TWI628890B - Synchronous control system architecture to improve energy efficiency - Google Patents

Abstract

本發明提供一種提升節能效率之同步控制系統架構，其包括：一主系統以及至少一供電子系統，主系統包含一用電分析模組；供電子系統經由一信號連斷裝置以有線或無線方式與該主系統之間通訊，該供電子系統包含：至少一電池模組以及一供電處理模組；供電處理模組係電性連接該電池模組且被配置為接收該電池模組的一偵測信號並根據該偵測信號確認該電池模組的電池狀態，然後傳送到主系統的用電分析模組進行分析；其中該主系統根據該電池狀態而發送一反饋信號傳送至該供電處理模組進行處理。藉此，主系統以遠端即時監測多個子系統的電池狀態，且各個子系統的電源開關權限由韌體掌控，以達到智慧能源管理。

Description

提升節能效率之同步控制系統架構

本發明係涉及多系統串接的節能控制技術領域，尤指一種，不需要硬體開關，且主系統可透過韌體與多個子系統間通訊以取得電池資訊，以遠端同步控制多個次系統之同步控制系統架構。

在科技不斷進步的今日，近年來能源需求快速上升，諸如核能、水力、太陽能、風力和生質能等能源方案逐漸為各界所廣泛討論。然而上述之再生能源多與氣候環境相關，供電不穩的難題尚待解決。因此，電力儲能系統不但可協助電廠解決再生能源電源穩定度的問題。從發電、輸配電到用戶端，可調節不均衡的電力負載系統、穩定電壓、可解決備載容量的儲能系統，將扮演再生能源應用發展的關鍵配角。

傳統之儲能系統，其系統中會接連接多個主從式架構系統，以作為一完整之儲能系統，當此儲能系統中，單一之主從式架構系統發生損壞時，可直接手動關閉損壞之主從式架構系統的硬體開關，藉此斷開損壞之主從式架構系統與整個儲能系統間之連接，避免其造成整個儲能系統癱瘓。而在關閉損壞之主從式架構系統後，其他正常之主從式架構系統仍可正常運作，使整個儲能系統完成儲能之工作。

請參照圖1，圖1為傳統無通訊功能之主從式架構系統示意圖。此主從式架構系統800包含一主系統802以及兩個供電子系統，分別為第一供電子系統804、第二供電子系統806。主系統802分別連接第一供電子系統804、第二供電子系統806。第一供電子系統804具有第一硬體開關 8042，第二供電子系統806具有第二硬體開關8062。由於此主從式架構系統800之主系統802與第一供電子系統804、第二供電子系統806之間不具有通訊功能，因此，主系統無法決定兩次系統之開啟與關閉，因此，當第一供電子系統804發生損壞時，僅能藉由關閉第一硬體開關8042而關閉第一供電子系統104，維持整個主從式架構系統800之正常運作。此情況下，主系統802與該等供電子系統間由於無通訊功能，因此，無法遠端控制關閉該供電子系統，無法即時監控次系統之狀態，且使用硬體開關的缺點是系統無法進入省電模式。

再者，上述之主系統802與兩供電子系統間以並聯連接，由於主系統802與兩供電子系統間無通訊功能，因此，主系統802無法即時監測到電壓差異，而無法將供電子系統關閉，將會有電壓差異的危險狀況產生，即過大的充放電電流發生。

請參考圖2，圖2為傳統具遠端控制功能之主從式架構系統示意圖。此主從式架構系統900包含一主系統902以及第一供電子系統904、第二供電子系統906。主系統902分別連接第一供電子系統904、第二供電子系統906。主系統902包含一硬體開關9022。主系統902之硬體開關9022可遠端傳送一控制訊號給第一供電子系統904以及第二供電子系統906。雖然主系統902可藉由開關9022遠端控制第一供電子系統904、第二供電子系統906之開啟或關閉，但，第一供電子系統904、第二供電子系統906需要長時間處於工作模式，以隨時等待接收主系統902所傳送之控制訊號，因此，無法進入省電模式。

綜上可知，現有之主從式架構系統，特別在通訊以及即時監控上存在改進之空間，急需針對上述之缺點進行改進。

有鑑於習知技術的缺失，本發明旨在提供一種提升節能效率之同步控制系統架構，藉由主系統以遠端即時監測多個子系統的電池狀態，並且各個子系統的電源開關權限由韌體掌控，以達到智慧能源能管理。

為達本發明之目的，本發明提出一種提升節能效率之同步控制系統架構，其包括：一主系統以及至少一供電子系統，主系統包含一用電分析模組；供電子系統經由一信號連斷裝置以有線或無線方式與該主系統之間通訊，該供電子系統包含：至少一電池模組以及一供電處理模組，電池模組被配置為供給與儲存電力；供電處理模組係電性連接該電池模組且被配置為接收該電池模組的一偵測信號，該供電處理模組根據該偵測信號確認該電池模組的電池狀態，並且經由該信號連斷裝置傳送該電池狀態至該主系統的該用電分析模組進行分析，該偵測信號係包含電壓信號、電流信號或溫度信號的至少其中一者；其中該主系統根據該電池狀態而發送一反饋信號且經由該信號連斷裝置傳送至該供電處理模組進行處理，以使該供電子系統與該主系統之間保持通訊，從而使該供電子系統進行放電程序或充電程序，或者控制該信號連斷裝置斷開該供電子系統與該主系統之間的通訊，以停用該供電子系統且使其進入一待機休眠狀態。

於一實施例中，其中該信號連斷裝置係透過光耦合或磁耦合之電氣隔離方式，以使該供電子系統與該主系統以光、磁、射頻載波方式傳遞信號。

於一實施例中，其中該信號連斷裝置包含有一控制信號連斷模組以及一通訊信號連斷模組，該控制信號連斷模組以及該通訊信號連斷模組係以RS485、RS232、或其它的資料通訊介面與該主系統連接。

於一實施例中，其中該通訊信號連斷模組更包含一低壓保護電路，該低壓保護電路係提供該通訊信號連斷模組判斷該供電子系統的電源電壓或電池模組的電壓是否低於一設定電壓值。

於一實施例中，其中當該電池模組的電壓低於該設定電壓值，該供電處理模組控制該信號連斷裝置斷開該供電子系統與該主系統之間的通訊，以使該供電子系統進入該待機休眠狀態。

於一實施例中，其中當處於該待機休眠狀態之該供電子系統中的該電池模組之電壓等於或高於該設定電壓值，該主系統發送信號喚醒處於該待機休眠狀態之該供電子系統，使該供電子系統與該主系統之間進行通訊，從而使該供電子系統進行放電程序或充電程序。

於一實施例中，其中該主系統與該供電子系統之間未以共同通訊協定通訊時，該供電子系統進入該待機休眠狀態且由該主系統發出警告。

於一實施例中，其中該供電處理模組自該主系統所發出的該反饋信號中取得一電源開啟權限，以喚醒該處於待機休眠狀態的供電子系統，使該供電子系統與該主系統之間保持通訊，從而使該供電子系統進行放電程序或充電程序。

於一實施例中，其中該供電處理模組更包括一容量狀態元件、一充電狀態元件以及一健康狀態元件；該些元件係用以計算該電池模組的狀態並且將該狀態傳送至該主系統之該用電分析模組進行分析，當該容量狀態元件、該充電狀態元件或該健康狀態元件中任一者計算該電池模組的狀態不符合該電池模組的狀態設定值或不處於設定值範圍內，該供電子系統進入該待機休眠狀態。

於一實施例中，其中當處於該待機休眠狀態之該供電子系統中的該電池模組的狀態滿足該電池模組的狀態設定值或處於設定值範圍內，該主系統發送信號喚醒處於該待機休眠狀態之該供電子系統，使該供電子系統與該主系統之間進行通訊，從而使該供電子系統進行放電程序或充電程序。

100‧‧‧同步控制系統架構

110‧‧‧供電子系統

111‧‧‧電池模組

112‧‧‧供電處理模組

120‧‧‧主系統

121‧‧‧用電分析模組

130‧‧‧信號連斷裝置

200‧‧‧應用端主機

210‧‧‧應用端連接埠

300‧‧‧同步控制系統(並聯架構)

300”‧‧‧同步控制系統(串聯架構)

302‧‧‧主系統

304‧‧‧第一供電子系統

314‧‧‧第一供電處理模組

324‧‧‧第一電池組

334‧‧‧第一控制信號連斷模組

344‧‧‧第一通訊信號連斷模組

3440‧‧‧第一低壓保護電路

306‧‧‧第二供電子系統

316‧‧‧第二供電處理模組

326‧‧‧第二電池組

336‧‧‧第二控制信號連斷模組

346‧‧‧第二通訊信號連斷模組

3460‧‧‧第二低壓保護電路

800‧‧‧主從式架構系統

802‧‧‧主系統

804‧‧‧第一供電子系統

806‧‧‧第二供電子系統

8042‧‧‧第一硬體開關

8062‧‧‧第二硬體開關

900‧‧‧主從式架構系統

902‧‧‧主系統

904‧‧‧第一供電子系統

906‧‧‧第二供電子系統

9022‧‧‧開關

A1‧‧‧第一電源開啟權限信號

A2‧‧‧第二電源開啟權限信號

C1‧‧‧第一控制信號

C2‧‧‧第二控制信號

S1‧‧‧第一通訊信號

S2‧‧‧第二通訊信號

圖1係顯示傳統無通訊功能之主從式架構系統示意圖。

圖2係顯示傳統具遠端控制功能之主從式架構系統示意圖。

圖3係顯示本發明之同步控制系統架構的示意圖。

圖4係顯示根據本發明之同步系統架構的應用示意圖。

圖5係顯示根據圖4之應用系統一實施例的簡易架構示意圖。

圖6係顯示根據圖4之應用系統另一實施例的簡易架構示意圖。

現在將詳細地參照在本發明中所揭示的同步控制系統的優選實施例，在以下的描述中，還提供了同步控制系統的例子。在本發明中所揭示的同步控制系統的示例性實施例被詳細描述，但對於相關技術領域的人員來說很明顯，為清楚起見，對於理解同步控制系統不是特別重要的一些特徵可能沒有示出。

此外，應該理解，在本發明中所揭示的同步控制系統不限於以下描述的詳細實施例，本領域技術人員可以對它們做出各種變化和修改，而不脫離同步控制與保護的精神或範圍。例如，不同的描述性實施例的裝置和/或特徵可以在本發明中所揭示的範圍內彼此組合和/或彼此替代。

請參閱圖3，其為本發明之提升節能效率之同步控制系統架構的示意圖，本實施例中的同步控制系統架構100，其包括一主系統120以及至少一供電子系統110，該主系統120中包含有一用電分析模組121以接收來自該供電子系統110的電池狀態資訊，並經由運算分析以對該供電子系統110發出命令進行控制；供電子系統110係經由一信號連斷裝置130以有 線或無線方式與該主系統120之間通訊，該供電子系統110包含至少一電池模組111以及一供電處理模組112，該電池模組係被配置為供給電力；該供電處理模組112，其電性連接該電池模組111且被配置為接收該電池模組111的一偵測信號，該偵測信號係包含電壓信號、電流信號或溫度信號的至少其中一者；而該供電處理模組112根據該偵測信號確認該電池模組111的電池狀態，並且經由該信號連斷裝置130傳送該電池狀態至該主系統120的該用電分析模組121進行分析；其中該主系統根據該電池狀態而發送一反饋信號且經由該信號連斷裝置130傳送至該供電處理模組112進行處理，以使該供電子系統與該主系統之間保持通訊，從而使該供電子系統進行放電程序或充電程序，或者控制該信號連斷裝置130斷開該供電子系統110與該主系統120之間的通訊，以停用該供電子系統110且使其進入一待機休眠狀態。

根據本發明一實施例，每個供電子系統110(為了簡化，“供電子系統”可稱為“子系統”)經由該信號連斷裝置130的通訊介面(圖未示)，使其可拆卸地連接(connectable)到主系統120的模組介面(圖未示)以與該主系統120進行通訊，其中信號連斷裝置130的通訊介面可以是RS232、RS422、MODBUS、或RS485的資料連接埠；再者，可使各子系統110模組化，讓子系統(電池模組)可以串接，也可以並接，依系統規格需求來架構。這裡為了簡化描述，一個子系統110或更多子系統110可串聯或並聯組合，從而形成多個供電子系統。子系統110的數目和構型可根據所需的電壓和電池容量確定。主系統120通過一應用端連接埠210與系統應用端主機200進行通訊及電力傳輸，該應用端主機200可為太陽儲能系統、不斷電UPS系統、伺服器並聯系統、電動車電池串聯系統或電動車電池並聯系統，在此不限制。

承上所述，資料、資訊或信號可通過該信號連斷裝置130的通訊介面在子系統110和主系統120之間傳遞，而電力傳輸係經由電源匯流排或電力線網路(圖未示)進行傳輸。資料線可與信號線分開，例如，當有多個子系統110或用於應用端主機200的規範制度要求目的時。資料可通過光學的、數位電子線路、資料匯流排、類比電子線路、無線等傳輸。相同地，資料和信號可在主系統120與應用端主機200之間傳遞。

根據本發明一實施例，子系統110可包括一個或多個電池模組111。電池模組111以串聯或並聯的方式連接從而形成具有足夠能量和電力的能量存儲單元，以執行子系統110的預期功能。該能量存儲單元可以是，例如，電化學電池、電容器、超/超級電容器、鋰離子電容器或其他能量記憶體件。電化學電池可以是，例如，鋰離子、鎳鎘、鉛酸或其他可變化學物質。電力可經電源匯流排(圖未示)流入電池模組111或流出電池模組111。電池模組111可經電源匯流排或電力線網路(圖未示)到達主系統120。

根據本發明一實施例，子系統110更可包括有充電線路(圖未示)，其對電池模組111執行再充電功能。充電線路可接收從該應用端主機200輸送的電力(例如，太陽儲能系統)，或者充電線路可從主系統120接收再充電電力，並可輸送再充電電力到電池模組111。充電線路可將接收到的再充電電力轉換為如所用設備所確定的穩定受控的電源，從而安全或有效地對電池模組111充電。其中充電線路可根據充電演算法而受控。

根據本發明一實施例，子系統110還可包括一個或更多電流感測器(圖未示)。每個電池模組111可配置有一個電流感測器，或者電流感測器可用於所有電池模組111或部分電池模組111。電流感測器可產生相應於流過電源匯流排的電流的幅值的信號。

根據本發明一實施例，子系統110還可包括電力開關元件(圖未示)，電力開關元件能夠控制從子系統110輸送到主系統120或系統應用端 主機200的電力。電力開關元件係通過接收一個或更多來自控制邏輯模組(圖未示)的信號，根據這些信號的狀況，斷開邏輯模組可輸出信號到電力開關元件，從而通知其控制從子系統110流出的電力；其中在電氣斷開狀態下允許子系統110可併入連接或斷開分離主系統120。

根據本發明一實施例，子系統110還可包括過大電流警報器(圖未示)，其接收來自上述電流感測器的信號，並確定電流是否超過給定值。過大電流警報器可與斷開邏輯模組通信，從而提供關於是否應斷開從子系統110流入主系統120的電力的資訊。

根據本發明一實施例，供電處理模組112可包括一個或更多微處理器(例如，CPU、DSP、MPU、MCU、微控制器、微處理器等等)以及相關的記憶體(例如，快閃記憶體、EEPROM、RAM等等)並且搭配可控整流器(例如，Active Front End，AFE)執行運作。供電處理模組112可執行存儲在一個或更多個電腦可讀介質如關聯記憶體上的軟體指令，並可接收電池模組111所產生的或與電池模組111關聯的信號，如溫度信號、電壓信號或電流信號且可將這些信號轉換為數位資料進一步處理。

根據本發明一實施例，供電處理模組112還可包括測試元件(圖未示)，其可運用子系統110中的一個或更多元件來測試內部電源電壓、測試電池模組111的健康狀態，以及啟動時執行、連續或依需求執行其他功能性檢測。這些測試的結果可經該信號連斷裝置130傳輸到主系統120，從而確定子系統110的整體健康狀況。

根據本發明一實施例，供電處理模組112還可包括容量狀態元件(圖未示)、充電狀態元件(圖未示)以及健康狀態元件(圖未示)；該些元件的每一個都可計算電池模組111的不同狀態；其中容量狀態元件可計算電池模組111剩餘電容量狀態；進一步說明，電池模組111的容量狀態可用過去的和當前的性能參數(如電池模組111的放電速率、電池模組111隨時間 變化的電壓、回應負載變化的電池模組111的電壓、電池模組111的阻抗變化、或檢測電池容量損耗的其他技術)計算。

承上所述，充電狀態元件可計算電池模組111的自上述充電器進行充電的充電狀態(例如，當前存儲在電池模組111中的電荷量的百分比)。電池模組111的充電狀態可通過如下方式計算：測量電池模組111的電壓、在時間上對電池模組111的測量電流積分等等。

承上所述，健康狀態元件可計算電池模組111的健康狀況的狀態。健康狀態可以是資料參數或參數集合，其指示電池模組111的整體健康，並可用於根據即將到來的故障或功能喪失而因應未來計畫的更換；健康狀況可通過評估下列中的一個或更多個而計算：A.回應於負載的電池模組111的電壓；B.電池模組111的阻抗變化；C.子系統110中各個電池模組111之間的電壓不平衡性；D.電池模組111阻抗的變化速率；E.電池模組111的容量狀態的變化速率。

承上所述，通過上述容量狀態元件、充電狀態元件或健康狀態元件計算電池模組111的狀態可經該信號連斷裝置130傳輸到主系統120中的該用電分析模組121進行分析，而該主系統120根據該電池狀態而發送反饋信號(經該信號連斷裝置130)傳送至該供電處理模組121的微處理器進行資料處理。

根據本發明一實施例，該信號連斷裝置130可包含一控制信號連斷模組(圖未示)以及一通訊信號連斷模組(圖未示)，該控制信號連斷模組以及該通訊信號連斷模組係以RS232、RS422、MODBUS、RS485、或其它的資料通訊介面與該主系統120連接；該些信號連斷模組可透過光耦合或磁耦合之電氣隔離方式，以使該供電子系統110與該主系統120以光、 磁、射頻載波方式傳遞信號或者斷開信號。該通訊信號連斷模組更包含一低壓保護電路(圖未示)，該低壓保護電路係提供該通訊信號連斷模組判斷該子系統110的電源電壓或電池模組111的電壓是否低於一設定電壓值，當該電池模組111的電壓低於該設定電壓值時，該供電處理模組112控制該信號連斷裝置斷開該供電子系統110與該主系統120之間的通訊，以使該供電子系統進入該待機休眠狀態。

承上所述，主系統120的用電分析模組121可與每個子系統110通信且包括一個或更多微處理器(例如，CPU、DSP、MPU、MCU、微控制器、微處理器等等)以及相關的記憶體(例如，快閃記憶體、EEPROM、RAM等等)；當用電分析模組121接收上述容量狀態元件、充電狀態元件或健康狀態元件計算電池模組111的狀態符合電池模組111的狀態設定值或處於設定範圍內時，該子系統110的供電處理模組112係自反饋信號中接收一電源開啟權限，通過該通訊信號連斷模組以使該主系統120與子系統110保持通訊，從而使子系統110維持在工作模式以進行放電程序或充電程序。

承上所述，當用電分析模組121接收上述容量狀態元件、充電狀態元件或健康狀態元件計算電池模組111的狀態不符合電池模組111的狀態設定值或處於設定值範圍內，或者當該電池模組111的電壓低於該設定電壓值，又或者接收到該主系統與該供電子系統之間未以共同通訊協定通訊時，該子系統110的供電處理模組112所接收的反饋信號中則不包含該電源開啟權限，該通訊信號連斷模組則斷開該主系統120與子系統110之間的通訊，以使電池模組111斷開與該主系統120(或負載)之間的電力傳輸，該供電處理模組112係控制該子系統110準備進入該待機休眠狀態，而該主系統120因無法取得與異常狀態的該仔細通進行通訊，將會發出異常警告；透過該異常警告可指示維修人員去了解異常原因，並且進行維修或更換。

承上所述，當完成異常原因排除後(例如，自該該信號連斷裝置130將子系統拆除更換新的子系統110)，該子系統110中的供電處理模組112將即刻進行子系統的程式初始化、設定觸發脈衝、起始、邏輯狀態、結束之資料傳送計時長度等等，並且由上述容量狀態元件、充電狀態元件或健康狀態元件計算電池模組111的狀態，待完成後經該控制信號連動模組將資料傳送至該主系統120的用電分析模組121進行分析，用電分析模組121接收更換後電池模組111或排除異常狀態後，若符合電池模組111的狀態設定值或處於設定範圍內，該主系統120將傳送含有電源開啟權限的反饋信號，以喚醒該子系統110的供電處理模組112內的微處理器發出控制訊號以使該通訊信號連斷模組開啟，從而使該主系統120與子系統110進行通訊，從而使子系統110準備進入工作模式以進行放電程序或充電程序。

請參閱圖4且一併參考圖5所示，其分別為本發明同步系統架構的應用示意圖，以及同步控制系統的簡易架構示意圖。該同步控制系統300係可應用於太陽能供電系統架構(如圖4)，其包括：主系統302、第一供電子系統304以及第二供電子系統306。第一供電子系統304連接主系統302。第二供電子系統306連接主系統302。第一供電子系統304與主系統302間之電氣連接，以及第二供電子系統306與主系統302間之電氣連接，為光耦合或磁耦合之電氣隔離方式。需說明的是，本實施例中，第一供電子系統302與第二供電子系統304係以並聯連接作說明，然，本發明之複數次系統之同步控制系統亦適用於主系統302與第一供電子系統302、第二供電子系統304作串聯連接之同步控制系統。

第一供電子系統304可拆卸地連接第一控制信號連斷模組334、第一通訊信號連斷模組344且包含第一供電處理模組314以及第一電池組324。主系統302分別連接第一控制信號連斷模組334以及第一通訊信號連斷模組344。第一供電處理模組314可控制第一電池組324之開啟或關 閉，在此說明，「關閉」係指停止進行放電或充電程序，「開啟」係指進行放電或充電程序。主系統302與第一控制信號連斷模組334、第一通訊信號連斷模組344、第二控制信號連斷模組336以及該第二通訊信號連斷模組346間係經由RS485通訊介面之來傳輸資料。

第二供電子系統306可拆卸地連接第二控制信號連斷模組336、第二通訊信號連斷模組346且包含第二供電處理模組316以及第二電池組326。主系統302分別連接第二控制信號連斷模組336以及第二通訊信號連斷模組346。第二供電處理模組316控制第二電池組326開啟或關閉。

主系統302與第一供電子系統304間之通訊，藉由主系統302傳送第一通訊信號S1至第一供電子系統304之第一通訊信號連斷模組344以喚醒第一供電子系統304。其中，主系統302藉由第一通訊信號S1喚醒第一供電子系統304，主系統302根據是否與第一供電子系統304進行通訊，而決定是否傳送第一控制信號S1。當主系統302與第一供電子系統304之間具有共同之通訊協定時，主系統302控制第一供電子系統304進行充電程序或放電程序，主系統302藉由傳送第一控制信號C1至第一控制信號連斷模組3044，主系統302可控制第一供電子系統304進行開啟或關閉之動作。

當主系統302與第一供電子系統304間具有共同之通訊協定，並開始進行通訊時，主系統302係傳送第一電源開啟權限信號A1至第一供電子系統304之第一通訊信號連斷模組344，並同時傳送第一控制信號C1至第一控制信號連斷模組334。第一供電處理模組314係控制第一電池組324開啟。因此，第一電池組324則進行充電程序或放電程序。其中，充電程序係主系統302對第一供電子系統304中之第一電池組進行充電。

根據本發明一實施例，當主系統302與第一供電子系統304間之通訊未以共同通訊協定通訊時，主系統302則停止對第一供電子系統 304通訊，並發出一警告。第一供電處理模組314則控制第一電池組324關閉，第一供電子系統304準備進入待機休眠模式。

另外，主系統302藉由傳送第二通訊信號S2至第二通訊信號連斷模組346，主系統302與第二供電子系統306間進行通訊，主系統302藉由傳送第二控制信號C2至第二控制信號連斷模組336，以控制第二供電子系統306。其中，主系統302藉由第二通訊信號S2喚醒第二供電子系統306，主系統302根據是否與第二供電子系統306進行通訊，而決定是否傳送第二控制信號S2。當主系統302與第二供電子系統306之間具有共同之通訊協定時，主系統302控制第二供電子系統306進行充電程序或放電程序，主系統302藉由傳送第二控制信號C2至第二控制信號連斷模組336，主系統302可控制第二供電子系統306進行開啟或關閉之動作。主系統302藉由判斷與第一供電子系統304間是否有共同通訊協定以及喚醒機制，當判斷為「是」時，第一供電子系統304進入正常工作模式，當判斷為「否」時，第一供電子系統304進入關機省電模式，以達到智慧栓鎖機制之同步控制系統。

當主系統302與第二供電子系統306間具有共同之通訊協定，並開始進行通訊時，主系統302係傳送第二電源開啟權限信號A2至第二供電子系統306之第二通訊信號連斷模組346，並傳送第二控制信號C2至第二控制信號連斷模組336。第二供電處理模組316係控制第二電池組326開啟。因此，第二電池組326則進行充電程序或放電程序。其中，充電程序係主系統302對第二供電子系統306中之第二電池組326進行充電。主系統302藉由判斷與第二供電子系統306間是否有共同通訊協定以及喚醒機制，當判斷為「是」時，第二供電子系統306進入正常工作模式，當判斷為「否」時，第二供電子系統304進入關機省電模式，以達到智慧栓鎖機制之同步控制系統。

根據本發明一實施例，主系統302與第二供電子系統304間之通訊未以共同通訊協定通訊時，則主系統302會停止對第二供電子系統306通訊，並發出警告。第二供電處理模組316控制第二電池組326關閉，第二供電子系統306進入待機休眠模式。

本實施例中，第一通訊信號連斷模組344可設有第一低壓保護電路3440。第二通訊信號連斷模組346可設有第二低壓保護電路3460。第一低壓保護電路3440用以偵測第一電池組324之電壓值，並判斷電壓值是否低於設定電壓值。第二低壓保護電路3460用以偵測第二電池組326之電壓值，並判斷電壓值是否低於設定電壓值。

承上所述，當第一低壓保護電路3440偵測到第一電池組324之電壓值低於設定電壓值時，第一通訊信號連斷模組344則停止傳送喚醒第一供電子系統304之第一通訊信號S1，第一供電處理模組314則控制第一電池組324關閉，第一供電子系統304準備進入待機休眠模式。又，當第二低壓保護電路3460偵測到第二電池組326之電壓值低於設定電壓值時，第二通訊信號連斷模組346則停止傳送喚醒第二供電子系統306之第二通訊信號S2，第二供電處理模組316則控制第二電池組326關閉，第二供電子系統306進入待機休眠模式。

上述實施例係以並聯架構之同步控制系統300作說明，本發明的串聯架構之同步控制系統300”請參閱圖4且一併參考圖6，於本實施例中，同步控制系統300”之第一供電子系統302以及第二供電子系統304，與該主系統302間之連接方式亦可為串聯連接，在此串聯聯接架構之下，主系統302與第一供電子系統304以及第二供電子系統306間之操作，與並聯連接之實施例相同，在此不重複說明。

綜所上述，本發明所述之同步控制系統架構，主系統端透過設定的規則計算出適當的能量切換控制，透過喚醒隔離信號喚醒各電池 組，此時子系統的各電池箱EMS/電池組BMS會立即被喚醒，此時MPU立即運作，並與主系統進行通訊取得電源開啟權限，只要持續通訊，符合主系統通訊格式，子系統即可持續工作，均可正常充電或放電，若無法通訊或取得權限，子系統會自行進入待機休眠模式以節電；故本發明相較於先前技藝有以下優點：1.可大幅減少硬體開關元件的配置，更符合經濟效益；2.具有即時偵測電池過低壓的保護機制；3.電池組被喚醒後，電源開關權限由韌體(信號連斷裝置)掌控；4.主系統可以同步控制多個電池換醒；5.主系統可以通訊取得電池容量，非轉換器系統估算，且利用通訊來確認電池模組，來達到智慧家電控制。

雖然已經特別參照了多個實施例對本發明進行了圖示和描述，但應該注意，可以做出各種其他的變化或修改，而不脫離本發明的範圍。

Claims (9)

1. 一種提升節能效率之同步控制系統架構，其包括：一主系統，其包含一用電分析模組；至少一供電子系統，其經由一信號連斷裝置以有線或無線方式與該主系統之間通訊，該供電子系統包含：至少一電池模組，其被配置為供給電力；以及一供電處理模組，其電性連接該電池模組且被配置為接收該電池模組的一偵測信號，該供電處理模組根據該偵測信號確認該電池模組的電池狀態，並且經由該信號連斷裝置傳送該電池狀態至該主系統的該用電分析模組進行分析，該偵測信號係包含電壓信號、電流信號或溫度信號的至少其中一者；其中該主系統根據該電池狀態而發送一反饋信號且經由該信號連斷裝置傳送至該供電處理模組進行處理，以使該供電子系統與該主系統之間保持通訊，從而使該供電子系統進行放電程序或充電程序，或者使該信號連斷裝置斷開該供電子系統與該主系統之間的通訊，以停用該供電子系統且使其進入一待機休眠狀態，以及該信號連斷裝置包含有一控制信號連斷模組、及一通訊信號連斷模組，該控制信號連斷模組及該通訊信號連斷模組係以資料通訊介面與該主系統連接。
2. 如請求項1所述之提升節能效率之同步控制系統架構，其中該信號連裝置係透過光耦合或磁耦合之電氣隔離方式，以使該供電子系統與該主系統以光、磁、射頻載波方式傳遞信號。
3. 如請求項1所述之提升節能效率之同步控制系統架構，其中該通訊信號連斷模組更包含一低壓保護電路，該低壓保護電路係提供該通訊信號連斷模組判斷該供電子系統的電源電壓或電池模組的電壓是否低於一設定電壓值。
4. 如請求項3所述之提升節能效率之同步控制系統架構，其中當該電池模組的電壓低於該設定電壓值，該供電處理模組控制該信號連斷裝置斷開該供電子系統與該主系統之間的通訊，以使該供電子系統進入該待機休眠狀態。
5. 如請求項4所述之提升節能效率之同步控制系統架構，其中當處於該待機休眠狀態之該供電子系統中的該電池模組之電壓等於或高於該設定電壓值，該主系統發送信號喚醒處於該待機休眠狀態之該供電子系統，使該供電子系統與該主系統之間進行通訊，從而使該供電子系統進行放電程序或充電程序。
6. 如請求項1所述之提升節能效率之同步控制系統架構，其中該主系統與該供電子系統之間未以共同通訊協定通訊時，該供電子系統進入該待機休眠狀態且由該主系統發出警告。
7. 如請求項1所述之提升節能效率之同步控制系統架構，其中該供電處理模組自該主系統所發出的該反饋信號中取得一電源開啟權限，以喚醒該供電子系統以使該供電子系統與該主系統之間保持通訊，從而使該供電子系統進行放電程序或充電程序。
8. 如請求項1所述之提升節能效率之同步控制系統架構，其中該供電處理模組更包括一容量狀態元件、一充電狀態元件以及一健康狀態元件；該些元件係用以計算該電池模組的狀態並且將該狀態傳送至該主系統之該用電分析模組進行分析，當該容量狀態元件、該充電狀態元件或該健康狀態元件中任一者計算該電池模組的狀態不符合該電池模組的狀態設定值或不處於設定值範圍內，該供電子系統進入該待機休眠狀態。
9. 如請求項8所述之提升節能效率之同步控制系統架構，其中當處於該待機休眠狀態之該供電子系統中的該電池模組的狀態滿足該電池模組的狀態設定值或處於設定值範圍內，該主系統發送信號喚醒處於該待 機休眠狀態之該供電子系統，使該供電子系統與該主系統之間進行通訊，從而使該供電子系統進行放電程序或充電程序。