电源控制器、供电系统及其控制方法技术方案

本案是关于一种电源控制器、供电系统及其控制方法，依供电系统情况与二次电池特性，适当调整功率命令值，当电源转换器的转换功率大于或等于功率命令值，或充电电流小于充电电流下限值时，控制电源控制器执行功率调整模式，以提供第一输出电流预设值，电源转换器依第一输出电流预设值调整其转换功率；当充电电流大于或等于充电电流上限值时，控制电源控制器执行充电控制模式，以提供第二输出电流预设值，电源转换器依第二输出电流预设值调整其输出电流。本发明专利技术兼具保护供电设备和二次电池，可改善供电设备性能、提升耐久性，减少供电系统的成本与体积，并可动态调整转换功率和应用于功率追踪功能。

【技术实现步骤摘要】
电源控制器、供电系统及其控制方法
本案是关于一种电源控制器、供电系统及其控制方法，尤指一种仅包含一组电源转换器，即可通过控制其转换功率来保护供电设备，以及控制其输出电流来保护二次电池的电源控制器、供电系统及其控制方法。
技术介绍
目前燃料电池常见应用于供电系统中，以电动车为例，已知供电系统通常包含有二次电池、燃料电池、负载及两组电源转换器，其作动方式为以燃料电池作为主要动力来源，再通过二次电池作为备用电力(Backuppower)与缓冲；其中燃料电池所提供的电能经由第一组电源转换器转换后，提供电力来源；二次电池则通过第二组电源转换器所转换的电能来对其充电，另其亦可直接放电而供给负载使用。由于燃料电池的输出特性，当电池堆(Stack)因无法有效地进行功率控制以减轻负荷，常造成电压异常骤降，而此现象将造成其永久性伤害，或引起暂时性失效，而使得供电系统进入紧急停止状态。目前的供电系统虽有朝向可调整电源转换器的输出功率的趋势，然而却又发现在调整其输出功率的同时，可能导致二次电池所接收的充电电流超过其所能负荷的电流量，进而造成二次电池的损坏。再者，目前由燃料电池、二次电池与负载等所构成的供电系统当中，由于需使用到上述两组电源转换器，如此一来，将造成供电系统成本与体积的大幅增加。因此，如何发展一种克服上述缺失的电源控制器、供电系统及其装置与控制方法，实为目前最为迫切需要解决的课题。
技术实现思路
本案的目的在于提供一种供电系统及其装置与控制方法，俾解决已知供电系统无法动态调整电源转换器的转换功率，以及避免二池电池所接收的充电电流超过其所能负荷的电流量等缺失。本案的另一目的在于提供一种具电源控制器的供电系统及其装置与控制方法，俾解决已知供电系统需使用两组电源转换器来保护二次电池，以及为改善供电设备的稳定及可靠度，而导致生产成本与体积的增加。为达上述目的，本案的一较广义实施样态为提供一种电源控制器，适用于供电系统，其可提供功率调整模式及/或充电控制模式，以对应控制电源转换器的转换功率或输出电流。上述的电源控制器，其中当电源转换器的转换功率大于或等于功率命令值，或其充电电流小于充电电流下限值时，则电源控制器执行功率调整模式，以调整电源转换器的转换功率。上述的电源控制器，其中当电源转换器所提供的充电电流大于或等于充电电流上限值时，则电源控制器执行充电控制模式，以调整电源转换器的输出电流。为达上述目的，本案的另一较广义实施样态为提供一种供电系统，至少包含有：电源转换器，用以接收输入电压及输入电流，将其转换成输出电压及输出电流，而转换电压与转换电流的乘积即为其转换功率；二次电池，与电源转换器连接，用以接收由输出电流所提供的充电电流；以及电源控制器，与电源转换器及二次电池连接，用以接收转换电压反馈值、转换电流反馈值、充电电流反馈值及功率命令值，根据二次电池的特性预设充电电流上限值及充电电流下限值；当电源转换器的转换功率大于或等于功率命令值时，控制电源控制器执行功率调整模式，以调整电源转换器的转换功率；当充电电流大于或等于充电电流上限值时，控制电源控制器执行充电控制模式，以调整电源转换器的输出电流。上述的供电系统，其中电源控制器更进一步判断，当充电电流小于充电电流下限值时，执行功率调整模式，以调整电源转换器的转换功率。上述的供电系统，更包含有：负载模块，可提供负载需求量；供电设备，用以提供输入电压及输入电流；供电控制器，与供电设备、电源转换器、电源控制器及负载模块连接，用以根据输入电压反馈值、输出电压反馈值及负载需求量，而对应产生功率命令值，且根据二次电池的特性而预设充电电流门槛值及电压预设值。上述的供电系统，其中功率调整模式通过功率控制装置来达成；充电控制模式通过充电控制装置来达成。功率命令值参考负载需求量或供电设备所提供的输入电压而决定；电压倍率根据转换电压而决定；电源控制器可预设或接收充电电流门槛值。本专利技术兼具保护供电设备和二次电池，可改善供电设备性能、提升耐久性，减少供电系统的成本与体积，并可动态调整转换功率和应用于功率追踪功能。附图说明图1为本案较佳实施例(一)的供电系统的方块示意图。图2为本案较佳实施例(二)的供电系统的方块示意图。图3为图1及图2所示的电源控制器的运算逻辑示意图。图4为本案另一较佳实施例(一)的供电系统的方块示意图。图5为本案另一较佳实施例(二)的供电系统的方块示意图。图6为图4及图5所示的供电控制器的内部结构示意图。图7为电源控制器应用于供电系统的控制方法的步骤流程图。图8为供电控制器依供电系统的情况，适当调整功率命令值的较佳步骤流程图。图9为二次电池控制机制的流程图。图10为供电设备控制机制的流程图。附图标号1：供电系统10：供电设备11：电源转换器12：二次电池13：电源控制器14：供电控制器141：微处理器142：第一信号转换器143：第二信号转换器15：负载模块131：功率控制装置132：充电控制装置133：除法器134：第一乘法器135：第二乘法器136：第三乘法器137：第四乘法器Gc：电流倍率Gv：电压倍率Gp：功率倍率I1：输入电流I2：输出电流I3：充电电流Ic：转换电流Ifbc：转换电流反馈值Ifb1：输入电流反馈值Ifb2：输出电流反馈值Ifb3：充电电流反馈值Iref：充电电流门槛值Iref1：第一输出电流预设值Iref2：第二输出电流预设值K1：第一功率参数K2：第二功率参数K3：充电电流参数Lr：负载需求量Pc：转换功率Pi：输入功率Po：输出功率Pref：功率命令值V1：供电电压V2：输出电压Vc：转换电压Vfbc：转换电压反馈值Vfb1：输入电压反馈值Vfb2：输出电压反馈值Vref：电压预设值具体实施方式技术名词定义：1、输入电压反馈值Vfb1：反映输入电压V1的输入电压反馈值。2、输出电压反馈值Vfb2：反映输出电压V2的输出电压反馈值。3、输入电流反馈值Ifb1：反映输入电流I1的输入电流反馈值。4、输出电流反馈值Ifb2：反映输出电流I2的输出电流反馈值。5、充电电流反馈值Ifb3：反映充电电流I3的充电电流反馈值。6、转换电压Vc：视系统情况可为输入电压V1或输出电压V2。7、转换电流Ic：视系统情况可为输入电流I1或输出电流I2。8、转换电压反馈值Vfbc：电源控制器13所需的电压反馈信号，为反映转换电压Vc的电压反馈值。9、转换电流反馈值Ifbc：电源控制器13所需的电流反馈信号，为反映输转换电流Ic的输出电流反馈值。10、转换功率Pc：电源转换器11的转换功率，视系统情况可为输入功率Pi或输出功率Po。11、负载需求量：由负载模块提供。体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，然其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非架构于限制本案；此外，下列所述电路内元件间的连接皆可为电连接，故不再赘述。图1为本案较佳实施例(一)的供电系统的方块示意图。供电系统1至少包含有：电源转换器11，用以将输入端的输入电压V1及输入电流I1转换成输出端的输出电压V2及输出电流I2，而转换电压Vc与转换电流Ic的乘积即为其转换功率Pc；二次电池12，与电源转换器11的输出端连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电源控制器，其特征在于，适用于一供电系统，其可提供一功率调整模式及/或一充电控制模式，以对应控制一电源转换器的转换功率或输出电流。

【技术特征摘要】
2017.09.18 CN 20171084117441.一种电源控制器，其特征在于，适用于一供电系统，其可提供一功率调整模式及/或一充电控制模式，以对应控制一电源转换器的转换功率或输出电流。2.如权利要求1所述的电源控制器，其特征在于，当该电源转换器的转换功率大于或等于一功率命令值时，则该电源控制器执行该功率调整模式，以调整该电源转换器的转换功率。3.如权利要求1所述的电源控制器，其特征在于，当该电源转换器所提供的充电电流小于一充电电流下限值时，则该电源控制器执行该功率调整模式，以调整该电源转换器的转换功率。4.如权利要求1所述的电源控制器，其特征在于，该电源控制器接收一转换电压反馈值、一转换电流反馈值、一充电电流反馈值、一充电电流门槛值及一功率命令值；当该电源控制器执行该功率调整模式时，根据该转换电压反馈值、该转换电流反馈值及该功率命令值，而提供一第一输出电流预设值，使该电源转换器依据该第一输出电流预设值控制调整其转换功率；当该电源控制器执行该充电控制模式时，根据该充电电流反馈值及该充电电流门槛值，而提供一第二输出电流预设值，使该电源转换器依据该第二输出电流预设值控制调整其输出电流。5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的电源控制器，其特征在于，该功率调整模式由一功率控制装置来达成，该装置至少包含有：一除法器，接收一功率倍率及一功率命令值，并输出一第一功率参数；一第一乘法器，接收一电压倍率及一转换电压反馈值，并输出一第二功率参数；以及一第二乘法器，接收一转换电流反馈值、该第一功率参数及该第二功率参数，并输出一第一输出电流预设值；其中该电源转换器以该第一输出电流预设值控制调整其转换功率。6.如权利要求1所述的电源控制器，其特征在于，当该电源转换器所提供的充电电流大于或等于一充电电流上限值时，则该电源控制器执行该充电控制模式，以调整该电源转换器的输出电流。7.如权利要求6所述的电源控制器，其特征在于，该充电控制模式由一充电控制装置来达成，该装置至少包含有：一第三乘法器，接收一电流倍率及一充电电流反馈值，并输出一充电电流参数；一第四乘法器，接收一充电电流门槛值及该充电电流参数，并输出一第二输出电流预设值；其中该电源转换器以该第二输出电流预设值控制调整其输出电流。8.一种供电系统，其特征在于，至少包含：一电源转换器，用以接收一输入电压及一输入电流，并将其转换成一输出电压及一输出电流，该转换电压与该转换电流的乘积即为其转换功率；一二次电池，与该电源转换器连接，用以接收由该输出电流所提供的一充电电流；以及一电源控制器，与该电源转换器及该二次电池连接，用以接收一转换电压反馈值、一转换电流反馈值、一充电电流反馈值及一功率命令值，根据该二次电池的特性预设一充电电流上限值及一充电电流下限值；当该电源转换器的转换功率大于或等于该功率命令值时，控制该电源控制器执行一功率调整模式，以调整该电源转换器的转换功率；当该充电电流大于或等于该充电电流上限值时，控制该电源控制器执行一充电控制模式，以调整该电源转换器的输出电流。9.如权利要求8所述的供电系统，其特征在于，该电源控制器更进一步判断，当该充电电流小于该充电电流下限值时，执行该功率调整模式，以调整该电源转换器的转换功率。10.如权利要求8或9所述的供电系统，其特征在于，当该电源控制器执行该功率调整模式时，根据该转换电压反馈值、该转换电流反馈值及该功率命令值，而提供一第一输出电流预设值，使该电源转换器依据该第一输出电流预设值控制调整其转换功率；而当该电源控制器执行该充电控制模式时，根据该充电电流反馈值及一充电电流门槛值，而提供一第二输出电流预设值，使该电源转换器依据该第二输出电流预设值控制调整其输出电流；该转换电压为输入电压或输出电压；该转换电流为输入电流或输出电流；该转换电压反馈值为输入电压反馈值或输出电压反馈值；该转换电流反馈值为输入电流反馈值或输出电流反馈值；该转换功率为输入功率或输出功率。11.如权利要求10所述的供电系统，其特征在于，该第一输出电流预设值为该转换电流反馈值、一第一功率参数及一第二功率参数三者的乘积；该第一功率参数等于一功率倍率除以该功率命令值；该第二功率参数等于一电压倍率乘以该转换电压反馈值；而该第二输出电流预设值为一充电电流参数及该充电电流门槛值两者的乘积；该充电电流参数等于一电流倍率乘以该充电电流反馈值。12.如权利要求10所述的供电系统，其特征在于，该功率调整模式通过一功率控制装置来达成，该装置至少包含有：一除法器，接收一功率倍率及该功率命令值，并输出第一功率参数；一第一乘法器，接收该电压倍率及该转换电压反馈值，并输出第二功率参数；以及一第二乘法器，接收该转换电流反馈值、该第一功率参数及该第二功率参数，并输出该第一输出电流预设值；通过该第一输出电流预设值控制该电源转换器的转换功率；该功率命令值是参考负载需求量或该供电设备所提供的输入电压而决定；该电压倍率根据该转换电压而决定；该功率倍率是由该二次电池的特性而预设，或依其与该功率命令值之间的关系而修正。13.如权利要求10所述的供电系统，其特征在于，该充电控制模式通过一充电控制装置来达成，该装置至少包含有：一第三乘法器，接收该电流倍率及该充电电流反馈值，并输出该充电电流参数；一第四乘法器，接收该充电电流门槛值及该充电电流参数，并输出该第二输出电流预设值；其中通过该第二输出电流预设值控制该电源转换器的输出电流；该电流倍率根据该充电电流而决定。14.如权利要求8至9及11至13中任一权利要求所述的供电系统，其特征在于，更包含有：一负载模块，可提供一负载需求量；一供电设备，用以提供该输入电压及该输入电流；以及一供电控制器，与该供电设备、该电源转换器、电源控制器及该负载模块连接，用以根据一输入电压反馈值、一输出电压反馈值及该负载需求量，而对应产生该功率命令值，且根据该二次电池的特性预设该充电电流门槛值及一电压预设值。15.如权利要求14所述的供电系统，其特征在于，该供电控制器至少包含有：多个第一信号转换器，分别与该供电设备、该电源转换器及该负载模块连接，用以将该输入电压反馈值、该输出电压反馈值及该负载需求量的信号予以转换；一微处理器，与该多个第一信号转换器连接，以接收该多个信号，而对应产生该功率命令值，并根据该二次电池的特性预设该充电电流门槛值及该电压预设值；以及多个第二信号转换器，分别与该微处理器及该电源控制器连接，用以将该功率命令值、该充电电流门槛值及...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨源生，徐金峰，
申请(专利权)人：亚太燃料电池科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71