TWI551000B - 直流緊急備用電源系統 - Google Patents

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TWI551000B
TWI551000B TW104142058A TW104142058A TWI551000B TW I551000 B TWI551000 B TW I551000B TW 104142058 A TW104142058 A TW 104142058A TW 104142058 A TW104142058 A TW 104142058A TW I551000 B TWI551000 B TW I551000B
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林熊徵
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國立勤益科技大學
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直流緊急備用電源系統
本發明係有關於一種直流緊急備用電源系統，尤其是指一種能檢測各電池之電壓，且可針對特定過高電壓之該電池進行放電，以達到每顆電池在充電之前，均可達到相同的準位，不僅令充電過程更為方便，能確實將各電池充電至飽和，且可於設定之週期［如３個月］同時對所有電池放電，以有效延長電池之使用壽命，連帶降低使用成本，而在其整體施行使用上更增實用功效特性之直流緊急備用電源系統創新設計者。
按，緊急照明裝置為消防法規『各類場所消防安全設備設置標準』所規範之必備裝置，其基本規範為供作照明電力所需的電池容量應能持續動作３０分鐘以上，所能供應的照度於地下建築物的地下通道應達１０Ｌｕｘ（流明／米 ２），其他場所則為２Ｌｕｘ，而緊急照明是否能達成這些規範的要求，主要係取決於該緊急照明裝置內所裝設之電池的效能。
然而，上述緊急照明裝置，其雖可利用電池達到供給電源進行緊急照明之預期功效，但也在其整體實際施行使用上發現，該類裝置之電池於進行充電之過程中，其皆並未先將各電池進行放電、未令各電池達到相同之準位，不僅造成充電作業上的不便，亦無整體電池於固定週期內放電的功能，且更容易影響到該電池之使用壽命，致令其在整體結構設計上仍存在有改進之空間。
緣是，發明人有鑑於此，秉持多年該相關行業之豐富設計開發及實際製作經驗，針對現有之結構及缺失再予以研究改良，提供一種直流緊急備用電源系統，以期達到更佳實用價值性之目的者。
本發明之主要目的在於提供一種直流緊急備用電源系統，其主要係能檢測各電池之電壓，且可針對特定過高電壓之該電池進行放電，以達到每顆電池在充電之前，均可達到相同的準位，不僅令充電過程更為方便，能確實將各電池充電至飽和，且可於設定之週期［如３個月］同時對所有電池放電，以有效延長電池之使用壽命，連帶降低使用成本，而在其整體施行使用上更增實用功效特性者。
本發明直流緊急備用電源系統之主要目的與功效，係由以下具體技術手段所達成：
其主要係包括有高頻切換電源［Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ］、充電電路［Ｃｈａｒｇｉｎｇ　Ｃｉｒｃｕｉｔ］、電池、電池平衡電路［Ｂａｔｔｅｒｙ　Ｂａｌａｎｃｅ　Ｃｉｒｃｕｉｔ］、單晶片感測與控制電路［Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ－ｂａｓｅｄ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　＆　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｃｉｒｃｕｉｔ］及即時充電狀態顯示［Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　Ｃｈａｒｇｉｎｇ　Ｄｉｓｐｌａｙ］；其中：
該高頻切換電源，其係由交流對直流轉換電路、直流對直流轉換電路及ＰＷＭ與過載保護電路所組成；該交流對直流轉換電路與市電連接；該直流對直流轉換電路，其係為一種雙端順向式之電源電路，令該直流對直流轉換電路與該交流對直流轉換電路電性連接；該ＰＷＭ與過載保護電路，其與該直流對直流轉換電路電性連接，令該ＰＷＭ與過載保護電路輸出ＰＷＭ［Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，脈衝寬度調變］控制訊號控制該直流對直流轉換電路進行作動；
該充電電路，其與該高頻切換電源電性連接，該充電電路係採用多階段充電機制；
該電池，其與該充電電路電性連接，以利用該充電電路對該電池進行充電；
該電池平衡電路，其與該電池電性連接，該電池平衡電路主要係由檢測端［Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｓｉｄｅ］及放電端［Ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ　ｓｉｄｅ］所組成；
該檢測端，其設有數檢測開關分別與各該電池電性連接，且各該檢測開關與一控制晶片電性連接，以利用該控制晶片提供控制訊號控制各該檢測開關之作動，於該檢測開關接通後則能感測到各該電池的電壓；
該放電端，其於各該電池之兩極皆分別連接有放電開關，使得於該電池需要進行放電時，令該電池兩極所分別連接之該放電開關進行接通形成迴路而產生放電，以達到每顆該電池在充電之前，均可達到相同的準位，同時可於設定之週期同時對所有該電池進行放電；
該單晶片感測與控制電路，其與該充電電路電性連接，以進行充放電流與電池電壓之感測；
該即時充電狀態顯示，其與該單晶片感測與控制電路電性連接，該即時充電狀態顯示係令所有充放電資訊顯示在顯示介面上。
本發明直流緊急備用電源系統的較佳實施例，其中，該高頻切換電源切換頻率設計在５０ｋＨｚ以上，且為了避免干擾其他設備或者燒毀元件，於交流電輸出前端以ｐ－ｔｙｐｅ架構形成ＥＭＩ濾波單元。
本發明直流緊急備用電源系統的較佳實施例，其中，該ＰＷＭ與過載保護電路設有過電壓保護器［ｏｖｅｒ－ｖｏｌｔａｇｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ］，以於輸出電壓過高時，令該ＰＷＭ控制訊號立即停止輸出，以確保輸出電壓可以保持在一定準位。
本發明直流緊急備用電源系統的較佳實施例，其中，該ＰＷＭ與過載保護電路設有電流感測比較器以作為過電流保護器［ｏｖｅｒ－ｃｕｒｒｅｎｔ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ］之機制，於當該直流對直流轉換電路之輸入端電流過大時，令該ＰＷＭ控制訊號立即停止輸出，以達到過電流保護的目標。
本發明直流緊急備用電源系統的較佳實施例，其中，該充電電路所採用多階段充電機制係分別為：
Ｓｔａｔｅ　１－預充電流［ｐｒｅ－ｃｈａｒｇｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｉ Ｔ］在電池完全放電之情況下，先以該預充電流［Ｉ Ｔ］進行微量充電，直到到達第一電壓［V T］的預設值；
Ｓｔａｔｅ　２－最大的大電流［ｍａｘｉｍｕｍ　ｂｕｌｋ　ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｉ ＭＡＸ］進行充電，此時充電電壓會持續上升到第二電壓［Ｖ １２］；
Ｓｔａｔｅ　３－當充電電壓越過第二電壓［Ｖ １２］時，隨即進入過充電壓階段［ｏｖｅｒ－ｖｏｌｔａｇｅ　ｓｔａｇｅ］，最大的大電流［Ｉ ＭＡＸ］僅會持續一段短的時間，然後降至過充電電流［Ｉ ＯＣＴ］，當電壓到達過充電壓［Ｖ ＯＣ］時，充電電流會進入涓流［ｔｒｉｃｋｌｉｎｇ］階段；
Ｓｔａｔｅ　４－此階段為浮充階段，以浮充電壓［ｆｌｏａｔ－ｃｈａｒｇｅｄ　ｖｏｌｔａｇｅ　Ｖ Ｆ］保持最大的電池容量；而若充電電壓降至低電壓［V 31］時，充電將返回至Ｓｔａｔｅ　２步驟重新開始。
本發明直流緊急備用電源系統的較佳實施例，其中，該電池平衡電路於進行該電池之平衡操作時，其主要係分成兩個部分：一為檢測該電池電壓、另一為接通該電池進行放電迴路；詳細步驟如下：
Ａ.切斷充電迴路；
Ｂ.依序接通該檢測開關，並分別計算各該電池電壓；
C.決定是否有該電池需要放電；若有，至下一步驟；若無，則結束；
D.接通該放電開關進行放電；
E.延遲時間；
F.回至步驟B，計算各該電池電壓；
G.當該電池均達到相同的準位，無該電池需進行放電時，結束該電池平衡操作。
本發明直流緊急備用電源系統的較佳實施例，其中，該單晶片感測與控制電路係以霍爾［Ｈａｌｌ］元件進行充放電流與電池電壓之感測。
本發明直流緊急備用電源系統的較佳實施例，其中，該即時充電狀態顯示係令所有充放電資訊透過ＲＳ２３２即時顯示在顯示介面上。
本發明直流緊急備用電源系統的較佳實施例，其中，設有一電源自動切換繼電器與該電池及該市電電性連接，並與該高頻切換電源電性連接做為控制訊號，以能於有市電輸入時，直接以市電進行輸出，於當無市電輸入時，則自動切換由該電池供應輸出電能，而於該電源自動切換繼電器則電性連接設有負載。
本發明直流緊急備用電源系統的較佳實施例，其中，該負載為發光源。
為令本發明所運用之技術內容、發明目的及其達成之功效有更完整且清楚的揭露，茲於下詳細說明之，並請一併參閱所揭之圖式及圖號：
首先，請參閱第一圖本發明之整體架構示意圖所示，本發明主要係包括有高頻切換電源［Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ］（１）、充電電路［Ｃｈａｒｇｉｎｇ　Ｃｉｒｃｕｉｔ］（２）、電池（３）、電池平衡電路［Ｂａｔｔｅｒｙ　Ｂａｌａｎｃｅ　Ｃｉｒｃｕｉｔ］（４）、單晶片感測與控制電路［Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ－ｂａｓｅｄ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　＆　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｃｉｒｃｕｉｔ］（５）、即時充電狀態顯示［Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　Ｃｈａｒｇｉｎｇ　Ｄｉｓｐｌａｙ］（６）、電源自動切換繼電器（７）及負載（８）；其中：
該高頻切換電源［Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ］（１），請再一併參閱第二圖本發明之高頻切換電源架構示意圖所示，其係由交流對直流轉換電路（１１）、直流對直流轉換電路（１２）及ＰＷＭ與過載保護電路（１３）所組成；該交流對直流轉換電路（１１），其與市電連接，該交流對直流轉換電路（１１）切換頻率設計在５０ｋＨｚ以上，且為了避免干擾其他設備或者燒毀元件，於交流電輸出前端以ｐ－ｔｙｐｅ架構形成ＥＭＩ濾波單元；該直流對直流轉換電路（１２），其係為一種雙端順向式之電源電路，由切換元件、變壓器、二極體、電感、電容等基本元件組成，令該直流對直流轉換電路（１２）與該交流對直流轉換電路（１１）電性連接；該ＰＷＭ與過載保護電路（１３），其與該直流對直流轉換電路（１２）電性連接，令該ＰＷＭ與過載保護電路（１３）輸出ＰＷＭ［Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，脈衝寬度調變］控制訊號控制該直流對直流轉換電路（１２）進行作動，於該ＰＷＭ與過載保護電路（１３）設有過電壓保護器［ｏｖｅｒ－ｖｏｌｔａｇｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ］，以於輸出電壓過高時，令該ＰＷＭ控制訊號立即停止輸出，以確保輸出電壓可以保持在一定準位，且於該ＰＷＭ與過載保護電路（１３）設有電流感測比較器以作為過電流保護器［ｏｖｅｒ－ｃｕｒｒｅｎｔ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ］之機制，於當該直流對直流轉換電路（１２）之輸入端電流過大時，同樣令該ＰＷＭ控制訊號立即停止輸出，以達到過電流保護的目標。
該充電電路［Ｃｈａｒｇｉｎｇ　Ｃｉｒｃｕｉｔ］（２），其與該高頻切換電源（１）電性連接，該充電電路（２）係採用多階段［ｍｕｌｔｉ－ｓｔａｇｅ］充電機制，以達到最佳化的目標，該多階段充電機制係分別為［請再一併參閱第三圖本發明之多階段充電機制充電狀態波形圖所示］：
Ｓｔａｔｅ　１－預充電流［ｐｒｅ－ｃｈａｒｇｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｉ Ｔ］在電池完全放電之情況下，先以該預充電流［Ｉ Ｔ］進行微量充電，直到到達第一電壓［V T］的預設值；
Ｓｔａｔｅ　２－最大的大電流［ｍａｘｉｍｕｍ　ｂｕｌｋ　ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｉ ＭＡＸ］進行充電，此時充電電壓會持續上升到第二電壓［Ｖ １２］；
Ｓｔａｔｅ　３－當充電電壓越過第二電壓［Ｖ １２］時，隨即進入過充電壓階段［ｏｖｅｒ－ｖｏｌｔａｇｅ　ｓｔａｇｅ］，最大的大電流［Ｉ ＭＡＸ］僅會持續一段短的時間，然後降至過充電電流［Ｉ ＯＣＴ］，當電壓到達過充電壓［Ｖ ＯＣ］時，充電電流會進入涓流［ｔｒｉｃｋｌｉｎｇ］階段；
Ｓｔａｔｅ　４－此階段為浮充階段，以浮充電壓［ｆｌｏａｔ－ｃｈａｒｇｅｄ　ｖｏｌｔａｇｅ　Ｖ Ｆ］保持最大的電池容量；而若充電電壓降至低電壓［V 31］時，充電將返回至Ｓｔａｔｅ　２步驟重新開始。
而該充電電路（２），請再一併參閱第四圖本發明之充電電路示意圖所示，該充電電路（２）係以第１顆電池［Ｂ１］（３）作為電池充電狀態的標的，因此即必須先執行該電池平衡電路（１），以確保每顆該電池（３）均保持同樣的準位，於開始進行充電時，該充電電路（２）之Ｑ １導通開始提供大電流［Ｉ ＣＨＡＲＧＥ＝Ｉ ＭＡＸ＋Ｉ Ｈ）進行充電，當電壓達到過充電壓點時，該Ｑ １隨即關閉，此時該充電電路（２）僅提供維持電流［Ｉ Ｈ］；另，該充電電路（２）之充電機制取決於Ｒ ＳＭ、Ｒ ＤＤ、Ｒ ＳＨ、Ｒ Ｅ等幾個電阻參數值，該Ｒ ＳＭ與該Ｒ ＤＤ可決定最大電流量［Ｉ ＭＡＸ］，而Ｒ Ｓ Ｈ與Ｒ Ｅ可決定維持電流［Ｉ Ｈ］大小。
該電池（３），其與該充電電路（２）電性連接，以利用該充電電路（２）對該電池（３）進行充電；
該電池平衡電路［Ｂａｔｔｅｒｙ　Ｂａｌａｎｃｅ　Ｃｉｒｃｕｉｔ］（４），請再一併參閱第五圖本發明之電池平衡電路示意圖所示，於該第五圖中係以九顆電池為例，而本發明並不以九顆電池為限，其與該電池（３）電性連接，該電池平衡電路（４）主要係由檢測端［Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｓｉｄｅ］（４１）及放電端［Ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ　ｓｉｄｅ］（４２）所組成；
該檢測端［Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｓｉｄｅ］（４１），其設有數檢測開關（４１１）分別與各該電池（３）電性連接，且各該檢測開關（４１１）與一控制晶片電性連接，以利用該控制晶片提供控制訊號控制各該檢測開關（４１１）之作動，於該檢測開關（４１１）接通後則能感測到各該電池（３）的電壓，而各該電池（３）之電壓檢測方法係利用分壓定理，將該電池（３）電壓做適度的調配、分壓，於每次進行檢測時，各該檢測開關（４１１）依序、且每次僅一個該檢測開關（４１１）導通，以便讓控制晶片可以讀取電壓值，而由下表一該檢測端（４１）之輸入與輸出訊號關係表中可得知，該九顆電池（３）連接九個檢測開關（４１１）時，其僅需要五個Ｉ／Ｏ接點，能減少對Ｉ／Ｏ接點之需求： <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0002"><TBODY><tr><td> input </td><td> output </td></tr><tr><td>   </td><td> Y1 </td><td> Y2 </td><td> Y3 </td><td> Y4 </td><td> Y5 </td><td> Y6 </td><td> Y7 </td><td> Y8 </td><td> Y9 </td></tr><tr><td> 00001 </td><td> 0 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td></tr><tr><td> 00010 </td><td> 1 </td><td> 0 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td></tr><tr><td> 00011 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 0 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td></tr><tr><td> 00100 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 0 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td></tr><tr><td> 00101 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 0 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td></tr><tr><td> 00110 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 0 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td></tr><tr><td> 00111 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 0 </td><td> 1 </td><td> 1 </td></tr><tr><td> 01000 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 0 </td><td> 1 </td></tr><tr><td> 11001 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td></tr></TBODY></TABLE>表一：檢測端之輸入與輸出訊號關係表
該放電端［Ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ　ｓｉｄｅ］（４２），其於各該電池（３）之兩極皆分別連接有放電開關（４２１），使得於該電池（３）需要進行放電時，令該電池（３）兩極所分別連接之該放電開關（４２１）進行接通形成迴路而產生放電，當未進行充電之前，該放電端（４２）可針對特定過高電壓之該電池（３）進行放電，以達到每顆該電池（３）在充電之前，均可達到相同的準位，同時可於設定之週期同時對所有該電池（３）進行放電，而由下表二該放電端（４２）之輸入與輸出訊號關係表中可得知，該九顆電池（３）連接十個放電開關（４２１）時，利用卡諾圖化簡方法進行化簡，其僅需要四個Ｉ／Ｏ接點，同樣能減少對Ｉ／Ｏ接點之需求： <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0003"><TBODY><tr><td> input </td><td> output </td></tr><tr><td>   </td><td> Y10 </td><td> Y11 </td><td> Y12 </td><td> Y13 </td><td> Y14 </td><td> Y15 </td><td> Y16 </td><td> Y17 </td><td> Y18 </td><td> Y19 </td></tr><tr><td> 0000 </td><td> 1 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 1 </td></tr><tr><td> 0001 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> 0010 </td><td> 0 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> 0011 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> 0100 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> 0101 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> 0110 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> 0111 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> 1000 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 0 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 0 </td></tr><tr height="0"><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></TBODY></TABLE>表二：放電端之輸入與輸出訊號關係表
而該電池平衡電路（４）於進行該電池（３）之平衡操作時，該請再一併第六圖本發明之電池平衡流程示意圖所示，其主要係分成兩個部分：一為檢測該電池（３）電壓、另一為接通該電池（３）進行放電迴路；詳細步驟如下：
A.切斷充電迴路；
B.依序接通該檢測開關（４１１）［Ｓ９－Ｓ１］，並分別計算各該電池（３）［Ｂ９－Ｂ１］電壓；
C.決定是否有該電池（３）需要放電；若有，至下一步驟；若無，則結束；
D.接通該放電開關（４２１）進行放電；
E.延遲時間；
F.回至步驟2，計算各該電池（３）［Ｂ９－Ｂ１］電壓；
G.當該電池（３）均達到相同的準位，無該電池（３）需進行放電時，結束電池平衡操作。
該單晶片感測與控制電路［Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ－ｂａｓｅｄ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　＆　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｃｉｒｃｕｉｔ］（５），其與該充電電路（２）電性連接，該單晶片感測與控制電路（５）係以霍爾［Ｈａｌｌ］元件進行充放電流與電池電壓之感測。
該即時充電狀態顯示［Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　Ｃｈａｒｇｉｎｇ　Ｄｉｓｐｌａｙ］（６），其與該單晶片感測與控制電路（５）電性連接，該即時充電狀態顯示（６）係令所有充放電資訊透過ＲＳ２３２即時顯示在顯示介面上［請再一併參閱第七圖本發明之充電電流與電壓波形示意圖所示］，而該顯示介面可為電腦的人機介面或單晶片ＬＣＤ，且能允許使用者手動進行電池健康狀態的檢測。
該電源自動切換繼電器（７），其與該電池（３）及該市電電性連接，並與該高頻切換電源（１）電性連接做為控制訊號，以能於有市電輸入時，直接以市電進行輸出，於當無市電輸入時，則自動切換由該電池（３）供應輸出電能。
該負載（８），其係為發光源，令該負載（８）與該電源自動切換繼電器（７）電性連接，以能獲得電能供應進行發光照明。
如此一來，使得本發明在整體操作使用上，其能分為兩大部分模式進行運作，一為充電模式［Ｃｈａｒｇｉｎｇ　ｍｏｄｅ］、另一為電池模式［Ｂａｔｔｅｒｙ　ｍｏｄｅ］：
該充電模式［Ｃｈａｒｇｉｎｇ　ｍｏｄｅ］：於當該高頻切換電源（１）之該交流對直流轉換電路（１１）與市電連接後，系統立即進入充電模式，首先會開始該電池（３）放電天數的計算，然後以該電池平衡電路（４）進行該電池（３）放電平衡，完成之後，依序以該單晶片感測與控制電路（５）進行系統檢測［電池狀態、電源狀態］，以該充電電路（２）對該電池（３）進行充電，以該即時充電狀態顯示（６）進行充電狀態顯示、電池壽命檢測等動作，且該充電、充電狀態顯示、電池壽命檢側等三項機制會做循環動作，同時該電源自動切換繼電器（７）切換令該負載（８）由市電獲得電能供應進行作動；
該電池模式［Ｂａｔｔｅｒｙ　ｍｏｄｅ］：則係於市電斷電時，系統即進入電池模式，此時該電池（３）之放電天數的計算仍會繼續進行，該電源自動切換繼電器（７）自動切換令該負載（８）轉為由該電池（３）進行電能供應，接著檢查該電池（３）的容量，並顯示目前該電池（３）容量的狀態，若該電池（３）之蓄電量低於預設值時，則會發出警示訊號。
藉由以上所述，本發明之使用實施說明可知，本發明與現有實施方式相較之下，本發明主要係能檢測各電池之電壓，且可針對特定過高電壓之該電池進行放電，以達到每顆電池在充電之前，均可達到相同的準位，不僅令充電過程更為方便，能確實將各電池充電至飽和，且能延長電池之使用壽命，連帶降低使用成本，而在其整體施行使用上更增實用功效特性者。
然而前述之實施例或圖式並非限定本發明之產品結構或使用方式，任何所屬技術領域中具有通常知識者之適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之專利範疇。
綜上所述，本發明實施例確能達到所預期之使用功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。
（１）‧‧‧高頻切換電源
（１１）‧‧‧交流對直流轉換電路
（１２）‧‧‧直流對直流轉換電路
（１３）‧‧‧ＰＷＭ與過載保護電路
（２）‧‧‧充電電路
（３）‧‧‧電池
（４）‧‧‧電池平衡電路
（４１）‧‧‧檢測端
（４１１）‧‧‧檢測開關
（４２）‧‧‧放電端
（４２１）‧‧‧放電開關
（５）‧‧‧單晶片感測與控制電路
（６）‧‧‧即時充電狀態顯示
（７）‧‧‧電源自動切換繼電器
（８）‧‧‧負載
第一圖：本發明之整體架構示意圖
第二圖：本發明之高頻切換電源架構示意圖
第三圖：本發明之多階段充電機制充電狀態波形圖
第四圖：本發明之充電電路示意圖
第五圖：本發明之電池平衡電路示意圖
第六圖：本發明之電池平衡流程示意圖
第七圖：本發明之充電電流與電壓波形示意圖
(1)‧‧‧高頻切換電源
(2)‧‧‧充電電路
(3)‧‧‧電池
(4)‧‧‧電池平衡電路
(5)‧‧‧單晶片感測與控制電路
(6)‧‧‧即時充電狀態顯示
(7)‧‧‧電源自動切換繼電器
(8)‧‧‧負載

Claims (10)

  1. 一種直流緊急備用電源系統，其主要係包括有高頻切換電源［Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ］、充電電路［Ｃｈａｒｇｉｎｇ　Ｃｉｒｃｕｉｔ］、電池、電池平衡電路［Ｂａｔｔｅｒｙ　Ｂａｌａｎｃｅ　Ｃｉｒｃｕｉｔ］、單晶片感測與控制電路［Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ－ｂａｓｅｄ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　＆　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｃｉｒｃｕｉｔ］及即時充電狀態顯示［Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　Ｃｈａｒｇｉｎｇ　Ｄｉｓｐｌａｙ］；其中： 該高頻切換電源，其係由交流對直流轉換電路、直流對直流轉換電路及ＰＷＭ與過載保護電路所組成；該交流對直流轉換電路與市電連接；該直流對直流轉換電路，其係為一種雙端順向式之電源電路，令該直流對直流轉換電路與該交流對直流轉換電路電性連接；該ＰＷＭ與過載保護電路，其與該直流對直流轉換電路電性連接，令該ＰＷＭ與過載保護電路輸出ＰＷＭ［Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，脈衝寬度調變］控制訊號控制該直流對直流轉換電路進行作動； 該充電電路，其與該高頻切換電源電性連接，該充電電路係採用多階段充電機制； 該電池，其與該充電電路電性連接，以利用該充電電路對該電池進行充電； 該電池平衡電路，其與該電池電性連接，該電池平衡電路主要係由檢測端［Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｓｉｄｅ］及放電端［Ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ　ｓｉｄｅ］所組成； 該檢測端，其設有數檢測開關分別與各該電池電性連接，且各該檢測開關與一控制晶片電性連接，以利用該控制晶片提供控制訊號控制各該檢測開關之作動，於該檢測開關接通後則能感測到各該電池的電壓； 該放電端，其於各該電池之兩極皆分別連接有放電開關，使得於該電池需要進行放電時，令該電池兩極所分別連接之該放電開關進行接通形成迴路而產生放電，以達到每顆該電池在充電之前，均可達到相同的準位，同時可於設定之週期同時對所有該電池進行放電； 該單晶片感測與控制電路，其與該充電電路電性連接，以進行充放電流與電池電壓之感測； 該即時充電狀態顯示，其與該單晶片感測與控制電路電性連接，該即時充電狀態顯示係令所有充放電資訊顯示在顯示介面上。
  2. 如申請專利範圍第１項所述直流緊急備用電源系統，其中，該高頻切換電源切換頻率設計在５０ｋＨｚ以上，且為了避免干擾其他設備或者燒毀元件，於交流電輸出前端以ｐ－ｔｙｐｅ架構形成ＥＭＩ濾波單元。
  3. 如申請專利範圍第１項所述直流緊急備用電源系統，其中，該ＰＷＭ與過載保護電路設有過電壓保護器［ｏｖｅｒ－ｖｏｌｔａｇｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ］，以於輸出電壓過高時，令該ＰＷＭ控制訊號立即停止輸出，以確保輸出電壓可以保持在一定準位。
  4. 如申請專利範圍第１項所述直流緊急備用電源系統，其中，該ＰＷＭ與過載保護電路設有電流感測比較器以作為過電流保護器［ｏｖｅｒ－ｃｕｒｒｅｎｔ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ］之機制，於當該直流對直流轉換電路之輸入端電流過大時，令該ＰＷＭ控制訊號立即停止輸出，以達到過電流保護的目標。
  5. 如申請專利範圍第１項所述直流緊急備用電源系統，其中，該充電電路所採用多階段充電機制係分別為： Ｓｔａｔｅ　１－預充電流［ｐｒｅ－ｃｈａｒｇｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｉ Ｔ］在電池完全放電之情況下，先以該預充電流［Ｉ Ｔ］進行微量充電，直到到達第一電壓［V T］的預設值； Ｓｔａｔｅ　２－最大的大電流［ｍａｘｉｍｕｍ　ｂｕｌｋ　ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｉ ＭＡＸ］進行充電，此時充電電壓會持續上升到第二電壓［Ｖ １２］； Ｓｔａｔｅ　３－當充電電壓越過第二電壓［Ｖ １２］時，隨即進入過充電壓階段［ｏｖｅｒ－ｖｏｌｔａｇｅ　ｓｔａｇｅ］，最大的大電流［Ｉ ＭＡＸ］僅會持續一段短的時間，然後降至過充電電流［Ｉ ＯＣＴ］，當電壓到達過充電壓［Ｖ ＯＣ］時，充電電流會進入涓流［ｔｒｉｃｋｌｉｎｇ］階段； Ｓｔａｔｅ　４－此階段為浮充階段，以浮充電壓［ｆｌｏａｔ－ｃｈａｒｇｅｄ　ｖｏｌｔａｇｅ　Ｖ Ｆ］保持最大的電池容量；而若充電電壓降至低電壓［V 31］時，充電將返回至Ｓｔａｔｅ　２步驟重新開始。
  6. 如申請專利範圍第１項所述直流緊急備用電源系統，其中，該電池平衡電路於進行該電池之平衡操作時，其主要係分成兩個部分：一為檢測該電池電壓、另一為接通該電池進行放電迴路；詳細步驟如下： Ａ.切斷充電迴路； Ｂ.依序接通該檢測開關，並分別計算各該電池電壓； C.決定是否有該電池需要放電；若有，至下一步驟；若無，則結束； D.接通該放電開關進行放電； E.延遲時間； F.回至步驟B，計算各該電池電壓； G.當該電池均達到相同的準位，無該電池需進行放電時，結束該電池平衡操作。
  7. 如申請專利範圍第１項所述直流緊急備用電源系統，其中，該單晶片感測與控制電路係以霍爾［Ｈａｌｌ］元件進行充放電流與電池電壓之感測。
  8. 如申請專利範圍第１項所述直流緊急備用電源系統，其中，該即時充電狀態顯示係令所有充放電資訊透過ＲＳ２３２即時顯示在顯示介面上。
  9. 如申請專利範圍第１項所述直流緊急備用電源系統，其中，設有一電源自動切換繼電器與該電池及該市電電性連接，並與該高頻切換電源電性連接做為控制訊號，以能於有市電輸入時，直接以市電進行輸出，於當無市電輸入時，則自動切換由該電池供應輸出電能，而於該電源自動切換繼電器則電性連接設有負載。
  10. 如申請專利範圍第9項所述直流緊急備用電源系統，其中，該負載為發光源。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021023128A1 (zh) * 2019-08-06 2021-02-11 深圳钮迈科技有限公司 充放电监测电路及肿瘤治疗仪

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202363962U (zh) * 2011-11-16 2012-08-01 西安理工大学 一种直流自动切换备用电源供电装置
CN203312887U (zh) * 2013-07-01 2013-11-27 中国移动通信集团河南有限公司 一种直流备用电源
CN203660548U (zh) * 2013-12-30 2014-06-18 广西大学 一种具有紧急备用电源的变电站直流电源系统
CN204131200U (zh) * 2014-10-24 2015-01-28 南京志卓电子科技有限公司 手提式直流备用电源
CN102680909B (zh) * 2011-03-17 2015-02-25 上海中兴派能能源科技有限公司 锂离子电池直流备用电源的外部电源在位检测系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102680909B (zh) * 2011-03-17 2015-02-25 上海中兴派能能源科技有限公司 锂离子电池直流备用电源的外部电源在位检测系统
CN202363962U (zh) * 2011-11-16 2012-08-01 西安理工大学 一种直流自动切换备用电源供电装置
CN203312887U (zh) * 2013-07-01 2013-11-27 中国移动通信集团河南有限公司 一种直流备用电源
CN203660548U (zh) * 2013-12-30 2014-06-18 广西大学 一种具有紧急备用电源的变电站直流电源系统
CN204131200U (zh) * 2014-10-24 2015-01-28 南京志卓电子科技有限公司 手提式直流备用电源

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021023128A1 (zh) * 2019-08-06 2021-02-11 深圳钮迈科技有限公司 充放电监测电路及肿瘤治疗仪

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