CN101394095A

CN101394095A - 车载用电源供应装置

Info

Publication number: CN101394095A
Application number: CNA2007101521947A
Authority: CN
Inventors: 李裕隆
Original assignee: Powertech Industrial Co Ltd
Current assignee: Powertech Industrial Co Ltd
Priority date: 2007-09-18
Filing date: 2007-09-18
Publication date: 2009-03-25

Abstract

一种车载用电源供应装置，以外露方式来连接一车载电池，用以接收车载电池所提供的一直流输入电源，并且通过单一隔离变压器以同时感应出多组高频电压，进而得以将高频电压转换为输出至少一交流输出电压及至少一直流输出电压。此外，车载用电源供应装置更包含有一充电电池，以在有该直流输入电源输入时，得以进行充电，而在该直流输入电源停止输入时，得以提供一备用电源给该隔离变压器，进而维持交流输出电压及直流输出电压的供应。借此，以达到具有多用途性、安全性及有持续性的车载用电源供应装置的目的。

Description

车载用电源供应装置

技术领域

本发明涉及一种电源供应装置，特别指一种车载用电源供应装置。

背景技术

近几年来，由于科技产业的快速发展，使得各项领域纷纷与电子科技技术进行应用整合，以进一步提升竞争的价值及优势。就以汽车工业来讲，车用电子的应用与整合的设计也是逐年在增加当中，例如：LED相关产品应用、多媒体影音产品、监视装置及全球定位系统(GPS)等搭载在车上使用的产品都已获得相当大的回响。当然，也有许多技术是为了让车载得以支持更多电子产品而加以改良的设计。因此，无论如何这些商机显然已让车用电子成为未来重点的发展项目之一。

然而，为了整合或支持这些周边电子装置，首要解决的课题便是车载电源的问题，由于目前在车内环境中，使用者获得电源的方式，不外乎直接通过点烟器来得到汽车电池的直流电力，或者借助一般所谓的车载逆变电源器(Car Inverter)来将汽车的电池电源转换为如市电电压(110V/220V)的交流输出。但若使用者搭载车载逆变电源器来使用直流周边电子装置时，就必需再使用原本直流周边电子装置所附的交流转直流变压器(AC/DC Adapter)，如此一来不仅不方便，更会占据了车内的空间。

此外，以目前现有的作法，使用者无法持续地获得电源供应才是主要的问题所在，因为当汽车引擎发动时，汽车电池可以提供电力给使用者进行使用。然而，当汽车引擎关闭时，使用者也就无法继续自点烟器或者借助车载逆变电源器来接收汽车电池的电力，故无法持续地使用周边电子装置。

因此，要如何有效地解决车载电源的问题，以提供具多用途性、安全性及持续性的方式来让使用者方便地使用不同电压，此即为目前值得加以研究改良的地方。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于，通过较为精简的线路设计，便可同时提供与汽车电池隔离的交流及直流电源，以使输出的电源能隔离汽车充电时所产生的噪声，并且设计多组的直流电源输出，以供使用者来灵活运用。同时，本发明设计有充电电池，以在汽车有提供电力时进行充电，而于汽车无提供电力时，得以自动形成供应电源而让使用者能持续地使用周边电子装置。借此，以达到具有多用途、安全性且持续性的电源供应装置的目的。

为了达到上述目的，根据本发明所提出的一方案，提供一种车载用电源供应装置，连接于一车载电池，其包括：一第一开关模块、一充电电池、一第二开关模块、一电源控制单元、一隔离变压器、至少一第一输出单元及至少一第二输出单元。其中，第一开关模块用来接收车载电池所提供的一直流输入电源，并加以转换为一第一高频电源，而第二开关模块为双向开关模块，用来整流以利充电电池，或是将电池加以转换为一第二高频电源。而电源控制单元借助侦测直流输入电源而来控制第一开关模块及第二开关模块的运作，以使第一高频电源及第二高频电源同时仅其中之一得以进行输出。接着，隔离变压器分别电性连接第一开关模块及第二开关模块，用以接收第一高频电源或第二高频电源，进而耦合多组高频电压输出。最后，第一输出单元及第二输出单元皆分别电性连接隔离变压器，用以接收高频电压，进而分别转换输出一交流输出电压及一直流输出电压。而其中当该电源控制单元侦测到有该直流输入电源输入时，便控制第一开关模块进行运作以转换出第一高频电源，同时并控制第二开关模块为切换为整流型式进行充电的状态；而当电源控制单元侦测到该直流输入电源停止输入时，则停止对第一开关模块的控制，同时并控制第二开关模块切换为供电状态产生高频电源。

综上所述，本发明的车载用电源供应装置在不管车辆是否有无提供电力的状况下，皆可达到供应使用者电源的目的。此外，更因有直接提供直流电源的输出，以及搭配不同直流电源插头的设计，使得使用者在车内使用直流电子装置时，可省去原本需使用直流电子装置所附的交流转直流变压器(AC/DC Adapter)的不方便问题，进而拥有节省车内空间的优点。

以上的概述与接下来的详细说明及附图，皆是为了能进一步说明本发明为达到预定目的所采取的方式、手段及功效。而有关本发明的其它目的及优点，将在后续的说明及附图中加以阐述。

附图说明

图1为本发明车载用电源供应装置的实施例方块图；

图2为本发明车载用电源供应装置的参考电路图；及

图3为本发明车载用电源供应装置的应用实施例示意图。

【附图标记说明】

车载用电源供应装置 1

电源控制单元 10

直流输入电源 100

第一高频电源 101

第二高频电源 102

高频电压 103

直流暂存电压 104

交流输出电压 105

直流输出电压 106

第一开关模块 11

第二开关模块 12

充电电池 13

隔离变压器 14

第一输出单元 15

整流单元 151，161

换流器 152

第二输出单元 16

电压调节器 162

滤波单元 17

交流电源插座 18

直流电源插座 19

固定式直流插座 1901

拉线式直流插头 1902

点烟器连接线 2

点烟器 3

交流电子装置 4

直流电子装置 5

二极管 D1，D2

晶体管 Q1，Q2，Q3，Q4

具体实施方式

请同时参考图1及图2，为本发明车载用电源供应装置的实施例方块图及其参考电路图。如图所示，本发明所提供的一种车载用电源供应装置1，主要采用外露的方式设置于车载上，以用来连接一车载电池(图未示)，并且通过不同电源输出的设计态样，得以方便提供稳定的直流电源及交流电源给车内所有使用者进行连接使用。

本发明的车载用电源供应装置1包括：一电源控制单元10、一第一开关模块11、一第二开关模块12、一充电电池13、一隔离变压器14、至少一第一输出单元15、至少一第二输出单元16、一滤波单元17、至少一交流电源插座18及至少一直流电源插座19。其中，充电电池13主要用来储存及提供一备用电源，而这也就是说，车载电源供应装置1不仅可以自车载电池中获得一直流输入电源100，另外也可以从充电电池13中获得备用电源，进而得以随时进行电源的转换而提供给使用者使用。

而当车载用电源供应装置1在接收车载电池所提供的直流输入电源100时，为了避免受到汽车引擎瞬间启动的影响，必须先通过其中的滤波单元17来进行抑制噪声处理，以使其后与滤波单元17电性连接的电源控制单元10及第一开关模块11得以获得较干净的直流输入电源100。

而第一开关模块11在接收到直流输入电源100时，借助电源控制单元10对第一开关模块11中的晶体管Q1及晶体管Q2切换控制以将直流输入电源100转换为一第一高频电源101。其中，第一开关模块11除了可如图2所示的推挽式(Push-Pull)电路之外，亦可为半桥式(Half-Bridge)或全桥式(Full-Bridge)等电路的设计。

而第二开关模块12在实际设计上为双向开关模块，其电性连接电源控制单元10及充电电池13，以在接收到充电电池13所输出的备用电源时，借助电源控制单元10的切换控制而得以将备用电源转换为一第二高频电源102。而第二开关模块12除了接受电源控制单元10的切换控制以转换出第二高频电源102之外，更用来作为对充电电池13进行充电或者作为从充电电池13进行放电的开关。而关于如何控制充电电池13进行充电或放电的方式，将于下面针对电源控制单元10的说明中做进一步的描述。

上述的电源控制单元10在设计上，借助侦测直流输入电源100的输入与否，来进行控制第一开关模块11及第二开关模块12的运作，进而使第一高频电源101及第二高频电源102同时仅其中之一进行输出。其中，当电源控制单元10侦测到车载电池有直流输入电源100输入时，电源控制单元10除了控制第一开关模块11进行切换运作以正常转换出第一高频电源101之外，同时也控制第二开关模块12切换为整流型式以形成对充电电池13进行充电的状态，此时，第二开关模块12并不会产生第二高频电源102的输出，而仅会接收直流输入电源100以对充电电池13进行充电。而当电源控制单元10侦测到直流输入电源100停止输入时，则电源控制单元10便停止对第一开关模块11的控制，反之控制第二开关模块12以切换在接收充电电池13的备用电源的状态，进而控制第二开关模块12切换为供电状态以进行运作转换出第二高频电源102。

为了进一步说明第二开关模块12所进行的双向控制的实施态样，请对照图2中关于第二开关模块12的参考电路。其中，当电源控制单元10有侦测到直流输入电源100的输入时，电源控制单元10便控制晶体管Q3及晶体管Q4停止运作，以使二极管D1及二极管D2被动产生导通，进而使第二开关模块12处于对充电电池13充电的状态。相反的，当电源控制单元10侦测到直流输入电源100停止输入时，电源控制单元10便控制晶体管Q3及晶体管Q4进行运作，以使二极管D1及二极管D2停止导通，于是第二开关模块12便处于接收充电电池13的备用电源的状态，进而能转换出第二高频电源102。

接着，隔离变压器14电性连接第一开关模块11及第二开关模块12，用以接收第一高频电源101或第二高频电源102，进而进行感应以产生多组高频电压103。其中，由于隔离变压器14在设计时采用多绕组的隔离变压器(Multi-winding Transformer)，因此可同时产生多组高频电压103以供使用。

而第一输出单元15及第二输出单元16皆电性连接隔离变压器14，因此在实际应用设计时，各输出单元搭配的数量可依据隔离变压器14所能产生的高频电压103的组数来加以设计，本发明并无加以限制。而在第一输出单元15中，进一步包含有一整流单元151及一换流器152。其中，整流单元151用来将高频电压103整流以转换为一直流暂存电压104，而换流器152为直流/交流(DC/AC)的换流器，其电性连接整流单元151，用以将直流暂存电压104转换为一与市电频率相同的交流输出电压105。而第二输出单元16进一步包含一整流单元161及一电压调节器162。其中，整流单元161同样用来将该第二输出单元16所接收的高频电压103进行整流以转换为直流暂存电压104，而电压调节器162为直流/直流(DC/DC)的电压调节器，其电性连接整流单元161，用以调节该直流暂存电压104，并且进行稳压以成为该直流输出电压106的输出。

紧接着，第一输出单元15便可通过电性连接的交流电源插座18来输出交流输出电压105给一交流电子装置(图未示)。相同的，第二输出单元16则借助电性连接的直流电源插座19，来进行输出直流输出电压106给一直流电子装置(图未示)。借此，使用者在使用车载用电源供应装置1时，不管车辆本身是否处于运转供电状态，皆可接收到电源的供给，进而让使用者得以持续地使用电子装置。除此之外，由于车载用电源供应装置1采用外露式的连接方式，因此可方便地在随时随地形成电源供应来源。

请再参考图3，为本发明车载用电源供应装置的应用实施例示意图。如图所示，本发明的车载用电源供应装置1通过一点烟器连接线2连接于车辆中的点烟器3，而车载用电源供应装置1除了提供有交流电源插座18，以用来连接交流电子装置4(如：小电扇)之外，更可将直流电源插座19设计分为固定式直流插座1901及拉线式直流插头1902。其中，固定式直流插座1901及拉线式直流插头1902的区别在于，就车载用电源供应装置1而言，固定式直流插座1901固定设置于车载用电源供应装置1的壳体上，而拉线式直流插头1902则通过延长线的方式来延伸出于车载用电源供应装置1的壳体外。此外，固定式直流插座1901及拉线式直流插头1902在设计上，可例如为通用序列总线插座(USB Jack)及/或直流输出插座(DC Jack)，以利使用者连接适合的直流电子装置5(如：个人数字助理或笔记型计算机)。而本发明通过拉线式直流插头1902的设计，可使位于车辆后座的人员方便且轻易地获得电源的供应。此外，值得一提的是，拉线式直流插头1902更可例如为可附接式的直流插头，以进一步插接不同尺寸规格的插头，进而适用于各种不同尺寸规格插头的直流电子装置5(如：不同厂牌的笔记型计算机)。

但，以上所述，仅为本发明的具体实施例的详细说明及附图而已，并非用以限制本发明，本发明的保护范围应以权利要求书的范围为准，任何本领域技术人员在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在本案所界定的保护范围之内。

Claims

1、一种车载用电源供应装置，其特征在于，包括：

一第一开关模块，用以接收一车载电池所提供的一直流输入电源，并转换为一第一高频电源；

一充电电池，用以储存及提供一备用电源；

一第二开关模块，为双向开关模块，电性连接该充电电池以接收该备用电源，进而转换为一第二高频电源；

一电源控制单元，借助侦测该直流输入电源而来控制该第一开关模块及该第二开关模块的运作，进而使该第一高频电源及该第二高频电源同时仅其中之一进行输出；

一隔离变压器，电性连接该第一开关模块及该第二开关模块，用以接收该第一高频电源或该第二高频电源，进而产生多组高频电压；

至少一第一输出单元，电性连接该隔离变压器，用以接收该高频电压，并转换输出一交流输出电压；及

至少一第二输出单元，分别电性连接该隔离变压器，用以接收该高频电压，并转换输出一直流输出电压；

其中，当该电源控制单元侦测到该直流输入电源输入时，便控制该第一开关模块进行运作以转换出该第一高频电源，并控制该第二开关模块切换在对该充电电池进行充电的状态，而当该电源控制单元侦测到该直流输入电源停止输入时，则停止对该第一开关模块的控制，而控制该第二开关模块切换在接收该备用电源的状态，进而控制该第二开关模块进行运作以转换该第二高频电源。

2、如权利要求1所述的车载用电源供应装置，其特征在于，所述的第一开关模块为推挽式、半桥式或全桥式电路。

3、如权利要求1所述的车载用电源供应装置，其特征在于，所述的隔离变压器为多绕组的隔离变压器，以产生该些高频电压。

4、如权利要求1所述的车载用电源供应装置，其特征在于，所述的第一输出单元及该第二输出单元分别进一步包含一整流单元，用来整流该高频电压以成为一直流暂存电压。

5、如权利要求4所述的车载用电源供应装置，其特征在于，所述的第一输出单元更进一步包含一换流器，该换流器为直流/交流的换流器，其连接该整流单元，以将该直流暂存电压转换为一与市电频率相同的交流输出电压。

6、如权利要求4所述的车载用电源供应装置，其特征在于，所述的第二输出单元更进一步包含一电压调节器，该电压调节器为直流/直流的电压调节器，其连接该整流单元，用以调节该直流暂存电压，并且进行稳压成该直流输出电压。

7、如权利要求1所述的车载用电源供应装置，其特征在于，进一步包括：

一滤波单元，电性连接该电源控制单元及该第一开关模块，用以抑制该直流输入电源的噪声；

至少一交流电源插座，分别电性连接该第一输出单元，以输出该交流输出电压给一交流电子装置；及

至少一直流电源插座，分别电性连接该第二输出单元，以输出该直流输出电压给一直流电子装置。

8、如权利要求7所述的车载用电源供应装置，其特征在于，所述的直流电源插座为固定式直流插座或拉线式直流插头。

9、如权利要求8所述的车载用电源供应装置，其特征在于，所述的直流电源插座为通用序列总线插座或直流输出插座。

10、如权利要求8所述的车载用电源供应装置，其特征在于，所述的拉线式直流插头为可附接式的直流插头，以进一步插接不同尺寸规格的插头。