TWI610514B

TWI610514B - 儲能系統及電池平衡及修復方法

Info

Publication number: TWI610514B
Application number: TW105130659A
Authority: TW
Inventors: 楊銘程
Original assignee: 烽曜股份有限公司
Priority date: 2016-09-22
Filing date: 2016-09-22
Publication date: 2018-01-01
Also published as: CN107871901A; TW201813243A

Abstract

本發明提供一種儲能系統包括電池管理裝置及電池修復裝置。電池管理裝置電性連接至多個鉛酸電池。所述多個鉛酸電池用以進行充電操作及充放電操作。電池管理裝置用以偵測所述多個鉛酸電池的電量。電池修復裝置電性連接至電池管理裝置。電池修復裝置用以產生脈衝電壓。當電池管理裝置偵測到所述多個鉛酸電池的至少其中之一為電池容量異常的鉛酸電池時，電池修復裝置輸出脈衝電壓至電池容量異常的鉛酸電池，以對電池容量異常的鉛酸電池進行修復操作。電池管理裝置利用備援電池替代電池容量異常的鉛酸電池直到修復操作結束。

Description

儲能系統及電池平衡及修復方法

本發明是有關於一種電力系統及電池管理技術，且特別是有關於一種儲能系統及電池平衡及修復方法。

隨著綠能科技的進步，由大量蓄電池組成的儲能系統的相關應用已越來越普及於各種電力系統當中，例如是電動載具、緊急備用系統、再生能源系統、智慧電網或是家用儲能設備等系統或設備。然而，由於目前的蓄電池的使用壽命有限，因此仍需要對儲能系統當中的蓄電池進行頻繁的更換動作，以使維持有效的儲電及供電效率。因此，如何同時有效維持儲能系統的儲電及供電效率，並且可降低儲能系統當中的蓄電池的汰換頻率是目前重要的課題。有鑑於此，本發明將在以下提出幾個實施例的解決方案。

本發明提供一種儲能系統及電池平衡及修復方法，可提供監控鉛酸電池電量、自動修復鉛酸電池及電池備援(battery backup)的功能，以使儲能系統可有效維持良好儲電及供電效率。

本發明的儲能系統包括電池管理裝置及電池修復裝置。電池管理裝置電性連接至多個鉛酸電池用以偵測多個鉛酸電池的電量。多個鉛酸電池用以進行充電操作及放電操作。電池修復裝置電性連接至電池管理裝置。電池修復裝置用以產生脈衝電壓。當電池管理裝置偵測到多個鉛酸電池的至少其中之一為電池容量異常的鉛酸電池時，電池修復裝置輸出脈衝電壓至電池容量異常的鉛酸電池，以對電池容量異常的鉛酸電池進行修復操作。電池管理裝置利用備援電池暫時替代電池容量異常的鉛酸電池直到修復操作結束。

在本發明的一實施例中，當上述的充電操作結束後，電池管理裝置判斷多個鉛酸電池的電量是否低於臨界值，以決定鉛酸電池是否發生電池容量異常。

在本發明的一實施例中，上述的電池修復裝置電性連接至電池容量異常的鉛酸電池的正電極端及負電極端，並且將至少一脈衝電壓輸入至正電極端及負極端當中的至少其中之一端。

在本發明的一實施例中，上述的至少一脈衝電壓包括正脈衝電壓及負脈衝電壓的至少其中之一。

在本發明的一實施例中，當上述的多個鉛酸電池進行充電操作時，電池管理裝置偵測多個鉛酸電池之間的電量差是否達到第一預設電量差，以決定是否對多個鉛酸電池進行充電平衡操作。

在本發明的一實施例中，當上述的多個鉛酸電池進行放電操作時，電池管理裝置偵測多個鉛酸電池之間的電量差是否達到第二預設電量差，以決定是否對多個鉛酸電池進行放電平衡操作。

在本發明的一實施例中，上述的電池管理裝置包括電壓偵測器、內阻偵測器及控制器。電壓偵測器電性連接至多個鉛酸電池。電壓偵測器用以偵測每一鉛酸電池的電壓值。內阻偵測器電性連接至多個鉛酸電池。內阻偵測器用以偵測每一鉛酸電池的內阻值。控制器電性連接至電壓偵測器及內阻偵測器。控制器用以依據每一鉛酸電池的電壓值及內阻值來各別計算每一鉛酸電池的電量。

在本發明的一實施例中，上述的電池管理裝置包括溫度偵測器及警示器。溫度偵測器，電性連接至所述控制器及所述多個鉛酸電池，用以監控每一所述多個鉛酸電池的溫度。警示器，電性連接至所述控制器，以使當所述多個鉛酸電池的至少其中之一發生溫度異常時，所述警示器發出一警示訊號。

在本發明的一實施例中，上述的電池管理裝置包括通訊模組。通訊模組電性連接至所述控制器，用以透過無線或有線傳輸的方式與一電子裝置進行溝通，以提供所述多個鉛酸電池的電池狀態資訊至所述電子裝置

在本發明的一實施例中，上述的儲能系統包括顯示裝置，電性連接至所述電池管理裝置，用以顯示所述多個鉛酸電池的電池狀態資訊。

本發明的電池平衡及修復方法適用於儲能系統。儲能系統包括多個鉛酸電池及備援電池。多個鉛酸電池用以進行充電操作及放電操作。電池平衡及修復方法包括偵測多個鉛酸電池的電量。當偵測到多個鉛酸電池的至少其中之一為電池容量異常的鉛酸電池時，輸出至少一脈衝電壓至電池容量異常的鉛酸電池，以對電池容量異常的鉛酸電池進行修復。利用備援電池暫時替代電池容量異常的鉛酸電池直到電池容量異常的鉛酸電池完成修復。

在本發明的一實施例中，上述的偵測多個鉛酸電池的電量的步驟包括當充電操作結束後，判斷多個鉛酸電池的電量是否低於臨界值，以決定多個鉛酸電池是否發生電池容量異常。

在本發明的一實施例中，上述的對電池容量異常的鉛酸電池進行修復的步驟包括將至少一脈衝電壓輸入至正電極端及負電極端當中的至少其中之一端。

在本發明的一實施例中，上述的所述至少一脈衝電壓包括正脈衝電壓及負脈衝電壓的至少其中之一。

在本發明的一實施例中，上述的偵測多個鉛酸電池的電量的步驟包括當多個鉛酸電池進行充電操作時，偵測多個鉛酸電池之間的電量差是否達到第一預設電量差，以決定是否對多個鉛酸電池進行充電平衡操作。

在本發明的一實施例中，上述的偵測多個鉛酸電池的電量的步驟包括當多個鉛酸電池進行放電操作時，偵測多個鉛酸電池之間的電量差是否達到第二預設電量差，以決定是否對多個鉛酸電池進行放電平衡操作。

在本發明的一實施例中，上述的偵測所述多個鉛酸電池的電量的步驟包括偵測多個鉛酸電池的電壓值。偵測多個鉛酸電池的內阻值。依據每一鉛酸電池的電壓值及內阻值來各別計算鉛酸電池的電量。

在本發明的一實施例中，上述的電池平衡及修復方法更包括監控多個鉛酸電池的溫度。當偵測到多個鉛酸電池的至少其中之一發生溫度異常時，則發出警示訊號。

在本發明的一實施例中，上述的電池平衡及修復方法更包括透過無線/有線傳輸的方式與電子裝置進行溝通，以提供多個鉛酸電池的電池狀態資訊至電子裝置。

在本發明的一實施例中，上述的電池平衡及修復方法更包括利用顯示裝置顯示多個鉛酸電池的電量。

基於上述，本發明實施例的儲能系統可藉由電池管理裝置偵測儲能系統當中的鉛酸電池的電量，並且藉由電池修復裝置來修復電池容量異常的鉛酸電池，以使可有效維持儲能系統的儲電及供電效率。此外，本發明實施例的儲能系統更設置有備援電池，以提供修復電池時缺乏之電力備援能力。

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

以下提出多個實施例來說明本發明，然而本發明不僅限於所例示的多個實施例。又實施例之間也允許有適當的結合。在本案說明書全文(包括申請專利範圍)中所使用的「電性連接」一詞可指任何直接或間接的連接手段。舉例而言，若文中描述第一裝置電性連接於第二裝置，則應該被解釋成第一裝置可以直接連接於第二裝置，或者第一裝置可以透過其他裝置或某種連接手段而間接地連接至第二裝置。

圖1繪示本發明一實施例之儲能系統的示意圖。請參考圖1，儲能系統100包括電池管理裝置110及電池修復裝置120。電池管理裝置110電性連接至電池修復裝置120，並且電性連接至多個鉛酸電池130。在本實施例中，這些鉛酸電池130分別電性連接至微控制器130_1。這些鉛酸電池130用以進行充電操作及放電操作。並且，電池管理裝置110用以偵測這些鉛酸電池130的電量。電池修復裝置120用以產生脈衝電壓。在本實施例中，這些鉛酸電池130是藉由多個微控制器130_1彼此電性連接，並且透過這些微控制器130_1提供電壓訊號至每一鉛酸電池130的正電極端及負電極端。然而，這些鉛酸電池130的電性連接方式不限於圖1所示。在一實施例中，這些鉛酸電池130也可為彼此串聯、並聯或部份串聯、部分並聯的電池陣列。

在本實施例中，儲能系統100可設置在例如是電動載具、緊急備用系統、再生能源系統、智慧電網或是家用儲能設備等系統或設備中。儲能系統100可藉由電池管理裝置110監控這些鉛酸電池130的電量，以使判斷這些鉛酸電池130的蓄電能力。在本實施例中，這些鉛酸電池130可為(淺循環)非膠體電池(non-gel battery)、(深循環)膠體電池(gel battery)或(深循環)半膠體電池(half-gel battery)等，本發明並不加以限制。

值得注意的是，在本實施例中，由於鉛酸電池130在反覆的充放電過程中，電池的正電極端及負電極端的至少其中之一透過化學反應將會生成硫酸鉛結晶，造成電池的正電極端及負電極端發生硫化的現象。然而，當鉛酸電池的硫酸鉛結晶過多時，將會導致鉛酸電池的蓄電能力降低或是電池壽命減短。也就是說，在本實施例中，電池容量異常(abnormal battery capacity)的鉛酸電池(lead-acid battery)是指在鉛酸電池當中具有過多硫酸鉛結晶，以使蓄電能力降低(有效電池容量降低)的不良電池。因此，在本實施例中，儲能系統100除了用以監控鉛酸電池130的電量，並可用以修復電池容量異常的鉛酸電池。換句話說，儲能系統100可藉由修復電池的功能來延長鉛酸電池130的使用壽命，並且電池陣列可維持良好的儲電及供電能力。

此外，在本實施例中，當儲能系統100針對電池容量異常的鉛酸電池進行修復時，儲能系統100可利用備援電池140暫時替代電池容量異常的鉛酸電池直到修復操作結束。在本實施例中，備援電池140可為額外的鉛酸電池，但本發明並不限於此。備援電池140也可為不同於鉛酸電池的其他蓄電池種類。在本實施例中，當電池容量異常的鉛酸電池完成修復後，儲能系統100將停止使用備援電池140。並且，在未使用備援電池140時，儲能系統100可對備援電池140進行充電操作，以使備援電池140可維持在良好的備援能力。

在本實施例中，電池管理裝置110為一種電池管理系統(Battery Management System, BMS)。電池管理裝置110可具有偵測蓄電池電量，並且管理蓄電池的充放電機制，以維持多個蓄電池的電量平衡。電池管理裝置110可用以執行本發明各實施例的電池平衡及修復方法。也就是說，電池管理裝置110可藉由軟體的程式或硬體的邏輯電路來實現本發明當中所述的電池平衡及修復方法，本發明並不加以限制。

另外，這些微控制器130_1為具有電子標籤(Tag)功能的微控制器(MCU)電路。在本實施例中，微控制器130_1可用以提供相關電池資訊至電池管理裝置110，以使電池管理裝置110可有效管理並且識別這些鉛酸電池130。並且，電池管理裝置110可透過微控制器130_1提供電壓訊號至這些鉛酸電池130的正、負電極端。

圖2繪示本發明一實施例之儲能系統的修復示意圖。請參考圖2，在本實施例中，當儲能系統200的電池管理裝置210偵測到電池陣列的多個鉛酸電池230當中的其中之一為電池容量異常的鉛酸電池230b時，電池管理裝置210將隔離電池容量異常的鉛酸電池230b。電池管理裝置210將電池容量異常的鉛酸電池230b切換至電池修復裝置220，以使電池修復裝置220電性連接至電池容量異常的鉛酸電池230b。並且，電池管理裝置210利用備援電池240暫時替代電池容量異常的鉛酸電池230b。也就是說，備援電池240可電性連接至其他蓄電能力正常的鉛酸電池，以使電池陣列可以維持正常的儲電或供電的功能。因此，本實施例的儲能系統200，可藉由上述的電池備援機制，以使當圖2所示的電池陣列的其中之一的鉛酸電池230無法有效蓄電時，圖2的電池陣列仍可維持正常的儲電或供電的功能。換句話說，本實施例的儲能系統200無須等待更換或修復電池容量異常的鉛酸電池230b，才可繼續進行儲電或供電的功能。

在本實施例中，電池修復裝置220電性連接至電池容量異常的鉛酸電池230b的正電極端及負電極端。電池修復裝置220可用以產生單一脈衝電壓、雙階脈衝電壓或者是基本電位(0V)至電池容量異常的鉛酸電池230b的正電極端及負電極端。在本實施例中，電池修復裝置220可針對電池容量異常的鉛酸電池230b的正電極端或負電極端當中的至少其中之一端提供脈衝電壓，以進行電池修復。也就是說，電池修復裝置220將電壓訊號輸入至鉛酸電池的正電極端及負電極端，並且至少提供一個脈衝電壓至電池容量異常的鉛酸電池230b，以藉由脈衝電壓對電池容量異常的鉛酸電池230b進行修復。據此，本實施例的儲能系統200可同時具有電池電量監控、電池備援及自動修復鉛酸電池的功能。

舉例來說，在本實施例中，當充電操作結束後，電池管理裝置210將判斷這些鉛酸電池的電量是否低於預設的臨界值，以決定這些鉛酸電池是否發生電池容量異常。也就是說，由於鉛酸電池當中的硫酸鉛晶體過多，將會導致鉛酸電池的有效電池容量下降。因此，當充電操作完成後，若電池管理裝置210偵測到某個鉛酸電池的電量仍低於正常電量的80%，表示此鉛酸電池的有效電池容量只剩下80%，則電池管理裝置210將判斷此鉛酸電池為電池容量異常的鉛酸電池。然而，在一實施例中，預設的臨界值也可設定為正常電量的40%、50%或60%等，本發明並不加以限制。

在本實施例中，電池管理裝置210可藉由判斷這些鉛酸電池於充電操作完成後的電量是否具有大於預設的臨界值的方式，來決定是否進行電池修復操作。在本實施例中，電池修復裝置220將至少一脈衝電壓輸入至電池容量異常的鉛酸電池的正電極端及負電極端當中的至少其中之一端，以藉由脈衝電壓去除電池容量異常的鉛酸電池當中的硫酸結晶體，以使恢復鉛酸電池的儲電能力。

值得注意的是，本實施例的脈衝電壓是用以去除電池容量異常的鉛酸電池230b當中的硫酸鉛晶體。也就是說，本發明去除硫酸鉛晶體的原理是利用脈衝電壓對電池容量異常的鉛酸電池230b進行充電，以減少來消除鉛酸電池的硫化。

另外，在本實施例中，圖2的微控制器230_2可以由上述圖1實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

圖3繪示本發明一實施例之脈衝電壓的示意圖。請參考圖2、3。在本實施例中，脈衝電壓VP1代表正脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation, PWM)訊號。脈衝電壓VP2代表負脈衝寬度調變訊號。在本實施例中，電池修復裝置220可至少輸出如脈衝電壓VP1、VP2兩種電壓波形。在本實施例中，脈衝電壓VP1可用以輸入至電池容量異常的鉛酸電池230b的正電極端，以使與正電極端的硫酸鉛晶體進行共振，並減少硫酸鉛晶體。脈衝電壓VP2可用以輸入至電池容量異常的鉛酸電池230b的負電極端，以使與負電極端的硫酸鉛晶體進行共振，並減少硫酸鉛晶體。附帶一提的是，本實施例的脈衝電壓VP1及脈衝電壓VP2可經由脈衝寬度調變電路來進行工作週期(duty cycle)及頻率(frequency)的調製，本發明並不加以限制。

在本實施例中，電池修復裝置220可至少輸出脈衝電壓VP1或脈衝電壓VP2至電池容量異常的鉛酸電池230b的正、負電極端。舉例來說，電池修復裝置220可設定四個修復模式來依序對電池容量異常的鉛酸電池230b進行修復動作。在第一修復模式，電池修復裝置220可同時輸出脈衝電壓VP1及脈衝電壓VP2至電池容量異常的鉛酸電池230b的正、負電極端，以對正、負電極端的硫酸鉛晶體進行共振。在第二修復模式，電池修復裝置220可以只輸出脈衝電壓VP2至電池容量異常的鉛酸電池230b的負電極端。在第三修復模式，電池修復裝置220可同時輸出脈衝電壓VP1及脈衝電壓VP2至電池容量異常的鉛酸電池230b的正、負電極端，以對正、負電極端的硫酸鉛晶體進行共振。但是，第三修復模式的脈衝電壓的脈衝頻率可不同於第一修復模式，本發明並不加以限制。在第四修復模式，電池修復裝置220可以只輸出脈衝電壓VP1至電池容量異常的鉛酸電池230b的正電極端。據此，透過反覆的修復操作，本實施例的電池修復裝置220可有效的去除在電池容量異常的鉛酸電池230b當中的硫酸鉛晶體，以使恢復至正常鉛酸電池的蓄電能力。

附帶一提的是，脈衝電壓VP1可具有峰值電壓V1，並且脈衝電壓VP2可具有峰值電壓V2。在本實施例中，脈衝電壓VP1的峰值電壓V1到脈衝電壓VP2的最高電壓(0伏特)的電壓差可等於脈衝電壓VP2的峰值電壓V2到脈衝電壓VP1的最低電壓V0的電壓差。舉例來說，在一實施例中，峰值電壓V1、V2可為14.7伏特及-12伏特。電壓V0可為2.7V。然而，本發明並不限於此，峰值電壓V1、V2及電壓V0的大小可依據鉛酸電池的電池特性或是修復程度來決定，本發明並不加以限制。此外，脈衝電壓VP1及脈衝電壓VP2的週期頻率同樣可依據鉛酸電池的電池特性或是其他電池修復條件來決定，本發明也不加以限制。

圖4繪示本發明一實施例之充電操作的電量平衡示意圖。請參考圖4，電池管理裝置410電性連接至鉛酸電池430_1、430_2、430_3、430_4。配電裝置500a用以充電鉛酸電池430_1、430_2、430_3、430_4。具體來說，當鉛酸電池430_1、430_2、430_3、430_4進行充電操作時，電池管理裝置410可監控鉛酸電池430_1、430_2、430_3、430_4的電量。若鉛酸電池430_1、430_2、430_3、430_4之間的電量差達到第一預設電量差時，則電池管理裝置410將對鉛酸電池430_1、430_2、430_3、430_4進行充電平衡。也就是說，電池管理裝置410可藉由控制充電電流或電壓的大小，以使鉛酸電池430_1、430_2、430_3、430_4之間的電量差異減小。舉例來說，在充電操作中，當鉛酸電池430_3的電量過低，並且鉛酸電池430_3的電量與鉛酸電池430_1、430_2、430_4之間的電量差大於預設的第一預設電量差。電池管理裝置410可調整配電裝置500提供至鉛酸電池430_1、430_2、430_3、430_4的充電電流或充電電壓的大小，以使配電裝置500a可提供較大的充電電流或充電電壓至鉛酸電池430_3。然而，本發明的充電平衡的操作並不限於此，電池管理裝置410可分別依據鉛酸電池430_1、430_2、430_3、430_4的電量大小來決定各別的充電電壓或電流大小。

圖5繪示本發明一實施例之放電操作的電量平衡示意圖。請參考圖5，電池管理裝置410電性連接至鉛酸電池430_1、430_2、430_3、430_4。鉛酸電池430_1、430_2、430_3、430_4可放電至輸出負載500b。具體來說，當鉛酸電池430_1、430_2、430_3、430_4進行放電操作時，電池管理裝置410可監控鉛酸電池430_1、430_2、430_3、430_4的電量。若鉛酸電池430_1、430_2、430_3、430_4之間的電量差達到第二預設電量差時，則電池管理裝置410將對鉛酸電池430_1、430_2、430_3、430_4進行放電平衡。也就是說，電池管理裝置410可藉由控制放電電流或電壓的大小，以使鉛酸電池430_1、430_2、430_3、430_4之間的電量差異減小。舉例來說，在放電操作中，當鉛酸電池430_2的電量過低，並且鉛酸電池430_2的電量與鉛酸電池430_1、430_3、430_4之間的電量差大於預設的第二預設電量差。電池管理裝置410可調整鉛酸電池430_1、430_2、430_3、430_4放電至輸出負載500b的放電電流或放電電壓的大小，以使鉛酸電池430_2可輸出較小的放電電流或放電電壓至輸出負載500b。然而，本發明的放電平衡的操作並不限於此，電池管理裝置410可分別依據鉛酸電池430_1、430_2、430_3、430_4的電量大小來決定各別的放電電壓或電流大小。

另外，圖4、圖5的第一預設電量差及第二預設電量差的大小，可依據鉛酸電池的電池特性或是其他電池修復條件來決定。舉例來說，在一實施例中，在充電操作或放電操作中，電池管理裝置410可判斷鉛酸電池430_1、430_2、430_3、430_4之間的電量差是否達到電池標準電量的5%、10%或20%等，來決定是否進行充電操作或放電操作。

圖6繪示本發明另一實施例之儲能系統的示意圖。請參考圖6，本發明的儲能系統的實施架構可如圖6所示。在本實施例中，多個鉛酸電池630可以串聯的方式電性連接，並且電性連接至配電裝置600，以進行儲能或供能。在本實施例中，這些鉛酸電池630可分別電性連接至多個微控制器650，並且這些微控制器650彼此電性連接。在本實施例中，這些微控制器650可分別用以偵測對應的鉛酸電池的電量，並且將偵測結果回傳至電池管理裝置610。但是，本發明並不限於此，在一實施例中，這些微控制器650也可設置在電池管理裝置610當中，或是在電池管理裝置610當中以其他邏輯電路架構的方式來實現。

在本實施例中，電池管理裝置610電性連接至配電裝置660，並且執行如上述圖4、圖5的充電及放電操作。在本實施例中，儲能系統600可進一步包括有顯示裝置670，顯示裝置670電性連接至電池管理裝置610。顯示裝置670用以顯示這些鉛酸電池630的電池狀態資訊。也就是說，儲能系統600可具有顯示功能來呈現當前的電池狀態資訊，以增加儲能系統600的操作的便利性。在本實施例中，顯示裝置670例如為液晶顯示器（Liquid Crystal Display，LCD）或是具有觸控模組的觸控螢幕（touch screen）等，本發明並不加以限制。

此外，在本實施例中，儲能系統600可進一步與外部控制裝置700及電子裝置800進行溝通。儲能系統600可將當前的電池狀態資訊以有線或無線的傳輸方式傳遞至外部控制電路700及電子裝置800。舉例來說，本實施例的儲能系統600可應用在例如是電動載具、緊急備用系統、再生能源系統、智慧電網或是家用儲能設備等系統或設備中。因此，儲能系統600可與這些系統或設備本身的控制台進行溝通以提供電池狀態資訊，或是提供使用者可透過外部控制裝置700來控制儲能系統600的功能。

附帶一提的是，本實施例的儲能系統600也可以與其他的電子裝置800進行溝通，以使增加儲能系統600的操作的便利性。在本實施例中，電子裝置800是指體積小、可隨身攜帶之電子裝置，例如行動電話（mobile phone）、筆記型電腦（NOTE BOOK）及個人化數位助理器（PDA）等等，本發明並不加以限制。

圖7繪示本發明一實施例之電池管理裝置的示意圖。請參考圖7，圖7的電池管理裝置910可適用於上述各實施例中的電池管理裝置。在本實施例中，電池管理裝置910可包括控制器911、電壓偵測器912、內阻偵測器913、溫度偵測器914、警示器915及通訊模組916。在本實施例中，電壓偵測器912電性連接至鉛酸電池。電壓偵測器912可用以偵測鉛酸電池的電壓值。內阻偵測器913電性連接至鉛酸電池。內阻偵測器913可用以偵測鉛酸電池的內阻值。

在本實施例中，控制器911可為具備運算能力的硬體（例如晶片組、處理器等），用以控制電池管理裝置910的整體運作。控制器911例如是中央處理單元（Central Processing Unit，CPU），或是其他可程式化之微處理器（Microprocessor）、數位信號處理器（Digital Signal Processor，DSP）、可程式化控制器、特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuits，ASIC）、可程式化邏輯裝置（Programmable Logic Device，PLD）或其他類似裝置。

具體來說，在本實施例中，控制器911可藉由電壓偵測器912及內阻偵測器913取得鉛酸電池的電壓值及內阻值，並且依據鉛酸電池的電壓值及內阻值來計算鉛酸電池的電量。在本實施例中，控制器911還可透過溫度偵測器914偵測鉛酸電池的溫度值，以使控制器911具備監控鉛酸電池溫度的功能。並且，控制器911可透過警示器915來提出溫度過高的警示，以有效防止鉛酸電池發生過熱的情況。然而，本發明並不限於此，警示器915也可用於提供其他警示功能，例如是更換電池提醒或是突波警示等。

此外，在本實施例中，電池管理裝置910還可配置通訊模組916，以使控制器911可透過通訊模組916與外部的電子裝置1000進行溝通，以提供電池狀態資訊或是控制功能等。在本實施例中，通訊模組916例如是支援無線相容認證（Wireless fidelity，Wi-Fi）、全球互通微波存取（Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX）、藍芽（Bluetooth）、超寬頻（ultra-wideband，UWB）或射頻識別（Radio-frequency identification，RFID）等通訊協定的裝置，其可發出無線傳輸信號，以和電子裝置1000的通訊模組彼此對應而建立資料傳輸連結。

圖8繪示本發明一實施例之電池平衡及修復方法。請同時參考圖2、圖8，本實施例的方法可至少適用於圖2的儲能系統。在步驟S1110中，儲能系統100的電池管理裝置110偵測多個鉛酸電池130的電量。在步驟S1120中，當電池管理裝置110偵測到這些鉛酸電池130的至少其中之一為電池容量異常的鉛酸電池時，電池修復裝置120輸出至少一脈衝電壓至電池容量異常的鉛酸電池，以對電池容量異常的鉛酸電池進行修復。在步驟S1130中，儲能系統100利用備援電池140暫時替代電池容量異常的鉛酸電池直到電池容量異常的鉛酸電池完成修復。因此，本實施例的電池平衡及修復方法可使儲能系統具備有監控鉛酸電池電量、自動修復鉛酸電池及電池備援的功能。

另外，在本實施例中，電池平衡及修復方法可以分別由圖1至圖7實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

綜上所述，在本發明的範例實施例中，儲能系統可藉由電池管理裝置有效的監控多個鉛酸電池的電量，並且於充電及放電操作時電池管理裝置可維持這些鉛酸電池的電量平衡。並且，儲能系統可藉由電池修復裝置來修復電池容量異常的鉛酸電池，以使維持這些鉛酸電池的使用壽命，甚至有效維持儲能系統的儲電及供電效能。此外，本發明的儲能系統還具有備援電池的設計，以使儲能系統可持續的進行儲電及供電的功能，而不受電池修復操作的影響。也就是說，本發明的儲能系統可同時提供監控、自動修復鉛酸電池及備援的功能。另外，本發明的儲能系統還可結合顯示裝置來即時顯示目前的電池儲能狀態資訊，並且結合通訊模組以將電池狀態資訊或是控制功能提供至外部的可攜式電子裝置，以使增加使用儲能系統的便利性。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，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範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、200、600‧‧‧儲能系統
110、210、410、610、910‧‧‧電池管理裝置
120、220‧‧‧電池修復裝置
130、230、430_1、430_2、430_3、430_4、630‧‧‧鉛酸電池
130_1、230_1、650‧‧‧微控制器
140、240‧‧‧備援電池
230b‧‧‧電池容量異常的鉛酸電池
500a、660‧‧‧配電裝置
500b‧‧‧輸出負載
670‧‧‧顯示裝置
700‧‧‧外部控制裝置
800、1000‧‧‧電子裝置
911‧‧‧控制器
912‧‧‧電壓偵測器
913‧‧‧內阻偵測器
914‧‧‧溫度偵測器
915‧‧‧警示器
916‧‧‧通訊模組
V0、V1、V2‧‧‧電壓
VP1、VP2‧‧‧脈衝電壓
S1110、S1120、S1130‧‧‧步驟

圖1繪示本發明一實施例之儲能系統的示意圖。圖2繪示本發明一實施例之儲能系統的修復示意圖。圖3繪示本發明一實施例之脈衝電壓的示意圖。圖4繪示本發明一實施例之充電操作的電量平衡示意圖。圖5繪示本發明一實施例之放電操作的電量平衡示意圖。圖6繪示本發明另一實施例之儲能系統的示意圖。圖7繪示本發明一實施例之電池管理裝置的示意圖。圖8繪示本發明一實施例之電池平衡及修復方法。

100‧‧‧儲能系統

110‧‧‧電池管理裝置

120‧‧‧電池修復裝置

130‧‧‧鉛酸電池

130_1‧‧‧微控制器

140‧‧‧備援電池

Claims

一種儲能系統，包括：一電池管理裝置，電性連接至多個鉛酸電池，用以偵測該些鉛酸電池的電量，其中該些鉛酸電池用以進行一充電操作及一放電操作；及一電池修復裝置，電性連接至該電池管理裝置，用以產生至少一脈衝電壓，其中，當該電池管理裝置偵測到該些鉛酸電池的至少其中之一為一電池容量異常的鉛酸電池時，該電池管理裝置判斷該電池容量異常的鉛酸電池屬於一不良電池，並且該電池修復裝置輸出該至少一脈衝電壓至該電池容量異常的鉛酸電池，以使該電池修復裝置藉由該至少一脈衝電壓去除該電池容量異常的鉛酸電池當中的硫酸鉛晶體，以對該電池容量異常的鉛酸電池進行修復操作，並且該電池管理裝置利用一備援電池暫時替代該電池容量異常的鉛酸電池直到該修復操作結束。
如申請專利範圍第1項所述的儲能系統，其中當該充電操作結束後，該電池管理裝置判斷該些鉛酸電池的電量是否低於一臨界值，以決定該些鉛酸電池是否發生電池容量異常。
如申請專利範圍第1項所述的儲能系統，其中該電池修復裝置電性連接至該電池容量異常的鉛酸電池的一正電極端及一負電極端，並且將該至少一脈衝電壓輸入至該正電極端及該負極端當中的至少其中之一端。
如申請專利範圍第1項所述的儲能系統，其中該至少一脈衝電壓包括一正脈衝電壓及一負脈衝電壓的至少其中之一。
如申請專利範圍第1項所述的儲能系統，其中當該些鉛酸電池進行該充電操作時，該電池管理裝置偵測該些鉛酸電池之間的電量差是否達到一第一預設電量差，以決定是否對該些鉛酸電池進行一充電平衡操作。
如申請專利範圍第1項所述的儲能系統，其中當該些鉛酸電池進行該放電操作時，該電池管理裝置偵測該些鉛酸電池之間的電量差是否達到一第二預設電量差，以決定是否對該些鉛酸電池進行一放電平衡操作。
如申請專利範圍第1項所述的儲能系統，其中電池管理裝置包括：一電壓偵測器，電性連接至該些鉛酸電池，用以偵測每一該些鉛酸電池的一電壓值；一內阻偵測器，電性連接至該些鉛酸電池，用以偵測每一該些鉛酸電池的一內阻值；及一控制器，電性連接至該電壓偵測器及該內阻偵測器，用以依據每一該些鉛酸電池的該電壓值及內阻值來各別計算每一該鉛酸電池的電量。
如申請專利範圍第1項所述的儲能系統，其中該電池管理裝置包括：一溫度偵測器，電性連接至該控制器及該些鉛酸電池，用以監控每一該些鉛酸電池的溫度；及一警示器，電性連接至該控制器，以使當該些鉛酸電池的至少其中之一發生溫度異常時，該警示器發出一警示訊號。
如申請專利範圍第1項所述的儲能系統，其中該電池管理裝置包括：一通訊模組，電性連接至該控制器，用以透過無線傳輸的方式與一電子裝置進行溝通，以提供該些鉛酸電池的電池狀態資訊至該電子裝置。
如申請專利範圍第1項所述的儲能系統，更包括：一顯示裝置，電性連接至該電池管理裝置，用以顯示該些鉛酸電池的電池狀態資訊。
一種電池平衡及修復方法，適用於一儲能系統，並且該儲能系統包括多個鉛酸電池及一備援電池，該些鉛酸電池用以進行一充電操作及一放電操作，其中該電池修復方法包括：偵測該些鉛酸電池的電量；當偵測到該些鉛酸電池的至少其中之一為一電池容量異常的鉛酸電池時，判斷該電池容量異常的鉛酸電池屬於一不良電池，並且輸出該至少一脈衝電壓至該電池容量異常的鉛酸電池，以藉由該至少一脈衝電壓去除該電池容量異常的鉛酸電池當中的硫酸鉛晶體，以對該電池容量異常的鉛酸電池進行修復；及利用一備援電池暫時替代該電池容量異常的鉛酸電池直到該電池容量異常的鉛酸電池完成修復。
如申請專利範圍第11項所述的電池平衡及修復方法，其中偵測該些鉛酸電池的電量的步驟包括：當該充電操作結束後，判斷該些鉛酸電池的電量是否低於一臨界值，以決定該些鉛酸電池是否發生電池容量異常。
如申請專利範圍第11項所述的電池平衡及修復方法，其中對該電池容量異常的鉛酸電池進行修復的步驟包括：將該至少一脈衝電壓輸入至該正電極端及該負電極端當中的至少其中之一端。
如申請專利範圍第11項所述的電池平衡及修復方法，其中該至少一脈衝電壓包括一正脈衝電壓及一負脈衝電壓的至少其中之一。
如申請專利範圍第11項所述的電池平衡及修復方法，其中偵測該些鉛酸電池的電量的步驟包括：當該些鉛酸電池進行該充電操作時，偵測該些鉛酸電池之間的電量差是否達到一第一預設電量差，以決定是否對該些鉛酸電池進行一充電平衡操作。
如申請專利範圍第11項所述的電池平衡及修復方法，其中偵測該些鉛酸電池的電量的步驟包括：當該些鉛酸電池進行該放電操作時，偵測該些鉛酸電池之間的電量差是否達到一第二預設電量差，以決定是否對該些鉛酸電池進行一放電平衡操作。
如申請專利範圍第11項所述的電池平衡及修復方法，其中偵測該些鉛酸電池的電量的步驟包括：偵測該些鉛酸電池的一電壓值；偵測該些鉛酸電池的一內阻值；及依據每一該些鉛酸電池的該電壓值及該內阻值來各別計算該鉛酸電池的電量。
如申請專利範圍第11項所述的電池平衡及修復方法，更包括：監控該些鉛酸電池的溫度；及當偵測到該些鉛酸電池的至少其中之一發生溫度異常時，則發出一警示訊號。
如申請專利範圍第11項所述的電池平衡及修復方法，更包括：透過無線傳輸的方式與一電子裝置進行溝通，以提供該些鉛酸電池的電池狀態資訊至該電子裝置。
如申請專利範圍第11項所述的電池平衡及修復方法，更包括：利用一顯示裝置顯示該些鉛酸電池的電量。