专利名称：输出功率追踪控制方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种输出功率追踪控制方法与装置，尤指一种电源端与负载端之间功 率传输的控制方法与控制装置。
背景技术：
参照图1与图2。图1为传统能量输出设备的输出电压Vout与输出电流Iload的 关系曲线示意图。图2为传统能量输出设备与负载之间的阻抗关系示意图。
一般来说，具有内部电池10的能量输出设备1，例如，不断电系统(UPS)，有其固有 设计的最大输出功率P-max(自电池10端看过去)。最大输出功率P-max与输出电压Vout、 输出电流Iload的关系为公式(1)。
P-max = VoutX I load. . . (1)
根据公式(1)，当最大输出功率P-max为常数时，输出电压Vout与输出电流Iload 为反比关系，如图1所示。
然而，在现实状况下，能量输出设备1中的电池10不是理想直流(DC)电源，其存 在有一个电池内阻Rbat，同时，能量输出设备1本身亦存在一设备内阻Runit。因此，随着 负载Rload的变化，能量输出设备1的输出电流Iload将会增大，进而电池电流rtat也会 相应增大。此时，电池10自身的电池内阻I^bat所消耗的能量O^bat = RbatXIbatXIbat) 也相应随之增加。
再参考图2，根据欧姆定理的推算，可以根据公式⑵推算输出电流Iload。
Vbat = (Runit+Rload) X Iload+Rbat X Ibat. . . (2)
再参照图2，由电路关系，可知Iload与Ibat成正比关系，可假设系数为α，而电 池电流Bat与输出电流Iload之间的关系为rtat = α XIload0
整理公式⑵后，可以得到公式(3)，根据公式(3)可以推算出总负载阻抗 (Runit+Rload)。
(Runit+Rload) = Vbat/Iload-α X Rbat. . . (3)
根据欧姆定理，总负载阻抗(Rimit+IUoad)实际所接收到的输出功率Pout与输出 电流Iload之间的关系如公式
Pout = (Runit+Rload) XIload2. · · (4)
整理公式(3)与(4)可以得知公式(5)
Pout = (Vbat/Iload-α X Rbat) XIload2. . . (5)
并且，整理公式(5)后，可以得知公式(6)
Pout = Vbat X Iload- α X Rbat X I load2· · · (6)
根据前述公式(6)，假设Rbat = 4μ Ω，的情况下，可绘制出输出电流Iload与总 负载阻抗(Runit+IUoad)实际所接收到的输出功率Pout的关系波形示意图，如图3所示。
参考图3可以得知，在波形示意图的前期，总负载阻抗实际所接收到的输出功率 Pout会随着输出电流Iload的增加而增大，在P-max点，总负载阻抗实际所接收到的输出功率Pout达到最大值。随后，输出电流Iload越大，总负载阻抗实际所接收到的输出功率 Pout反而越小。因此，根据前述波形示意图，可以得知，当输出电流Iload过大时，电池10 本身所消耗的能量将会远远大过对总负载阻抗所提供的能量，因而造成总负载阻抗实际所 接收到的输出功率Pout降低，而进入输出效率降低状态的情况。
在现实生活中，不同特性的负载，对前端能量输出设备的能力要求及影响都不同。 部分特殊的负载，在其运作的初期，需要较大的启动能量，如马达性负载，若前端能量输出 设备无法提供马达性负载所需的启动能量，则此马达性负载将长时间无法正常工作。
传统的电源产品，如果负载实际所接收的功率在其超载能力(overload)的范围 内时，常规采取超过额定输出(over rating output)的方式，直至其系统无法支持，而进入 当机(shutdown)。因为采取超过额定输出的方式，所以，当能量输出设备输出电流为正常状 态的数倍时，将会进入输出效率降低状态，自身损耗远大于对负载的输出功率。
如此，能量输出设备内部的电池所提供的能量大部分会在内部变成热量，引起能 量输出设备内部温升过高，而不是提供给负载作有用的功。所以，传统的做法，将会降低能 量的有效使用，并且不利于环保节能。发明内容
有鉴于此，本发明提供一种输出功率追踪控制方法及其装置，本发明的输出功率 追踪控制装置判断一设备内阻与一负载阻抗的总和是否小于一电池内阻，并且，当设备内 阻与负载阻抗的总和小于电池内阻时，加以调整设备电阻的大小，以使设备内阻与负载阻 抗的总和大于或等于电池内阻，进而让电池提供最大输出功率给一设备与负载使用。
本发明较佳实施例的输出功率追踪控制方法步骤为，首先，侦测一电池的电池电 压、输出电压及输出电流。接着，根据电池电压、输出电压及输出电流计算出电池内阻与设 备内阻和负载阻抗的总和。然后，判断设备内阻与负载阻抗的总和是否大于或等于电池内 阻，当设备内阻与负载阻抗的总和等于电池内阻时，电池对外提供最大输出功率。
判断中，如果设备内阻与负载阻抗的总和小于电池内阻，则进行增加设备内阻，使 设备内阻与负载阻抗的总和大于或等于电池内阻。
换句话说，本发明提供一种输出功率追踪控制方法，适用于一电池、一能量输出设 备及一负载之间的功率传输，步骤包括侦测取得该电池内部的一电池电压，以及该电池输 出的一输出电压与一输出电流；运算该输出电压、该输出电流及该电池电压，以取得一电池 内阻与一负载阻抗和一设备内阻的总和；判断该负载阻抗和该设备内阻的总和是否小于电 池内阻；及如果是，则调整该设备内阻，使该负载阻抗与该设备内阻的总和大于或等于电池 内阻，让该电池提供一最大输出功率给该能量输出设备与该负载。
另外，本发明较佳实施例的输出功率追踪控制装置耦接于一电池与一负载，是从 电池接收一输出电压与一输出电流，并且将输出电流转送给负载。输出功率追踪控制装置 包括有一电源转换模块、一检测单元及一运算单元，其中，电源转换模块具有一设备内阻。 设备内阻耦接于电池与负载，并从电池接收输出电流与输出电压，以及转送出输出电流给 负载。同时，检测单元耦接于电池与负载，用来检测该输出电流、输出电压及电池电压，以及 输出一检测信号。
运算单元耦接于电源转换模块中的设备内阻与检测单元，系接收检测信号，并且根据检测信号加以判断设备内阻与负载阻抗之总和是否小于电池内阻。然后，运算单元再 根据判断为是的结果，加以调升电源转换模块中的设备内阻的大小，以让电池对外提供最 大输出功率。
其中，设备内阻与负载阻抗之总和小于电池内阻时，运算单元将调整设备内阻，以 增加设备内阻，使设备内阻与负载阻抗之总和大于或等于电池内阻。
换句话说，本发明还一种输出功率追踪控制装置，耦接于一电池与一负载，包括 一电源转换模块，耦接于该电池与该负载，从该电池接收一输出电压、一输出电流及一电池 电压，并转送该输出电流给该负载；一检测单元，耦接于该电源转换模块、该电池及该负载， 检测取得该输出电压、该输出电流及该电池电压，并且输出一检测信号；及一运算单元，耦 接于该电源转换模块与该检测单元，接收该检测信号，该运算单元根据该检测信号运算出 一电池内阻与一负载阻抗和一设备内阻的总和，并且调整该设备内阻，使该负载阻抗与该 设备内阻的总和大于或等于电池内阻。
综上所述，本发明的输出功率追踪控制方法借助检测一电池的输出电压、电池的 输出电流及电池电压，加以判断电源转换模块中的设备内阻与负载阻抗的总和是否小于电 池内阻。然后，再根据判断为是的结果加以调升设备内阻的大小，以让电池对外提供最大输 出功率。
如此，本发明的方法与装置可以有效的改善传统能量输出设备内部的电池，因为 大部分的能量在内部变成热量所引起内部温度过高的问题，以及内部的电池无法有效使用 能量所造成能量浪费的问题。
以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本发明的权利 要求。而有关本发明的其他目的与优点，将在后续的说明与附图加以阐述。
图1为传统能量输出设备的输出电压与输出电流的关系曲线示意图； 图2为传统能量输出设备与负载之间的阻抗关系示意图； 图3为传统能量输出设备的输出电流与输出功率的关系波形示意图； 图4为本发明较佳实施例的输出功率追踪控制装置功能方块示意图；及 图5为本发明的电池输出功率与输出电流的关系曲线示意图。 附图标记说明 公知输出电压Vout 输出电流Iload 能量输出设备1 设备内阻Runit 内部电池10 电池电压Vbat 电池电流rtat 电池内阻Rbat 输出功率Pout
最大输出功率P-max
负载IUoad
本发明
输出功率追踪控制装置2
负载3
电池4
运算单元22
检测单元24
电源转换模块26
输出电流Iload
输出电压Vout
电池电压Vbat
检测信号Sl
输出功率Pout
最大输出功率P-max具体实施方式
参考图4，为本发明较佳实施例的输出功率追踪控制装置功能方块示意图。输出 功率追踪控制装置2耦接于一负载3与一电池4，从电池接收一输出电压Vout、一输出电流 Iload及一电池电压Vbat，并且，将输出电流Iload转送给负载3使用。输出功率追踪控制 装置2包括有一运算单元22、一检测单元M及一电源转换模块沈。
本发明的输出功率追踪控制装置2可以被装设在一个能量输出设备中，例如不断 电系统(UPQ，用来追踪电池4送出的输出功率Pout (VoutXIload)，以使电池4可以提供 有效的输出功率Pout给电源转换模块沈与负载3使用，而不至于发生内部温度过高与能 量浪费等问题。前述中的电源转换模块26具有一设备内阻Rimit。
再参考图4。在本发明的输出功率追踪控制装置2中的电源转换模块沈耦接在电 池4与负载3之间，其从电池4接收输出电压Vout与输出电流Iload，并且转送输出电流 Iload给负载3使用。
再参考图4，检测单元M耦接于电池4与负载3，其用来检测该电池4内部的电池 电压Vbat、电池4送出的输出电压Vout与输出电流Iload。如此，检测单元M根据侦测结 果，送出包含电池电压Vbat、输出电压Vout及输出电流Iout等信息的一检测信号Sl给运 算单元22。前述的检测单元M包含有一比流器(CT)与一比压器(PT)。
同时，运算单元22耦接于电源转换模块沈与检测单元对，并且从检测单元M接 收检测信号Si。运算单元22根据检测信号Sl参照公式(7)运算出电池4的电池内阻Rbat。 以及，参照公式(8)运算出电源转换模块沈的设备内阻Runit与负载3的阻抗IUoad的总 和(Runit+Rload)。
权利要求
1.一种输出功率追踪控制方法，其特征在于，适用于一电池、一能量输出设备及一负载 之间的功率传输，步骤包括侦测取得该电池内部的一电池电压，以及该电池输出的一输出电压与一输出电流；运算该输出电压、该输出电流及该电池电压，以取得一电池内阻与一负载阻抗和一设 备内阻的总和；判断该负载阻抗和该设备内阻的总和是否小于电池内阻；及如果是，则调整该设备内阻，使该负载阻抗与该设备内阻的总和大于或等于电池内阻， 让该电池提供一最大输出功率给该能量输出设备与该负载。
2.如权利要求1所述的输出功率追踪控制方法，其特征在于，该设备内阻为该能量输 出设备的内阻，并且，该能量输出设备是一电源转换模块。
3.如权利要求1所述的输出功率追踪控制方法，其特征在于，该电池内阻由该电池电 压减去该输出电压后，再除以该输出电流运算取得。
4.如权利要求3所述的输出功率追踪控制方法，其特征在于，该负载阻抗和该设备内 阻的总和由该电池电压与该输出电流的乘积减去该输出电流平方与该电池内阻的乘积，再 除以该输出电流平方运算取得。
5.如权利要求2所述的输出功率追踪控制方法，其特征在于，如果设备内阻与负载阻 抗的总和小于电池内阻时，则调升设备内阻，以使设备内阻与负载阻抗的总和大于或等于 电池内阻。
6.一种输出功率追踪控制装置，其特征在于，耦接于一电池与一负载，包括一电源转换模块，耦接于该电池与该负载，从该电池接收一输出电压、一输出电流及一 电池电压，并转送该输出电流给该负载；一检测单元，耦接于该电源转换模块、该电池及该负载，检测取得该输出电压、该输出 电流及该电池电压，并且输出一检测信号；及一运算单元，耦接于该电源转换模块与该检测单元，接收该检测信号，该运算单元根据 该检测信号运算出一电池内阻与一负载阻抗和一设备内阻的总和，并且调整该设备内阻， 使该负载阻抗与该设备内阻的总和大于或等于电池内阻。
7.如权利要求6所述的输出功率追踪控制装置，其特征在于，该检测单元为一比流器 与一比压器。
8.如权利要求6所述的输出功率追踪控制装置，其特征在于，该设备内阻为该电源转 换模块的内阻。
9.如权利要求6所述的输出功率追踪控制装置，其特征在于，该运算单元在设备内阻 与负载阻抗的总和小于电池内阻时，调升设备内阻。
全文摘要
一种输出功率追踪控制方法与装置，该装置包括有一电源转换模块、一检测单元及一运算单元，电源转换模块耦接于电池与负载，从电池接收一输出电压、一输出电流及一电池电压，并转送输出电流给该负载；检测单元耦接于电源转换模块、电池及负载，检测取得输出电压、输出电流及电池电压，并且输出一检测信号；运算单元耦接于电源转换模块与检测单元，接收检测信号，运算单元根据检测信号运算出一电池内阻与一负载阻抗和一设备内阻的总和，并且调整设备内阻，使负载阻抗与设备内阻的总和大于或等于电池内阻。本发明可以有效的改善传统能量输出设备内部电池的能量变成热量所引起内部温度过高的问题。
文档编号G01R31/36GK102035223SQ20091018011
公开日2011年4月27日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者谢卓明 申请人:旭隼科技股份有限公司