[发明专利]电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源系统，尤其涉及用于一升降设备中的电源系统，其可回收该升降设备所释放的部分势能，并将该部分势能转换为电能以再度利用，达到能源节约的功效。

背景技术

升降设备已是现今类型的建筑结构中不可或缺的部分，尤其是都市中的建筑用地普遍不足，建筑物不得不提升其高度，来达到更高的容积率。故不论是搭载人或物，各式各样的升降设备在日常生活中处处可见，而升降设备的运作，消耗能量是不可避免的，因此以下将概略述说已知升降设备的运作与能量消耗的相互关系。

请参照图1，图1是已知升降设备的示意图。升降设备10主要通过电力(已知的电力来源为市用交流电电源)来进行上升或下降的搭载的运作，其结构大概包含一承载结构11、一驱动系统12以及一刹车装置13。当升降设备10呈上升动作，亦即承载结构11上升至一较高处，此时会得到一个相较于原位置为正的势能差，该势能差由电力供予升降设备10中的驱动系统12，而后驱动系统12拉升承载结构11所得，因此可视为升降设备10所消耗的电能的一大部分转换成势能(还有其他小部分电能是应用于承载结构本体或升降设备中的其它装置所需的)。请注意，文中所提到的“势能”一词，是指“重力势能”。

另外，当升降设备欲下降时，亦即承载结构11欲下降至空间中较低的位置时，大多数则通过驱动系统12以及刹车装置13的运作以及控制，使得承载结构11以一稳定的速度下降至该较低位置。但此时可发现，存在于原本高位置与该较低位置间的一势能差(由电能所转换)，在承载结构11下降时，被刹车装置13进行减速所消耗，使其可在一稳定的速度下降(减缓承载结构11由势能差所产生的加速度)。

因此，当已知的升降设备进行『上升』与『下降』的反复过程时，有许多电能在运作过程中不可避免地被消耗用掉。而以目前一部升降设备一天上、下次数可能需要上百次，特别是指公司行号或百货公司而言，如此一来，就更需要消耗『许许多多』的电能，随着能源价格高涨，更是必须付出非常高额的电能费用。

于此，在已知的升降设备的运作模式中，有相当庞大的能源是被浪费的(特别是指在承载结构11呈下降时，被刹车装置13进行减速时所消耗)。倘若能将升降设备所释放的势能差适当地回收并再利用，即可达节约能源的效果，亦可减少废热的产生(刹车装置在使承载结构减速时，原本的势能差转换成热能)。然而，欲回收势能，必须通过能量存储装置与能量转换装置，将势能转换为利于存储的方式，另外，考量到升降设备中普遍使用的能量是电能，因此将势能转换成电能便为最可行的方式。

其中能量转换装置虽可轻易的由已知的发电机来实施，但能量存储装置却无法有效率地利用已知的普通电容与电池来实施；举例说明，现今普遍应用的能量存储元件的能量存储类型有三种：1.将能量转换为化学能形式来存储，其中传统的电池及属在此种类型。2.将能量转换为物理能方式来存储，如传统的电容。3.将能量转换为兼具物理能与化学能的形式来存储，此类包含有超级电容。

一般而言，电容虽然在制程上较为简单，但因其能量存储密度不高，故其能量存储容量相对较小，只能当做短暂储能使用。而传统电池，主要是利用化学能的方式来进行能量存储，因此其能量存储密度明显优于一般电容，而可应用于各种电力供应装置，但是，缺点是：其所能产生的瞬间电力输出会受限于化学反应速率，而无法快速的充放电或进行高功率输出，且充放电次数有限，过度充放时易滋生各种问题；例如：目前所使用的蓄电池，虽然标榜着可重复使用，但还是有其寿命的限制。在多次充放电或长时间不使用的情况下，蓄电池的容量会下降，且容易损坏，原因在于蓄电池是利用化学能转换为电能，化学物质要常保其活性，才不至于失效变质，当原来的化合物活性都作用完或将近用完时，便无法再进行新的化学反应，进而导致蓄电池老化而宣告寿终。而超级电容是一种介于电池与电容间的元件，又称双电层电容(Electrical Double-Layer Capacitor)，因同时通过部分物理储能、部分化学储能架构，故其具有比普通电容更大的容量，但其缺点是：因有化学材料而具化学特性，而易有如电池的漏电缺点，又加上因还有部分是物理特性的放电速度快的现象，如此一来就产生有很快就会没电的现象，无法达到有效蓄电功能。甚至，超级电容的耐压度不高，内阻较大，因而不可以用于交流电路，且如果使用不当会造成电解质泄漏等现象，由于超级电容先天的特性，电能消耗过于快速若需持续使用将必要频繁的对其充电，导致其并不适合做为一个主要的电力供应来源。