專利名稱：高效率交流電力儲(chǔ)存及供電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力儲(chǔ)存及供電裝置，尤其是有關(guān)于一種可在室內(nèi)、外使用，能適用于各種負(fù)載，穩(wěn)定及安全的高效率交流電力儲(chǔ)存及供電裝置。
背景技術(shù)：
電腦、家電的普及，使得電源開發(fā)進(jìn)度更加趕不上經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)況，就國(guó)內(nèi)廣大的生活用電戶、商業(yè)用電路而言，所能接受的停電時(shí)間是愈來愈短，尤期是醫(yī)療用電，時(shí)有在停電期間更有發(fā)生外科醫(yī)師在診治開刀時(shí)，手術(shù)因停電而竟只進(jìn)行到一半就無法繼續(xù)開刀治療，致使病患遭受到無法挽回的傷害；有些病患甚至必須重新麻醉再進(jìn)行手術(shù)治療，徒增病患痛苦，甚至造成病患生命危險(xiǎn)。更有醫(yī)院在停電時(shí)，雖然其發(fā)電設(shè)備立即啟動(dòng)，但因其發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率有限。無法供給醫(yī)院全載輸出，致使緊急病患例如心臟病患急需使用的心臟復(fù)蘇的心臟電器無法正常使用，使得病患無法獲得及時(shí)救助而喪失寶貴的生命。另外有些需要長(zhǎng)期依靠醫(yī)療儀器來維持其生命的病患，因醫(yī)院的發(fā)電設(shè)備無法負(fù)荷醫(yī)院的全載電源需求，致使電源供給品質(zhì)下降至維生儀器無法正常使用而導(dǎo)致這些病患無法獲得延續(xù)生命的機(jī)會(huì)。
目前市面上有許多種充電及供電裝置，其電路結(jié)構(gòu)及原理都大同小異，這些產(chǎn)品均有適用的負(fù)載范圍，不適當(dāng)?shù)呢?fù)載將會(huì)造成效率降低并引發(fā)安全性的考量。此外，電力的儲(chǔ)存效率不佳，以及短路、突波及過載的保護(hù)不夠，均有待改善。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于，克服傳統(tǒng)不間斷電源系統(tǒng)容易燒毀及故障的問題，提供一種高轉(zhuǎn)換效率、高啟動(dòng)功率、備載及全載時(shí)低消耗功率及全載輸出或不同負(fù)載輸出時(shí)皆可正常供應(yīng)電源，及能更完善的保護(hù)各電路設(shè)備的高效率交流電力儲(chǔ)存及供電裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下設(shè)計(jì)方案一種高效率交流電力儲(chǔ)存及供電裝置，其電路結(jié)構(gòu)包括一交流高壓定電流充電電路，其可連接輸入單相110伏特或雙相220伏特的電源，并與電池組相連接，而作為電池組的充電來源；一組以上電源主機(jī)系統(tǒng)，該電源主機(jī)系統(tǒng)與前述電池組相連接；以及一CPU處理系統(tǒng)，其偵測(cè)前述各項(xiàng)電路狀態(tài)，即時(shí)偵測(cè)并計(jì)算各種不同的負(fù)載電流輸出，針對(duì)各種狀況發(fā)出控制指令。
有鑒于有些產(chǎn)品在使用過程中，該全橋式開關(guān)晶體電路常常發(fā)生短路及過載進(jìn)而使得電路燒毀造成危險(xiǎn)狀態(tài)，因此本實(shí)用新型設(shè)計(jì)人除加以設(shè)計(jì)改進(jìn)傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)外，并使用微處理系統(tǒng)計(jì)算負(fù)載的電壓電流以智能調(diào)控輸出，而能有效改進(jìn)公知不間斷電源系統(tǒng)無法承受瞬間不同輸出負(fù)載進(jìn)而跳機(jī)并燒毀主機(jī)而停止供電的情形。
此外，本實(shí)用新型改進(jìn)以往不間斷電源系統(tǒng)的輸出電路晶體管規(guī)格(電壓規(guī)格、電流規(guī)格)限制，從新設(shè)計(jì)晶體管電路回路，加大并放大輸出晶體管規(guī)格，解決了不間斷電源產(chǎn)品的跳機(jī)進(jìn)而燒毀的問題。
為進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的特點(diǎn)，請(qǐng)參閱以下附圖及本實(shí)用新型的實(shí)施例說明。


圖1為本實(shí)用新型高效率交流電力儲(chǔ)存及供電裝置的電路方塊圖圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施電路流程圖具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1，圖1所示為本實(shí)用新型高效率交流電力儲(chǔ)存及供電裝置的電路方塊圖。本實(shí)用新型包含一交流高壓定電流充電電路10，其連接輸入單相110伏特或雙相220伏特的電源A(一般為市電)，作為電池組20的充電來源。本實(shí)用新型可無線延伸連接電池組20，電池組20與本實(shí)用新型連線21。本實(shí)用新型并提供了網(wǎng)絡(luò)端口，網(wǎng)路訊號(hào)經(jīng)由INTERNET網(wǎng)路發(fā)送至使用者B以顯示本實(shí)用新型狀態(tài)及使用區(qū)域的電力狀態(tài)。圖2則為本實(shí)用新型的實(shí)施電路流程圖。
本實(shí)用新型的電源主機(jī)系統(tǒng)30可為一至多組，電源主機(jī)系統(tǒng)30與電池組20相連接，本實(shí)用新型不同于其他產(chǎn)品僅為單組設(shè)計(jì)，相較于其他產(chǎn)品，本實(shí)用新型可提供高額的電力輸出。CPU處理系統(tǒng)40與交流高壓定電流充電電路10連接41，以及與電源主機(jī)系統(tǒng)30連接42，以及與負(fù)載電路50相連接43，CPU處理系統(tǒng)40可即時(shí)偵測(cè)來自上述交流高壓定電流充電電路10，電源主機(jī)系統(tǒng)30，以及與負(fù)載電路50的連接信號(hào)并計(jì)算，然后發(fā)出控制指令使本實(shí)用新型可常態(tài)供應(yīng)瞬間及全載輸出工作，并可于負(fù)載電流過大時(shí)將負(fù)載(群)60中最為耗電的負(fù)載關(guān)閉，以及在短路或脈沖過大時(shí)關(guān)閉電源主機(jī)30。
又上述一至多組的電源主機(jī)系統(tǒng)30內(nèi)可包含有高低頻檢出電路、回路偵測(cè)電路、電子波形補(bǔ)償電路、高低頻補(bǔ)償電路、負(fù)載偵測(cè)電路、轉(zhuǎn)相整合系統(tǒng)、溝通介面、介面輸出、以及微處理計(jì)算系統(tǒng)，構(gòu)成本實(shí)用新型的主要電路。
交流高壓定電流充電電路10可包含一定電壓高壓直流充電器，不定點(diǎn)擴(kuò)充式獨(dú)立電池充電系統(tǒng)輸入端，繼電器接點(diǎn)式延遲保護(hù)電路，微處理器電子主機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，高低壓電源異常檢知電路，充電電路電子保護(hù)控制電路，檢測(cè)電池組異常放電系統(tǒng)(檢測(cè)電池充放電，獨(dú)立作業(yè))，以及手動(dòng)操作電路。以上電路系與CPU微處理系統(tǒng)40相連接11，并分別連接至電池組20，使本實(shí)用新型成為一高效率輸出主機(jī)。
本主機(jī)系統(tǒng)針對(duì)所聯(lián)結(jié)各種不同負(fù)載60之間所造成不同的瞬間啟動(dòng)電流，CPU微處理系統(tǒng)40將以前述的連接線路展開即時(shí)偵測(cè)，針對(duì)脈沖電流開啟并聯(lián)電源主機(jī)系統(tǒng)30，展開電源供給電路工作，完成負(fù)載需求，同時(shí)電子波形補(bǔ)償電路與限流補(bǔ)償電路將以飽滿型波形填充至波形截止區(qū)及飽和區(qū)，以推動(dòng)波形供給電源至負(fù)載60，以克服一般不間斷電源儲(chǔ)電裝置無法承受電源脈沖所產(chǎn)生的跳機(jī)、飽和甚而燒毀的窘狀。本系統(tǒng)不同于一般不間斷電源儲(chǔ)電裝置采用PWM修正型方波波形來作調(diào)變(脈波寬度調(diào)變波形電路)，亦即本系統(tǒng)不以波形寬度作為修正指標(biāo)，而是將波形的截止區(qū)域及飽和區(qū)分離，并加以飽滿訊號(hào)完全波形輸出(電子脈沖充電方式)，此為本電源輸出系統(tǒng)與一般不間斷電源儲(chǔ)電裝置是不同的，也是克服以往問題的改進(jìn)所在。
在此必須特別一提的是，本實(shí)用新型發(fā)明所需的電池電源電力，因由CPU微處理系統(tǒng)40加以即時(shí)運(yùn)算，偵測(cè)負(fù)載輸出脈沖電流，各式負(fù)載，啟動(dòng)電流，所以本實(shí)用新型可以充分利用電池組電源(可無限擴(kuò)充)至電源低態(tài)，同時(shí)當(dāng)電池電源低至無法負(fù)載時(shí)，本實(shí)用新型將發(fā)送一明確指令給負(fù)載電路50，以將負(fù)載群中最為耗電的負(fù)載建議關(guān)機(jī)，這是一般不斷電儲(chǔ)電裝置所無法提供的功能。
本實(shí)用新型在電源短路時(shí)或重負(fù)載時(shí)，CPU微處理系統(tǒng)40將以即時(shí)運(yùn)算判斷輸出電流是否為短路，或是重負(fù)載導(dǎo)致電源快速上升及流失。判斷為上述二者情形之一，CPU微處理系統(tǒng)40即將前述的連接線路展開回路，關(guān)機(jī)保護(hù)并關(guān)閉轉(zhuǎn)相輸出電路，驅(qū)動(dòng)電路同時(shí)關(guān)機(jī)，保護(hù)電路開啟，異常電路偵測(cè)系統(tǒng)開啟，訊號(hào)電子回路開啟，通過整合，溝通介面開啟發(fā)送訊號(hào)通知使用者，同時(shí)進(jìn)行電源主機(jī)系統(tǒng)30關(guān)機(jī)，開啟隔離器切斷電池與主機(jī)及負(fù)載的連接防止短路或重負(fù)載。本系統(tǒng)有別于傳統(tǒng)保護(hù)方式，其保護(hù)裝置是利用傳統(tǒng)繼電器跳開電路作為保護(hù)電路。但因其跳開時(shí)間過長(zhǎng)，線路早已接收到由電池組所反饋的沖擊電壓，而一般不間斷電源儲(chǔ)電裝置又無法將系統(tǒng)逐一關(guān)閉，進(jìn)而造成電路短路燒毀，造成危險(xiǎn)，甚至導(dǎo)致電池組20短路爆炸。本實(shí)用新型即是以此狀況加以改進(jìn)設(shè)計(jì)，以電子保護(hù)回路代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電路保護(hù)電路，為一新式設(shè)計(jì)的主機(jī)板保護(hù)電路系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的交流高壓定電流充電電路設(shè)計(jì)10為多段式，其中在輸入電壓中段有一電壓調(diào)控分處，可接受110伏特至275伏特不等的電壓。此一設(shè)計(jì)是針對(duì)不同使用者的需要而設(shè)計(jì)，例如同一市電市場(chǎng)的電源電壓A不必然為同一電壓值，一般不間斷電源儲(chǔ)電裝置無法適應(yīng)一種以上的電壓值，更無法現(xiàn)場(chǎng)修改機(jī)種電壓，造成生產(chǎn)廠家必須開發(fā)兩種以上的線路，及造成市場(chǎng)變動(dòng)性不佳，電路使用率無法普及等問題。本實(shí)用新型既針對(duì)此一現(xiàn)象加以改進(jìn)，使本產(chǎn)品可以經(jīng)由現(xiàn)場(chǎng)輸入時(shí)插入不同輸入端就可適合于110伏特市場(chǎng)，也可適合于100伏特市場(chǎng)，更可以用于200伏特及220伏特市場(chǎng)，大大強(qiáng)化了產(chǎn)品的適用性與價(jià)值性。
本實(shí)用新型并設(shè)計(jì)有電池脈沖充電電子回路系統(tǒng)(如圖2)，有鑒于一般不間斷電源儲(chǔ)電裝置的充電原理方式為雙頻式高低電壓充電法，此種方式充電會(huì)造成電池的充電溫度升高，產(chǎn)生記憶效應(yīng)，降低儲(chǔ)電容量，減少電池壽命，使得電池使用時(shí)間大為減少，徒增電池使用成本。本實(shí)用新型采用電子脈沖充電方式，其原理為不定壓充電，同時(shí)偵測(cè)電池的電壓電流，以不定壓不定流的充電狀態(tài)供給電池的所需電能。
此外，本實(shí)用新型尚有如下的設(shè)計(jì)A.本設(shè)備的主要功能是將既有的交流電力變換為可靠可轉(zhuǎn)換的直流電力。
B.采用最先進(jìn)的IGBT功率電子元件，能提供最可靠的波形飽滿結(jié)構(gòu)，提高電力使用效率。
C.本設(shè)備采用電子輸出入偵測(cè)電路，使主機(jī)具有抗干擾和抗沖擊功能。
D.智慧型自動(dòng)電池組管立系統(tǒng)(ABC/AVR)可自動(dòng)偵測(cè)電池的潛在問題，同時(shí)具備升降電壓的功能，以延長(zhǎng)電池的使用壽命。
E.輸入電壓110V雙進(jìn)雙出，220V/50HZ。
F.電壓頻率110V/60HZ，220V/50HZ。
G.過載能力額定電流的125％～180％。
H.通訊介面RS232，智能型網(wǎng)路雙向串口與電源監(jiān)控軟件配合使用。
I.主機(jī)異常，通訊軟體發(fā)出訊號(hào)通知電腦及網(wǎng)路位置，主機(jī)、蜂鳴器鳴聲，故障燈亮。
J.電池異常，通訊軟體發(fā)出訊號(hào)通知電腦及網(wǎng)路位置，主機(jī)、蜂鳴器鳴聲，故障燈亮(超載異常)。
K.可另行搭配溝通軟件搭配充電設(shè)備回路保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出訊息。
L.可結(jié)合監(jiān)控軟件，自動(dòng)顯示診斷電路，便于即時(shí)維修，并進(jìn)一步結(jié)合遠(yuǎn)端管理、監(jiān)控系統(tǒng)透過網(wǎng)際網(wǎng)路于世界任一地了解主機(jī)主機(jī)各項(xiàng)功能及狀況。
M.本實(shí)用新型電源開關(guān)具有防誤觸設(shè)計(jì)。
N.本設(shè)備具有雙回路系統(tǒng)，低反饋抗雜音干擾。
O.本設(shè)備采用電子隔離電路，以確保系統(tǒng)連接的可靠性。
以上所述僅是藉由較佳實(shí)施例詳細(xì)說明本實(shí)用新型，然而對(duì)于該實(shí)施例所作的任何修改與變化，例如網(wǎng)路通訊功能改由CPU處理系統(tǒng)來達(dá)成，電源主機(jī)系統(tǒng)并聯(lián)的數(shù)量等等的改變均不脫離本實(shí)用新型的精神與范圍。
權(quán)利要求1.一種高效率交流電力儲(chǔ)存及供電裝置，其電路結(jié)構(gòu)包括一可連接輸入單相110伏特或雙相220伏特的電源交流高壓定電流，作為電池組的充電來源的充電電路，并與電池組相連接而；一組以上電源主機(jī)系統(tǒng)，該電源主機(jī)系統(tǒng)與前述電池組相連接；以及一偵測(cè)前述各項(xiàng)電路狀態(tài)，即時(shí)偵測(cè)并計(jì)算各種不同的負(fù)載電流輸出，針對(duì)各種狀況發(fā)出控制指令的CPU處理系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的高效率交流電力儲(chǔ)存及供電裝置，其特征在于每個(gè)電源主機(jī)系統(tǒng)均具有高頻輸出線路，并連接有高低頻檢出電路、回路偵測(cè)電路、電子波形補(bǔ)償電路、限流補(bǔ)償電路、高低頻補(bǔ)償電路、負(fù)載偵測(cè)電路、以及轉(zhuǎn)相整合系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求1所述的高效率交流電力儲(chǔ)存及供電裝置，其特征在于交流高壓定電流充電電路可包括一定電壓高壓直流充電器、不定點(diǎn)擴(kuò)充式獨(dú)立電池充電系統(tǒng)輸入端、繼電路接點(diǎn)式延遲保護(hù)電路、微處理器電子主機(jī)保護(hù)系統(tǒng)、高低壓電源異常檢知電路、充電電路電子保護(hù)控制電路、檢測(cè)電池組異常放電系統(tǒng)、以及手動(dòng)操作電路。
4.如權(quán)利要求1或2所述的高效率交流電力儲(chǔ)存及供電裝置，其特征在于該電源主機(jī)系統(tǒng)具有能經(jīng)由網(wǎng)際網(wǎng)路或其他通訊方式將主機(jī)狀態(tài)及目前的電力狀態(tài)傳送至他方網(wǎng)路通訊端口。
5.如權(quán)利要求1所述的高效率交流電力儲(chǔ)存及供電裝置，其特征在于具有可以偵測(cè)負(fù)載的情形，而在電池電源無法負(fù)荷負(fù)載時(shí)，發(fā)出訊息將負(fù)載群中最耗電的負(fù)載關(guān)閉的CPU處理系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求3所述的高效率交流電力儲(chǔ)存及供電裝置，其特征在于交流高壓定電流充電電路設(shè)計(jì)有電流電壓取樣檢出電路，以及以于短路或過載時(shí)對(duì)電路及晶體管加以保護(hù)的相關(guān)保護(hù)電路。
7.如權(quán)利要求1所述的高效率交流電力儲(chǔ)存及供電裝置，其特征在于該交流高壓定電流充電電路具有能適用于不同位準(zhǔn)的輸入電壓的電壓調(diào)控輸入端。
8.如權(quán)利要求1或2所述的高效率交流電力儲(chǔ)存及供電裝置，其特征在于電源主機(jī)系統(tǒng)結(jié)合有自動(dòng)顯示診斷電路，便于即時(shí)維修的監(jiān)控軟件。
9.如權(quán)利要求1或2所述的高效率交流電力儲(chǔ)存及供電裝置，其特征在于電源主機(jī)系統(tǒng)結(jié)合有自動(dòng)顯示診斷電路，便于即時(shí)維修監(jiān)控軟件。
10.如權(quán)利要求2所述的高效率交流電力儲(chǔ)存及供電裝置，其特征在于具有以飽滿型波形填充至波形截止區(qū)及飽和區(qū)，以推動(dòng)波形供給電源至負(fù)載的電子波形補(bǔ)償電路與限流補(bǔ)償電路。
11.如權(quán)利要求1或5所述的高效率交流電力儲(chǔ)存及供電裝置，其特征在于具有能以即時(shí)運(yùn)算判斷輸出電流是否為短路，或是重負(fù)載導(dǎo)致電源快速上升及流失，并依據(jù)判斷結(jié)果來進(jìn)行電源主機(jī)系統(tǒng)關(guān)機(jī)，切斷電池組與主機(jī)及負(fù)載的連接電路的防制動(dòng)作的CPU處理系統(tǒng)。
12.如權(quán)利要求1或5所述的高效率交流電力儲(chǔ)存及供電裝置，其特征在于具有網(wǎng)路通訊功能，而能經(jīng)由網(wǎng)際網(wǎng)路或其他通訊方式將主機(jī)狀態(tài)及目前的電力狀態(tài)傳送至他方的CPU處理系統(tǒng)。
13.如權(quán)利要求1或5所述的高效率交流電力儲(chǔ)存及供電裝置，其特征在于具有可結(jié)合監(jiān)控軟件，自動(dòng)顯示診斷電路，便于即時(shí)維修的CPU處理系統(tǒng)。
14.如權(quán)利要求5所述的高效率交流電力儲(chǔ)存及供電裝置，其特征在于該CPU處理系統(tǒng)與負(fù)載間可設(shè)計(jì)一以對(duì)負(fù)載作更進(jìn)一步的監(jiān)測(cè)及控制的負(fù)載電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種高效率交流電力儲(chǔ)存及供電裝置，其電路結(jié)構(gòu)包括一交流高壓定電流充電電路，一組以上電源主機(jī)系統(tǒng)，以及CPU處理系統(tǒng)。藉由CPU處理系統(tǒng)偵測(cè)前述各項(xiàng)電路狀態(tài)，即時(shí)偵測(cè)并計(jì)算各種不同的負(fù)載電流輸出，而能針對(duì)各種狀況并聯(lián)電源主機(jī)系統(tǒng)，完成負(fù)載需求并可常態(tài)供應(yīng)瞬間及全載輸出工作，同時(shí)在驅(qū)動(dòng)電路與半/全橋式開關(guān)電路的間連結(jié)有電流電壓取樣檢出電路，以及其他相關(guān)保護(hù)電路，遭遇短路或過載時(shí)分兩段加以保護(hù)，而能達(dá)到高轉(zhuǎn)換效率、高啟動(dòng)功率、備載及全載時(shí)低消耗功率及全載輸出或不同負(fù)載輸出時(shí)皆可正常供應(yīng)電源，及能更完善的保護(hù)各電路設(shè)備的目的。
文檔編號(hào)H02J7/02GK2691139SQ200420000439
公開日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2004年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月12日
發(fā)明者陳膺洲 申請(qǐng)人:晶舟有限公司