TWM572579U - Wide area intelligent power management system - Google Patents

Abstract

一種廣域型智慧電能管理系統，包含一偵測單元、一電力控制切換單元及一電能控制單元。該偵測單元偵測一電池模組之一量測電壓值及一量測電流值，及偵測一控制系統之狀態。該電力控制切換單元用以切換該電池模組與該控制系統之電連接狀態。該電能控制單元包括一控制模組及一雙自我學習式電池估測模組，該控制模組控制該電力控制切換單元切換電連接狀態。藉由設置整合該偵測單元、該電力控制切換單元及該電能控制單元，可以達到電力偵測、分配、控制之功能，且可簡化與該廣域型智慧電能管理系統搭配之該電池模組的架構，所以，可縮減該電池模組汰舊之成本及減少組裝程序，具有提升管理維護上的便利性及降低成本之功效。

Description

廣域型智慧電能管理系統

本新型是有關於一種管理系統，特別是指一種廣域型智慧電能管理系統。

電力已經成為維持現代生活不可或缺的一環，當大型建築、基地台、儲能設備或車輛等在規劃電力配置時，會需要搭配設置一電能分配單元(Power Distribution Unit，縮寫為PDU)處理整體電能的偵測及分配，然而，目前的電能分配單元僅有簡單的過電流或過電壓保護功能(例如使用保險絲)，其整體設計仍有研發進步空間。

因此，本新型之目的，即在提供一種可提高管理便利性的廣域型智慧電能管理系統。

於是，本新型廣域型智慧電能管理系統，適用於電連接一電池模組及一控制系統，包含一偵測單元、一電力控制切換單元及一電能控制單元。

該偵測單元適用於電連接該電池模組及該控制系統，偵測該電池模組之一量測電壓值及一量測電流值，及偵測該控制系統之狀態。

該電力控制切換單元適用於電連接該電池模組與該控制系統，並用以切換該電池模組與該控制系統之電連接狀態。

該電能控制單元包括一控制模組及一雙自我學習式電池估測模組，該控制模組電連接該偵測單元與該電力控制切換單元，接收該量測電壓值、該量測電流值、一電池狀態值及一電池電量值，並至少根據該量測電壓值及該量測電流值控制該電力控制切換單元切換電連接狀態，該雙自我學習式電池估測模組接收該量測電壓值及該量測電流值並根據該量測電壓值及該量測電流值估算及輸出該電池狀態值及該電池電量值。

本新型之功效在於：藉由設置整合該偵測單元、該電力控制切換單元及該電能控制單元，可以達到電力偵測、分配、控制之功能，且可簡化與該廣域型智慧電能管理系統搭配之該電池模組的架構，所以，可縮減該電池模組汰舊之成本及減少組裝程序，具有提升管理維護上的便利性及降低成本之功效。

參閱圖1，本新型廣域型智慧電能管理系統之一實施例，適用於電連接一控制系統8及一電池模組9，包含一偵測單元2、一電力控制切換單元3、一通訊單元4，及一電能控制單元5。

其中，該電池模組9包括複數電池(圖未示)，該控制系統8可以是任何使用電能的系統，例如大型建築之電力配置系統、基地台之電力系統、儲能設備或車輛之控制系統等。

該偵測單元2適用於電連接該控制系統8及該電池模組9，偵測該電池模組9之一量測電壓值及一量測電流值，及偵測該控制系統8之狀態。該偵測單元2包括一電池電芯電壓溫度偵測模組21、一低電壓偵測模組22，及一高壓電流偵測模組23。

該電池電芯電壓溫度偵測模組21適用於電連接該電池模組9，偵測該電池模組9之一電芯電壓值及一溫度值並輸出。

該低電壓偵測模組22適用於電連接該控制系統8，偵測該控制系統8之低電壓狀態並輸出，其中，該低電壓狀態可為電壓值、電流值等訊息。

該高壓電流偵測模組23適用於電連接該控制系統8，偵測該控制系統8之高壓電流並輸出。

該電力控制切換單元3適用於電連接該控制系統8與該電池模組9，並用以切換該控制系統8與該電池模組9之電連接狀態。該電力控制切換單元3包括一電池繼電器模組31、一低壓繼電器模組32及一高壓繼電器模組33。其中，該電池繼電器模組31、該低壓繼電器模組32及該高壓繼電器模組33可以各自使用複數繼電器(圖未示)實施。

該電池繼電器模組31適用於電連接該電池模組9，受該電能控制單元5控制以切換該電池模組9之供電狀態。

該低壓繼電器模組32及該高壓繼電器模組33適用於電連接該控制系統8，並分別受該電能控制單元5控制以切換該控制系統8之低電壓及高電壓的供電狀態。

該通訊單元4電連接該偵測單元2、該電力控制切換單元3與該電能控制單元5，提供該偵測單元2、該電力控制切換單元3與該電能控制單元5間之信號連接。該通訊單元4包括一內部通訊模組41及一警告通訊模組42。

該內部通訊模組41提供偵測單元2、該電力控制切換單元3與該電能控制單元5間之信號連接，例如應用於車輛時，可使用控制器區域網路(Controller Area Network，縮寫為CAN BUS)實施。

該警告通訊模組42電連接該電能控制單元5，受該電能控制單元5控制以輸出一異常信號。於實際應用時，該警告通訊模組42亦可信號連接至一手機(圖未示)或一警示燈(圖未示)等裝置，以發出震動、燈光、或文字訊息等方式警告系統維護者。

該電能控制單元5包括一控制模組51及一雙自我學習式電池估測模組52。

該控制模組51電連接該偵測單元2、該電力控制切換單元3，及該通訊單元4，接收該量測電壓值、該量測電流值、一電池狀態值及一電池電量值，並至少根據該量測電壓值及該量測電流值控制該電力控制切換單元3切換電連接狀態。

其中，該電池狀態值可為一電池老化值(State of Aging，縮寫為SOA)或一電池健康值(State of Health，縮寫為SOH)。

該控制模組51接收該電池模組9之該電芯電壓值及該溫度值、該控制系統8之低電壓狀態及高壓電流，並於判斷上述任一數值或狀態為異常時，控制該警告通訊模組42輸出該異常信號以告知系統維護者系統異常，且根據所判斷之異常情況，控制該電池繼電器模組31、該低壓繼電器模組32或該高壓繼電器模組33切換為不導通，亦即，切斷該電池模組9之供電，或切換該控制系統8之低電壓或高電壓之供電。

該控制模組51根據該量測電壓值、該量測電流值、該電池狀態值及該電池電量值判斷該電池模組9中各電池的狀態，並根據各電池的狀態切換其供電或不供電，亦即，切換該電池繼電器模組31中對應的繼電器導通或不導通。

該雙自我學習式電池估測模組52接收該量測電壓值及該量測電流值並根據該量測電壓值及該量測電流值估算及輸出該電池狀態值及該電池電量值。該雙自我學習式電池估測模組52具有一電池模型521、一健康狀態自我學習裝置522，及一電量自我學習裝置523。

該電池模型521儲存有一開路電壓值相對於該電池電量值、該電池狀態值之相關資料，並用以輸出該開路電壓值。

該健康狀態自我學習裝置522適用於電連接該電池模組9及該電池模型521，接收該電池模組9之該量測電壓值及該量測電流值與該電池模型521之該開路電壓值，並根據該量測電壓值、該量測電流值及該開路電壓值估算目前之該電池狀態值。

該電量自我學習裝置523適用於電連接該電池模組9、該電池模型521及該健康狀態自我學習裝置522，接收該量測電壓值、該量測電流值、該開路電壓值及該電池狀態值，並根據該量測電壓值、該量測電流值、該開路電壓值及該電池狀態值估算目前之該電池電量值。

經由以上的說明，可將本實施例的優點歸納如下：

一、藉由設置整合該偵測單元2、該電力控制切換單元3及該電能控制單元5，可將一般電池模組中的繼電器與電池控制單元(battery control unit，縮寫為BCU)之架構皆合併於該廣域型智慧電能管理系統中，如此，可以達到電力偵測、分配、控制之功能，且可簡化與該廣域型智慧電能管理系統搭配之該電池模組9的架構，使該電池模組9可以簡化到只需要電池及電池管理單元(Battery Management Unit，縮寫為BMU)之架構，所以，可縮減該電池模組9汰舊之成本及減少組裝程序，具有提升管理維護上的便利性及降低成本之功效。

再者，藉由設置該雙自我學習式電池估測模組52，可以提供更精確的該電池狀態值及該電池電量值，如此，可供該控制模組51更精確得知該電池模組9中各電池之老化、健康狀態，而能根據各電池之老化、健康狀態控制該電力控制切換單元3切換該電池模組9之電連接狀態，以得到更好的供電狀態及提升該電池模組9的使用壽命。

二、藉由設置該電池電芯電壓溫度偵測模組21、該低電壓偵測模組22，及該高壓電流偵測模組23，可以偵測該控制系統8與該電池模組9之狀態，而供該控制模組51進行判斷及後續處理。

三、藉由設置該警告通訊模組42，可以於該控制模組51判斷系統異常時，輸出異常信號以提醒系統維護者進行處理。

綜上所述，本新型廣域型智慧電能管理系統，確實能達成本新型之目的。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧偵測單元

21‧‧‧電池電芯電壓溫度偵測模組

22‧‧‧低電壓偵測模組

23‧‧‧高壓電流偵測模組

3‧‧‧電力控制切換單元

31‧‧‧電池繼電器模組

32‧‧‧低壓繼電器模組

33‧‧‧高壓繼電器模組

4‧‧‧通訊單元

41‧‧‧內部通訊模組

42‧‧‧警告通訊模組

5‧‧‧電能控制單元

51‧‧‧控制模組

52‧‧‧雙自我學習式電池估測模組

521‧‧‧電池模型

522‧‧‧健康狀態自我學習裝置

523‧‧‧電量自我學習裝置

8‧‧‧控制系統

9‧‧‧電池模組

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本新型廣域型智慧電能管理系統的一個實施例的方塊示意圖。

Claims (9)

1. 一種廣域型智慧電能管理系統，適用於電連接一電池模組及一控制系統，包含： 一偵測單元，適用於電連接該電池模組及該控制系統，偵測該電池模組之一量測電壓值及一量測電流值，及偵測該控制系統之狀態； 一電力控制切換單元，適用於電連接該電池模組與該控制系統，並用以切換該電池模組與該控制系統之電連接狀態；及 一電能控制單元，包括一控制模組及一雙自我學習式電池估測模組，該控制模組電連接該偵測單元與該電力控制切換單元，接收該量測電壓值、該量測電流值、一電池狀態值及一電池電量值，並至少根據該量測電壓值及該量測電流值控制該電力控制切換單元切換電連接狀態，該雙自我學習式電池估測模組接收該量測電壓值及該量測電流值並根據該量測電壓值及該量測電流值估算及輸出該電池狀態值及該電池電量值。
2. 如請求項1所述的廣域型智慧電能管理系統，其中，該雙自我學習式電池估測模組具有一電池模型、一健康狀態自我學習裝置，及一電量自我學習裝置，該電池模型用以輸出一開路電壓值，該健康狀態自我學習裝置適用於電連接該電池模組及該電池模型，接收該量測電壓值、該量測電流值及該開路電壓值，並輸出該電池狀態值，該電量自我學習裝置適用於電連接該電池模組、該電池模型及該健康狀態自我學習裝置，接收該量測電壓值、該量測電流值、該開路電壓值及該電池狀態值，並輸出該電池電量值。
3. 如請求項1所述的廣域型智慧電能管理系統，其中，該偵測單元包括一電池電芯電壓溫度偵測模組，該電池電芯電壓溫度偵測模組適用於電連接該電池模組，偵測該電池模組之一電芯電壓值及一溫度值並輸出至該控制模組。
4. 如請求項1所述的廣域型智慧電能管理系統，其中，該偵測單元包括一低電壓偵測模組，該低電壓偵測模組適用於電連接該控制系統，偵測該控制系統之低電壓狀態並輸出至該控制模組。
5. 如請求項1所述的廣域型智慧電能管理系統，其中，該偵測單元包括一高壓電流偵測模組，該高壓電流偵測模組適用於電連接該控制系統，偵測該控制系統之高壓電流並輸出至該控制模組。
6. 如請求項1所述的廣域型智慧電能管理系統，其中，該電力控制切換單元包括一適用於電連接該電池模組的電池繼電器模組，該電池繼電器模組受該控制模組控制以切換該電池模組之供電狀態。
7. 如請求項1所述的廣域型智慧電能管理系統，其中，該電力控制切換單元包括適用於電連接該控制系統的一低壓繼電器模組及一高壓繼電器模組，該低壓繼電器模組及該高壓繼電器模組分別受該控制模組控制以切換該控制系統之低電壓及高電壓的供電狀態。
8. 如請求項1所述的廣域型智慧電能管理系統，還包含一電連接該控制模組的通訊單元，該通訊單元提供偵測單元、該電力控制切換單元與該電能控制單元間之信號連接。
9. 如請求項8所述的廣域型智慧電能管理系統，其中，該通訊單元包括一內部通訊模組及一警告通訊模組，該內部通訊模組提供偵測單元、該電力控制切換單元與該電能控制單元間之信號連接，該警告通訊模組電連接該電能控制單元，受該電能控制單元控制以輸出一異常信號。