CN101527466A

CN101527466A - 紧急供电单元

Info

Publication number: CN101527466A
Application number: CNA2009101182167A
Authority: CN
Inventors: 梅达格诺·鲁道夫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2009-09-09
Also published as: EP2093859B1; WO2009107150A1; US8115338B2; EP2093859A1; ATE481767T1; US20090212632A1; DE602009000172D1; ES2353048T3

Abstract

本发明涉及用于电器、尤其用于家用电器的紧急供电单元，该单元包括具有连接至连接器(12，14，15)的输入的电池充电设备(61)，电池充电设备包括蓄电装置(63a)，其被安排为蓄积来自连接器(12，14，15)的电能；以及转换装置(65，65a)，被安排为将蓄积的电能转换为能够被电器使用的电源以及向所述电器输出所述电源。该单元还包括电源输送设备(71)，包括：第一连接装置(12，14)，其能够通过第一连接电缆连接至第一电源装置以获得电能；第二连接装置(22，24)，其能够连接至至少一个电器以向其供应电能；以及切换装置(72)，其被安排为将连接从第一连接装置(12，14)切换至转换装置(65)，反之亦然，从而提供电源。本发明还涉及在电力干线断电的情况下通过紧急供电单元向电器供电的方法。

Description

紧急供电单元

技术领域

本发明涉及紧急供电单元，其能够在断电的情况下确保各种设备或电器(例如在家里或办公室中使用的设备)连续运转。

更具体地，本发明涉及一种紧急供电单元，其用于家用设备或电器，诸如电话、调制解调器、IP(互联网协议)路由器，在下文中将优选地参考这些设备。

背景技术

已知许多设备，尤其是用于互联网通信的设备，其运转要求连续(或者无中断)的供电。实际上，不管电力干线(mains)是工作还是中断，连接到固定电话线路的电话都能够工作；而要求存在调制解调器、可能还要求存在路由器的IP设备仅能够在干线工作时运转。

这种状况很显然存在问题，因为在断电时，涉及此类设备的任何连接都会掉线。

还已知存在紧急供电单元，其蓄积电能并且在断电时将电能作为交流电压和电流对其进行传递。

这种单元通常在工业上使用，但是它们不在也不能在家里或办公室中使用，这是出于成本和噪音的问题，并且因为它们被按一定尺寸制作以使得还对在断电情况下不是严格需要运转的电器或设备提供连续电源。

实际上，申请人已经意识到，尽管对通过IP网络通信的需求(尤其是在家里)在增长，但是缺少能够在断电情况下确保IP设备连续运转的装置。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中的上述问题。

此目的通过所请求保护的紧急供电单元来实现。

本发明还涉及一种在断电情况下向设备提供连续电源的方法。

权利要求是此处所提供的关于本发明的技术教导的整体部分。

根据本发明的优选实施方式的特征，紧急供电单元包括：第一组连接器，其可连接至设备或电器(尤其是家用类型)的电源单元；第二组连接器，其可连接至电器；以及电源切换装置，其配置用于将电源从电源单元切换至电池充电设备。

根据本发明的另一特征，电池充电设备被配置用于为电器提供具有预定特性的电源。

根据本发明的又一特征，切换装置被配置用于基本上瞬间将连接从电源单元切换至电池充电设备，以及通过预定延迟将连接从电池充电设备切换至电源单元。

附图说明

从下述参考附图、通过非限制性实例对本发明的优选实施方式的描述中，本发明的上述和其他特征和优点将变得更为明显。在附图中，相同或相似标号表示的元件是具有相同或相似功能和构造的元件，其中：

图1示出了包括根据本发明的紧急供电单元的系统；以及

图2a示出了根据本发明第一实施方式的紧急供电单元的电路框图；

图2b示出了根据本发明第二实施方式的紧急供电单元的电路框图；

图3示出了图2a或图2b的紧急供电单元的电路组件的框图。

具体实施方式

参考图1，根据本发明的紧急供电单元10包括壳体11，壳体内包括多个管理和控制设备(其将在下文中描述)以及多个被安排为执行连续电源功能的连接装置。

根据第一实施方式，单元10例如包括，第一输入连接器12，其被安排为通过第一输入电缆32a连接至用于第一设备或电器52(例如已知的IP(互联网协议)电话机)的第一电源单元42。

此第一输入连接器12与第一输出连接器22相关联，该第一输出连接器被安排为通过第一输出电缆32b连接至第一设备52，优选地，第一输出电缆32b与第一输入电缆32a具有相同的电磁特性。

根据此实施方式，单元10还包括第二输入连接器14，其被安排为通过第二输入电缆34a连接至用于第二设备或电器54(例如已知的IP调制解调器)的第二电源单元44。

此第二输入连接器14与第二输出连接器24相关联，该第二输出连接器被安排为通过第二输出电缆34b连接至第二设备54，优选地，第二输出电缆34b与第二输入电缆34a具有相同的电磁特性。

当然，根据其他实施方式，相互关联的输入和输出连接器的数目可以少于或者多于两个，其不脱离此处所描述和请求保护的本发明的范围。

根据第一实施方式，单元还包括连接器15，其被安排为通过已知的电缆35连接至已知的电源插座45以便为同一单元供电。

在其他实施方式中，单元包括另一连接器，其被安排为允许通过另一电缆向基本上具有与此处所描述的紧急供电单元10相同特征的另一紧急供电单元供电。

根据第二实施方式，尤其是当输入和输出连接器的数目被限制为1个或2个时，可以不要连接器15，并且单元可以分别由输入连接器12和/或14来供电或提供动力，下面将对此详细描述。

在此优选实施方式中，紧急供电单元10包括位于壳体11内的电路18(图1，图2a，图2b)。

所述电路18被安排为，当干线工作时，通过分别使用电源单元42和44以及相应的输入和输出电缆32a和32b和/或输入和输出电缆34a和34b向家用设备52和/或54供电；以及，在干线断电时，自主地通过分别使用输出电缆32b和34b向家用设备52和/或54供电，如下文详细描述的。

在此优选实施方式中，电路18包括已知类型的电池充电设备61以及供电输送或供电切换设备71，其按已知方式连接至电池充电设备61并且被安排为从电池充电设备61和输入连接器12和14接收电源，例如直流电源。

根据第一实施方式(图1，图2a)使用的电池充电设备61通过电缆35连接至干线，包括：

-已知类型的用于交流到直流转换的装置62(AC/DC转换器)，例如National公司的AC/DC转换器组件模型LM2586；

-已知类型的电池充电器63，例如VISHAI公司的电池充电器模型D2 100V 1°，其与已知类型的一个或多个电池(电池组)63a相关联，例如STANDHBS公司的密封铅电池组模型CJ6-7.2；

-用于直流到直流转换的单元65(DC/DC转换器)，包括微处理器65a，并且配置单元65使得在其输入端从电池组63a接收直流电压，并且优选地在其输出端(如下文将详细描述的)提供根据在制造电路18时预先确定的设置的多个电压和电流值。

更特别地，根据此优选实施方式，DC/DC转换器65包括电路，当适当地跳线时，该电路能够通过供电输送或切换单元71分别向输出连接器22和24供应例如具有不同电流和质量的不同的电压值。

例如，根据跳线位置以及基于在单元10设计阶段开发和存储在微处理器65a中的程序，微处理器65a将对应于通过各个输入连接器12和14输入的相应的电压和电流与输出连接器相关联。

电压和电流值可以包括在存储在微处理器65a中的表格中，并且被所开发和存储于其中的程序来进行适当的选择。

当然，在其他实施方式中，可以提供外部控制单元，其被安排来在工厂配置DC/DC转换器65，从而通过微处理器65a分配分别在各个输出连接器22和24上预期的电压和电流值。

供电输送单元71优选地包括一个或多于一个的切换电路，其数目对应于输出连接器的数目。在此实例中，供电输送单元71包括第一切换电路72和第二切换电路74。

如下文将详细描述的，切换电路72和74被安排为：

-当由工作的干线提供电源时，通过使用来自输入连接器12和/或14的电源向家用设备供电；

-当发生断电时，非常快地(例如在不超过500μs的时间内)将电源从连接器12和/或14切换至来自DC/DC转换器65的电源；以及

-当干线恢复时，在足够的延迟以确保来自电源单元42和/44的电源稳定之后，例如不低于5s的延迟之后，恢复来自输入连接器12和/或14的电源。

两个切换电路72和74基本上具有相同的结构，因此，为了简便起见，此处仅描述此类电路中的第一个，假设第二个具有相同的结构。

例如，切换电路72(图1，图2a，图2b和图3)具有连接至第一输入连接器12的第一输入72a，连接至DC/DC转换器65的输出的第二输入72b，以及连接至输出连接器22的输出72c。而且，切换电路72例如包括串联的电子电路81和微动开关85。

在此优选实施方式中，电子电路81包括连接至第一输入72a的检测器82，其能够检测干线可能的中断或恢复；以及连接至检测器82的控制逻辑84，其被安排来接收和处理表示中断或恢复的信号以及从而如下详述地控制微动开关85。

更具体地，根据此优选实施方式，控制逻辑84包括微处理器逻辑，其被编程使得当表示中断的信号发生时，该逻辑命令微动开关85将电源从第一输入72a切换到连接至DC/DC转换器65的第二输入72b。优选地，如本领域技术人员能够容易理解的，所述切换操作通过将微动开关85切换至打开状态来执行，因此切换时间极其短，例如低于或等于500μs。

控制逻辑84也被编程或配置使得当来自检测器82的、表示来自干线的电源恢复的信号发生时，该逻辑执行：

-激活产生延迟时间(例如至少5s的延迟)的延迟线或者线路；

-在所述时间期间，检查可能的其他中断信号的发生：在这种情况下，延迟线被再次激活另一延迟时间，例如以预定方式增加；

-激活微动开关使得其在该延迟时间之后，再次向输出连接器22提供来自输入连接器12的电源。

如本领域技术人员能够容易理解的，所描述的每个切换电路72或74各自的配置，尤其是控制逻辑84的配置，确保了非常快速地处理来自干线的电源的每次中断，而来自干线的电源的恢复得到控制，使得预防家用设备供电的不稳定。

根据第二实施方式，尤其是当输入和输出连接器的数目限制在1个或2个时，一个或多个输入连接器(12，14)(考虑了一个输入连接器)连接至切换电路72(图2b，图3)以及并联至DC/DC转换器65。

根据此实施方式，切换电路72按与已描述的相同的方式进行配置和操作。

与之相反，DC/DC转换器由一个或多个输入连接器12和/或14进行DC供能，进而，该DC/DC转换器对电池充电器63进行供能，以便按照与针对第一实施方式所描述的相同的方式对电池组63a进行充电。

显然，本领域技术人员很容易理解，从DC/DC转换器65接收的电能，例如通过输入连接器12来自电源单元42的电能(同样的推理对于电源单元44和连接器14是有效的)，概括地说，被已知类型的限流器适当地扼流，提供该限流器以避免由于电源过载而导致的电源单元42过载或故障。

有利地，此实施方式允许避开连接器电缆15，因为一个或多个输入连接器12和/或14被安排来通过DC/DC转换器65向电池充电器61提供电源。

下面描述上述紧急供电单元的操作。

如果干线在工作，则各种家用设备52和/或54通过电缆32a和32b和/或电缆34a和34b由各自的电源单元42和44供电。

在这种情况下，输出电缆32b和34b可以方便地具有这样的电磁特性以致它们不改变所连接的设备的电磁状况。优选地，通常通过使用与输入电缆32a和34a具有基本上相同长度和特性的输出电缆32b和34b来获得此条件。

在断电的情况下，参考第一切换电路72，检测器82瞬时地检测到电压下降并将此发信号通知给控制逻辑84，控制逻辑使得几乎瞬时地切换微动开关85，以便通过电池组63a给电器52供电。

在此阶段期间，检测器82检测干线可能的短暂恢复，例如具有短于预定时间周期的持续时间的恢复，但是由控制逻辑84阻止，控制逻辑84保持微动开关85的切换使得由电池组63a持续供应电能。

在干线恢复的持续时间等于或长于预定时间周期的情况下，仍然参考第一切换电路72，控制逻辑84命令切换微动开关85通过电源单元42为设备52供电。

当然，针对电器54，由第二切换电路74执行参考第一切换电路72所描述的相同操作。

本说明书涉及一种紧急供电单元，其包括两个输入和输出电源连接器；不过，本领域技术人员能够容易理解，该紧急供电单元可以包括多个输入和输出连接器，其根据特定设施要求而变化。

紧急供电单元也可以包括一个或多个LED，例如连接至所述电路并且被安排来用信号通知不同的操作条件，诸如：

-干线工作；

-断电；

-电池组的充电电平；

等等。

当然，在不偏离所附权利要求所限定的本发明的情况下，针对尺寸、形状、材料、组件、电路元件、连接和接头，以及针对电路的细节，所示出的结构和操作方法，可以在上述描述中进行各种变化和变形。

Claims

1.一种紧急供电单元，其用于电器、尤其用于家用电器，所述单元包括：

-能够连接至电源插座(45)的至少一个连接器(15，12，14)；

-电池充电设备(61)，其具有连接至所述至少一个连接器(15，12，14)的输入，并且该电池充电设备包括：

-蓄电装置(63a)，被安排为蓄积来自所述至少一个干线连接器(15，12，14)的电能；以及

-转换装置(65，65a)，被安排为将蓄积的电能转换为能够被所述电器使用的电源以及输出所述电源；

所述单元的特征在于电源输送设备(71)，该电源输送设备包括：

-第一连接装置(12，14)，其能够通过至少一个相应的连接电缆(32a，34a)连接至第一电源装置(42，44)以获得电能；

-第二连接装置(22，24)，其能够连接到至少一个所述电器(52，54)以向其供应电能；

-切换装置(72)，其连接至所述转换装置(65，65a)的输出，并且被安排为将连接从所述第一连接装置(12，14)切换至所述转换装置(65，65a)或者将连接从所述转换装置(65，65a)切换至所述第一连接装置(12，14)，从而提供电源。

2.根据权利要求1所述的紧急供电单元，其中所述至少一个连接器(12，14)包括所述第一连接装置(12，14)，并且所述第一连接装置(12，14)被安排为通过所述第一电源装置(42，44)来提供直流DC电能。

3.根据权利要求1所述的紧急供电单元，其中所述至少一个连接器(15)被安排来提供交流AC电能。

4.根据权利要求1至3任一所述的紧急供电单元，其特征在于所述转换装置包括至少一个用于直流到直流转换的设备(65)。

5.根据权利要求1所述的紧急供电单元，其特征在于所述转换装置包括至少一个电路(65a)，该电路配置用于向所述切换装置(72)供应按照预定设置的多个电压和电流值。

6.根据权利要求1所述的紧急供电单元，其特征在于所述电源输送设备(71)包括：

-至少一个检测器(82)，其被安排来在所述第一连接装置(12，14)处检测电能的存在；

-至少一个控制逻辑(84)，其具有连接至所述检测器(82)的输入；

-至少一个切换电路(85)，其由所述控制逻辑(84)控制，以便将所述连接从所述第一连接装置(12，14)中的至少一个切换至所述转换装置(65)中的至少一个，或者将所述连接从所述转换装置(65)中的至少一个切换至所述第一连接装置(12，14)中的至少一个。

7.根据权利要求6所述的紧急供电单元，其特征在于所述控制逻辑包括被安排来使得所述切换电路从所述第一连接装置(12，14)基本瞬时地切换至所述转换装置(65)以及以预定延迟从所述转换装置(65，65a)切换至所述第一连接装置(12，14)的装置。

8.根据权利要求1所述的紧急供电单元，其特征在于所述紧急供电单元包括至少一个第二连接电缆(32b，34b)，其与所述第二连接装置(22，24)相关联并且具有与所述至少一个第一连接电缆(32a，34a)基本上相同的电磁特性。

9.一种方法，其在电力干线断电的情况下通过紧急供电单元向一个或多个电器、尤其是一个或多个家用电器供电，所述方法包括步骤：

-蓄积来自所述干线的电能；

-通过转换装置(65，65a)将所蓄积的电能转换为能够被所述一个或多个电器使用的电源；

其特征在于以下步骤：

-借助于能够连接至所述干线的第一连接装置(12，14)以及通过所述紧急供电单元(10)能够连接至所述一个或多个电器的第二连接装置(22，24)，向所述一个或多个电器供应电能；

-在干线断电的情况下，切换来自所述第一连接装置(12，14)或来自所述转换装置(65，65a)的电源以向所述一个或多个电器供能。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述转换步骤包括将直流DC电流转换为直流DC电源。

11.根据权利要求9至10任一所述的方法，其特征在于所述切换步骤包括步骤：

-在所述第一连接装置(12，14)处检测电能的存在；

-当在所述第一连接装置(12，14)处检测到电能不存在时，基本上瞬时地将电源从所述第一连接装置(12，14)切换到所述转换装置(65，65a)。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述切换步骤还包括步骤：当在所述第一连接装置(12，14)处检测到电能时，以预定的延迟将所述连接从所述转换装置(65，65a)切换至所述第一连接装置(12，14)。