CN105790423B - 交替式电池备援模组与电池备援系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种交替式电池备援模组与电池备援系统，其中，交替式电池备援模组，包含有一电池装置与一双向电源转换装置，该双向电源转换装置连接一交/直流转换器的整流单元与该电池装置，该双向电源转换装置记录该电网供电单元每次供电异常时本身所执行的第一或第二操作模式，并于检知该电网供电单元再次供电异常时，判断出该第一操作模式的累积执行次数达到M次而转换为执行该第二操作模式，或在判断出该第二操作模式的累积执行次数达到N次而转换为执行该第一操作模式，由此交替使用该整流单元中不同的整流路径，进而避免集中使用任一整流路径。

Description

交替式电池备援模组与电池备援系统

技术领域

本发明是关于一种电池备援模组与电池备援系统，特别是指交替式电池备援模组及具有该交替式电池备援模组的电池备援系统。

背景技术

电子设备具有一电源供应器(Power Supply)，该电源供应器是一种将交流电源转换为直流电源的电压转换装置，其输入端连接市电电网以接收一交流电源，而输出端用以输出一直流电源以作为该电子设备的工作电源。

诸如网络服务器、云端硬盘的电子设备因操作时处于与网络连线的状态，常有重要数据文件的传输，故该些电子设备有高度的电力需求。然而，市电电网是否能稳定供电存在不确定性，若电力公司因发电设备维修、无预警停电或意外停电时，该些电子设备将面临无电可用的情况。

为了避免因市电电网无法供电而使电子设备无电可用的情况，一般直接的作法是设置一切换开关(Automatic Transfer Switch,ATS)与一电池模组，该切换开关具有一第一电源输入端、一第二电源输入端与一电源输出端，该第一电源输入端连接该市电电网，该第二电源输入端连接该电池模组，该电源输出端连接该电子设备中该电源供应器的输入端。当市电电网稳定供电时，该切换开关的电源输出端连接该第一电源输入端，使该市电电源输出的交流电源可通过该切换开关而传送到该电源供应器；当市电电网供电异常时，该切换开关的电源输出端切换连接到该第二电源输入端，以由该电池模组产生的直流电供应给该电源供应器。

然而，该电源供应器的输入端包含有一全桥式整流器，请参考图21，该全桥式整流器由四个整流二极管D1～D4构成，其中第一与第四整流二极管D1、D4形成一第一整流路径，第二与第三整流二极管D2、D3形成一第二整流路径。由于电池模组70产生的电源为直流电源，假设该电池模组70的正极连接该第一与第二整流二极管D1、D2的连接节点，该电池模组70的负极连接该第三与第四整流二极管D3、D4的连接节点。如此一来，当由该电池模组70供电时，仅有位在该第一整流路径中的第一、第四整流二极管D1、D4为顺偏偏压(forwardbias)而导通。

故每当市电电网无法稳定供电而由该电池模组70供电时，该电池模组70输出的直流电只会通过该第一整流路径而不会通过第二整流路径，导致该第一、第四整流二极管D1、D4的使用频率较第三、第四整流二极管D3、D4的使用频率高，相对缩短该第一、第四整流二极管D1、D4的使用寿命。

发明内容

因此本发明的主要目的是提供一种交替式电池备援模组与电池备援系统，可于启动时导通整流单元中不同的整流路径，使该整流单元的整流二极管可平均使用，避免集中使用两个整流二极管。

本发明的交替式电池备援模组，供连接一电网供电单元与一交/直流转换器的一整流单元的交流输入端，该整流单元包含有一第一整流路径与一第二整流路径，该电池备援模组包含有：

一电池装置，用以提供一直流电；

一双向电源转换装置，包含有一第一电源埠与一第二电源埠，该第一电源埠供连接该交/直流转换器的交流输入端与该电网供电单元，该第二电源埠连接该电池装置，该双向电源转换装置于每次检知该电网供电单元供电异常时执行一第一操作模式或一第二操作模式，以控制该电池装置的直流电通过该整流单元的第一或第二整流路径；当该双向电源转换装置判断出该第一操作模式的累积执行次数达到M次，则于再次检知该电网供电单元供电异常时转换为执行该第二操作模式，而在判断出该第二操作模式的累积执行次数达到N次，则于再次检知该电网供电单元供电异常时转换为执行该第一操作模式，其中M与N为正整数。

本发明还提供一电池备援系统，供连接一电网供电单元与至少一交/直流转换器的一整流单元的交流输入端，该整流单元包含有一第一整流路径与一第二整流路径，该电池备援系统包含有：

至少一用户端自动切换开关元件，包含有一第一电源输入端、一第二电源输入端与一电源输出端，该第一电源输入端连接该电网供电单元，该电源输出端供连接该至少一交/直流转换器的交流输入端，当该电网供电单元供电异常时，该电源输出端切换连接到该第二电源输入端；

至少一交替式电池备援模组，包含有：

一电池装置，用以提供一直流电；

一双向电源转换装置，包含有一第一电源埠与一第二电源埠，该第一电源埠供连接该至少一用户端自动切换开关元件的第一与第二电源输入端，该第二电源埠连接该电池装置，该双向电源转换装置于每次检知该电网供电单元供电异常时执行一第一操作模式或一第二操作模式，以控制该电池装置的直流电通过该整流单元的第一或第二整流路径；当该双向电源转换装置判断出该第一操作模式的累积执行次数达到M次，则于再次检知该电网供电单元供电异常时转换为执行该第二操作模式，而在判断出该第二操作模式的累积执行次数达到N次，则于再次检知该电网供电单元供电异常时转换为执行该第一操作模式，其中M与N为正整数。

本发明提供一种交替式电池备援模组与电池备援系统，以M＝N＝1为例，根据本发明的交替式电池备援模组的功能，当该电网供电单元供电异常，且该双向电源转换装置判断出上一次已执行该第一操作模式，代表上一次该电网供电单元供电异常时已经通过该第一整流路径提供直流电，故本次执行该第二操作模式以通过该第二整流路径提供直流电，而不使用和上一次一样的第一整流路径。同样地，当该双向电源转换装置判断出上一次已执行该第二操作模式，代表上一次该电网供电单元供电异常时已经通过该第二整流路径提供直流电，故本次执行该第一操作模式以通过该第一整流路径提供直流电，而不使用和上一次一样的第二整流路径。如此一来，每当电网供电单元供电异常时都使用不同的整流路径，供该两整流路径内的整流元件(例如整流二极管)可交替、平均地被使用，避免集中使用其中一个整流路径而降低该被集中使用整流元件的寿命。相较于先前技术，本发明可提升整流单元的使用寿命。

附图说明

图1：本发明电池备援系统第一较佳实施例的电路方块示意图。

图2：本发明中该电网自动切换开关元件的电路方块示意图。

图3：本发明中该双向电源转换装置与该电网供电单元、交/直流转换器与电池装置的连接示意图。

图4：本发明中该电池装置的示意图。

图5：本发明中该开关电路较佳实施例的电路示意图。

图6：本发明中该开关电路对电池装置进行充电的参考图(一)。

图7：本发明中该开关电路对电池装置进行充电的参考图(二)。

图8：本发明中该电池装置通过该开关电路放电的参考图(一)。

图9：本发明中该控制器的控制信号示意图(一)。

图10：本发明中该电池装置通过该开关电路放电的参考图(二)。

图11：本发明中该控制器的控制信号示意图(二)。

图12：本发明交替式电池备援模组导通全桥式整流单元的第一整流路径的参考图。

图13：本发明交替式电池备援模组导通全桥式整流单元的第二整流路径的参考图。

图14：本发明交替式电池备援模组导通无桥式整流单元的第一整流路径的参考图。

图15：本发明交替式电池备援模组导通无桥式整流单元的第二整流路径的参考图。

图16：本发明电池备援系统的电路方块示意图。

图17：图16中第一、第二自动切换开关元件的连接示意图。

图18：本发明交替式电池备援系统另一较佳实施例的电路方块示意图。

图19：本发明的均流控制流程示意图。

图20：本发明交替式电池备援系统再一较佳实施例的电路方块示意图。

图21：现有电池模组与全桥式整流器的电路示意图。

符号说明：

10交替式电池备援模组 11双向电源转换装置

110开关电路 111微控制器

112滤波电路 12电池装置

120电池串 121电池

20电网供电单元 21发电机

22电网自动切换开关元件 220开关单元

221第一电源检测器 222第二电源检测器

223切换控制器 23市电电网

30交/直流转换器 301全桥式整流器

302升压转换器 303直流-直流转换器

304无桥式整流器 305直流-直流转换器

306控制器 31电子设备

40辅助直流电供电单元 41绿能装置

42电源转换装置 51第一自动切换开关元件

510开关单元 511第一电源检测器

512第二电源检测器 513切换控制器

52第二自动切换开关元件 520开关单元

521第一电源检测器 522第二电源检测器

523切换控制器 60交流汇流排

61用户端自动切换开关元件 62电池供电汇流排

63负载汇流排 64均流控制线路

65均流补偿单元 66用户端自动切换开关元件

70电池模组

具体实施方式

请参考图1所示，本发明的交替式电池备援模组10供连接一电网供电单元20与一交/直流转换器30。该交/直流转换器30包含有一交流输入端与一直流输出端，其直流输出端供连接一电子设备31，该电子设备31为直流负载，该交/直流转换器30可为电源供应器(power supply)。该交/直流转换器30于其交流输入端所接收的一电源需大于该交/直流转换器30的一最低工作电压(至少为90伏特)，使该交/直流转换器30能工作而产生一直流驱动电压给电子设备31；否则，当该交/直流转换器30所接收的电源低于其最低工作电压时，该交/直流转换器30无法受到足够电源的驱动而无法工作。

本发明的交替式电池备援模组10包含有一双向电源转换装置11与一电池装置12，该双向电源转换装置11包含有一第一电源埠A与一第二电源埠B，该第一电源埠A分别连接到该电网供电单元20的输出端与该交/直流转换器30的交流输入端，该第二电源埠B连接该电池装置12。

该电网供电单元20的输出端连接该交/直流转换器30的交流输入端，该电网供电单元20包含有一发电机21与一电网自动切换开关元件(Automatic Transfer Switch,ATS)22。请配合参考图2所示，该电网自动切换开关元件22包含有一开关单元220、一第一电源检测器221、一第二电源检测器222与一切换控制器223。该开关单元220包含有一第一电源输入端C1、一第二电源输入端C2与一电源输出端C3，该第一电源输入端C1供连接到市电电网23，该第二电源输入端C2连接该发电机21，该电源输出端C3作为该电网供电单元20的输出端而连接该交/直流转换器30的交流输入端与该双向电源转换装置11的第一电源埠A。该第一与第二电源检测器221、222分别连接该第一与第二电源输入端C1、C2以分别检测该市电电网23与发电机21的供电状况。该切换控制器223连接该第一电源检测器221、第二电源检测器222与开关单元220，以根据该第一与第二电源检测器221、222的检测结果控制该开关单元220的电源输出端C3连接到第一电源输入端C1或第二电源输入端C2。

当该市电电网23稳定供电时，该发电机21处于待机状态而未运转，该开关单元220的电源输出端C3连接该第一电源输入端C1，使该交/直流转换器30可从市电电网23接收大于其最低工作电压的交流电源，以将该交流电源转换为直流驱动电压后提供给该电子设备31。

当市电电网23停止供电或无法稳定供电时，该发电机23启动以产生交流电源。此时，因为该切换控制器223可经由该第一电源检测器221的检测结果判断出该市电电网23供电异常，例如检测出的电压低于一门槛值(该门槛值例如该交/直流转换器30的最低工作电压)时，进而自动控制该开关单元220的电源输出端C3切换连接到该第二电源输入端C2，使该发电机21所产生的交流电源传送到该交/直流转换器30，则该交/直流转换器30利用该发电机21所输出的交流电源转换成直流驱动电压后，供应给电子设备31。

请参考图3所示，本发明的双向电源转换装置11包含有一开关电路110与一微控制器111，该开关电路110具有所述的第一电源埠A与第二电源埠B。于较佳实施例中，该第一电源埠A可通过一滤波电路112而连接该电网供电单元20的输出端与交/直流转换器30的交流输入端，该第二电源埠B可通过另一滤波电路112而连接该电池装置12，所述滤波电路112可为滤波电路。请参考图4所示，本发明的电池装置12可包含有多个电池串120，每个电池串120包含有多个串联连接的电池121，该些电池串120彼此并联连接后，连接到该开关电路110的第二电源埠B。并联的电池串120数量或每个电池串120中串联的电池121数量依电子设备31的需求而定。举例而言，各电池串120的输出电压应达到该交/直流转换器30所需的最低工作电压，则各电池串120应串联对应的数量的电池121以达到该交/直流转换器30的最低工作电压，另一方面，并联较多数量的电池串120可提供较大的电量给该交/直流转换器30。

请参考图5所示，于本较佳实施例中，该开关电路110包含有一第一电子开关S1、一第二电子开关S2、一第三电子开关S3与一第四电子开关S4。该些电子开关S1～S4可为金氧半场效晶体管(MOSFET)，分别具有一第一端、一第二端与一控制端，该第一端可为漏极(Drain)，该第二端可为源极(Source)，该控制端为栅极(Gate)。该第一电子开关S1的第一端、该第三电子开关S3的第一端与该电池装置12的一正极电连接，该第二电子开关S2的第二端、第四电子开关S4的第二端与该电池装置12的一负极电连接，该第一电子开关S1的第二端连接该第二电子开关S2的第一端，该第三电子开关S3的第二端连接该第四电子开关S4的第一端。该第一、第二电子开关S1、S2的连接节点和该第三、第四电子开关S3、S4的连接节点形成该第一电源埠A，该第一电子开关S1的第一端与第二电子开关S2的第二端形成该第二电源埠B。该微控制器111连接该第一电源埠A、第二电源埠B、第一～第四电子开关S1～S4的控制端G1～G4、该电池装置12以及该电网自动切换开关元件22。

当该市电电网23稳定供电时，该双向电源转换装置11将该市电电网23所提供的交流电源转换为一直流的充电电源后，对该电池装置12进行充电。该微控制器111可判断该电池装置12是否应进行充电，例如该微控制器111从第二电源埠B判断出该电池装置12的输出电压Vb低于一门槛值时，代表该电池装置12电力不足而应进行充电，并启动如下所述的充电动作。

该微控制器111从该第一电源埠A检测目前交流电源处于正半周或负半周状态，请参考图6所示，于该交流电源的正半周时，该微控制器111导通该第二与第三电子开关S2、S3，供正半周的交流电源通过该第二与第三电子开关S2、S3对该电池装置12充电，又该控制器111通过脉宽宽度调变(PWM)手段控制该第一与第四电子开关S1、S4中的至少一个交替的导通与截止以达到稳压功能。请参考图7所示，于该交流电源的负半周时，该微控制器111导通该第一与第四电子开关S1、S4，供负半周的交流电源通过该第一与第四电子开关S1、S4对该电池装置12充电，又该控制器111通过脉宽宽度调变(PWM)手段控制该第二与第三电子开关S2、S3中的至少一个交替的导通与截止以达到稳压功能。

如前所述，当该市电电网23供电异常时，该切换控制器223将该开关单元220的电源输出端C3切换连接到第二电源输入端C2，由该发电机21提供交流电源；此时，本发明的双向电源转换装置11也接收该发电机21所输出的交流电源并转换为充电电源后，对该电池装置12进行充电。因为该发电机21所产生的电源也为交流电源，故该电池装置12在正半周与负半周的充电动作如前所述，在此不赘述。是以，于本发明第一较佳实施例中，当该电网供电单元20稳定供电时(例如所提供的交流电源大于一门槛值，该门槛值例如该交/直流转换器30的最低工作电压)，则该电池装置12的充电来源可为市电电网23或发电机21。

虽然当该市电电网23供电异常时可由该发电机21发电，但该发电机21从启动到稳定运转需经过一启动期间，在该启动期间中，该发电机21所提供的电源尚不稳定或不足以供交/直流转换器30使用，故在该启动期间中，由本发明的交替式电池备援模组10提供一备援电源给该交/直流转换器30，该备援电源大于其最低工作电压而足以供交/直流转换器30使用，补偿该启动期间中该发电机21无法稳定供电的不足。当该发电机21稳定运转后，该微控制器111可根据该第一电源埠A检测出一稳定的交流电源，稳定的交流电源达到该交/直流转换器30的最低工作电压，而可控制所有的电子开关S1～S4为开路，从而停止该备援电源的供应。

该微控制器111包含有一第一操作模式与一第二操作模式，分别用以控制该第一～第四电子开关S1～S4是否导通以及其责任周期D1～D4，本较佳实施例中，可通过脉宽宽度调变(Pulse Width Modulation,PWM)手段控制该第一～第四电子开关S1～S4是否导通以及其责任周期D1～D4。请参考图8与图9所示，于该第一操作模式中，该第一电子开关S1的责任周期D1为零而为截止状态，该第二电子开关S2的责任周期D2为1而为导通状态，该第三电子开关S3的责任周期为D3，该第四电子开关S4的责任周期为D4，D4＝1-D3，如此一来，该开关电路110从该第一电源埠A所输出的备援电压为Va，Va＝D3×Vb，Vb为电池装置12的输出电压，其中图8所示的放电路径P1对应于图9中该第三电子开关S3的责任周期D3期间。

请参考图10与图11所示，于该第二操作模式中，该第一电子开关S1的责任周期为D1，该第二电子开关S2的责任周期为D2，D2＝1-D1，该第三电子开关S3的责任周期D3为零而为截止状态，该第四电子开关S4的责任周期D4为1而为导通状态，如此一来，该开关电路110从该第一电源埠A所输出的备援电压为Va，Va＝D1×(-Vb)，其中图10所示的放电路径P2对应于图11中该第一电子开关S1的责任周期D1期间。

该微控制器111于每次检知该电网供电单元20供电异常时执行一第一操作模式或一第二操作模式，并记录每次该电网供电单元20供电异常时所执行的该第一或第二操作模式以储存成一历史文件。由于该微控制器111持续检测该电网供电单元20是否供电异常，当该微控制器111检测出该电网供电单元20供电异常时，根据该历史文件判断上一次该电网供电单元20供电异常时所执行过的该第一或第二操作模式。当该微控制器111判断出该第一操作模式的累积执行次数达到M次，则于再次检知该电网供电单元20供电异常时转换为执行该第二操作模式，而在判断出该第二操作模式的累积执行次数达到N次，则于再次检知该电网供电单元20供电异常时转换为执行该第一操作模式，达到交替执行该第一操作模式与第二操作模式的效果，其中M与N为正整数，且M＝N或M≠N。举例而言，当M＝N＝1，该微控制器111于每次检知该电网供电单元20供电异常时执行与前次不同的第一或第二操作模式；或者当M>1且N>1，代表该微控制器111可连续执行该第一操作模式后，改为连续执行该第二操作模式。

请配合参考图12所示，本发明电池备援模组所连接到的交/直流转换器30包含有一整流单元、一升压转换器(Boost converter)302与一直流-直流转换器303，该整流单元可为一全桥式整流器301且具有所述的交流输入端，该全桥式整流器301是由四个整流二极管D1～D4所构成，其中该第一整流二极管D1与第三整流二极管D3的阴极连接该升压转换器302，该第二整流二极管D2与第四整流二极管D4的阳极连接该升压转换器302，该第一整流二极管D1的阳极连接该第二整流二极管D2的阴极与该第三、第四电子开关S3、S4的连接节点，该第三整流二极管D3的阳极连接该第四整流二极管D4的阴极与该第一、第二电子开关S1、S2的连接节点。该第一、第四整流二极管D1、D4形成一第一整流路径，该第二、第三整流二极管D2、D3形成一第二整流路径。

当该微控制器111执行第一操作模式时，请参考图12所示，仅有第一整流二极管D1与第四整流二极管D4(即第一整流路径)导通，第二与第三整流二极管D2、D3为截止状态。当该微控制器111执行第二操作模式时，请参考图13所示，仅有该第二与第三整流二极管D2、D3(即第二整流路径)导通，第一与第四整流二极管D1、D4为截止状态。由此可见，因为该微控制器111交替执行该第一操作模式与第二操作模式，使该全桥式整流器301的第一、第二整流路径可交替、平均地被使用，而不是集中在该第一或第二整流路径，故本发明能延长该全桥式整流器301中该些整流二极管D1～D4的使用寿命。

同样地，请配合参考图14所示，本发明所连接到的交/直流转换器30包含有一整流单元、一直流-直流转换器305与一控制器306，该整流单元可为一无桥式整流器304且具有所述的交流输入端，该无桥式整流器304是由两个整流二极管Da、Db与两个整流开关Sa、Sb所构成，该控制器306连接该两整流开关Sa、Sb与该无桥式整流器304的输出端，其中该第一整流二极管Da与第二整流二极管Db的阴极连接该直流-直流转换器305，该第一与第二整流二极管Da、Db的阳极分别通过第一与第二整流开关Sa、Sb而连接该直流-直流转换器305，该第一整流二极管Da与第一整流开关Sa的连接节点连接到该第三、第四电子开关S3、S4的连接节点，该第二整流二极管Db与第二整流开关Sb的连接节点连接到该第一、第二电子开关S1、S2的连接节点。该第一整流二极管Da与第二整流开关Sb形成一第一整流路径，该第二整流二极管Db与第一整流开关Sa形成一第二整流路径。

当该微控制器111执行第一操作模式时，请参考图14所示，该控制器306导通该第一整流二极管Da与第二整流开关Sb(即第一整流路径)，以及通过脉宽宽度调变(PWM)手段驱动该第一整流开关Sa交替的导通与截止以进行稳压，该第二整流二极管Db为截止。当该微控制器111执行第二操作模式时，请参考图15所示，该控制器306导通该第二整流二极管Db与第一整流开关Sa(即第二整流路径)导通，以及通过脉宽宽度调变(PWM)手段驱动该第二整流开关Sb交替的导通与截止以进行稳压，该第一整流二极管Da为截止。由此可见，因为该微控制器111交替执行该第一操作模式与第二操作模式，使该无桥式整流器304的第一、第二整流路径可交替且平均地被导通，而不是集中操作在第一或第二整流路径，故本发明能延长该无桥式整流器304中各整流二极管Da、Db与整流开关Sa、Sb的使用寿命。

请参考图16所示，于本发明交替式电池备援系统包含有至少一交替式电池备援模组10、至少一辅助直流电供电单元40、一第一自动切换开关元件51与一第二自动切换开关元件52。

该辅助直流电供电单元40包含有一绿能装置41与一电源转换装置42，该绿能装置41指由绿色能源(太阳能或燃料电池)产生电源的装置，该电源转换装置42的输入端连接该绿能装置41的输出端，以将该绿能装置41所产生的直流电源进行稳压与升压，该电源转换装置42的输出端连接该电池装置12。

请参考图17所示，该第一与第二自动切换开关元件51、52的电路架构相同，以第一自动切换开关元件51为例，其包含有一开关单元510、一第一电源检测器511、一第二电源检测器512与一切换控制器513。该开关单元510包含有一第一端X1、一第二端X2与一第三端X3，该第一端X1供连接到该电网自动切换开关元件22中开关单元220的电源输出端C3，该第二端X2连接该交/直流转换器30的交流输入端与该双向电源转换装置11的第一电源埠A，该第一与第二电源检测器511、512分别连接该第一与第三端X1、X3以分别检测供电状况，该切换控制器513电连接该第一电源检测器511、第二电源检测器512与开关单元510，以根据该第一与第二电源检测器511、512的检测结果控制该开关单元510的第二端X2连接到第一端X1或第三端X3。

该第二自动切换开关元件52中该开关单元520的第一端Y1连接该辅助直流电供电单元40的输出端，第二端Y2连接该第一自动切换开关元件51中该开关单元510的第三端X3，该第二自动切换开关元件52的第三端Y3连接该电池装置12，该第一与第二电源检测器521、522分别连接该第二与第三端Y2、Y3以分别检测供电状况。其中该第二自动切换开关元件52执行手动模式，需由使用者自行操作以将该第一端Y1切换连接到第二端Y2或第三端Y3，在一般情况下，该第一端Y1是连接该第二端Y2。

如图16所示，当该电网供电单元20稳定供电时，该第一自动切换开关元件51中开关单元510的第二端X2连接到第一端X1，故该辅助直流电供电单元40未与该市电电网23并联，此时使用者可手动将该第二自动切换开关元件52中该开关单元520的第一端Y1切换连接到第三端Y3，使该辅助直流电供电单元40所输出的直流电可作为该电池装置12的充电电源，并于充电完成后，将该开关单元520的第一端Y1切换连接到第二端Y2。

当该电网供电单元20无法供电时，例如在市电电网23停电或发电机21处于启动期间或发生故障时，该第一自动切换开关元件51的切换控制器513从该第一电源检测器511检知供电异常，自动将开关单元510的第二端X2切换连接到第三端X3，又该第二自动切换开关元件52中该开关单元520的第一端Y1已连接到第二端Y2，如此一来，该辅助直流电供电单元40所输出的直流电即可通过该第一与第二自动切换开关元件51、52而输出到该交/直流转换器30，同时本发明的双向电源转换装置11的第一电源埠A也可接收该辅助直流电供电单元40所输出的直流电，该直流电类似于正半周的情况，该微控制器111导通该开关电路110的第二与第三电子开关S2、S3，以及控制该第一与第四电子开关S1、S4截止而开路，以供该电池装置12接收该直流电以进行充电。

请参考图18所示本发明交替式电池备援系统的另一实施例，包含可设于一机柜中的一交流汇流排60、一用户端自动切换开关元件61、一电池供电汇流排62、一负载汇流排63与多个前述的交替式电池备援模组10，或进一步包含一均流控制线路64，该些交替式电池备援模组10可通过该均流控制线路64彼此电连接。

该用户端自动切换开关元件61的电路架构与前述的电网自动切换开关元件22、第一自动切换开关元件51或第二自动切换开关元件52相同，在此不赘述，其主要包含有一第一电源输入端Z1、一第二电源输入端Z2与一电源输出端Z3，该第一电源输入端Z1连接该电网供电单元20的输出端以及该交流汇流排60，该第二电源输入端Z2连接该电池供电汇流排62，该电源输出端Z3连接该负载汇流排63。请配合参考图1，各交替式电池备援模组10是以其双向电源转换装置11的第一电源埠A连接该交流汇流排60以及电池供电汇流排62，而与该用户端自动切换开关元件61的第一与第二电源输入端Z1、Z2形成连接。各交/直流转换器30的交流输入端连接该负载汇流排63而与该用户端自动切换开关元件61的电源输出端Z3形成连接，其中该交/直流转换器30包含有一整流单元，如前述，该整流单元包含有一第一整流路径与一第二整流路径。各交替式电池备援模组10的微控制器111连接该用户端自动切换开关元件61，以根据该用户端自动切换开关元件61的开关状况判断该电网供电单元20是否供电异常。

在一般情况下，该用户端自动切换开关元件61的电源输出端Z3连接该第一电源输入端Z1，以使该电网供电单元20通过该用户端自动切换开关元件61与负载汇流排63提供交流电源给交/直流转换器30。当该电网供电单元20供电异常时，则该用户端自动切换开关元件61将其电源输出端Z3自动切换连接到该第二电源输入端Z2，且各交替式电池备援模组10的微控制器111可判断出该电网供电单元20供电异常，使该些交替式电池备援模组10根据前述的第一或第二操作模式通过该电池供电汇流排62、用户端自动切换开关元件61与负载汇流排63而提供备援电源给各交/直流转换器30，藉此达到备援功效。

该些交替式电池备援模组10可实施均流控制，请参考图19所示，各交替式电池备援模组10的微控制器111已设有预设电压参数，故能根据预设电压参数控制其开关电路110中每个电子开关S1～S4的导通周期D1～D4，以产生该输出电压Va。在实施均流控制时，该开关电路110的输出端串接一超极二极管Ds、一电阻器R与一均流补偿单元65，该均流补偿单元65连接该微控制器111，该超极二极管Ds回授一输出电流信号I1，以及由该电阻器R产生一均流信号Ishare，该均流信号Ishare是在该均流控制线路64中传递，又该均流控制线路64连接到每个交替式电池备援模组10，故每个交替式电池备援模组10可视该均流信号Ishare为一基准值，以将开关电路110的输出电流I根据该均流信号Ishare进行调整。该均流补偿单元65根据该输出电流信号I1与该均流信号Ishare的差值产升一均流补偿参数，并将该均流补偿参数传送给该微控制器111，则该微控制器111进一步根据该预设电压参数与均流补偿参数控制该开关电路110中电子开关S1～S4的导通周期D1～D4，使每个交替式电池备援模组10所输出的电流能平均化，避免部分交替式电池备援模组10的输出电流较高而部分交替式电池备援模组10的输出电流较低，故均流控制可提升该些交替式电池备援模组10电源供应效率。

请参考图20所示本发明交替式电池备援系统的再一实施例，其包含有多个用户端自动切换开关元件66、一电池供电汇流排62、一负载汇流排63与多个前述的交替式电池备援模组10，或进一步包含一如前所述的均流控制线路64。该电网供电单元20的输出端连接该负载汇流排63，各用户端自动切换开关元件66的电路架构与前述的电网自动切换开关元件22、第一自动切换开关元件51或第二自动切换开关元件52相同，在此不赘述，其主要包含有一第一电源输入端Z1、一第二电源输入端Z2与一电源输出端Z3。该些用户端自动切换开关元件66的第一电源输入端Z1连接该负载汇流排63，第二电源输入端Z2连接该电池供电汇流排62，电源输出端Z3分别供连接交/直流转换器30的交流输入端，同样地，该整流单元包含有一第一整流路径与一第二整流路径。请配合参考图1，各交替式电池备援模组10是以其双向电源转换装置11的第一电源埠A连接该负载汇流排63与电池供电汇流排62，而与该多个用户端自动切换开关元件66的第一与第二电源输入端Z1、Z2形成连接。该些交替式电池备援模组10的微控制器111连接该些用户端自动切换开关元件66，以根据该些用户端自动切换开关元件66的开关状况判断该电网供电单元20是否供电异常。

在一般情况下，每个用户端自动切换开关元件66的电源输出端Z3连接该第一电源输入端Z1，以使该电网供电单元20通过该负载汇流排63与用户端自动切换开关元件66分别提供交流电源给每个交/直流转换器30。当该电网供电单元20供电异常时，则每个用户端自动切换开关元件66将其电源输出端Z3连接该第二电源输入端Z2，且各交替式电池备援模组10的微控制器111可判断出该电网供电单元20供电异常，使该些交替式电池备援模组10根据前述的第一或第二操作模式通过该电池供电汇流排62、负载汇流排63与用户端自动切换开关元件66而提供备援电源给各交/直流转换器30，藉此达到备援的功效。

Claims (7)

1.一种交替式电池备援模组，其特征在于，该交替式电池备援模组供连接一电网供电单元与一交/直流转换器的一整流单元的交流输入端，该整流单元包含有一第一整流路径与一第二整流路径，该交替式电池备援模组包含有：

一电池装置，用以提供一直流电；

一双向电源转换装置，包含有一开关电路、一微控制器、一第一电源埠与一第二电源埠，该第一电源埠供连接该交/直流转换器的交流输入端与该电网供电单元，该第二电源埠连接该电池装置，该双向电源转换装置于每次检知该电网供电单元供电异常时执行一第一操作模式或一第二操作模式，以控制该电池装置的直流电通过该整流单元的第一或第二整流路径；当该双向电源转换装置判断出该第一操作模式的累积执行次数达到M次，则于再次检知该电网供电单元供电异常时转换为执行该第二操作模式，而在判断出该第二操作模式的累积执行次数达到N次，则于再次检知该电网供电单元供电异常时转换为执行该第一操作模式，其中M与N为正整数；

该开关电路包含一第一电子开关、一第二电子开关、一第三电子开关与一第四电子开关，该第一～第四电子开关分别具有一第一端、一第二端与一控制端；该第一电子开关的第一端、该第三电子开关的第一端与该电池装置的一正极电连接，该第二电子开关的第二端、第四电子开关的第二端与该电池装置的一负极电连接，该第一电子开关的第二端连接该第二电子开关的第一端，该第三电子开关的第二端连接该第四电子开关的第一端；该第一、第二电子开关的连接节点和该第三、第四电子开关的连接节点形成该第一电源埠，该第一电子开关的第一端与第二电子开关的第二端形成该第二电源埠；

该微控制器连接该第一电源埠、第二电源埠、第一～第四电子开关的控制端、该电池装置以及该电网供电单元，负责所述该电网供电单元是否供电异常的检测以及该第一或第二操作模式的执行；

在该第一操作模式下，该微控制器控制该第一电子开关的责任周期为零，控制该第二电子开关的责任周期为1、控制该第三电子开关的责任周期为D3以及控制该第四电子开关的责任周期为1-D3，使该开关电路从该第一电源埠所输出的电压为D3×Vb，Vb为该电池装置所提供的直流电；

在该第二操作模式下，该微控制器控制该第一电子开关的责任周期为D1、控制该第二电子开关的责任周期为1-D1、控制该第三电子开关的责任周期D3为零以及控制该第四电子开关的责任周期D4为1，使该开关电路从该第一电源埠所输出的电压为D1×(-Vb)，Vb为该电池装置所提供的直流电。

2.如权利要求1所述的交替式电池备援模组，其特征在于，M＝N。

3.如权利要求1所述的交替式电池备援模组，其特征在于，M＝N＝1。

4.如权利要求1所述的交替式电池备援模组，其特征在于，M>1且N>1。

5.如权利要求1至4中任一项所述的交替式电池备援模组，其特征在于，当该微控制器判断该电网供电单元稳定供电时，从该第一电源埠检测该电网供电单元所提供交流电源处于正半周或负半周；

于该交流电源的正半周时，该微控制器导通该第二与第三电子开关，以及控制该第一与第四电子开关为截止；于该交流电源的负半周时，该微控制器导通该第一与第四电子开关，以及控制该第二与第三电子开关为截止。

6.一种电池备援系统，其特征在于，该电池备援系统供连接一电网供电单元与至少一交/直流转换器的一整流单元的交流输入端，该整流单元包含有一第一整流路径与一第二整流路径，该电池备援系统包含有：

一交替式电池备援模组，包含有：

一电池装置，用以提供一直流电；

一双向电源转换装置，包含有一第一电源埠与一第二电源埠，该第二电源埠连接该电池装置，该双向电源转换装置于每次检知该电网供电单元供电异常时执行一第一操作模式或一第二操作模式，以控制该电池装置的直流电通过该整流单元的第一或第二整流路径；当该双向电源转换装置判断出该第一操作模式的累积执行次数达到M次，则于再次检知该电网供电单元供电异常时转换为执行该第二操作模式，而在判断出该第二操作模式的累积执行次数达到N次，则于再次检知该电网供电单元供电异常时转换为执行该第一操作模式，其中M与N为正整数；

该电池备援系统进一步包含有：

一辅助直流电供电单元，包含有一绿能装置与一电源转换装置，该绿能装置为由绿色能源产生电源的装置，该电源转换装置的输入端连接该绿能装置的输出端；

一第一自动切换开关元件，包含有一第一端、一第二端与一第三端，该第一端连接到该电网供电单元，该第二端连接该交/直流转换器与该双向电源转换装置的第一电源埠；

一第二自动切换开关元件，包含有一第一端、一第二端与一第三端，该第一端连接该辅助直流电供电单元的输出端，该第二端连接该第一自动切换开关元件的第三端，该第三端连接该电池装置；

当该第二自动切换开关元件的第一端连接到其第三端，该辅助直流电供电单元通过该第二自动切换开关元件对该电池装置充电；当该第二自动切换开关元件的第一端连接到其第二端，且该第一自动切换开关元件的第二端连接到其第三端，该辅助直流电供电单元通过该第一、第二自动切换开关元件与该双向电源转换装置而对该电池装置充电。

7.如权利要求6所述的电池备援系统，其特征在于，该双向电源转换装置包含有：

一开关电路，包含一第一电子开关、一第二电子开关、一第三电子开关与一第四电子开关，该第一～第四电子开关分别具有一第一端、一第二端与一控制端；该第一电子开关的第一端、该第三电子开关的第一端与该电池装置的一正极电连接，该第二电子开关的第二端、第四电子开关的第二端与该电池装置的一负极电连接，该第一电子开关的第二端连接该第二电子开关的第一端，该第三电子开关的第二端连接该第四电子开关的第一端；该第一、第二电子开关的连接节点和该第三、第四电子开关的连接节点形成该第一电源埠，该第一电子开关的第一端与第二电子开关的第二端形成该第二电源埠；

一微控制器，连接该第一电源埠、第二电源埠、第一～第四电子开关的控制端、该电池装置以及该电网供电单元，负责所述该电网供电单元是否供电异常的检测以及该第一或第二操作模式的执行。