电力系统及其电流限制方法与流程

本发明是有关于一种电源管理技术，且特别是有关于一种电力系统及其电流限制方法。

背景技术：

一般而言，电池的充放电流需按规格而定，而不当的充放电流可能造成电池操作在较高的温度环境，进而影响电池寿命，甚至会引发热失控等危险。因此，在储能系统中，电池包(batterypack)设计成会回报合适的充/放电电流限制给逆变器(inverter)，使得逆变器会限制电池输出电流在额定范围内，以确保电池寿命与安全。

在实际储能系统中，电池管理系统(batterymanagementsystem，bms)可按照目前电池状态，回报逆变器可充电电流限制(chargingcurrentlimit，ccl)与放电电流限制(dischargingcurrentlimit，dcl)，藉此限制充放电流。

对于逆变器而言，可充电电流限制及放电电流限制的设定只能控制整个并联的电池组(batterybank)的充放电流，无法确保到各电池组的充电电流及放电电流均操作在安全范围内。然而，当新旧电池并联混用时，由于新旧电池内阻值不同，使得电池组中各个电池包的输出电流呈现不均匀的现象。

技术实现要素：

本发明提供一种电力系统及其电流限制方法，在考虑各个电池单元的充电/放电电流决定充电/放电电流限制，以确保各电池单元的充电电流及放电电流均操作在安全范围内。

本发明的电力系统，包括多个电池单元、一逆变器及一电能管理电路。电池单元分别具有一第一端、一第二端及一数据端。逆变器具有同时耦接电池单元的第一端的第一电源端、以及同时耦接电池单元的第二端的第二电源端，并且接收一电流限制值，以依据电流限制值限制电池单元的一总充电电流或一总放电电流。电能管理电路耦接电池单元的数据端，以读取各个电池单元的一个别电流限制值及一电流值，并且依据电池单元的个别电流限制值及电流值计算电流限制值。

本发明的电力系统的电流限制方法，电力系统包括并联的多个电池单元，电流限制方法包括下列步骤。通过一电能管理电路读取各个电池单元的一个别电流限制值及一电流值。通过电能管理电路且依据电池单元的个别电流限制值及电流值计算一电流限制值。通过一逆变器且依据电流限制值限制电池单元的一总充电电流或一总放电电流。

基于上述，本发明实施例的电力系统及其电流限制方法，是考虑各个电池单元的电流值及个别电流限制值决定电流限制，以确保各电池单元的充电电流及放电电流均操作在安全范围内。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1为依据本发明一实施例的电力系统的系统示意图。

图2为依据本发明一实施例的电能管理电路的系统示意图。

图3为依据本发明一实施例的电力系统的电流限制方法的流程图。

其中，附图标记：

100：电力系统

110：逆变器

120：电能管理电路

121：减法器

123：计算单元

125：比较单元

130_1～130_n：电池单元

b-：第二端

b+：第一端

cerror_1～cerror_n：电流误差值

cl,new：新的电流限制值

cl,sat：电流饱和值

cl：电流限制值

cl1～cln：个别电流限制值

d：数据端

i1～in：电流值

itc：总充电电流

p-：第二电源端

p+：第一电源端

s310、s320、s330：步骤

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

图1为依据本发明一实施例的电力系统的系统示意图。请参照图1，在本实施例中，电力系统100包括逆变器110、电能管理电路120及多个电池单元130_1～130_n，其中n为大于零的正整数，电池单元130_1～130_n可视为一电池组，并且电能管理电路120与多个电池单元130_1～130_n呈现并联状态。

进一步来说，逆变器110的第一电源端p+同时耦接电池单元130_1～130_n的第一端b+，逆变器110的第二电源端p-同时耦接电池单元130_1～130_n的第二端b-。并且，逆变器110耦接电能管理电路120，以从电能管理电路120接收电流限制值cl，依据电流限制值cl限制电池单元130_1～130_n的总充电电流itc或总放电电流，其中总充电电流itc与总放电电流的主要差别是电流方向相反。

电能管理电路120耦接电池单元130_1～130_n的数据端d，以读取各个电池单元130_1～130_n的个别电流限制值(如cl1～cln)及电流值(如i1～in)，并且依据电池单元130_1～130_n的个别电流限制值(如cl1～cln)及电流值(如i1～in)计算电流限制值cl。

图2为依据本发明一实施例的电能管理电路的系统示意图。请参照图1及图2，在本实施例中，电能管理电路120包括至少一减法器121、计算单元123及比较单元125。其中，减法器121的数量取决于电路设计的取向。换言之，若电路设计的取向为速度取向，则可使用较多的减法器121；若电路设计的取向为成本取向，则可使用较少的减法器121，甚至只使用一个。

首先，电能管理电路120会计算各电池单元130_1～130_n的个别电流限制值(如cl1～cln)及电流值(如)的电流误差值cerror_1～cerror_n。在本实施例中，电流误差值cerror_1～cerror_n可依据方程式cerror＝cli-ii来计算，其中cerror为电流误差值cerror_1～cerror_n，cli为各个电池单元130_1～130_n的个别电流限制值cl1～cln，ii为各个电池单元的电流值i1～in。

接着，计算单元123及比较单元125会依据电池单元130_1～130_n的电流误差值cerror_1～cerror_n计算电流限制值cl。进一步来说，计算单元123会计算新的电流限制值cl。在本实施例中，新的电流限制值cl可依据方程式cl,new＝cl,pre+k×n×eref来计算，其中cl,new为新的电流限制值cl，cl,pre为前一电流限制值，k为反应速度参数且介于0与1之间，n为电池单元130_1～130_n的数目，eref为电流误差值cerror_1～cerror_n中的最小值。

并且，计算单元123会依据电池单元130_1～130_n的个别电流限制值cl1～cln与电流值i1～in计算电流饱和值cl,sat。在本实施例中，电流饱和值cl,sat可依据方程式＝[σii+eref]/iratio+ioffset来计算，其中σii为电池单元130_1～130_n的电流值i1～in的总和，eref如上述所定义，iratio为逆变器110测量电流的误差比例，ioffset为逆变器110测量电流的误差偏移。

接着，比较单元125会比较新的电流限制值cl,new与电流饱和值cl,sat。当新的电流限制值cl,new小于等于电流饱和值cl,sat时，电流限制值cl会等于新的电流限制值cl,new；当新的电流限制值cl,new大于电流饱和值cl,sat时，电流限制值cl会等于电流饱和值cl,sat。换言之，电流限制值cl会小于等于电流饱和值cl,sat。

在某些实施例中，计算单元123可不计算电流饱和值cl,sat，并且可忽略比较单元125。

图3为依据本发明一实施例的电力系统的电流限制方法的流程图。在参照图3，在本实施例中，电力系统的电流限制方法包括下列步骤。在步骤s310中，通过电能管理电路读取各个电池单元的个别电流限制值及电流值。接着，在步骤s320中，会通过电能管理电路且依据这些电池单元的电流限制值及电流值计算电流限制值。最后，在步骤s330中，会通过逆变器且依据电流限制值限制这些电池单元的总充电电流或总放电电流。其中，步骤s310、s320及s330的顺序为用以说明，本发明实施例不以此为限。并且，步骤s310、s320及s330的细节可参照图1及图2的实施例所示，在此则不再赘述。

综上所述，本发明实施例的电力系统及其电流限制方法，是考虑各个电池单元的电流值及个别电流限制值决定电流限制，以确保各电池单元的充电电流及放电电流均操作在安全范围内。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。