[发明专利]用于提供电能的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用一组可充电和放电的直流源给电气负载提供电能的方法和装置。

背景技术

众所周知可充电和放电的直流源，例如在负载必须能独立于公共(交变电流)电源(例如提供给便携式仪器和工具、电车、紧急供电装置)而进行操作的情况。在某些情况下，向所述电气负载直接馈送直流，但也可在把直流转换成单相或多相交变电流后间接馈送。

在使用前，从公共电源、其它发生器装置、太阳能电池、风力涡轮或类似装置对直流源进行充电。然后，可从直流源中得到能量，直到后者被全部或部分耗尽，在此时，为了对其重新充电，必须中断使用直流源。

常规使用可充电和放电直流源(诸如NiCd电池、以Li为基础的电池或类似电池)的难题是，从直流源的全充电状态到它们不能再使用并必须重新充电的给定时间周期内，它们可提供的能量有限。因此，限制了直流源的有用寿命-直流源可提供直流能量的时间。此外，直流源的充电消耗能量和时间，而且一般需要诸如经由充电电路把直流源连到诸如公共电源等另一个能量源的处理。这是一种迂回的过程。事实上，只要通过把多个直流源并联或立即以另一个完全充电的直流源替换全部或部分放电的直流源，从而给设备提供直流有较长的有用寿命。这也是一个迂回过程，并导致在电力使用中体积、质量和成本的增加，已发现体积和质量的增加对于便携式设备和电动车尤其不利。

发明内容

本发明旨在明显地延长一组可充电和放电直流源的有用寿命，而不必为此目的而相应地增加体积和/或质量。结果，实际上，在使直流源独立于其它能量源(诸如公共电源、其它发电装置、太阳能电池、风力涡轮和类似装置)方面不应存在限制。

在依据本发明的方法中，通过实施以下步骤来实现本发明：

(a)对该组所有的直流源充电；

(b)把该组直流源的第一个连到负载，以给后者提供电能，在此期间第一直流源部分放电；

(c)在预定时间后，中断第一直流源与负载之间的连接；

(d)对该组直流源的每个后续直流源重复步骤(b)和(c)；

(e)重复步骤(b)、(c)和(d)，把连接到负载的直流源经由充电装置对其他直流源中至少一个充电，这样做，从而使该组直流源中的每个直流源都经过一放电-充电循环。

为了保证把能量连续地提供给电气负载，只在后续直流源和负载之间已进行连接后才中断直流源和负载之间的连接。

最好如此实施依据本发明的方法，从而对于每个直流源，放电时间和充电时间的总和小于放电-充电循环的持续时间.于是，放电-充电循环包括直流源处于静止的时间周期，即不提供能量也不接收能量.从而直流源保持在最佳状态。

为了在连到负载期间的放电后，使每个直流源尽可能重新充电，最好使每个直流源的充电时间比放电时间长。

对于一组m个直流源和n秒的放电-充电循环持续时间，每个直流源最好至少在n/m秒的时间内连到负载。一般，这适用于使用相同的直流源的情况；如果直流源相互不同，则可在比n/m秒长或短的时间周期内把它们连到负载。

一种把电能提供给电气负载的装置，包括一组m个可充电和放电的直流源，依据本发明的特征是：

放电切换装置，用于进行和中断第一个直到第m个直流源与负载之间的连接；

充电切换装置，用于进行和中断把m个直流源的相互连接，其间插入充电装置以及

控制装置，用于控制放电切换装置和充电切换装置，从而依次：

(a)把该组直流源的第一个连到负载，以给后者提供电能，在此期间第一直流源部分放电；

(b)在预定时间后，中断第一直流源与负载之间的连接；

(c)对该组直流源的每个后续直流源重复步骤(a)和(b)；

(d)重复步骤(a)、(b)和(c)，把连到负载的直流源经由充电装置对其他直流源中至少一个充电，这样做，从而使该组直流源中的每个直流源经过一放电-充电循环。

在较佳实施例中，直流源由例如NiCd蓄电池等蓄电池构成。工作的蓄电池最好要比容量范围的100％高，以对依据本发明的一组直流源实现特别长的有用寿命。

对于一组m个直流源，最多有m-1个直流源可由电容器构成。

在第一较佳实施例中，充电装置包括电动机和由电动机驱动的发电机的组合。在第二较佳实施例中，充电装置包括直流/直流转换器，该转换器可设有用于提供交变电流(局部)负载的交变电压中间级。