵測單元140之輸出端140e，以接收來自於電流偵測單元140之與充電電流IC相關的訊號(例如是充電電壓值VC)，而輸出端150e耦接於電源轉換器之控制端130c，以將輸出電流的控制訊號C(例如是控制準位訊號)傳送給電源轉換器130。
電源轉換器130可將燃料電池110所提供之輸入電流Ii轉換成輸出電流IO。電源轉換器130例如是昇壓轉換器、降壓轉換器或昇降壓轉換器，因此輸出電流IO可能大於、等於或小於輸入電流Ii。在一實施例中，電源轉換器130例如是直流-直流轉換器(DC/DC converter)。電源轉換器130具有最大輸出功率(為電源轉換器130之性能)，二次電池120具有最大充電功率(為二次電 池120之性能)，其中二次電池120之最大充電功率可小於電源轉換器130之最大輸出功率。
以下係以第2及3圖說明電源轉換器130依據充電電流上限設定值Imax控制輸出電流IO的示意圖。可每隔一時間執行第2圖之步驟S105~S150，而第3圖所示之實心圓點表示每次執行步驟S105~S150的時點。第3圖之輸出電流IO是電源轉換器130的輸出電流，在不同的時段區間D0、D1、D2、D3，輸出電流IO所需控制的穩定準位L0、L1、L2、L3隨著負載10之所需電流IR值(如第3圖中的IM0、IM1、IM2、IM3)的變動而改變，其中準位L0、L1、L2、L3分別為對應各時段區間(D0,D1,D2,D3)的負載10之所需電流IR加上充電電流上限設定值Imax，亦即L0=IM0+Imax、L1=IM1+Imax、L2=IM2+Imax、L3=IM3+Imax。然而，當輸出電流IO所需控制的準位(例如是L2)超過電源轉換器130的最大輸出電流IO,max時(例如時段區間D2)，電源轉換器130的輸出電流IO控制準位設定值將不超過最大輸出電流IO,max。此外，本揭露其餘實施例之供電裝置的供電方法流程相似或同於第2圖之流程。
首先，在步驟S105中，控制單元150可輸出一電源轉換器130的初始電流設定值，使得電源轉換器130輸出一預設電流值，此預設電流值不大於二次電池120的最大充電電流。此外，此預設電流值可以預設成電源轉換器130的最小輸出電流。
在步驟S110中，電流偵測單元140偵測電源轉換器130的輸出電流IO傳送至(分流至)二次電池120之充電電流IC之值。
在步驟S120中，控制單元150判斷充電電流IC之值是否等於充電電流上限設定值Imax；由於電流偵測單元140僅偵測電源轉換器130的輸出電流IO當中流入二次電池的充電電流IC(即IC=IO-IR)，因此輸出電流IO的上限會隨著負載10的所需電流IR(標示於第3圖)之升降而變動。當充電電流IC之值等於充電電流上限設定值Imax，流程回到步驟S110，繼續偵測充電電流IC之值；當充電電流IC之值不等於充電電流上限設定值Imax，流程進入步驟S130。
在步驟S130中，控制單元150判斷充電電流IC之值是否大於充電電流上限設定值Imax；當充電電流IC之值大於充電電流上限設定值Imax時，流程進入步驟S140；當充電電流IC之值不大於(即小於)充電電流上限設定值Imax時，流程進入步驟S150。
在步驟S140中，控制單元150輸出一調降後的電流設定值(即調降訊號CD)至電源轉換器130，使電源轉換器130據以調降輸出電流IO，以保護二次電池120。
在步驟S150中，控制單元150輸出一調升後的電流設定值(即調升訊號CU)至電源轉換器130，使電源轉換器130據以調升輸出電流IO，在不對電源轉換器130造成損害(過負載)下，增加對二次電池120之充電電流IC及/或增加對負載10的供電。
依據第2圖之流程，當充電電流IC未達充電電流上限設定值Imax時(如，第3圖之時點T1)，對二次電池120之充電電流IC等於電源轉換器130的輸出電流IO與負載10的所需電流IR的差 (即IC=IO-IR)，其中輸出電流IO可等於或小於電源轉換器130之最大輸出功率(為電源轉換器130之性能)所對應之最大輸出電流IO,max。參考第3圖中的時段區間D2，當負載10的所需電流IR大於電源轉換器130之最大輸出電流IO,max與二次電池的充電電流上限設定值Imax的差異時(即IR>IO,max-Imax)，電源轉換器130的輸出電流IO之控制準位設定值將受限於IO,max，使得二次電池120無法以充電電流上限設定值Imax作為最大充電電流進行充電(即IC=IO,max-IR<Imax)。此時，二次電池120能被提供之最大充電電流會小於充電電流上限設定值Imax。在第3圖當中，其他時段區間D0,D1或D3，當充電電流IC到達或超過充電電流上限設定值Imax時(如，第3圖之時點T2)，對二次電池120之充電電流IC被限制在不超過充電電流上限設定值Imax，因此電源轉換器130的輸出電流IO等於充電電流上限設定值Imax與負載10的所需電流IR的和(IO=Imax+IR)，此時電源轉換器130的輸出電流IO仍未達到其最大輸出電流IO,max。
如第3圖所示，依據前述原則，一旦二次電池120之充電電流IC大於充電電流上限設定值Imax(如，時點T2)，充電電流IC會受控降低(如，時點T3)，直到小於充電電流上限設定值Imax(如，時點T4)，藉此可保護二次電池120，避免過大的充電電流IC傷害二次電池120。反之，一旦對二次電池120之充電電流IC小於充電電流上限設定值Imax，電源轉換器130可增加輸出電流IO，增加對二次電池120之充電電流IC。如此，電源轉換器130對 輸出電流IO的控制大致上相對充電電流上限設定值Imax微幅上、下變動，如第3圖所示。
如第4圖所示，控制單元150包括第一比較器151及第一積分器152。第一比較器151具有第一比較輸入端151a、第一比較參考端151b及第一比較輸出端151c。第一比較輸入端151a耦接電流偵測單元140，以接收來自於電流偵測單元140之對應充電電流IC的電壓訊號值VC，第一比較參考端151b參考充電電流上限設定值Imax所對應之最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref1，而第一比較輸出端151c耦接第一積分器152，且第一比較器151可透過第一比較輸出端151c輸出對應充電電流IC的電壓訊號值VC與對應充電電流上限設定值Imax之最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref1之一第一比較結果電壓值C1’(減法運算)。第一積分器152耦接控制單元150之輸出端150e、直流電壓準位(或直流電壓電位)Vcc之間的線路與第一比較器151之第一比較輸出端151c。第一積分器152可將每一時點之第一比較結果電壓值C1’積分成第一電壓積分值C1，以提供作為電源轉換器130的輸出電流設定值(即控制訊號C)。電源轉換器130依據第一電壓積分值C1控制輸出電流IO。例如，當第一電壓積分值C1愈大時，電源轉換器130之輸出電流IO愈大，反之則愈小。
請參照第5圖，其繪示依照本揭露另一實施例之供電裝置200之示意圖。
供電裝置200包括燃料電池110、二次電池120、電源轉換器130、電流偵測單元140及控制單元250。供電裝置200具有與供電裝置100相同或相似的特徵，但要注意的是，控制單元250包括第一比較器151、第一積分器152、第一二極體153、第二比較器251、第二積分器252、第二二極體253、第三比較器254、第三積分器255及第三二極體256。
第一比較器151具有第一比較輸入端151a、第一比較參考端151b及第一比較輸出端151c。第一比較輸入端151a耦接電流偵測單元140，以接收來自於電流偵測單元140之對應充電電流IC的電壓訊號值VC，第一比較參考端151b參考充電電流上限設定值Imax所對應之最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref1，而第一比較輸出端151c耦接第一積分器152，且第一比較器151可透過第一比較輸出端151c輸出對應充電電流IC的電壓訊號值VC與對應充電電流上限設定值Imax之最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref1之一第一比較結果電壓值C1’。第一積分器152耦接第一二極體153之第一電極端153a與第一比較器151之第一比較輸出端151c。第一積分器152可將每一時點之第一比較結果電壓值C1’(即數個第一比較結果電壓值C1’)積分成第一電壓積分值C1。第一二極體153之第二電極端153b耦接於控制單元250之輸出端250e與直流電壓準位Vcc之間的線路。
第二比較器251具有第二比較輸入端251a、第二比較參考端251b及第二比較輸出端251c。第二比較輸入端251a耦接 電源轉換器130之輸出端130e，以偵測電源轉換器130之輸出電壓Vo，第二比較參考端251b參考電源轉換器130之輸出電壓上限設定值Vref2，而第二比較輸出端251c耦接第二積分器252，第二比較器251可透過第二比較輸出端251c輸出電源轉換器130之輸出電壓VO之值與輸出電壓上限設定值Vref2之一第二比較結果電壓值C2’。第二積分器252耦接第二二極體253之第一電極端253a與第二比較器251之第二比較輸出端251c。第二積分器252可將每一時點之第二比較結果電壓值C2’(即數個第二比較結果電壓值C2’)積分成第二電壓積分值C2。第二二極體253之第二電極端253b耦接於控制單元250之輸出端250e與直流電壓準位Vcc之間的線路。如第5圖所示，第三積分器255與第一積分器152或第二積分器252不同處在於，增加負號以控制使得電源轉換器130的輸入端130i高於輸出電壓下限設定值Vref3，而非控制使該輸入端130i低於輸出電壓下限設定值Vref3。
第三比較器254具有第三比較輸入端254a、第三比較參考端254b及第三比較輸出端254c。第三比較輸入端254a耦接電源轉換器130之輸入端130i，以偵測電源轉換器130之輸入電壓Vi(即為燃料電池110的輸出電壓)之值，第三比較參考端254b參考燃料電池110之輸出電壓下限設定值Vref3(對電源轉換器130而言是輸入電壓)，而第三比較輸出端254c耦接第三積分器255，第三比較器254可透過第三比較輸出端254c輸出輸入電壓Vi之值與輸出電壓下限設定值Vref3之第三比較結果電壓值C3’。第三積分 器255耦接第三二極體256之第一電極端256a與第三比較器254之第三比較輸出端254c。第三積分器255可將每一時點之第三比較結果電壓值C3’(即數個第三比較結果電壓值C3’)積分成第三電壓積分值C3。第三二極體256之第二電極端256b耦接於控制單元250之輸出端250e與直流電壓準位Vcc之間的線路。
電源轉換器130可依據第一電壓積分值C1、第二電壓積分值C2與第三電壓積分值C3控制輸出電流IO。例如，電源轉換器130可依據第一電壓積分值C1、第二電壓積分值C2與第三電壓積分值C3中之一者控制輸出電流IO。即第一電壓積分值C1、第二電壓積分值C2與第三電壓積分值C3皆可作為控制訊號C來對電源轉換器130控制輸出電流IO。
如第5圖所示，由於第一二極體153、第二二極體253與第三二極體256共同電性連接於直流電壓準位VCC，只有第一電壓積分值C1、第二電壓積分值C2與第三電壓積分值C3中最小者(與該最小者連接之二極體承受順向偏壓而導通，但其餘二極體承受逆向偏壓而不導通)方能與直流電壓準位VCC導通，使該最小者透過導通之路徑傳輸至電源轉換器130。前述控制訊號C包含電壓積分值C1、C2與C3之一者，例如是電壓積分值C1、C2與C3中之最小者，其可能為調升或調降輸出電流IO之訊號。
電源轉換器130依據電壓積分值之最小者控制輸出電流IO，以下進一步舉例說明。
當對應充電電流IC的電壓訊號值VC小於對應充電電流上限設定值Imax之最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref1時，第一比較輸出端151c輸出高位準訊號，隨著對應充電電流IC的電壓訊號值VC持續(如隨第3圖之時間軸演進)小於對應充電電流上限設定值Imax之最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref1，第一電壓積分值C1隨之持續增加；反之，當對應充電電流IC的電壓訊號值VC大於對應充電電流上限設定值Imax之最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref1時，隨著對應充電電流IC的電壓訊號值VC持續大於對應充電電流上限設定值Imax之最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref1，第一電壓積分值C1隨之持續減少。
當輸出電壓VO之值小於輸出電壓上限設定值Vref2時，第二比較輸出端251c輸出高位準訊號，隨著輸出電壓VO之值持續(如隨第3圖之時間軸演進)小於輸出電壓上限設定值Vref2，第二電壓積分值C2隨之持續增加；反之，當輸出電壓VO之值大於輸出電壓上限設定值Vref2時，隨著輸出電壓VO之值持續大於輸出電壓上限設定值Vref2，第二電壓積分值C2隨之持續減少。
當輸入電壓Vi之值大於輸出電壓下限設定值Vref3時，第三比較輸出端254c輸出低位準訊號，隨著輸入電壓Vi之值持續(如隨第3圖之時間軸演進)大於輸出電壓下限設定值Vref3，第三電壓積分值C3隨之持續增加；反之，當輸入電壓Vi之值小於輸出電壓下限設定值Vref3時，隨著輸入電壓Vi之值持續小於輸出電壓下限設定值Vref3，第三電壓積分值C3隨之持續減少。
當對應充電電流IC的電壓訊號值VC大於對應充電電流上限設定值Imax之最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref1時(即為VC>Vref1)，表示電源轉換器130有需要調降輸出電流IO，以避免提供給二次電池120之充電電流IC超過充電電流上限設定值Imax，而傷害二次電池120。由於電源轉換器130依據第一電壓積分值C1、第二電壓積分值C2與第三電壓積分值C3中最小者控制輸出電流IO，因此如果第二電壓積分值C2及第三電壓積分值C3對於電源轉換器130的控制皆沒有讓輸出電流IO提供給二次電池120之充電電流IC小於或等於充電電流上限設定值Imax，則隨著第一電壓積分值C1之持續減少，終將使得第一電壓積分值C1取得對電源轉換器130的控制權，因而迫使電源轉換器130的輸出電流IO減少，直到輸出電流IO提供給二次電池120之充電電流IC小於或等於充電電流上限設定值Imax為止。相似地，當輸出電壓VO之值大於輸出電壓上限設定值Vref2時，表示電源轉換器130需要調降輸出電流IO，以避免二次電池120的充電電壓過高造成壽命減損。由於電源轉換器130依據第一電壓積分值C1、第二電壓積分值C2與第三電壓積分值C3中最小者控制輸出電流IO，因此如果C1及C3對於電源轉換器130的控制皆沒有讓輸出電壓VO之值小於或等於輸出電壓上限設定值Vref2，則隨著第二電壓積分值C2之持續減少，終將使得第二電壓積分值C2取得對電源轉換器130的控制權，因而迫使電源轉換器130的輸出電流IO減少(同時也使輸出電壓VO減少)，直到輸出電壓VO之值小於或等於輸出電壓上限設定值 Vref2為止。相似地，當電源轉換器130輸入電壓Vi(即為燃料電池110之輸出電壓)之值小於輸出電壓下限設定值Vref3時，表示電源轉換器130需要調降輸入電流Ii(對電源轉換器130而言為輸入電流Ii，但對燃料電池110而言是輸出電流Ii)，以使得輸入電壓Vi上升，以避免燃料電池110的操作輸出電壓過低造成壽命減損。由於電源轉換器130依據第一電壓積分值C1、第二電壓積分值C2與第三電壓積分值C3中最小者控制輸出電流IO，因此如果第一電壓積分值C1及第二電壓積分值C2對於電源轉換器130的控制皆沒有讓輸入電壓Vi之值大於或等於輸出電壓下限設定值Vref3，則隨著第三電壓積分值C3之持續減少，終將使得第三電壓積分值C3取得對電源轉換器130的控制權，因而迫使電源轉換器130的輸出電流IO減少(同時也使輸入電壓Vi增加)，直到輸入電壓Vi之值大於或等於輸出電壓下限設定值Vref3為止。
在一實施例中，電源轉換器130所控制之輸出電流IO與電壓積分值C1、C2及C3當中之最小者之數值呈正比，例如呈線性關係，然此非用以限制本揭露實施例。其中，電源轉換器130的輸入點130c的電壓值藉由直流電壓準位VCC進行限制。當第一電壓積分值C1、第二電壓積分值C2或第三電壓積分值C3之任一輸出電壓超過直流電壓準位VCC時，其輸出所連接的個別二極體153、253或256將產生逆向偏壓，進而阻擋高於直流電壓準位VCC的電壓進入輸入點130c。因此可以限制電源轉換器130的輸入點130c的電壓不超過直流電壓準位VCC值，以避免電源轉換器130輸 出超過預期的電流，或者造成電源轉換器130的損壞。當第一電壓積分值C1、第二電壓積分值C2與第三電壓積分值C3當中電壓最小者小於直流電壓準位VCC之值，則其輸出所連接的個別二極體153、253或256將產生順向偏壓，其它非最小電壓所連接的二極體則為逆向偏壓，因而使得輸入點130c的電壓值約等於第一電壓積分值C1、第二電壓積分值C2或第三電壓積分值C3當中電壓最小者(忽略二極體的順向偏壓電壓降)。例如，當電壓積分值C1、C2及C3中最小者之數值大致上等於直流電壓準位VCC時，電源轉換器130之輸出電流IO為最大輸出電流之100%(即，最大輸出電流)；當電壓積分值C1、C2及C3中最小者之數值等於直流電壓準位VCC之P%，電源轉換器130之輸出電流IO為最大輸出電流之P%，P例如是小於100的整數。
此外，透過設定輸出電壓下限設定值Vref3及輸出電壓上限設定值Vref2，分別可決定燃料電池110的工作區間與二次電池120的充電最高電壓。例如，輸出電壓下限設定值Vref3可依據一歐姆極化區設定，使燃料電池110工作於歐姆極化區。燃料電池110在歐姆極化區內操作時，電壓愈高則效率愈高，但是可輸出功率愈低。反過來說，操作電壓愈低則效率愈差，雖然可以提供更多的電流與功率，但是產生的廢熱也愈多，則可能造成局部過熱而減損燃料電池的性能或壽命；而輸出電壓上限設定值Vref2可依據二次電池120的安全充電電壓區間設定，以便在足夠的充電容量範圍內選定安全的充電電壓上限條件。
請參照第6圖，其繪示依照本揭露另一實施例之供電裝置300之示意圖。供電裝置300包括數個燃料電池110、二次電池120、數個電源轉換器130、電流偵測單元140及數個控制單元150。在另一實施例中，供電裝置300之至少一控制單元150可由前述控制單元250取代。
如第6圖所示，供電裝置300包括數個供電模組300A，各供電模組300A包括一個燃料電池110、一個電源轉換器130及一個控制單元150。在各供電模組300A中，燃料電池110之第二電極端110b耦接二次電池120之第二電極端120b，控制單元150之輸入端150i耦接電流偵測單元140之輸出端140e，電源轉換器130之輸出端130e耦接電流偵測單元140之第一端140a。
如第6圖所示，電流偵測單元140傳送所偵測之對應充電電流IC的電壓訊號值VC給各供電模組300A之控制單元150，使各供電模組300A依據對應充電電流IC的電壓訊號值VC調升或調降各自之輸出電流IO。
請參照第7A~7D圖，第7A圖繪示依照本揭露另一實施例之供電裝置400之示意圖，第7B圖繪示第7A圖之對應最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref1依據二次電池120之電存量而決定之示意圖，第7C圖繪示第7A圖之對應最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref1依據電池電壓V120而決定之示意圖，而第7D圖繪示第7A圖之對應最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref1依據電池溫度T120而決定之示意圖。
供電裝置400包括燃料電池110、二次電池120、電源轉換器130、電流偵測單元140、控制單元150及參考電壓調整器460。在另一實施例中，供電裝置400之控制單元150可由前述控制單元250取代。
參考電壓調整器460耦接二次電池120，以偵測或接收二次電池120之電池電壓V120及/或電池溫度T120，且參考電壓調整器460耦接電流偵測單元140，以接收電流偵測單元140所偵測之對應充電電流IC的電壓訊號值VC。參考電壓調整器460可依據電池電壓V120、電池溫度T120與對應充電電流IC的電壓訊號值VC中至少一者，決定對應最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref1。參考電壓調整器460具有一電壓端460a，第一比較器151之第一比較參考端151b耦接於電壓端460a，使第一比較參考端151b可參考對應最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref1。
在一實施例中，如第7B圖所示，當二次電池120之電存量小於第一電存量值SOC1時，對應最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref1為第一設定值SET1；當二次電池120之電存量介於第一電存量值SOC1與第二電存量值SOC2之間時，對應最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref1為第二設定值SET2；當二次電池120之電存量大於第二電存量值SOC2時，對應最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref1為第三設定值SET3，其中第一電存量值SOC1小於第二電存量值SOC2，第二設定值SET2大於第一設定 值SET1及第三設定值SET3，而第三設定值SET3大於、等於或小於第一設定值SET1。
在另一實施例中，如第7C圖所示，當二次電池120之電池電壓V120小於第一電壓值V1，對應最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref1為第四設定值SET4；當二次電池120之電池電壓V120介於第一電壓值V1與第二電壓值V2之間，對應最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref1為第五設定值SET5；當二次電池120之電池電壓V120大於第二電壓值V2，對應最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref1為第六設定值SET6，其中第一電壓值V1小於第二電壓值V2，第五設定值SET5大於第四設定值SET4及第六設定值SET6，而第四設定值SET4大於、等於或小於第六設定值SET6。
在另一實施例中，如第7D圖所示，當二次電池120之電池溫度T120小於第一溫度值T1，對應最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref1為第七設定值SET7；當二次電池120之電池溫度T120介於第一溫度值T1與第二溫度值T2之間，對應最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref1為第八設定值SET8；當二次電池120之電池溫度T120大於第二溫度值T2，對應最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref1等於第九設定值SET9，其中，第一溫度值T1小於第二溫度值T2，第八設定值ET8大於第七設定值SET7及第九設定值SET9，而第七設定值SET7大於、等於或小於第九設定值SET9。
請參照第8圖，其繪示依照本揭露另一實施例之供電裝置500之示意圖。供電裝置500包括燃料電池110、數個二次電池120、電源轉換器130、數個電流偵測單元140、控制單元550、數個比較器(如，第一比較器151及第二比較器551)。
如第8圖所示，各電流偵測單元140耦接對應之二次電池120與電源轉換器130之輸出端130e。本實施例之電流偵測單元140的數量與二次電池120的數量相同，且電流偵測單元140及二次電池120的數量不限於二個，也可以超過二個。詳細來說，電流偵測單元140及對應連接的二次電池120可形成一模組，供電裝置500包括數個模組，模組間以並聯方式連接，以接收來自電源轉換器130的電流且/或提供負載10的需求電流。
各比較器(第一比較器151或第二比較器551)之比較器輸入端耦接於對應之電流偵測單元140，而各比較器(第一比較器151或第二比較器551)之比較器輸出端耦接於控制單元150。
如第8圖所示，第一比較器151具有第一比較輸入端151a、第一比較參考端151b及第一比較輸出端151c。第一比較輸入端151a耦接數個電流偵測單元140之其中一者，以接收來自於此電流偵測單元140所偵測之對應充電電流IC1的電壓訊號值VC1，第一比較參考端151b參考至與此電流偵測單元140連接之二次電池120的對應最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref4，第一比較輸出端151c可輸出對應充電電流IC1的電壓訊號值VC1與對應最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref4之一第一比較結果電壓值 C1’。第二比較器551具有第二比較輸入端551a、第二比較參考端551b及第二比較輸出端551c。第二比較輸入端551a耦接數個電流偵測單元140之其中另一者，以接收來自於此電流偵測單元140所偵測之表示充電電流IC2的電壓訊號值VC2，第二比較參考端551b參考與此電流偵測單元140連接之二次電池120的對應最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref5，而第二比較輸出端551c可輸出對應充電電流IC2的電壓訊號值VC2與對應最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref5之一第二比較結果電壓值C2’。
在本實施例中，數個二次電池120的特性可相同或相異。視二次電池120的充電性能特性而定，對應最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref4與對應最大充電電流的電壓訊號上限設定值Vref5可相同或相異。
如第8圖所示，在此些二次電池120中，藉由電壓訊號上限設定值Vref4與Vref5的電壓設定，當充電電流IC1、IC2的其中之一者最先達其充電電流上限設定值Imax，所對應的二次電池120方能使控制單元150調降輸出電流IO。
請參照第9圖，其繪示依照本揭露另一實施例之供電裝置600之示意圖。供電裝置600包括燃料電池110、二次電池120、數個電源轉換器130、電流偵測單元140及控制單元150。在另一實施例中，供電裝置600之控制單元150可由前述控制單元250取代。
如第9圖所示，此些電源轉換器130並聯於燃料電池110與電流偵測單元140之間。電源轉換器130的數量不限於二個，也可以超過二個。本實施例之供電裝置600以一個電流偵測單元140控制多個電源轉換器130。
請參照第10圖，其繪示第5圖之供電裝置200之第一種供電狀態示意圖。其餘實施例之供電裝置之第一種供電狀態相似或同於供電裝置200之第一種供電狀態，於此不再贅述。
曲線S11表示二次電池120之第一電極端120a所測電壓。曲線S21表示二次電池120之第一電極端120a之所測電流，曲線S21中高於充放電交越線L的線段表示二次電池120對負載10供電(二次電池120放電)，曲線S21中低於充放電交越線L的線段表示電源轉換器130對二次電池120充電。曲線S22表示習知供電裝置之二次電池之第一端之所測電流(指無對二次電池120之充電電流IC進行回饋控制)。曲線S31表示燃料電池110之第一電極端110a的所測電壓。曲線S32表示燃料電池110經由電源轉換器130的輸出功率，而曲線S4表示負載10的所需功率。
在進入A區之前，飛行載具(例如，負載與供電裝置的組合)開啟系統準備起飛前，燃料電池110尚未開始供電，此時曲線S31顯示處於接近開迴路電壓的高電壓狀態，二次電池120處於飽電狀態。因此曲線S11顯示二次電池120之電壓接近輸出電壓上限設定值Vref2，曲線S21顯示此時僅由二次電池120提供系統運作所需的少量負載。當進入A區時，負載10的所需功率(即曲線S4)大 幅增加，燃料電池110在啟動後端電壓(即曲線S31)下降，燃料電池110經過直流電源轉換器130之輸出功率(即曲線S32)與二次電池120之輸出功率(即曲線S21)持續上升。當燃料電池110經由電源轉換器130之輸出功率(曲線S32)達到最高功率285W(瓦特)時，輸出電壓S31達到最低點45V(伏特)，使得控制單元250之輸出端250e的輸出電壓由第三電壓積分值C3控制(請參照第5圖)，因此電源轉換器130的輸出功率受到制約，以防止燃料電池110電壓繼續下降。當負載10所需功率達到600W時，燃料電池110經過直流電源轉換器130之輸出功率仍然只有285W，不足的315W由二次電池120放電提供。A區表示負載10例如是處於抗風起飛情況、抗風起飛情況或飛行過程中抵抗風阻或轉向情況，負載10之所需功率大，因此燃料電池110對負載10供電且二次電池120也需對負載10供電(曲線S21於A區高於充放電交越線L)，負載10方能正常運作。
當飛行載具因達到一定高度，或因順風飛行等因素而減少負載需求，使飛行載具的電力需求恢復到一般狀況時，如圖中B區表示負載10處於飛行過程中抗風懸停情況，負載10所需功率於所需平均功率W1(例如，W1
Figure 111146012-A0305-02-0027-1
230W)上下變動，由於負載10之所需功率小於燃料電池110經由電源轉換器130的最大輸出功率，因此剩餘少量功率對二次電池120進行充電(曲線S21於B區低於充放電交越線L)，但因充電電流IC不超過二次電池120的充電電流上限設定值Imax(例如，Imax=1.67A，此意味著最大充電功率 約為80W)，因此第一電壓積分值C1之輸出(參照第5圖)不影響電源轉換器130的輸出，此時的輸出電流IO仍然由第三電壓積分值C3控制。第10圖中顯示，如同A區時段一樣，在B區時段中的燃料電池輸出維持最高功率(285W)與最低電壓(45V)。此時，負載10的所需功率約為230W，因此二次電池120接收的充電功率約為55W。
第10圖中C區表示負載10更進一步下降到更低於所需平均功率W1的情況，此時的二次電池120仍然不需對負載10供電，燃料電池110的供電足以滿足負載10之所需功率，電源轉換器130可對二次電池120提供更多充電電流IC(曲線S21於C區更低於充放電交越線L)。當飛行載具或因慢速行駛、下坡，或飛行載具或因下降高度等因素進使得負載功率進一步減少(例如，如圖所示，從230W降至180W)，使得原本燃料電池110經過電源轉換器的最大輸出功率減去負載功率後剩餘的功率流向二次電池的充電電流IC超過二次電池120的最大充電功率(例如，285W-180W=105W>最大充電功率80W)時，如第5圖所示，第一電壓積分值C1輸出將持續下降影響控制單元250之輸出端250e，使得直流電源轉換器130的輸出電流IO下降，此時曲線S32微幅下降，端電壓(即曲線S31)微幅上升，進而減少二次電池120的充電電流IC，直到電流偵測單元140之輸出端140e小於充電電壓上限設定值Vref1，也就是充電電流IC不大於預設的最大充電電流。此時，燃料電池110通過電源轉換器130的輸出功率等於負載10的所需功 率(例如，約180W)與二次電池120的最大充電功率(例如，約80W)之和，即大約是260W，其略低於B區所示的最大輸出功率(例如，285W)。由於本揭露實施例之供電裝置200之控制單元250能將對二次電池120之充電電流IC限定在不超過充電電流上限設定值Imax，因此能防止電源轉換器130對二次電池120提供過大充電電流所導致的傷害。相較於習知供電裝置來說，如曲線S22所示，由於習知供電裝置沒有控制單元250的設計，習知供電裝置之充電電流大於本揭露實施例之電源轉換器130對二次電池120之充電電流IC(曲線S22相對於充放電交越線L的距離大於曲線S21相對於充放電交越線L的距離)，因此容易導致二次電池損壞。
最後，第10圖中D區表示負載10暫時停止的狀態，例如飛行器下降處於降落或準備重新起飛前情況，或電動車輛處於紅綠燈前暫停，或電動飛船處於自由放飛情況，此時負載10所需功率最低(相較於其它A~C區而言)，D區中大部分時間低於50W，甚至在一短時間內降到幾乎為零，僅剩對二次電池120充電所需的功率(如前述，大約80W)。因此，D區與C區相同，電源轉換器130的輸出功率受到積分器輸出C1的調節以維持充電電流IC不超過充電電流上限設定值Imax。然而，對於習知沒有電流偵測單元140及控制單元150或250的回饋調節設計的電源裝置的情況，即使負載10的電力需求曲線相同，燃料電池110也傾向於經由電源轉換器130輸出相同的功率，但對二次電池120的充電電流超過充電電流上限設定值的情形並不回應。如第10圖中區域D的曲線S22所示， 當負載10的所需功率接近於零時，來自電源轉換器130的幾乎所有功率(約285W)都會流入二次電池120，進而導致二次電池120過電流充電。由於本揭露實施例之供電裝置200之控制單元250能將對二次電池120之充電電流IC限定在不超過充電電流上限設定值Imax，因此能防止電源轉換器130對二次電池120提供過大充電電流所導致的傷害。相較於習知供電裝置而言，如曲線S22所示，由於習知供電裝置沒有控制單元250的設計，習知供電裝置之充電電流大於本揭露實施例之電源轉換器130對二次電池120之充電電流IC(曲線S22相對於充放電交越線L的距離甚大於曲線S21相對於充放電交越線L的距離)，尤其是在示例中的D區的情況下，因此容易導致二次電池損壞。
綜上，由於本揭露實施例供電裝置200之控制單元250，即使負載10處於低的所需功率(如，第10圖所示之C、D區)，電源轉換器130可控制對二次電池120之充電電流IC限定在不超過充電電流上限設定值Imax，因此能防止電源轉換器130對二次電池120提供過大充電電流所導致的傷害。
此外，如第10圖所示，在D區中，當負載10之所需功率最低時，如曲線S31所示，燃料電池110之輸出電壓大於輸出電壓下限設定值Vref3，表示燃料電池110之輸出電流低，使得燃料電池110之負擔也小，電池溫度也低。
請參照第11圖，其繪示第5圖之供電裝置200之第二種供電狀態示意圖。其餘實施例之供電裝置之第二種供電狀態相似或同於供電裝置200之第二種供電狀態，於此不再贅述。
曲線S5表示二次電池120之第一電極端120a所測電流，而曲線S6表示習知供電裝置之二次電池之第一端之所測電流。曲線S7表示燃料電池110之第一電極端110a之所測電壓，而曲線S8表示習知供電裝置之燃料電池之輸出端之所測電壓。
比較曲線S5及S6可知，當負載10之所需功率低時，本揭露實施例之電源轉換器130可將對二次電池120之充電電流IC控制在不超過充電電流上限設定值Imax(曲線S5)，但習知供電裝置之電源轉換器可對二次電池提供大於充電電流上限設定值Imax(曲線S6)之充電電流，此容易傷害二次電池。△I表示本揭露實施例之供電裝置200之二次電池120之第一電極端120a之所測電流在低負載時相較於習知供電裝置之二次電池之第一端之所測電流的充電電流降幅(更安全)。
比較曲線S7及S8可知，當負載10之所需功率低時，本揭露實施例之燃料電池110的輸出電壓大於習知供電裝置之燃料電池的輸出電壓，表示供電裝置200之燃料電池110的輸出電流比習知供電裝置之燃料電池的輸出電流低(負擔低)，此可降低燃料電池110的溫度，增加燃料電池110的使用壽命。
此外，電源轉換器130的輸出電壓上限設定值Vref2是依據二次電池120的充電容量及壽命的考量進行設定，例如以鎳 錳鈷三元材料(NMC)為正極材料的單元鋰離子電池充電電壓上限通常在4.0V~4.3V，如果用於48V電源系統以12單元電池串接成電池模組使用，充電電壓上限可以選擇48V~51.6V。通常電壓上限設定愈高，可用的電容量愈大；但如果從二次電池的使用壽命考量，則應在足夠的容量範圍內，選擇較低的充電電壓。另一方面，燃料電池110的輸出電壓下限設定值Vref3是考量燃料電池110的操作電壓進行設定，一般以質子交換膜(PEM)燃料電池的特性而言，單元電池的電壓在0.6V~0.75V是比較理想的歐姆極化區。高於這個區域，可輸出功率大幅下降；而低於這個電壓就進入濃度極化區，會有比較嚴重的廢熱產生，容易造成燃料電池電堆過熱，引起比較嚴重的性能衰退。因此，如第11圖所示，燃料電池110輸出電壓下限設定值Vref3的設定通常會設置在介於活化極化區與濃度極化區之間的區域，使燃料電池110的輸出電壓操作在比較理想的歐姆極化區。
綜上，本揭露實施例提出一種供電裝置，其燃料電池提供負載一所需功率，而其二次電池可補足所需功率之不足部分。供電裝置更包括電流偵測單元，電流偵測單元可偵測二次電池的端電流，當二次電池之端電流大於或等於充電電流上限設定值，電源轉換器調降輸出電流，以保護二次電池；當二次電池之端電流小於充電電流上限設定值，電源轉換器可調升輸出電流，以對二次電池充電且/或對負載供電。
綜上所述，雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10:負載
100:供電裝置
110:燃料電池
110a,120a:第一電極端
110b,120b:第二電極端
120:二次電池
130:電源轉換器
130e,140e,150e:輸出端
130i,150i:輸入端
130c:控制端
140:電流偵測單元
140a:第一端
140b:第二端
150:控制單元
C:控制訊號
IC:充電電流
Ii:輸入電流
IO:輸出電流
VC:輸出電壓

Claims (15)

  1. 一種燃料電池系統的供電裝置，包括：一燃料電池；一二次電池；一電源轉換器，耦接該燃料電池與該二次電池，且適於將該燃料電池所輸出之電流轉換成一輸出電流；一電流偵測單元，耦接該電源轉換器與該二次電池且適於偵測該輸出電流傳送至該二次電池之一充電電流；一控制單元，耦接該電流偵測單元與該電源轉換器，且適於：當該充電電流大於該二次電池之一充電電流上限設定值時，輸出一調降訊號至該電源轉換器，以調降該輸出電流；及當該充電電流小於該充電電流上限設定值時，輸出一調升訊號至該電源轉換器，以調升該輸出電流；其中，該控制單元包括：一第一比較器，具有一第一比較參考端、一第一比較輸入端及一第一比較輸出端；以及一第一積分器，耦接該第一比較器與該電源轉換器；其中，該第一比較輸入端耦接該電流偵測單元，以接收來自於該電流偵測單元之對應該充電電流的一電壓訊號值，該第一比較輸出端耦接該第一積分器，該第一比較參考端參考該充電電流上限設定值所對應之一電壓訊號上限設定值，該第一比較器透過該第一比較輸出端輸出對應該充電電流的該電壓訊號值與對應該充電電流上限設定值之該電壓訊號上限設定值 之一第一比較結果電壓值，該第一積分器將每一時點之該第一比較結果電壓值積分成一第一電壓積分值，該電源轉換器依據該第一電壓積分值控制該輸出電流。
  2. 如請求項1所述之供電裝置，其中該電源轉換器具有一輸出端；該控制單元包括：一第二比較器，具有一第二比較參考端、一第二比較輸入端及一第二比較輸出端；以及一第二積分器，耦接該第二比較器與該電源轉換器；其中，該第二比較輸入端耦接該電源轉換器之該輸出端，以偵測該電源轉換器之一輸出電壓，該第二比較輸出端耦接該第二積分器，該第二比較參考端參考該電源轉換器之一輸出電壓上限設定值，該第二比較器透過該第二比較輸出端輸出該輸出電壓之值與該輸出電壓上限設定值之一第二比較結果電壓值，該第二積分器將每一時點之該第二比較結果電壓值積分成一第二電壓積分值，該電源轉換器依據該第二電壓積分值控制該輸出電流。
  3. 如請求項2所述之供電裝置，其中該控制單元包括：一第一二極體，耦接該電源轉換器與該第一積分器；以及一第二二極體，耦接該電源轉換器與該第二積分器；其中，該第一二極體與該第二二極體共同電性連接於一直流電壓準位，該電源轉換器依據該第一電壓積分值與該第二電壓積分值中之最小者控制該輸出電流。
  4. 如請求項2所述之供電裝置，其中該電源轉換器具有一輸入端，該輸入端耦接於該燃料電池；該控制單元包括：一第三比較器，具有一第三比較參考端、一第三比較輸入端及一第三比較輸出端；以及一第三積分器，耦接該第三比較器與該電源轉換器；其中，該第三比較輸入端耦接該電源轉換器之該輸入端，以偵測該電源轉換器之一輸入電壓，該第三比較輸出端耦接該第三積分器，該第三比較參考端參考該燃料電池之一輸出電壓下限設定值，該第三比較器透過該第三比較輸出端輸出該輸入電壓之值與該輸出電壓下限設定值之一第三比較結果電壓值，該第三積分器將每一時點之該第三比較結果電壓值積分成一第三電壓積分值，該電源轉換器依據該第三電壓積分值控制該輸出電流。
  5. 如請求項4所述之供電裝置，其中該控制單元包括：一第一二極體，耦接該電源轉換器與該第一積分器；一第二二極體，耦接該電源轉換器與該第二積分器；以及一第三二極體，耦接該電源轉換器與該第三積分器；其中，該第一二極體、該第二二極體與該第三二極體共同電性連接於一直流電壓準位，該電源轉換器依據該第一電壓積分值、該第二電壓積分值與該第三電壓積分值中之最小者控制該輸出電流。
  6. 如請求項1所述之供電裝置，其中該二次電池具有一最大充電功率，且該充電電流上限設定值不大於該最大充電功率所對應之一最大充電電流上限值。
  7. 如請求項1所述之供電裝置，其中該電源轉換器具有一最大輸出功率，該二次電池具有一最大充電功率，該最大充電功率小於該電源轉換器之該最大輸出功率。
  8. 如請求項1所述之供電裝置，包括：複數個供電模組，各該供電模組包括：該燃料電池，耦接該二次電池；該電源轉換器，耦接該電流偵測單元；以及該控制單元，耦接該電流偵測單元及該電源轉換器。
  9. 如請求項1所述之供電裝置，包括：一參考電壓調整器，耦接該二次電池與該電流偵測單元，該參考電壓調整器適於依據該充電電流所對應之一電壓訊號值、該二次電池之一電池電壓與該二次電池之一電池溫度中至少一者，決定該充電電壓上限設定值所對應之一電壓訊號上限設定值。
  10. 如請求項1所述之供電裝置，包括複數個該電流偵測單元、複數個該二次電池及複數個比較器；各該電流偵測單元耦接於對應之該二次電池，各該比較器具有一比較器輸入端及一比較器輸出端，各該比較器輸入端耦接於對應之該電流偵測單元，而各該比較器輸出端耦接於該控制單元。
  11. 如請求項1所述之供電裝置，包括複數個該電源轉換器，該些電源轉換器並聯於該燃料電池與該電流偵測單元之間。
  12. 如請求項1所述之供電裝置，其中該電源轉換器具有一輸出端，該控制單元具有一輸入端，該電流偵測單元具有一第一端、一第二端及一輸出端，該第一端耦接於該電源轉換器之該輸出端，該第二端耦接於該二次電池，而該電流偵測單元之該輸出端耦接於該控制單元之該輸入端。
  13. 一種燃料電池系統的供電方法，包括：由一供電裝置之一電源轉換器將一燃料電池所輸出之電流轉換成一輸出電流，其中該電源轉換器耦接該燃料電池與一二次電池；該供電裝置之一電流偵測單元偵測該電源轉換器之該輸出電流傳送至該二次電池之一充電電流，其中該電流偵測單元耦接該電源轉換器與該二次電池；當該充電電流大於該二次電池之一充電電流上限設定值時，該供電裝置之一控制單元輸出一調降訊號至該電源轉換器，以調降該輸出電流，其中該控制單元耦接該電流偵測單元與該電源轉換器；以及當該充電電流小於該充電電流上限設定值時，該控制單元輸出一調升訊號至該電源轉換器，以調升該輸出電流；其中，該供電方法更包括： 輸出該充電電流之值所對應之一電壓訊號值與對應該充電電流上限值之一電壓訊號上限設定值的一第一比較結果電壓值；對複數個該第一比較結果電壓值進行積分，以取得一第一電壓積分值；以及依據該第一電壓積分值，輸出該調降訊號或該調升訊號至該電源轉換器。
  14. 如請求項13所述之供電方法，更包括：輸出該電源轉換器之一輸出電壓之值與該電源轉換器之一輸出電壓上限設定值的一第二比較結果電壓值；對複數個該第二比較結果電壓值進行積分，以取得一第二電壓積分值；以及依據該第一電壓積分值與該第二電壓積分值之最小者，輸出該調降訊號或該調升訊號至該電源轉換器。
  15. 如請求項14所述之供電方法，更包括：輸出該電源轉換器之一輸入電壓之值與該電源轉換器之一輸入電壓下限設定值的一第三比較結果電壓值；對複數個該第三比較結果電壓值進行積分，以取得一第三電壓積分值；以及依據該第一電壓積分值、該第二電壓積分值與該第三電壓積分值之最小者，輸出該調降訊號或該調升訊號至該電源轉換器。
TW111146012A 2021-12-30 2022-11-30 供電裝置及應用其之供電方法 TWI823694B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110149623 2021-12-30
TW110149623 2021-12-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202327220A TW202327220A (zh) 2023-07-01
TWI823694B true TWI823694B (zh) 2023-11-21

Family

ID=86975542

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111146012A TWI823694B (zh) 2021-12-30 2022-11-30 供電裝置及應用其之供電方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230216307A1 (zh)
CN (1) CN116388358A (zh)
TW (1) TWI823694B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1917324A (zh) * 2005-08-18 2007-02-21 财团法人工业技术研究院 混成供电装置及其电源管理方法
CN100452512C (zh) * 2007-04-27 2009-01-14 新源动力股份有限公司 一种燃料电池发电系统功率输出的控制方法和控制系统
CN101515723A (zh) * 2008-02-19 2009-08-26 思柏科技股份有限公司 多电源之混合电力装置
CN102089179A (zh) * 2008-05-13 2011-06-08 清洁车辆有限公司 电力供应单元、为电力供应单元的蓄电池以及具有电力供应单元的轻型电动车进行充电的方法
TWI532294B (zh) * 2014-01-09 2016-05-01 Portable compound battery system
JP6022145B2 (ja) * 2011-02-16 2016-11-09 株式会社Ｎｔｔドコモ 二次電池充電装置及び二次電池充電システム
CN106848347A (zh) * 2017-02-14 2017-06-13 北京东方华氢科技有限公司 一种供电系统及电力供应的控制方法
CN108367685A (zh) * 2015-09-16 2018-08-03 高通股份有限公司 用于自主交通工具的电池管理系统
US10230245B2 (en) * 2006-12-06 2019-03-12 Solaredge Technologies Ltd Battery power delivery module

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102089956B (zh) * 2008-07-11 2013-06-05 丰田自动车株式会社 电池的充放电控制装置以及具备该装置的混合动力汽车

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1917324A (zh) * 2005-08-18 2007-02-21 财团法人工业技术研究院 混成供电装置及其电源管理方法
US10230245B2 (en) * 2006-12-06 2019-03-12 Solaredge Technologies Ltd Battery power delivery module
CN100452512C (zh) * 2007-04-27 2009-01-14 新源动力股份有限公司 一种燃料电池发电系统功率输出的控制方法和控制系统
CN101515723A (zh) * 2008-02-19 2009-08-26 思柏科技股份有限公司 多电源之混合电力装置
CN102089179A (zh) * 2008-05-13 2011-06-08 清洁车辆有限公司 电力供应单元、为电力供应单元的蓄电池以及具有电力供应单元的轻型电动车进行充电的方法
JP6022145B2 (ja) * 2011-02-16 2016-11-09 株式会社Ｎｔｔドコモ 二次電池充電装置及び二次電池充電システム
TWI532294B (zh) * 2014-01-09 2016-05-01 Portable compound battery system
CN108367685A (zh) * 2015-09-16 2018-08-03 高通股份有限公司 用于自主交通工具的电池管理系统
CN106848347A (zh) * 2017-02-14 2017-06-13 北京东方华氢科技有限公司 一种供电系统及电力供应的控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN116388358A (zh) 2023-07-04
US20230216307A1 (en) 2023-07-06
TW202327220A (zh) 2023-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI472446B (zh) 混合動力電源系統
KR102392376B1 (ko) 배터리 시스템
KR101631065B1 (ko) 배터리 시스템 및 배터리 연결방법
US8232776B2 (en) Charging method for an assembled cell and an assembled cell system
US7821225B2 (en) Hybrid power supply and power management method thereof
CN101534017B (zh) 一种多节锂电池的充放电保护电路
EP3620324B1 (en) Power supply device, flying tool using same and power supply method thereof
US20160351983A1 (en) Passive power management and battery charging for hybrid fuel cell/battery system
US20130187465A1 (en) Power management system
US20100117602A1 (en) Secondary battery protection circuit
KR20130138611A (ko) 에너지 저장 시스템
KR20120140647A (ko) 충전 방법
CN1933279A (zh) 二次电池充电装置
JP5664310B2 (ja) 直流電源装置
CN201341019Y (zh) 一种多节锂电池的充放电保护电路
WO2003088405A3 (en) Power management for hybrid battery systems
KR102208016B1 (ko) 배터리 분산 배치에 의한 에너지 저장 시스템
EP1803203B1 (en) Apparatus and method for charging an accumulator
TWI823694B (zh) 供電裝置及應用其之供電方法
JP5284029B2 (ja) 組電池パック及び組電池パックの製造方法
JP2017127173A (ja) 蓄電装置
CN101834311A (zh) 锂二次电池组
CN210866412U (zh) 多级电压式的电池结构
KR102552339B1 (ko) 슈퍼커패시터 급속 충전 제어장치 및 그 제어방법
CN211296584U (zh) 一种快速检测输入电压跌落同时降低输出功率的电路