CN100426192C - 具有储能装置的电源供应系统 - Google Patents
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Abstract
本发明是有一种具有储能装置的电源供应系统，包括：一交流至直流转换装置、一储能装置、一直流至直流转换装置、以及一能量管理控制装置。其中，能量管理控制装置通过总线连接至交流至直流转换装置、充电器、充电式电池组及直流至直流转换装置。此能量管理控制装置因而通过总线以检测及管理交流至直流转换装置、充电器、充电式电池组及直流至直流转换装置。通过上述四种组件彼此连接方式的不同，使得系统内的直流电及交流电的流动方向并不全然相同，而形成三种不同的态样以达可供应电源的功效。
Description
技术领域
本发明是关于一种电源供应系统，尤指一种适用于具有储能装置的电源供应系统。
背景技术
随着时代日新月异，各式各样的电器产品相应而生，例如：CD随身听、MP3、PDA、手提电脑等等。而为了让这些电子产品能方便使用，驱动这些电子产品发电的电源供应装置扮演着重要的角色。而不论是何种电源供应装置，例如：碳锌电池、汞电池、铅酸电池、锂离子电池、锂聚合电池、或燃料电池等等，其所最重要的诉求皆是具有高功率密度来用以稳定供电。
以往的电源供应装置通常利用电容来达到储存能量的功效。虽然电容器的能量转移只在电极的表面发生，使得电容器电极的功率密度、放电深度、及再充电能力均较电池为佳，但是电容器的电极大部分并未用于储电，使其能量的储存远逊于电池。所以，如果利用电容器来达到与电池相同储能的功效，其所需要的电容器数目将大于电池数目，相对地增加了电源供应装置的体积，更不能有效利用储存的能量。
发明内容
本发明目的是提供一种具有储能装置的电源供应系统，其包括：一交流至直流转换装置，一储能装置，一直流至直流转换装置，以及一能量管理控制装置。而通过此四种组件彼此连接方式的不同，使得系统内的直流电及交流电的流动方向并不全然相同，而形成三种不同的态样。
第一种态样为：一交流至直流转换装置其接收一外部输入的交流电源，并将该交流电源转换成一第一直流电源，并有一旗标用以指示该交流电源是否存在；一储能装置，耦合至该交流至直流转换装置，并具有一充电器以及一充电式电池组，其中该充电器用以接收该第一直流电源，并产生一充电直流电源，以对该充电式电池组进行充电，该充电式电池组输出一第二直流电源；一直流至直流转换装置，耦合至该交流至直流转换装置及该充电式电池组，是选择该第一直流电源或该第二直流电源作为其输入电源，并依据该输入电源产生至少一工作电源；以及一能量管理控制装置，耦合至该直流至直流转换装置，以接收该至少一工作电源接并输出至少一输出直流电源，并由一总线连接至该交流至直流转换装置、该充电器、该充电式电池组及该直流至直流转换装置，该能量管理控制装置通过该总线以检测及管理该交流至直流转换装置、该充电器、该充电式电池组及该直流至直流转换装置。
其中，该能量管理控制装置由该总线读取该旗标，当该旗标指示该交流电源存在时，该能量管理控制装置由该总线传送一控制信号至该直流至直流转换装置，以驱动该直流至直流转换装置选择该第一直流电源作为其输入电源。
第二种态样为：一交流至直流转换装置，其接收一外部输入的交流电源，并将该交流电源转换成一第一直流电源及一第三直流电源，并有一旗标用以指示该交流电源是否存在；一储能装置，耦合至该交流至直流转换装置，并具有一充电器以及一充电式电池组，其中该充电器用以接收该第一直流电源，并产生一充电直流电源，以对该充电式电池组进行充电，该充电式电池组输出一第二直流电源；一直流至直流转换装置，耦合至该充电式电池组，是接收该第二直流电源作为其输入电源，并依据该输入电源产生至少一工作电源；以及一能量管理控制装置，耦合至该直流至直流转换装置及交流至直流转换装置，是选择该至少一工作电源或该第三直流电源作为输入电源，且输出至少一输出直流电源，并由一总线连接至该交流至直流转换装置、该充电器、该充电式电池组及该直流至直流转换装置，该能量管理控制装置通过该总线以检测及管理该交流至直流转换装置、该充电器、该充电式电池组及该直流至直流转换装置。
其中，该能量管理控制装置由该总线读取该旗标，当该旗标指示该交流电源存在时，该能量管理控制装置选择该第三直流电源作为输入电源。
第三种态样为：一交流至直流转换装置，其接收一外部输入的交流电源，并将该交流电源转换成一第一直流电源，并有一旗标用以指示该交流电源是否存在；一储能装置，耦合至该交流至直流转换装置，并具有一充电器以及一充电式电池组，其中该充电器用以接收该第一直流电源，并产生一充电直流电源，以对该充电式电池组进行充电，该充电式电池组输出一第二直流电源；一直流至直流转换装置，耦合至该交流至直流转换装置及该充电式电池组，是选择该第一直流电源或该第二直流电源作为输入电源，并依据该输入电源产生至少一工作电源以作为一输出直流电源；以及一能量管理控制装置，由一总线连接至该交流至直流转换装置、该充电器、该充电式电池组及该直流至直流转换装置，该能量管理控制装置通过该总线以检测及管理该交流至直流转换装置、该充电器、该充电式电池组及该直流至直流转换装置。
其中，该能量管理控制装置由该总线读取该旗标，当该旗标指示该交流电源存在时，该能量管理控制装置由该总线传送一控制信号至该直流至直流转换装置，以驱动该直流至直流转换装置选择该第一直流电源作为其输入电源。
本发明利用上述三种态样，当外部电源供应停止或不稳定时，利用系统内的储能装置继续供应电源，让系统依然能正常运作，不致于停摆。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例的流程图；
图2是本发明一较佳实施例的流程图；
图3是本发明一较佳实施例的流程图。
【主要组件符号说明】
交流至直流转换装置2 能量管理控制装置8
第一直流电源3 工作电源9
储能装置4 第三直流电源10
充电直流电源5 充电器41
直流至直流转换装置6 充电式电池组42
第二直流电源7 旗标21
具体实施方式
本发明的具有储能装置的电源供应系统包括：一交流至直流转换装置，一储能装置，一直流至直流转换装置，以及一能量管理控制装置。本发明是通过此四种组件彼此连接方式的不同，使得系统内的直流电及交流电的流动方向并不全然相同，而形成三种不同的态样，分别以下述的实施例说明的。
本发明的第一实施例，如图1所示。其中，能量管理控制装置8是以例如为I2C的总线连接至交流至直流转换装置2、充电器41、充电式电池组42及直流至直流转换装置6，此能量管理控制装置8通过总线以检测及管理交流至直流转换装置2、充电器41、充电式电池组42及直流至直流转换装置6(例如：组件的温度、电压及电流，储能装置4的充电状况等)。储能装置4耦合至交流至直流转换装置2，并具有充电器41以及充电式电池组42。直流至直流转换装置6则耦合至交流至直流转换装置2及充电式电池组42。而能量管理控制装置8耦合至直流至直流转换装置6。
当交流电源经由外部输入交流至直流转换装置2后，此交流电源转换成一第一直流电源3，并有一旗标21用以指示该交流电源是否存在。
因此，当旗标21指示交流电源存在时，第一直流电源3一方面输入储能装置4以供充电，一方面输入直流至直流转换装置6以供输出。第一直流电源3进入储能装置4中的充电器41后，并产生一充电直流电源5至充电式电池组42以进行充电，此充电式电池组42并输出一第二直流电源7至直流至直流转换装置6。
而当能量管理控制装置8由总线读取此旗标21，确定交流电源存在后，能量管理控制装置8由总线传送一控制信号至直流至直流转换装置6，以驱动该直流至直流转换装置6选择第一直流电源3作为其输入电源而不是第二直流电源7。第一直流电源3流进直流至直流转换装置6后，直流至直流转换装置6将调节第一直流电源3以产生一工作电源9，此工作电源9的电压可为：+24V、-24V、+12V、-12V、+9V、-9V、+5V、-5V、+3.3V、或+2.5V。而此工作电源9再透过能量管理控制装置8输出。
反之，当能量管理控制装置8由总线读取此旗标21，旗标21指示交流电源不存在或不稳定时，储能装置4中的充电式电池组42将已储存的电源以一第二直流电源7输出至直流至直流转换装置6。直流至直流转换装置6将调节产生一工作电源，此工作电源9的电压可为：+24V、-24V、+12V、-12V、+9V、-9V、+5V、-5V、+3.3V、或+2.5V。
同样地，请参看图2，以说明本发明的第二实施例。其中，能量管理控制装置8是以例如为I2C的总线连接至交流至直流转换装置2、充电器41、充电式电池组42及直流至直流转换装置6。交流至直流转换装置2分别耦合至储能装置4中的充电器41及能量管理控制装置8。而储能装置4的充电式电池组42透过直流至直流转换装置6与能量管理控制装置8耦合在一起。
当交流电源经由外部输入交流至直流转换装置2后，此交流电源转换成一第一直流电源3及一第三直流电源10，并有一旗标21用以指示此交流电源是否存在。
当旗标21指示交流电源存在时，第一直流电源3输入储能装置4以供充电，而第三直流电源10输入能量管理控制装置8。当第一直流电源3进入储能装置4中的充电器41后，并产生一充电直流电源5至充电式电池组42以进行充电，此充电式电池组并输出一第二直流电源7至直流至直流转换装置6。然后，直流至直流转换装置6将调节第二直流电源7以产生一工作电源9至能量管理控制装置8。此工作电源9的电压可为：+24V、-24V、+12V、-12V、+9V、-9V、+5V、-5V、+3.3V、或+2.5V。
而当能量管理控制装置8由总线读取此旗标21，此旗标21指示交流电源存在时，能量管理控制装置8选择第三直流电源10作为输入电源而不是工作电源9。此能量管理控制装置8将调整此第三直流电源10以输出电源。此第三直流电源10的电压可为：+24V、-24V、+12V、-12V、+9V、-9V、+5V、-5V、+3.3V、或+2.5V。
反之，当能量管理控制装置8由总线读取此旗标21，旗标21指示交流电源不存在或不稳定时，储能装置4中的充电式电池组42将已储存的电源以一第二直流电源7输出至直流至直流转换装置6。直流至直流转换装置6将调节产生一工作电源9，此工作电源9将透过能量管理控制装置8输出。而此工作电源9的电压可为：+24V、-24V、+12V、-12V、+9V、-9V、+5V、-5V、+3.3V、或+2.5V。
接着，请参看图3，其将说明本发明的第三实施例。其中，能量管理控制装置8是以例如为I2C的总线连接至交流至直流转换装置2、充电器41、充电式电池组42及直流至直流转换装置6。交流至直流转换装置2分别耦合至储能装置4中的充电器41及直流至直流转换装置6。而储能装置4中的充电器41透过充电式电池组42与直流至直流转换装置6耦合在一起。
当交流电源经由外部输入交流至直流转换装置2后，此交流电源转换成一第一直流电源3，并有一旗标21用以指示该交流电源是否存在。
因此，当旗标21指示交流电源存在时，第一直流电源3一方面输入储能装置4以供充电，一方面输入直流至直流转换装置6以供输出。第一直流电源3进入储能装置4中的充电器41后，并产生一充电直流电源5至充电式电池组42以进行充电，此充电式电池组42并输出一第二直流电源7至直流至直流转换装置6。
而当能量管理控制装置8由总线读取此旗标21，确定交流电源存在后，能量管理控制装置8由总线传送一控制信号至直流至直流转换装置6，以驱动该直流至直流转换装置6选择第一直流电源3作为其输入电源而不是第二直流电源7。第一直流电源3流进直流至直流转换装置6后，直流至直流转换装置6将调节第一直流电源3以产生一工作电源9。此工作电源9直接当成输出电源不再经过能量管理控制装置8。此工作电源9的电压可为：+24V、-24V、+12V、-12V、+9V、-9V、+5V、-5V、+3.3V、或+2.5V。而此工作电源9再透过能量管理控制装置8输出。
反之，当能量管理控制装置8由总线读取此旗标21，旗标21指示交流电源不存在或不稳定时，储能装置4中的充电式电池组42将已储存的电源以一第二直流电源7输出至直流至直流转换装置6。直流至直流转换装置6将调节产生一工作电源，此工作电源9的电压可为：+24V、-24V、+12V、-12V、+9V、-9V、+5V、-5V、+3.3V、或+2.5V。
由上可知，不论外部是否有交流电源输入，此系统皆可达到供应电源的功效。而此储能装置可为锂离子电池、锂聚合电池或燃料电池，其中，锂离子电池、锂聚合电池或燃料电池透过能量管理控制装置8来管理内部的状况。例如：燃料电池中水分及燃料的多寡，温度、电压、电流等状况。由于其所使用的电池储能较以往使用电容储能的方式可以储存更高的能量，所以本发明具更高的能量单位表现。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
Claims (30)
1、 一种具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，包括：
一交流至直流转换装置，其接收一外部输入的交流电源，并将该交流电源转换成一第一直流电源，并有一旗标用以指示该交流电源是否存在；
一储能装置，耦合至该交流至直流转换装置，并具有一充电器以及一充电式电池组，其中该充电器用以接收该第一直流电源，并产生一充电直流电源，以对该充电式电池组进行充电，该充电式电池组输出一第二直流电源；
一直流至直流转换装置，耦合至该交流至直流转换装置及该充电式电池组，选择该第一直流电源或该第二直流电源作为其输入电源，并依据该输入电源产生至少一工作电源；以及
一能量管理控制装置，耦合至该直流至直流转换装置，以接收该至少一工作电源并输出至少一输出直流电源，并由一总线连接至该交流至直流转换装置、该充电器、该充电式电池组及该直流至直流转换装置，该能量管理控制装置通过该总线以检测及管理该交流至直流转换装置、该充电器、该充电式电池组及该直流至直流转换装置；
其中，该能量管理控制装置由该总线读取该旗标，当该旗标指示该交流电源存在时，该能量管理控制装置由该总线传送一控制信号至该直流至直流转换装置，以驱动该直流至直流转换装置选择该第一直流电源作为其输入电源。
2、 如权利要求1所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该充电式电池组为一燃料电池组。
3、 如权利要求1所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该充电式电池组为一锂离子电池。
4、 如权利要求1所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该充电式电池组为一锂聚合电池。
5、 如权利要求1所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该能量管理控制装置通过该总线以监控并管理该交流至直流转换装置、该充电器、该充电式电池组及该直流至直流转换装置的温度。
6、 如权利要求1所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该能量管理控制装置通过该总线以监控并管理该交流至直流转换装置、该充电器、该充电式电池组及该直流至直流转换装置的电压。
7、 如权利要求1所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该能量管理控制装置通过该总线以监控并管理该交流至直流转换装置、该充电器、该充电式电池组及该直流至直流转换装置的电流。
8、 如权利要求2所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该能量管理控制装置通过该总线以监控并管理该燃料电池组的水分及燃料。
9、 如权利要求1所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该总线为I2C总线。
10、 如权利要求1所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该至少一工作电源的电压是选自下列群组至少其中的一：+24V、-24V、+12V、-12V、+9V、-9V、+5V、-5V、+3.3V、及+2.5V。
11、 一种具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，包括：
一交流至直流转换装置，其接收一外部输入的交流电源，并将该交流电源转换成一第一直流电源及一第三直流电源，并有一旗标用以指示该交流电源是否存在；
一储能装置，耦合至该交流至直流转换装置，并具有一充电器以及一充电式电池组，其中该充电器用以接收该第一直流电源，并产生一充电直流电源，以对该充电式电池组进行充电，该充电式电池组输出一第二直流电源；
一直流至直流转换装置，耦合至该充电式电池组，是接收该第二直流电源作为其输入电源，并依据该输入电源产生至少一工作电源；以及
一能量管理控制装置，耦合至该直流至直流转换装置及交流至直流转换装置，是选择该至少一工作电源或该第三直流电源作为输入电源，且输出至少一输出直流电源，并由一总线连接至该交流至直流转换装置、该充电器、该充电式电池组及该直流至直流转换装置，该能量管理控制装置通过该总线以检测及管理该交流至直流转换装置、该充电器、该充电式电池组及该直流至直流转换装置；
其中，该能量管理控制装置由该总线读取该旗标，当该旗标指示该交流电源存在时，该能量管理控制装置选择该第三直流电源作为输入电源。
12、 如权利要求11所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该充电式电池组为一燃料电池组。
13、 如权利要求11所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该充电式电池组为一锂离子电池。
14、 如权利要求11所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该充电式电池组为一锂聚合电池。
15、如权利要求11所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该能量管理控制装置通过该总线以监控并管理该交流至直流转换装置、该充电器、该充电式电池组及该直流至直流转换装置的温度。
16、 如权利要求11所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该能量管理控制装置通过该总线以监控并管理该交流至直流转换装置、该充电器、该充电式电池组及该直流至直流转换装置的电压。
17、 如权利要求11所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该能量管理控制装置通过该总线以监控并管理该交流至直流转换装置、该充电器、该充电式电池组及该直流至直流转换装置的电流。
18、 如权利要求12所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该能量管理控制装置通过该总线以监控并管理该燃料电池组的水分及燃料。
19、 如权利要求11所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该总线为I2C总线。
20、 如权利要求11所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该至少一工作电源的电压是选自下列群组至少其中的一：+24V、-24V、+12V、-12V、+9V、-9V、+5V、-5V、+3.3V、及+2.5V。
21、 一种具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，包括：
一交流至直流转换装置，其接收一外部输入的交流电源，并将该交流电源转换成一第一直流电源，并有一旗标用以指示该交流电源是否存在；
一储能装置，耦合至该交流至直流转换装置，并具有一充电器以及一充电式电池组，其中该充电器用以接收该第一直流电源，并产生一充电直流电源，以对该充电式电池组进行充电，该充电式电池组输出一第二直流电源；
一直流至直流转换装置，耦合至该交流至直流转换装置及该充电式电池组，是选择该第一直流电源或该第二直流电源作为输入电源，并依据该输入电源产生至少一工作电源以作为一输出直流电源；以及
一能量管理控制装置，由一总线连接至该交流至直流转换装置、该充电器、该充电式电池组及该直流至直流转换装置，该能量管理控制装置通过该总线以检测及管理该交流至直流转换装置、该充电器、该充电式电池组及该直流至直流转换装置；
其中，该能量管理控制装置由该总线读取该旗标，当该旗标指示该交流电源存在时，该能量管理控制装置由该总线传送一控制信号至该直流至直流转换装置，以驱动该直流至直流转换装置选择该第一直流电源作为其输入电源。
22、 如权利要求21所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该充电式电池组为一燃料电池组。
23、 如权利要求21所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该充电式电池组为一锂离子电池。
24、 如权利要求21所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该充电式电池组为一锂聚合电池。
25、 如权利要求21所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该能量管理控制装置通过该总线以监控并管理该交流至直流转换装置、该充电器、该充电式电池组及该直流至直流转换装置的温度。
26、 如权利要求21所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该能量管理控制装置通过该总线以监控并管理该交流至直流转换装置、该充电器、该充电式电池组及该直流至直流转换装置的电压。
27、 如权利要求21所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该能量管理控制装置通过该总线以监控并管理该交流至直流转换装置、该充电器、该充电式电池组及该直流至直流转换装置的电流。
28、 如权利要求22所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该能量管理控制装置通过该总线以监控并管理该燃料电池组的水分及燃料。
29、 如权利要求21所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该总线为I2C总线。
30、 如权利要求21所述的具有储能装置的电源供应系统，其特征在于，所述该至少一工作电源的电压是选自下列群组至少其中的一：+24V、-24V、+12V、-12V、+9V、-9V、+5V、-5V、+3.3V、及+2.5V。
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