電力系統及其電流限制方法與流程

本發明是有關于一種電源管理技術，且特別是有關于一種電力系統及其電流限制方法。

背景技術：

一般而言，電池的充放電流需按規格而定，而不當的充放電流可能造成電池操作在較高的溫度環境，進而影響電池壽命，甚至會引發熱失控等危險。因此，在儲能系統中，電池包(batterypack)設計成會回報合適的充/放電電流限制給逆變器(inverter)，使得逆變器會限制電池輸出電流在額定范圍內，以確保電池壽命與安全。

在實際儲能系統中，電池管理系統(batterymanagementsystem，bms)可按照目前電池狀態，回報逆變器可充電電流限制(chargingcurrentlimit，ccl)與放電電流限制(dischargingcurrentlimit，dcl)，藉此限制充放電流。

對于逆變器而言，可充電電流限制及放電電流限制的設定只能控制整個并聯的電池組(batterybank)的充放電流，無法確保到各電池組的充電電流及放電電流均操作在安全范圍內。然而，當新舊電池并聯混用時，由于新舊電池內阻值不同，使得電池組中各個電池包的輸出電流呈現不均勻的現象。

技術實現要素：

本發明提供一種電力系統及其電流限制方法，在考慮各個電池單元的充電/放電電流決定充電/放電電流限制，以確保各電池單元的充電電流及放電電流均操作在安全范圍內。

本發明的電力系統，包括多個電池單元、一逆變器及一電能管理電路。電池單元分別具有一第一端、一第二端及一數據端。逆變器具有同時耦接電池單元的第一端的第一電源端、以及同時耦接電池單元的第二端的第二電源端，并且接收一電流限制值，以依據電流限制值限制電池單元的一總充電電流或一總放電電流。電能管理電路耦接電池單元的數據端，以讀取各個電池單元的一個別電流限制值及一電流值，并且依據電池單元的個別電流限制值及電流值計算電流限制值。

本發明的電力系統的電流限制方法，電力系統包括并聯的多個電池單元，電流限制方法包括下列步驟。通過一電能管理電路讀取各個電池單元的一個別電流限制值及一電流值。通過電能管理電路且依據電池單元的個別電流限制值及電流值計算一電流限制值。通過一逆變器且依據電流限制值限制電池單元的一總充電電流或一總放電電流。

基于上述，本發明實施例的電力系統及其電流限制方法，是考慮各個電池單元的電流值及個別電流限制值決定電流限制，以確保各電池單元的充電電流及放電電流均操作在安全范圍內。

為讓本發明的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖式作詳細說明如下。

附圖說明

圖1為依據本發明一實施例的電力系統的系統示意圖。

圖2為依據本發明一實施例的電能管理電路的系統示意圖。

圖3為依據本發明一實施例的電力系統的電流限制方法的流程圖。

其中，附圖標記：

100：電力系統

110：逆變器

120：電能管理電路

121：減法器

123：計算單元

125：比較單元

130_1～130_n：電池單元

b-：第二端

b+：第一端

cerror_1～cerror_n：電流誤差值

cl,new：新的電流限制值

cl,sat：電流飽和值

cl：電流限制值

cl1～cln：個別電流限制值

d：數據端

i1～in：電流值

itc：總充電電流

p-：第二電源端

p+：第一電源端

s310、s320、s330：步驟

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。

圖1為依據本發明一實施例的電力系統的系統示意圖。請參照圖1，在本實施例中，電力系統100包括逆變器110、電能管理電路120及多個電池單元130_1～130_n，其中n為大于零的正整數，電池單元130_1～130_n可視為一電池組，并且電能管理電路120與多個電池單元130_1～130_n呈現并聯狀態。

進一步來說，逆變器110的第一電源端p+同時耦接電池單元130_1～130_n的第一端b+，逆變器110的第二電源端p-同時耦接電池單元130_1～130_n的第二端b-。并且，逆變器110耦接電能管理電路120，以從電能管理電路120接收電流限制值cl，依據電流限制值cl限制電池單元130_1～130_n的總充電電流itc或總放電電流，其中總充電電流itc與總放電電流的主要差別是電流方向相反。

電能管理電路120耦接電池單元130_1～130_n的數據端d，以讀取各個電池單元130_1～130_n的個別電流限制值(如cl1～cln)及電流值(如i1～in)，并且依據電池單元130_1～130_n的個別電流限制值(如cl1～cln)及電流值(如i1～in)計算電流限制值cl。

圖2為依據本發明一實施例的電能管理電路的系統示意圖。請參照圖1及圖2，在本實施例中，電能管理電路120包括至少一減法器121、計算單元123及比較單元125。其中，減法器121的數量取決于電路設計的取向。換言之，若電路設計的取向為速度取向，則可使用較多的減法器121；若電路設計的取向為成本取向，則可使用較少的減法器121，甚至只使用一個。

首先，電能管理電路120會計算各電池單元130_1～130_n的個別電流限制值(如cl1～cln)及電流值(如)的電流誤差值cerror_1～cerror_n。在本實施例中，電流誤差值cerror_1～cerror_n可依據方程式cerror＝cli-ii來計算，其中cerror為電流誤差值cerror_1～cerror_n，cli為各個電池單元130_1～130_n的個別電流限制值cl1～cln，ii為各個電池單元的電流值i1～in。

接著，計算單元123及比較單元125會依據電池單元130_1～130_n的電流誤差值cerror_1～cerror_n計算電流限制值cl。進一步來說，計算單元123會計算新的電流限制值cl。在本實施例中，新的電流限制值cl可依據方程式cl,new＝cl,pre+k×n×eref來計算，其中cl,new為新的電流限制值cl，cl,pre為前一電流限制值，k為反應速度參數且介于0與1之間，n為電池單元130_1～130_n的數目，eref為電流誤差值cerror_1～cerror_n中的最小值。

并且，計算單元123會依據電池單元130_1～130_n的個別電流限制值cl1～cln與電流值i1～in計算電流飽和值cl,sat。在本實施例中，電流飽和值cl,sat可依據方程式＝[σii+eref]/iratio+ioffset來計算，其中σii為電池單元130_1～130_n的電流值i1～in的總和，eref如上述所定義，iratio為逆變器110測量電流的誤差比例，ioffset為逆變器110測量電流的誤差偏移。

接著，比較單元125會比較新的電流限制值cl,new與電流飽和值cl,sat。當新的電流限制值cl,new小于等于電流飽和值cl,sat時，電流限制值cl會等于新的電流限制值cl,new；當新的電流限制值cl,new大于電流飽和值cl,sat時，電流限制值cl會等于電流飽和值cl,sat。換言之，電流限制值cl會小于等于電流飽和值cl,sat。

在某些實施例中，計算單元123可不計算電流飽和值cl,sat，并且可忽略比較單元125。

圖3為依據本發明一實施例的電力系統的電流限制方法的流程圖。在參照圖3，在本實施例中，電力系統的電流限制方法包括下列步驟。在步驟s310中，通過電能管理電路讀取各個電池單元的個別電流限制值及電流值。接著，在步驟s320中，會通過電能管理電路且依據這些電池單元的電流限制值及電流值計算電流限制值。最后，在步驟s330中，會通過逆變器且依據電流限制值限制這些電池單元的總充電電流或總放電電流。其中，步驟s310、s320及s330的順序為用以說明，本發明實施例不以此為限。并且，步驟s310、s320及s330的細節可參照圖1及圖2的實施例所示，在此則不再贅述。

綜上所述，本發明實施例的電力系統及其電流限制方法，是考慮各個電池單元的電流值及個別電流限制值決定電流限制，以確保各電池單元的充電電流及放電電流均操作在安全范圍內。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護范圍當視后附的申請專利范圍所界定者為準。