TWI536710B - Multi - power dynamic switching power supply charging system - Google Patents

Description

多電源動態切換供電充電系統

本發明係有關於一種多電源動態切換供電充電系統，尤其是利用電源切換裝置進行電源切換處理以實現動態切換電源的功能，並可同時對電池單元充電以維持外部的用電系統能正常穩定操作而不會當機或關機。

一般而言，所有電氣裝置都需要適當的電力才能正常運作，而電力來源可為市電、電源供應器、電源配接器、電池。例如，在市電供電不穩時，常會導致照明燈具發生閃爍的現象，或是如電腦的電子設備會發生當機或關機，造成無法估計的損失。另外，當手電筒的電池無法提供足夠電力時，發光效率會大幅降低，甚至不發光、失效。再者，手機的電池驅動力不足時，手機螢幕便無法正常顯示，而且通話功能會受到影響，導致通話不清楚，或斷訊而失聯。

在習用技術中，為確保電力的正常供應，常使用備用電池，可在平常市電穩定時，利用市電供電並對電池進行充電，以儲存電力，而在發生市電異常時，利用電池所儲存的電力進行供電，比如一般緊急照明所使用的電力裝置。

然而，習用技術的缺點在於缺乏有效的切換機制，用以動態隨意切換電源，比如雖然市電的供電正常，但是內部的電源配接器發生故障或失效，此時即無法提供市電給外部的用電裝置，而需使用電池的電力，然而電池的續航力相當有限，只能維持短暫的時間，而如在此期間無法排除電源配接器的故障時，或未能即使察覺而採取更換或維修行動時，當電池電力用完，便會導致用電裝置無法獲得所需電力而關機或當機，此時用電裝置所處理的資料或暫時儲存的資料都會消失，導致無可挽回損。

因此，需要一種多電源動態切換供電充電系統，針對多電源輸入，可在外部的用電系統運作下，利用電源切換裝置進行電源切換處理以實現動態切換電源的功能，並可同時對電池單元充電，因而維持用電系統正常穩定操作而不會當機或關機，解決上述習用技術的問題。

本發明之主要目的在於提供一種多電源動態切換供電充電系統，包括至少一電源配接器、至少一充電單元、至少一充電電池單元以及電源切換裝置，其中每個電源配接器接收相對應的第一外部電源，並經初步電源處理以轉換成輸出配接電源，每個充電單元接收相對應的第二外部電源，並經電源轉換處理將第二外部電源轉換成充電輸入電源，每個充電電池單元接收充電輸入電源以進行充電操作，並產生電池輸出電源，電源切換裝置接收輸出配接電源以及電池輸出電源，並在外部的用電系統連結至電源切換裝置時，進行電源切換處理以產生輸出電源，進而供應給用電系統。

具體而言，電源切換裝置的電源切換處理主要是包括在輸出配接電源滿足用電系統的用電需求時，可將輸入配接電源切換成輸出電源，以供用電系統使用。再者，當輸出配接電源無法滿足用電系統的用電需求時，可將該充電電池單元的電池輸出電源切換成所需的輸出電源而輸出。此外，如果電池輸出電源未達到用電系統的用電需求時，則停止產生輸出電源。

因此，本發明能在具多電源輸入的配置下，即使外部電源無法正常供電，仍能持續供應輸出電源一段預設時間，以維持用電系統正常穩定操作而不會發生當機或關機，還能同時提供充電功能。

1‧‧‧多電源動態切換供電充電系統

2‧‧‧多電源動態切換供電充電系統

3‧‧‧多電源動態切換供電充電系統

4‧‧‧多電源動態切換供電充電系統

10‧‧‧電源配接器

10A‧‧‧第一電源配接器

10B‧‧‧第二電源配接器

10C‧‧‧第三電源配接器

20‧‧‧充電單元

20A‧‧‧第一充電單元

20B‧‧‧第二充電單元

30‧‧‧電池單元

30A‧‧‧第一電池單元

30B‧‧‧第二電池單元

40‧‧‧電源切換裝置

50‧‧‧用電系統

V1‧‧‧第一外部電源

V2‧‧‧電源切換裝置後電源

第一圖顯示依據本發明第一實施例多電源動態切換供電充電系統的示意圖。

第二圖顯示依據本發明第二實施例多電源動態切換供電充電系統的示意圖。

第三圖顯示依據本發明第三實施例多電源動態切換供電充電系統的示意圖。

第四圖顯示依據本發明第四實施例多電源動態切換供電充電系統的示意圖。

以下配合圖式及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

參閱第一圖，依據本發明第一實施例多電源動態切換供電充電系統的示意圖。如第一圖所示，本發明第一實施例的多電源動態切換供電充電系統1主要包括電源配接器10、充電單元20、第一充電電池單元30A、第二充電電池單元30B以及電源切換裝置40，用以產生輸出電源而供應給外部的用電系統50。要注意的是，第一圖顯示出第一充電電池單元30A及第二充電電池單元30B共二個充電電池單元，只是用以方便說明本發明的特點而已，並非據以限定本發明第一實施例的範圍，亦即第一實施例可包含一個或一個以上的充電電池單元。

上述的用電系統50可為電腦，或照明裝置，比如利用發光二極體(LED)或燈泡當作發光元件。

具體而言，電源配接器10連結並接收第一外部電源V1，並經初步電源處理將第一外部電源V1轉換成輸出配接電源而傳送至電源切換裝置40。充電單元20接收第一外部電源V1，並經電源轉換處理將第一外部電源V1轉換成充電輸入電源，用以同時對第一充電電池單元30A及第二充電電池單元30B進行充電操作，並由第一充電電池單元30A及第二充電電池單元30B分別產生相對應的電池輸出電源而傳送至電源切換裝置40。

上述的第一外部電源V1可包含市電或來自外部電源供應器的交流電源或直流電源。

電源切換裝置40接收來自電源配接器10的輸出配接電源以及來自第一充電電池單元30A及第二充電電池單元30B的電池輸出電源， 並在用電系統50連結至電源切換裝置40時，進行電源切換處理，產生電源切換裝置後電源V2，當作輸出電源，而供應給用電系統50。

具體而言，電源切換裝置40的電源切換處理主要是包括在電源配接器10的輸出配接電源可滿足用電系統50的用電需求時，直接將輸入配接電源切換成電源切換裝置後電源V2，以供用電系統50使用。但是當輸出配接電源無法滿足用電系統50的用電需求時，直接將充電電池單元30A、30B的電池輸出電源切換成所需的電源切換裝置後電源V2而輸出。此外，如果電池輸出電源也未能達到用電系統40的用電需求時，則停止產生電源切換裝置後電源V2。

因此，本發明能在具多電源輸入的配置下，即使是外部電源V1發生操作異常而無法正常供電，仍能持續供應穩定的輸出電源給用電系統50，並維持一段預設時間，以保持用電系統50能正常穩定操作而不會發生當機或關機。此外，本發明還能同時在外部電源V1正常供電下，提供充電功能，對內建的充電電池單元進行充電，以儲存電力。

進一步參考第二圖，本發明第二實施例多電源動態切換供電充電系統的示意圖。如第二圖所示，本發明第二實施例的多電源動態切換供電充電系統2包括電源配接器10、第一充電單元20A、第二充電單元20B、第一充電電池單元30A、第二充電電池單元30B以及電源切換裝置40，用以產生當作輸出電源的電源切換裝置後電源V2而供應給外部的用電系統50。

要注意的是，第二圖的第二實施例是類似於第一圖的第一實施例，其間的主要差異點在於第二實施例包含二充電單元20A及20B，而第一實施例只包含單一的充電單元20，而且在第二實施例中，充電單元20A及20B是分別連接至相對應的充電電池單元30A及30B，但是第一實施例的充電單元20必須同時對充電電池單元30A、30B行充電。再者，第二圖顯示出二個充電單元20A及20B，只是用以方便說明本發明的特點而已，並非據以限定本發明第二實施例的範圍，亦即第二實施例實質上是可包含一個或一個以上的充電單元。

由於第二實施例的其餘元件是等同於第一實施例，因而不再 贅述。

更加具體而言，第二實施例的特點是利用由多個充電單元及多個電池單元所組成的多個獨立組合單元，提供個別的電池輸出電源，可避免因某一充電單元或電池單元故障時，導致整體供電失效，因而大幅提高整體的操作穩定性及可靠度。

請參考第三圖，本發明第三實施例多電源動態切換供電充電系統的示意圖，其中第三實施例的多電源動態切換供電充電系統3是包括第一電源配接器10A、第二電源配接器10B、充電單元20、充電電池單元30以及電源切換裝置40，用以產生當作輸出電源的電源切換裝置後電源V2而供應給外部的用電系統50。

要注意的是，第三圖的第三實施例是類似於第一圖的第一實施例，其間的主要差異點在於第三實施例包含第一電源配接器10A及第二電源配接器10B共二個電源配接器，而第一實施例只包含單一的電源配接器10，且第二實施例只包含單一的充電電池單元30，但是第一實施例包含二充電電池單元30A、30B，其餘元件的操作相類似，因而不再贅述。不過要注意的是，第三圖顯示出第一電源配接器10A及第二電源配接器10B，只是用以方便說明本發明的特點而已，並非據以限定本發明第三實施例的範圍，亦即第三施例實質上是可包含一個或一個以上的電源配接器。

此外，第三實施例多電源動態切換供電充電系統3的特點是利用多個電源配接器10A、10B以個別產生相對應的輸出配接電源，進而傳送至電源切換裝置40，可避免因某一電源配接器發生故障而影響到對用電系統50的整體供電操作，因而能提高實際操作時的系統可靠度。

進一步參考第四圖，本發明第四實施例多電源動態切換供電充電系統的示意圖，其中第四實施例的多電源動態切換供電充電系統4是包括第一電源配接器10A、第二電源配接器10B、第三電源配接器10C以及電源切換裝置40，用以產生電源切換裝置後電源V2，當作輸出電源而供應給外部的用電系統50。

很明顯的，第四實施例的多電源動態切換供電充電系統4是類似於第三圖的第三實施例，其間的主要差異點在於第四實施例不再包 含充電單元、充電電池單元，並包含至少三個電源配接器，比如至少包含第一電源配接器10A、第二電源配接器10B、第三電源配接器10C，可進一步提高操作的可靠度。第四實施例的其餘元件的操作類似於第一實施例，因而不再贅述。此外，第四實施例的多電源動態切換供電充電系統4不具有儲存電力的功能，是屬於即時供電的系統。

綜上所述，本發明的特點在於可包含至少一電源配接器，分別產生相對應的輸出配接電源，提供電源切換裝置進行電源切換，藉以提高操作的彈性及可靠度，避免某一電源配接器發生故障時影響整體的供電功能。

此外，本發明的另一特點在於可包含至少一充電單元及至少一充電電池單元，用以產生相對應的電池輸出電源，提供電源切換裝置進行電源切換，可提高整體的彈性及可靠度，避免某一充電單元或某一充電電池單元故障時而影響供電功能，確保用電系統獲得足夠電源而正常操作。

本發明還提供再一特點，係利用電源切換裝置執行電源切換處理，用以接收輸出配接電源以及電池輸出電源，產生電源切換裝置後電源V2，當作輸出電源而供應給用電系統，因此可動態切換適當的電源當作所需的輸出電源，亦即當輸出配接電源滿足用電系統的用電需求時，選取輸入配接電源當作輸出電源，否則選取電池輸出電源當作輸出電源，因而具體實現多電源的動態切換供電及充電。

因此，本發明能在具多電源輸入的配置下，即使外部電源無法正常供電，仍能持續供應輸出電源一段預設時間，以維持用電系統正常穩定操作而不會發生當機或關機，還能同時提供充電功能。

以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。

1‧‧‧多電源動態切換供電充電系統

10‧‧‧電源配接器

20‧‧‧充電單元

30A‧‧‧第一電池單元

30B‧‧‧第二電池單元

40‧‧‧電源切換裝置

50‧‧‧用電系統

V1‧‧‧第一外部電源

V2‧‧‧電源切換裝置後電源

Claims (7)

1. 一種多電源動態切換供電充電系統，包括：至少一電源配接器，每個電源配接器接收相對應的一第一外部電源，並經一初步電源處理以轉換成一輸出配接電源而輸出；至少一充電單元，每個充電單元接收該第一外部電源，並經一電源轉換處理以轉換成一充電輸入電源而輸出；至少一充電電池單元，每個充電電池單元接收來自相對應該充電單元的充電輸入電源以進行一充電操作，並產生一電池輸出電源而輸出；以及一電源切換裝置，係接收來自該至少一電源配接器的輸出配接電源以及來自該至少一充電電池單元的電池輸出電源，且該電源切換裝置是在外部的一用電系統連結至該電源切換裝置時，進行一電源切換處理以產生一電源切換裝置後電源，當作一輸出電源，進而供應給該用電系統；其中該電源切換處理包括：在該輸出配接電源滿足該用電系統的用電需求時，將該輸出配接電源切換成該電源切換裝置後電源；如果該輸出配接電源無法滿足該用電系統的用電需求時，將該至少一充電電池單元的電池輸出電源切換成該電源切換裝置後電源；以及如果該電池輸出電源未達到該用電系統的用電需求時，則停止產生該電源切換裝置後電源，該電源切換裝置是以一微處理器(MCU)藉執行一韌體程式而實現。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之多電源動態切換供電充電系統，其中該第一外部電源包含市電或來自一外部電源供應器的一交流電源或一直流電源。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之多電源動態切換供電充電系統，其中該電源配接器具有將一交流電轉還成一直流電的功能。
4. 依據申請專利範圍第1項所述之多電源動態切換供電充電系統，其中該充電單元具有將一交流電轉還成一直流電的功能，且該充電輸入電源為直流電。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之多電源動態切換供電充電系統，其中該充電電池單元包括至少一鋰電池或至少一鎳氫電池。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之多電源動態切換供電充電系統，其中該電源切換裝置是由多個電子元件而構成，藉以實現該電源切換處理。
7. 依據申請專利範圍第1項所述之多電源動態切換供電充電系統，其中該用電系統包含一電腦，或一照明裝置。