TWI847140B - 移動式之電池裝置 - Google Patents
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Abstract
一種移動式之電池裝置，包含一通訊模組、一電能儲存模組、一電力轉換模組、一區塊鏈管理模組及一運算模組。在該運算模組接收到一包含一欲充電內容的交易資訊後，經由該區塊鏈管理模組將該交易資訊寫入一分散式帳本中，在該運算模組接收到一對應該交易資訊並包含一放電內容的放電指示後，根據該放電指示控制該電能儲存模組提供電力至該電力轉換模組以輸出符合一待充電裝置之充電規格的電壓至該待充電裝置，並產生一對應該交易資訊並指示出該電能儲存模組所提供之電力的放電資訊，且經由該區塊鏈管理模組將該放電資訊寫入該分散式帳本中。
Description
本發明是有關於一種電池，特別是指一種提供儲能電池調度的移動式之電池裝置。
電動車充電時段與地點，會因使用者用車行為差異，產生極高不確定性，隨機的充電行為將對電網產生短時間且大量之變動負載，因此在大量電動車併入電網時，將可能導致電力系統供需區域嚴重失衡，除對電網造成衝擊外，亦無法滿足使用者之充電需求。
現有的電動車停車場，在面對突然蜂擁而至的電動車充電需求時，將面臨配電系統供電限制而無法滿足電動車充電需求，此外，位於精華商業區域、熱門景點或偏遠風景區的電動車停車場，因場域變壓器容量的限制，無法全面佈建快速充電樁，因而無法滿足使用族群的快速充電需求，故實有必要提供一套可移動式的儲能電池，來支援電動車停車場。
因此，本發明的目的，即在提供一種提供電池調度以滿足各區域電動車充電需求，並維持各區域電網供需平衡的移動式之電池裝置。
於是，本發明移動式之電池裝置，適用於對一待充電裝置進行充電，且經由一通訊網路與一雲端節點及一交易平台連接，並包含一連接至該第一通訊網路的通訊模組、一電能儲存模組、一電連接該電能儲存模組的電力轉換模組、一電連接該通訊模組的區塊鏈管理模組，及一電連接該通訊模組、該電力轉換模組、該電能儲存模組與該區塊鏈管理模組的運算模組。
該電能儲存模組用於提供電力。
該電力轉換模組用於將該電能儲存模組所提供之電力轉換為符合該待充電裝置之充電規格的電壓。
該區塊鏈管理模組儲存有一分散式帳本，並用於管理該分散式帳本。
其中，在該運算模組經由該第一通訊網路透過該通訊模組接收到來自該交易平台的一包含一欲充電內容的交易資訊後，經由該區塊鏈管理模組將該交易資訊寫入該分散式帳本中，在該運算模組經由該第一通訊網路透過該通訊模組接收到來自該雲端節點的一對應該交易資訊並包含一放電內容的放電指示後，根據該放電
指示控制該電能儲存模組提供電力至該電力轉換模組以輸出符合該待充電裝置之充電規格的電壓至該待充電裝置，並產生一對應該交易資訊並指示出該電能儲存模組所提供之電力的放電資訊，且經由該區塊鏈管理模組將該放電資訊寫入該分散式帳本中。
本發明的功效在於：藉由該運算模組在接收到該放電指示後，根據該放電指示控制該電能儲存模組提供電力至該電力轉換模組以輸出符合該待充電裝置之充電規格的電壓至該待充電裝置，以在需要時將該移動式之電池裝置調度至現場，並提供電力予該待充電裝置，進而滿足充電需求，及維持電網供需平衡。此外，藉由將該放電資訊寫入該分散式帳本中，能確保電動車的充電交易保持公平與公正性。
1:移動式之電池裝置
2:雲端節點
3:交易平台
4:使用端
11:通訊模組
12:物聯網模組
13:電能儲存模組
14:電力轉換模組
15:區塊鏈管理模組
16:加解密模組
17:分析預測模組
18:電池管理模組
19:運算模組
150:分散式帳本
100:第一通訊網路
101:第二通訊網路
31~32:步驟
41~42:步驟
51~52:步驟
61~66:步驟
71~74:步驟
81~84:步驟
91~94:步驟
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一方塊圖，說明本發明移動式之電池裝置之實施例經由一第一通訊網路與一雲端節點及一交易平台連接，並經由一第二通訊網路與多個其他的移動式之電池裝置連接；圖2是一方塊圖，說明本發明移動式之電池裝置之實施例的細部構件；
圖3是一流程圖，說明一電力交易方法的一安全性分析程序；圖4是一流程圖，說明一電力交易方法的一壽命評估程序；圖5是一流程圖，說明一電力交易方法的一放電預測程序；圖6是一流程圖，說明一電力交易方法的一放電交易程序；圖7是一流程圖，說明一電力交易方法的一需量反應程序；圖8是一流程圖，說明一電力交易方法的一輔助放電程序；及圖9是一流程圖，說明一電力交易方法的一輔助充電程序。
參閱圖1與圖2，本發明移動式之電池裝置1的一實施例，適用於對一待充電裝置(圖未示)進行充電，且經由一第一通訊網路100與一雲端節點2及一交易平台3連接，並經由一第二通訊網路101與多個其他的移動式之電池裝置1連接，該交易平台3還經由該第一通訊網路100與一由一使用者所持有之使用端4連接。每一移動式之電池裝置1包含一連接至該第一通訊網路100與該第二通訊網路101的通訊模組11、一物聯網模組12、一電能儲存模組13、一電連接該電能儲存模組13的電力轉換模組14、一區塊鏈管理模組15、一電連接該通訊模組11、該物聯網模組12與該區塊鏈管理模組15的加解密模組16、一分析預測模組17、一電連接該分析預測模組17的電池管理模組18，及一電連接該通訊模組11、該物聯
網模組12、該電力轉換模組14、該電能儲存模組13、該區塊鏈管理模組15、該加解密模組16與該分析預測模組17的運算模組19。在本實施例中，每一移動式之電池裝置1可被整合成一單晶片，又或者每一移動式之電池裝置1所包含的每一模組皆可被實作為一對應的積體電路(integrated circuit，簡稱IC)，此外，該通訊模組11、該物聯網模組12、該電力轉換模組14、該電能儲存模組13、該區塊鏈管理模組15、該加解密模組16與該分析預測模組17係受該運算模組19之控制而進行其對應之功能。由於每一移動式之電池裝置1的作動相似，以下僅以單一移動式之電池裝置1來做說明。
該物聯網模組12用於與該等其他的移動式之電池裝置1通訊。
該電能儲存模組13用於提供電力。
該電力轉換模組14用於將該電能儲存模組13所提供之電力轉換為符合該待充電裝置之充電規格的電壓。
該區塊鏈管理模組15儲存有一分散式帳本150，並用於管理該分散式帳本150。
該加解密模組16用於加解密資料。
該分析預測模組17儲存有一用於判定一待評估電池之運作是否安全的安全性分析模型、一用於預測該待評估電池之使用壽命的壽命評估模型，及一用於預測該待評估電池之放電狀況的放電
預測模型。
該電池管理模組18用於獲得並傳送所對應之移動式之電池裝置1的一電池資訊至該分析預測模組17，其中該電池資訊包含該移動式之電池裝置1之一電壓、一電流、一溫度及一氣體濃度之至少一者。
以下將藉由一電力交易方法來說明該移動式之電池裝置1中各元件的運作細節，該電力交易方法依序包含一安全性分析程序、一壽命評估程序、一放電預測程序、一放電交易程序、一需量反應程序、一輔助放電程序，及一輔助充電程序。
參閱圖1、圖2與圖3，該電力交易方法的安全性分析程序說明了如何分析該移動式之電池裝置1之運作安全性，並包含下列步驟。
在步驟31中，在該分析預測模組17接收到來自該電池管理模組18的該電池資訊後，該分析預測模組17根據該電池資訊利用該安全性分析模型獲得該移動式之電池裝置1之一運作安全性。
值得一提的是，該安全性分析模型的模型參數係事先經由一運算裝置如，該雲端節點2根據多筆運作訓練資料利用一機器學習演算法而獲得，接著，該雲端節點2經由該第一通訊網路100傳送該安全性分析模型的模型參數至該移動式之電池裝置1，以供該分析預測模組17根據該安全性分析模型的模型參數獲得該安全
性分析模型。每筆運作訓練資料包含相關於任一移動式之電池裝置1的一訓練電壓、一訓練電流、一訓練溫度與一訓練氣體濃度之至少一者，及其對應之訓練運作安全性。
在步驟32中，該分析預測模組17將該運作安全性傳送至該運算模組19。
參閱圖1、圖2與圖4，該電力交易方法的壽命評估程序說明了如何預測該移動式之電池裝置1之使用壽命，並包含下列步驟。
在步驟41中，在該分析預測模組17接收到來自該電池管理模組18的該電池資訊後，該分析預測模組17根據該電池資訊利用該壽命評估模型獲得該移動式之電池裝置1之一使用壽命。
值得一提的是，該壽命評估模型的模型參數係事先經由該運算裝置如，該雲端節點2根據多筆壽命訓練資料利用該機器學習演算法而獲得，接著，該雲端節點2經由該第一通訊網路100傳送該壽命評估模型的模型參數至該移動式之電池裝置1，以供該分析預測模組17根據該壽命評估模型的模型參數獲得該壽命評估模型。每筆壽命訓練資料包含相關於任一移動式之電池裝置1的該訓練電壓、該訓練電流、該訓練溫度與該訓練氣體濃度之至少一者，及其對應之訓練使用壽命。
在步驟42中，該分析預測模組17將該使用壽命傳送至該
運算模組19。
參閱圖1、圖2與圖5，該電力交易方法的放電預測程序說明了如何預測該移動式之電池裝置1之放電狀況，並包含下列步驟。
在步驟51中，該分析預測模組17根據一早於該未來時間區間的先前時間區間的放電資訊，利用該放電預測模型獲得一指示出該移動式之電池裝置1在該未來時間區間之放電狀況的預測放電資訊。
值得一提的是，該放電預測模型的模型參數係事先經由該運算裝置如，該雲端節點2根據多筆放電訓練資料利用該機器學習演算法而獲得，接著，該雲端節點2經由該第一通訊網路100傳送該放電預測模型的模型參數至該移動式之電池裝置1，以供該分析預測模組17根據該放電預測模型的模型參數獲得該放電預測模型。每筆放電訓練資料包含相關於任一移動式之電池裝置1在該當前時間區間(如，今天)及該先前時間區間(如，今天以前一週)之當前的放電資訊(如，今天整天的放電資訊)及先前的放電資訊(如，今天以前一整週的放電資訊)。
在步驟52中，該分析預測模組17將該預測放電資訊傳送至該運算模組19。
值得特別說明的是，在該運算模組19接收到該運作安全
性、該使用壽命及該預測放電資訊後，該運算模組19根據該運作安全性、該使用壽命及該預測放電資訊產生一電池狀態資訊，並經由該加解密模組16加密該電池狀態資訊，且經由該通訊模組11透過該第一通訊網路100傳送經加密的該電池狀態資訊至該雲端節點2。
參閱圖1、圖2與圖6，該電力交易方法的放電交易程序說明了該移動式之電池裝置1如何進行放電交易，並包含下列步驟。
在步驟61中，當該交易平台3接收到來自該使用端4且包含一欲充電內容的交易資訊時，該交易平台3經由該第一通訊網路100傳送經加密的該交易資訊至該移動式之電池裝置1。
在步驟62中，該雲端節點2根據自該交易平台3所獲得之該交易資訊及自該移動式之電池裝置1所獲得之該電池狀態資訊，進行一最佳化排程，以獲得一對應該交易資訊並包含一放電內容的放電指示，並經由該第一通訊網路100傳送經加密的該放電指示至該移動式之電池裝置1。
值得特別說明的是，由於本發明之重點不在於該雲端節點2如何進行習知之最佳化排程，以獲得該放電指示，故在此不贅述其細節。
在步驟63中，在該移動式之電池裝置1之運算模組19經由該第一通訊網路100透過該通訊模組11接收到來自該交易平台3
之經加密的該交易資訊後，該運算模組19先經由該加解密模組16解密經加密的該交易資訊，再經由該區塊鏈管理模組15將解密後的該交易資訊寫入該分散式帳本150中。
在步驟64中，在該運算模組19經由該第一通訊網路100透過該通訊模組11接收到來自該雲端節點2的經加密的該放電指示後，該運算模組19經由該加解密模組16解密經加密的該放電指示。
在步驟65中，該運算模組19根據解密後的該放電指示控制該電能儲存模組13提供電力至該電力轉換模組14以輸出符合該待充電裝置之充電規格的電壓至該待充電裝置。
在步驟66中，該運算模組19產生一對應該交易資訊並指示出該電能儲存模組13所提供之電力的放電資訊，且經由該加解密模組16加密該放電資訊，並經由該區塊鏈管理模組15將加密後的該放電資訊寫入該分散式帳本150中。
值得一提的是，當該放電指示還包含該等其他的移動式之電池裝置1中之一合作移動式之電池裝置1的識別符時，即代表該移動式之電池裝置1需與該合作移動式之電池裝置1共同合作放電予該待充電裝置，此時，在步驟65中，該運算模組19還根據該放電指示中的識別符控制該物聯網模組12透過該通訊模組11經由該第二通訊網路101傳送一溝通電壓至該合作移動式之電池裝置1，以使該合作移動式之電池裝置1輸出符合該溝通電壓的電壓至該待
充電裝置。
參閱圖1、圖2與圖7，該電力交易方法的需量反應程序說明了該移動式之電池裝置1如何參與需量反應，並包含下列步驟。
在步驟71中，該交易平台3經由該第一通訊網路100傳送經加密的一需量參與請求至該移動式之電池裝置1，其中，該需量參與請求相關於需量反應且包含一待放電內容。
在步驟72中，在該運算模組19經由該第一通訊網路100透過該通訊模組11接收到來自該交易平台3之經加密的該需量參與請求後，該運算模組19先經由該加解密模組16解密經加密的該需量參與請求，再經由該區塊鏈管理模組15將解密後的該需量參與請求中之待放電內容寫入該分散式帳本150中。
在步驟73中，該運算模組19根據該待放電內容控制該電能儲存模組13提供電力至該電力轉換模組14以輸出電壓。
在步驟74中，該運算模組19產生一對應該待放電內容並指示出該電能儲存模組13所提供之電力的需量放電資訊，且經由該加解密模組16加密該需量放電資訊，並經由該區塊鏈管理模組15將加密後的該需量放電資訊寫入該分散式帳本150中。
參閱圖1、圖2與圖8，該電力交易方法的輔助放電程序說明了該移動式之電池裝置1如何參與輔助服務，且透過放電來穩定電網，並包含下列步驟。
在步驟81中，該交易平台3經由該第一通訊網路100傳送經加密的一輔助放電請求至該移動式之電池裝置1，其中，該輔助放電請求相關於輔助服務且包含一輔助放電內容。
在步驟82中，在該運算模組19經由該第一通訊網路100透過該通訊模組11接收到來自該交易平台3之經加密的該輔助放電請求後，該運算模組19先經由該加解密模組16解密經加密的該輔助放電請求，再經由該區塊鏈管理模組15將解密後的該輔助放電請求中之輔助放電內容寫入該分散式帳本150中。
在步驟83中，該運算模組19還根據該輔助放電內容控制該電能儲存模組13提供電力至該電力轉換模組14以輸出電壓。
在步驟84中，該運算模組19產生一對應該輔助放電內容並指示出該電能儲存模組13所提供之電力的輔助放電資訊，且經由該加解密模組16加密該輔助放電資訊，並經由該區塊鏈管理模組15將加密後的該輔助放電資訊寫入該分散式帳本150中。
參閱圖1、圖2與圖9，該電力交易方法的輔助充電程序說明了該移動式之電池裝置1如何參與輔助服務，且透過充電來穩定電網，並包含下列步驟。
在步驟91中，該交易平台3經由該第一通訊網路100傳送經加密的一輔助充電請求至該移動式之電池裝置1，其中，該輔助充電請求相關於輔助服務且包含一輔助充電內容。
在步驟92中，在該運算模組19經由該第一通訊網路100透過該通訊模組11接收到來自該交易平台3之經加密的該輔助充電請求後，該運算模組19先經由該加解密模組16解密經加密的該輔助充電請求，再經由該區塊鏈管理模組15將解密後的該輔助充電請求中之輔助充電內容寫入該分散式帳本150中。
在步驟93中，該運算模組19還根據該輔助充電內容控制該電能儲存模組13儲存所接收到之電力。
在步驟94中，該運算模組19產生一對應該輔助充電內容並指示出該電能儲存模組13所儲存之電力的輔助充電資訊，且經由該加解密模組16加密該輔助充電資訊，並經由該區塊鏈管理模組15將加密後的該輔助充電資訊寫入該分散式帳本150中。
在本實施方式中，可將本發明移動式之電池裝置1應用於電動車停車場，透過本發明移動式之電池裝置1，電動車停車場即能克服場域原本的配電系統上限，以滿足更龐大的電動車充電需求，且能提供更多的快速充電服務，同時透過區塊鏈系統進行電力資訊的紀錄，保證交易的公平與公正性。此外，亦可將本發明移動式之電池裝置1作為電動車緊急充電使用，透過模組化的移動式之電池裝置1，配合外送平台進行調度，以支援緊急充電。
綜上所述，本發明移動式之電池裝置1，透過執行該安全性分析程序、該壽命評估程序與該放電預測程序，可對該移動式之
電池裝置1進行電池安全狀態即時監控，並進行即時性地電池健康度預測，還可預測電池的放電狀況，以適時地調配電池，此外，透過執行該放電交易程序，可滿足充電需求，並保證交易的公平與公正性，再者，透過執行該需量反應程序、該輔助放電程序，及該輔助充電程序，可將移動式之電池裝置1堆疊組裝成大型儲能櫃來做為虛擬電廠使用，維持區域電網的供需平衡，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
11:通訊模組
12:物聯網模組
13:電能儲存模組
14:電力轉換模組
15:區塊鏈管理模組
16:加解密模組
17:分析預測模組
18:電池管理模組
19:運算模組
150:分散式帳本
Claims (10)
- 一種移動式之電池裝置，適用於對一待充電裝置進行充電，且經由一第一通訊網路與一雲端節點及一交易平台連接，並包含：一通訊模組，連接至該第一通訊網路；一電能儲存模組，用於提供電力；一電力轉換模組，電連接該電能儲存模組，用於將該電能儲存模組所提供之電力轉換為符合該待充電裝置之充電規格的電壓；一區塊鏈管理模組，電連接該通訊模組，且儲存有一分散式帳本，並用於管理該分散式帳本；及一運算模組，電連接該通訊模組、該電力轉換模組、該電能儲存模組及該區塊鏈管理模組；其中，在該運算模組經由該第一通訊網路透過該通訊模組接收到來自該交易平台的一包含一欲充電內容的交易資訊後，經由該區塊鏈管理模組將該交易資訊寫入該分散式帳本中，在該運算模組經由該第一通訊網路透過該通訊模組接收到來自該雲端節點的一對應該交易資訊並包含一放電內容的放電指示後，根據該放電指示控制該電能儲存模組提供電力至該電力轉換模組以輸出符合該待充電裝置之充電規格的電壓至該待充電裝置，並產生一對應該交易資訊並指示出該電能儲存模組所提供之電力的放電資訊，且經由該區塊鏈管理模組將該放電資訊寫入該分散式帳本中。
- 如請求項1所述的移動式之電池裝置，還包含一電連接該區塊鏈管理模組、該通訊模組與該運算模組的加解密模組，其中該交易資訊及該放電指示係經過加密，在該運算模組接收到經加密的該交易資訊後，該運算模組先經由該加解密模組解密經加密的該交易資訊，再經由該區塊鏈管理模組將解密後的該交易資訊寫入該分散式帳本中，在該運算模組接收到經加密的該放電指示後，該運算模組先經由該加解密模組解密經加密的該放電指示，再根據該放電指示控制該電能儲存模組提供電力至該電力轉換模組，且該運算模組先經由該加解密模組加密該放電資訊，再經由該區塊鏈管理模組將經加密的該放電資訊寫入該分散式帳本中。
- 如請求項1所述的移動式之電池裝置，還包含：一分析預測模組，電連接該運算模組，並儲存有一用於判定一待評估電池之運作是否安全的安全性分析模型；及一電池管理模組，電連接該分析預測模組，並用於獲得並傳送該移動式之電池裝置的一電池資訊至該分析預測模組，其中該電池資訊包含該移動式之電池裝置之一電壓、一電流、一溫度及一氣體濃度之至少一者；其中，在該分析預測模組接收到該電池資訊後，該分析預測模組根據該電池資訊利用該安全性分析模型獲得該移動式之電池裝置之一運作安全性。
- 如請求項3所述的移動式之電池裝置，其中，該分析預測 模組還儲存有一用於預測該待評估電池之使用壽命的壽命評估模型，在該分析預測模組接收到該電池資訊後，該分析預測模組還根據該電池資訊利用該壽命評估模型獲得該移動式之電池裝置之一使用壽命。
- 如請求項4所述的移動式之電池裝置，其中，該分析預測模組還儲存有一用於預測該待評估電池之放電狀況的放電預測模型，該分析預測模組還用於根據一早於一未來時間區間的先前時間區間的放電資訊，利用該放電預測模型獲得一指示出該移動式之電池裝置在該未來時間區間之放電狀況的預測放電資訊。
- 如請求項5所述的移動式之電池裝置，還包含一電連接該通訊模組與該運算模組的加解密模組，其中，該分析預測模組還將該運作安全性、該使用壽命及該預測放電資訊傳送至該運算模組，在該運算模組接收到該運作安全性、該使用壽命及該預測放電資訊後，該運算模組根據該運作安全性、該使用壽命及該預測放電資訊產生一電池狀態資訊，並經由該加解密模組加密該電池狀態資訊，且經由該通訊模組透過該第一通訊網路傳送經加密的該電池狀態資訊至該雲端節點，以使該雲端節點根據自該交易平台所獲得之該交易資訊及該電池狀態資訊，獲得該放電指示並經由該第一通訊網路傳送至該移動式之電池裝置。
- 如請求項1所述的移動式之電池裝置，其中，在該運算模組經由該第一通訊網路透過該通訊模組接收到來自該交易平台的一相關於需量反應且包含一待放電內容的需量 參與請求後，經由該區塊鏈管理模組將該待放電內容寫入該分散式帳本中，該運算模組還根據該待放電內容控制該電能儲存模組提供電力至該電力轉換模組以輸出電壓，並產生一對應該待放電內容並指示出該電能儲存模組所提供之電力的需量放電資訊，且經由該區塊鏈管理模組將該需量放電資訊寫入該分散式帳本中。
- 如請求項1所述的移動式之電池裝置，其中，在該運算模組經由該第一通訊網路透過該通訊模組接收到來自該交易平台的一相關於輔助服務且包含一輔助放電內容的輔助放電請求後，經由該區塊鏈管理模組將該輔助放電內容寫入該分散式帳本中，該運算模組還根據該輔助放電內容控制該電能儲存模組提供電力至該電力轉換模組以輸出電壓，並產生一對應該輔助放電內容並指示出該電能儲存模組所提供之電力的輔助放電資訊，且經由該區塊鏈管理模組將該輔助放電資訊寫入該分散式帳本中。
- 如請求項1所述的移動式之電池裝置，其中，在該運算模組經由該第一通訊網路透過該通訊模組接收到來自該交易平台的一相關於輔助服務且包含一輔助充電內容的輔助充電請求後，經由該區塊鏈管理模組將該輔助充電內容寫入該分散式帳本中，該運算模組還根據該輔助充電內容控制該電能儲存模組儲存所接收到之電力，並產生一對應該輔助充電內容並指示出該電能儲存模組所儲存之電力的輔助充電資訊，且經由該區塊鏈管理模組將該輔助充電資訊寫入該分散式帳本中。
- 如請求項1所述的移動式之電池裝置，還經由一第二通訊網路與多個其他的移動式之電池裝置連接，該通訊模組還連接至該第二通訊網路，該移動式之電池裝置還包含一用於與該等其他的移動式之電池裝置通訊之物聯網模組，其中，該放電指示還包含該等其他的移動式之電池裝置中之一合作移動式之電池裝置的識別符，該運算模組還根據該識別符控制該物聯網模組透過該通訊模組經由該第二通訊網路傳送一溝通電壓至該合作移動式之電池裝置，以使該合作移動式之電池裝置輸出符合該溝通電壓的電壓至該待充電裝置。
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