[发明专利]具有可切换超级电容供电的电能系统供电装置

说明书

技术领域

本发明为关于一种供电装置的设计，特别是关于一种具有可切换超级电容供电的电能系统供电装置。

背景技术

一般电能系统内部所需的工作电源由电池所提供，电池用来作为例如启动车辆引擎或是储存电能及供应电能的装置，而电池在实际应用上即为一般人所熟知的铅酸电池。

铅酸电池为一种历史悠久的电池系统，因为该电池具有结构简单、技术成熟与价格低廉等优势，再加上好的循环寿命，使得此种电池的产量与产值在电池产出中具有相当重要的地位。过去一百年来，铅酸电池一直是电能系统用电池的标准配备。

发明内容

本发明所欲解决的技术问题

然而，铅酸电池有着极大的缺点，例如环保、重量及使用寿命等问题。铅酸电池所分解出的重金属和有毒废液会对生态平衡和人体健康造成严重威胁，且电池中含有汞、铅、镉、铬、镍、锰等金属等电解质溶液，一旦进入人体，会损害神经系统、造血功能、肾脏和骨骼，对人的身体危害极大。

此外，铅酸电池在频繁的大功率脉冲下会减少其电池的寿命，且铅酸电池会有自放电率高的问题，若有深度放电的状况(如大灯未关等情形)，则电池寿命更短，约1到2年即须更换，且铅酸电池如果电力减低，无法在短时间内完成充电，因为快速充电往往造成铅酸电池损坏。

再者，铅酸电池的大电流放电能力不佳，为了达到瞬间大电流，通常必须加大电池电容量(即增加重量)，此为铅酸电池重量增加的原因，故因此造成电能系统中的实际载重增加，必需耗费更大的能量才能使其驱动，且铅酸电池的高功率输出能力不好，故供电至电能系统的电路负载时，会有电压不稳定而造成电能系统于运转中产生不平稳的缺点，而降低整体系统的工作效率。

缘此，本发明的目的即是提供一种具有可切换超级电容供电的电能系统供电装置，用以改善上述铅酸电池在电能系统应用上的缺点。

本发明解决问题的技术手段

本发明为解决现有技术的问题所采用的技术手段为一种具有可切换超级电容供电的电能系统供电装置，包括有一发电装置、至少一主超级电容、至少一可切换超级电容及一电控模块，在电控模块的控制下，用以供应电能至一电路负载。

其中电控模块包括有一切换单元、一截止电压基准值单元、一控制单元及一截止电压检测电路。切换单元具有一共同端、一第一连接端、一第二连接端，共同端耦接电路负载，第一连接端连接于主超级电容，第二连接端连接于可切换超级电容，共同端与第一连接端构成第一导通路径，共同端与第二连接端构成第二导通路径。

一截止电压基准值单元，预设储存有一截止电压基准值；

一控制单元，经由一切换控制信号耦接于该切换单元；

一截止电压检测电路，耦接于该主超级电容，用以检测该主超级电容的电压输出端所输出的超级电容电压值；

当主超级电容所供应的超级电容电压值低于截止电压基准值单元的一截止电压值时，截止电压检测电路产生一电压检测信号至控制单元，再由控制单元产生切换控制信号控制切换单元，将导通路径由第一导通路径切换至第二导通路径或第三导通路径，由可切换超级电容供应电能至电路负载。

所述该切换单元还包括有至少一第三连接端，该第三连接端连接于该可切换超级电容，且与该共同端构成一第三导通路径。

所述该切换单元的共同端与电路负载之间还包括有一稳压电路。

所述电能系统供电装置，还包括有一发电装置，用以供应电能至该电能系统中的电路负载。

所述该电控模块还包括有一回充电路，以使该发电装置所产生的部份电力经由该回充电路回充至该主超级电容及可切换超级电容之一。

所述该截止电压检测电路还耦接于该发电装置，用以检测该发电装置输出电压的电压值。

所述该主超级电容与该回充电路之间还连接有至少一电池单元，以作备电用。

本发明对照先前技术的功效

经由本发明所采用的技术手段，由超级电容加电控模块来取代传统铅酸电池作为电能系统用电的来源，由于超级电容的电转换效率比传统铅酸电池高出许多，故超级电容在短时间内提供和回收能量的效率高，亦即能在相当短的时间内充电与放电，且超级电容的能量储存过程与传统铅酸电池技术基于化学反应的过程相比较，没有任何化学键的结合或断开。故超级电容具有循环寿命长、工作温度区域宽、高能量密度、高功率输出能力、安全特性佳及符合环保要求等优点。

由于超级电容的组成材料并不罕见，其碳纤极材具有轻量化、小体化的优点，比对传统铅酸电池能有效改善其大重量以及必需耗费更大能量才能使电能系统驱动的诟病。