多电源供电分配系统及其分配方法与流程

本发明关于一种供电分配系统，尤指一种多电源供电分配系统及其分配方法。

背景技术：

随着世界各国工业化程度越来越高，对于石化能源的需求也越高，然而大量使用石化能源所带来的结果就是石化能源日渐趋少，所以各界纷纷开始开发替代能源，希望藉此纾缓大量使用石化能源所造成库存量不足的问题，其中，替代能源包括有核能、太阳能、风能、地热能、潮汐能或者氢能。

随着不同替代能源被开发出来所带来的方便性、效益性，各国政府开始鼓励企业、住家使用不同的替代能源，不仅可减少电费支出也能降低电厂负荷。所以在使用上都会装设有数组太阳能模块，其可包含一主太阳能模块及一辅助太阳能模块，然而供电时，会先从该主太阳能模块优先供电，直到其电能耗尽时才依序转由辅助太阳能模块供电，造成供电弹性不足，以及主太阳能模块耗损快。

又如，目前的泛电动车会搭载两个电力源，其中一个电力源镍氢电池供电或锂电池供电的蓄电组，另一个电力源是引擎带动发电机供电或者燃料电池供电；在使用上会根据使用状况将其中一个电力源作为主要输出的电力源，如车辆在低速行驶(如时速低于40km/hr)时，使用蓄电组作为主要的输出电力源，而当车辆在高速行驶时(如时速超过40km/hr)，则使用引擎带动发电机供电或者燃料电池供电作为主要的输出电力源在供电安排上非常不具弹性，而且仅通过使用状况如车辆时速来区分不同电力源供电，也会造成仅用单一电力源供电而造成耗损过大，使得供电效率低。

技术实现要素：

有鉴于上述问题，本发明提供一种多电源供电分配系统及其分配方法，通过建立多个蓄电组的一输出功率参考表，以当设定用电负载的用电功率时，参考该输出功率参考表选择对应的一功率分配信息，控制所有蓄电组分别同时提供一供电功率给用电负载，通过参考所有蓄电组的输出功率，以对所有蓄电组分配输出电源，藉此达到提升分配电源使用效率的目的。

为了达成上述目的所采取的技术手段，是令前述多电源供电分配方法，由一控制装置连接多个蓄电组，并由该控制装置执行以下步骤：

根据多个功率设定值及这些蓄电组的输出功率范围和电池效率，建立一输出功率参考表，该输出功率参考表包括这些功率设定值及对应的多个功率分配信息；

接收一用电负载的一用电功率值，并根据输出功率参考表选择对应该用电功率值的功率设定值及功率分配信息；

根据选择的功率分配信息，控制这些蓄电组分别同时输出对应的一供电功率给该用电负载。

通过上述方法可知，依据功率设定值和蓄电组的输出功率范围及电池效率，建立该输出功率参考表，以当接收到用电负载所选定的用电功率值时，即可根据该输出功率参考表选择对应的功率分配信息，并且根据该功率分配信息，分别控制对应的一蓄电组以同时输出供电功率给该用电负载，以分配所有蓄电组同时供电，可减少如现有技术中仅由单一蓄电组供电所存在蓄电组易快速老化，以及供电不弹性的问题，藉此达到提升分配电源使用效率的目的。

为了达成上述目的所采取的又一技术手段，是令前述多电源供电分配系统，包括：

多个蓄电组，各该蓄电组包括：

一蓄电源，用以储存或输出功率；

一功率调整器，电连接该蓄电源，用以调整该蓄电源的输出功率；

一配电盘装置，电连接这些蓄电组的功率调整器，用以汇流接收到的直流电源功率；

一电源转换器，电连接该配电盘装置以及供电连接一用电负载，该电源转换器用以将接收到的直流电源功率转换成交流功率并传输给该用电负载；

一控制装置，电连接这些多个功率调整器及该用电负载；

该控制装置根据多个功率设定值及这些蓄电组的输出功率范围和电池效率，建立一输出功率参考表，该输出功率参考表包括这些功率设定值及对应的多个功率分配信息，该控制装置根据该用电负载的一用电功率值，并根据该用电功率值从该输出功率参考表选择对应的功率设定值及用电分配信息，该控制装置根据选择的用电分配信息控制各该功率调整器调整，使这些蓄电源同时输出对应的一供电功率给该用电负载。

由上述系统可知，通过该控制装置建立该输出功率参考表，以当该用电负载选择用电功率值时，即可根据该输出功率参考表找到对应的功率设定值及功率分配信息，并且控制这些功率调整器进行调整，使这些蓄电源同时输出对应的供电功率给该用电负载，可减少如现有技术中仅由单一蓄电组供电所存在蓄电组易快速老化，以及供电不弹性的问题，藉此达到提升分配电源使用效率的目的。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的系统架构方块图。

图2是本发明较佳实施例的方法流程图。

图3是本发明较佳实施例的另一方法流程图。

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。

关于本发明多电源供电分配系统的较佳实施例请参考图1所示，包括一控制装置10、多个蓄电组分别为一第一蓄电组21、一第二蓄电组22及一第三蓄电组23、一配电盘装置31及一电源转换器32。该控制装置10分别电连接该第一蓄电组21、该第二蓄电组22、该第三蓄电组23及供电连接一用电负载40；该配电盘装置31分别电连接该第一蓄电组21、该第二蓄电组22、该第一蓄电组23及该电源转换器32，该电源转换器32电连接该用电负载40。在本实施例中，该用电负载40以电动车马达举例说明，但不以此为限。本发明多电源分配供电分配系统可应用在如家庭使用多电源时的电源分配，或者电动车的多电源分配等领域。

该第一蓄电组21包括一第一蓄电源211及一第一功率调整器212，该第一功率调整器212电连接该控制装置10及该第一蓄电源211，该第一蓄电源211可为一锂电池，通过该第一功率调整器212调节该第一蓄电源211输出的电源功率。

该第二蓄电组22包括一第二蓄电源221及一第二功率调整器222，该第二功率调整器222电连接该控制装置10及该第二蓄电源221，该第二蓄电源221可为一超级电容器，通过该第二功率调整器222调节该第二蓄电源221输出的电源功率。

该第三蓄电组23包括一第三蓄电源231及一第三功率调整器232，该第三功率调整器232电连接该控制装置10及该第三蓄电源231，该第三蓄电源321可为一燃料电池，通过该第三功率调整器232调节该第三蓄电源231输出的电源功率。

该配电盘装置31作电源功率汇流，并输送到该电源转换器32，该电源转换器32将接收到的直流电源功率转换成交流电源功率，并供给该用电负载40。

本系统在使用时，主要是根据该控制装置10接收到该用电负载40的一用电功率值，则从预建的一输出功率参考表查询对应该用电功率值的一功率分配信息，以分配该第一蓄电源211、该第二蓄电源221及该第三蓄电源231同时对该用电负载40供电。以下将说明该输出功率参考表的建立方式。

该控制装置10设定由小到大排列的多个功率设定值为[pdm_1pdm_2pdm_3…pdm_n]，其中功率设定值可由人员自行输入设定，或根据用电负载40的最小到最大用电功率设定，例如用电负载40的最小到最大用电功率范围包括0～100kw，以每5kw为区间而设定20个功率设定值，即pdm_1＝5kw，pdm_2＝10kw，pdm_3＝15kw，依此类推，pdm_20＝100kw。

该控制装置10根据这些功率设定值设定该第一蓄电源211、该第二蓄电源221及该第三蓄电源231的供电分配，其中，该控制装置10会经由车辆的一电源管理线路(图中未示)连接该第一到第三蓄电源211～231，以取得每一蓄电源的状态信息；首先，该控制装置10根据该第一蓄电源211的一输出功率范围设定由小到大排列的多个第一输出功率值为[pbatt_1pbatt_2pbatt_3…pbatt_n]，及根据该第二蓄电源221的一输出功率范围设定由小到大排列的多个第二输出功率值为[psc_1psc_2psc_3…psc_n]。

该控制装置10依序由小到大选择该功率设定值，设定该第一到第三蓄电源211～231的供电分配；首先，该控制装置10选择第一个功率设定值pdm_1，该控制装置10将每一个第一输出功率值[pbatt_1pbatt_2pbatt_3…pbatt_n]分别与所有第二输出功率值配对[psc_1psc_2psc_3…psc_n]后，该控制装置10将第一个功率设定值pdm_1减去每一个第一输出功率值[pbatt_1pbatt_2pbatt_3…pbatt_n]及配对的第二输出功率值[psc_1psc_2psc_3…psc_n]，以分别产生对应第三蓄电源231所需要输出的多个第三输出功率值[pfc_1pfc_2pfc_3…pfc_n]，具体而言，就是将第一个功率设定值pdm_1减掉每一个第一输出功率值[pbatt_1pbatt_2pbatt_3…pbatt_n]与配对的第二输出功率值[psc_1psc_2psc_3]会各别产生一个配对的第三输出功率值[pfc_1pfc_2pfc_3…pfc_n]。此外，该第三蓄电源231具有一功率输出上限值，因此，该控制装置10将大于该功率输出上限值的第三输出功率值加上一惩罚值，具体而言，该惩罚值为远大于该第一到第三输出功率值的一无穷大值。

此外，由于每一个蓄电源在使用上均会受到运作温度、剩余电量、电池健康状态(即电池内阻)或输出电流影响，所以，每一个蓄电源都会因为电池效率不同，造成蓄电源达到设定的输出功率值所需要消耗转换的功率都不同，因此，该控制装置10将每一个第一输出功率值除以该第一蓄电源211的第一电池效率，与配对的第二输出功率值除以该第二蓄电源221的第二电池效率，及配对的第三输出功率值除以该第三蓄电源231的第三电池效率以分别得到一功率计算值，并将每一个第一输出功率值与配对的第二输出功率值及第三输出功率值所得到的功率计算值相加，而分别得到一功率加总值j，并且记录。

该控制装置10根据所有的功率加总值j选择最小的功率加总值j作为对应第一个功率设定值，并且将选择的功率加总值j的第一输出功率值与配对的第二输出功率值及第三输出功率值设定为该功率分配信息。完成第一个功率设定值后，该控制装置10会根据上述方法依序完成计算及设定其他的功率设定值的最小功率加总值及对应的功率分配信息，并将所有功率设定值对应的最小功率加总值及功率分配信息建立成该输出功率参考表，即功率设定值[pdm_1pdm_2pdm_3…pdm_n]各别对应一个最小的功率加总值[j1j2j3…jn]。

根据上述内容可整理该输出功率参考表如下：

其中，每一个功率设定值对应的功率分配信息为，计算最小加总功率值jn时所对应的第一输出功率值pbatt_i、第二输出功率值psc_j及第三输出功率值pfc_k。其中，pbatt_i1～pbatt_in各为[pbatt_1pbatt_2pbatt_3…pbatt_n]当中的其中一个，psc_j1～psc_jn各为[psc_1psc_2psc_3…psc_n]当中的其中一个，pfc_k1～pfc_kn各为[pfc_1pfc_2pfc_3…pfc_n]当中的其中一个。

当本系统开始运作时，由该控制装置10接收该用电负载40的一用电功率值，举例来说，该用电功率值对应(相符)的功率设定值为pdm_1，因此，该控制装置10则根据该输出功率参考表选择对应的功率设定值pdm_1，及功率分配信息可为pbatt_1,psc_1,pfc_1，但不以此为限，该控制装置10根据该功率分配信息中对应的第一输出功率值pbatt_1设定该第一蓄电组21输出对应的一供电功率，及第二输出功率值psc_1设定该第二蓄电组22输出对应的一供电功率，和第三输出功率值pfc_1设定该第三蓄电组23输出对应的一供电功率，并传输到该配电盘装置31汇流后，再输送到该电源转换器32转换成交流供电功率，并供给该用电负载40运作。

根据上述内容可整理出功率加总值j的计算公式如下：

其中：

j：功率加总值；

pbatt：第一蓄电源211的第一输出功率值；

ηbatt：第一蓄电源211的第一电池效率；

socbatt：第一蓄电源211的剩余电力，其中soc是stateofcharge,soc,残余电力；

ibatt：第一蓄电源211的电流值；

sohbatt：第一蓄电源211的电池健康值，其中soh是stateofhealth,soh,电池健康值；

tbatt：第一蓄电源211的运作温度；

psc：第二蓄电源221的第二输出功率值；

ηsc：第二蓄电源221的第二电池效率；

socsc：第二蓄电源221的剩余电力；

isc：第二蓄电源221的电流值；

pfc：第三蓄电源231的第三输出功率值；

pacc：第三蓄电源231的一运作消耗功率，具体而言，该第三蓄电阻23是一燃料电池，运作时会有功率消耗；

ηfc：第三蓄电源231的第三电池效率；

socfc：第三蓄电源231的剩余电力；

ifc：第三蓄电源231的电流值；

tfc：第三蓄电源211的运作温度；

该ηbatt的计算公式如下：

其中

rbatt：该第一蓄电源211的内电阻；

rbatt＝α1socbatt(sohbatt,tbatt)²+α2socbatt(sohbatt,tbatt)+α3，其中

α1：为第一蓄电源211的一第一电池特性设定常数；

α2：为第一蓄电源211的一第二电池特性设定常数；

α3：为第一蓄电源211的一第三电池特性设定常数；

根据该第一蓄电源211的电池特性建立一特性参考表，以供查询该特性参考表得知该第一设定常数α1、该第二设定常数α2及该第三设定常数α3。

该ηsc的计算公式如下：

其中

rsc：该第二蓄电源221的内电阻，并且rsc受该第二蓄电源221的残电量及运作时的温度影响。

该ηfc的计算公式如下：

vfc：该第三蓄电源231的电压，并且受该第三蓄电源231的运作温度tfc及运作时的气体压力pafc影响。

通过建立该输出功率参考表时，参考所有蓄电源的输出功率范围，以找到最佳的供电功率，以使该第一到第三蓄电源211～231以最有效率的方式同时供电给该用电负载40，可以减少仅由单一蓄电源供电而易产生老化受损的问题，考虑所有蓄电源的输出功率范围来进行供电分配也能提升供电弹性，藉此达到提升分配电源使用效率的目的。

在另一较佳实施例中，本系统进一步还包括一第四功率调整器24，该第四功率调整器24分别电连接该第一到第三蓄电源211～231与控制装置10；当本系统运用在车辆上时，且车辆的当前状态为加速时，可由该控制装置10控制该第四功率调整器24，以让该第三蓄电源231同时对该第一蓄电源211进行充电；又如当车辆的当前状态是定速行驶时，可由该控制装置10控制该第四功率调整器24，使该第三蓄电源231同时对该第二蓄电源221进行充电。

根据上述内容进一步可整理出一种多电源供电分配方法，是由该控制装置10执行以下方法：

根据多个功率设定值、该第一蓄电组21、该第二蓄电组22及该第三蓄电组23的输出功率范围及电池效率建立该输出功率参考表，该输出功率参考表包括这些功率设定值及对应的多个功率分配信息(s50)；

接收该用电负载40的用电功率值，根据该输出功率参考表选择对应用电功率值的功率设定值及功率分配信息(s60)；

依照所选择的功率分配信息，控制该第一蓄电组21、该第二蓄电组22同时输出对应的供电功率给该用电负载40(s70)。

当上述执行“根据多个功率设定值、该第一蓄电组21、该第二蓄电组22及该第三蓄电组23的输出功率范围及电池效率建立该输出功率参考表，该输出功率参考表包括这些功率设定值及对应的多个功率分配信息(s50)”步骤时，进一步包括以下次步骤：

设定多个功率设定值、该第一蓄电源211的多个第一输出功率值、该第二蓄电源221的多个第二输出功率值(s51)；

选择第一个功率设定值(s52)；

将第一蓄电源211的每一个第一输出功率值分别与该第二蓄电源221的所有第二输出功率值配对(s53)；

将所选的功率设定值减去该第一蓄电源211的每一个第一输出功率值与该第二蓄电源221中配对的第二输出功率值，以分别产生由该第三蓄电源231输出的配对的第三输出功率值(s54)；

将该第一蓄电源211的第一输出功率值除以该第一蓄电源211的第一电池效率、该第二蓄电源221的第二输出功率值除以该第二蓄电源221的第二电池效率，以及该第三蓄电源231的第三输出功率值除以该第三蓄电源231的第三电池效率，以分别得到一功率计算值，将每一个第一输出功率值与配对的第二输出功率值及第三输出功率值所得到的功率计算值相加以分别得到一功率加总值，并且记录所有功率加总值(s55)；

选择最小值的功率加总值对应所选的功率设定值，并且将所选最小值的功率加总值对应的第一输出功率值、第二输出功率值及第三输出功率值设定为该功率分配信息(s56)；

判断是否选完所有的功率设定值(s57)；

若是，将所有功率设定值及对应的功率加总值、功率分配信息，建立为该输出功率参考表(s58)；

若否，依序选择下一个功率设定值(s59)，并且回到上述“将第一蓄电源211的每一个第一输出功率值分别与该第二蓄电源221的所有第二输出功率值配对(s53)”的步骤。

此外，当本系统在不需要对用电负载40供电时，例如将车辆停放稳妥并进行充电时，则对该第一到第三蓄电源211～231充电至充满电或添加燃料的时候，会根据该第一到第三蓄电源211～231的剩余电力(soc)或电池健康度(soh)重新执行本发明多电源供电分配方法，以产生更新后的输出功率参考表，藉此达到提升分配电源使用效率的目的。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。