电源管理系统的制作方法

专利名称：电源管理系统的制作方法
技术领域：
本发明关于一种电源管理系统。
背景技术：
使用如汽油或柴油等之石化燃料之交通工具或发电机所造成的最大问题即为产生空气污染，随着环保意识的提升，以污染性较低之电池作为交通工具或发电机之动力来源，已为目前业界所极力发展之技术。由于交通工具及其他大型机具在驱动及操作上需要较大的电压及电流，且多是使用交流电甚至是多相交流电来驱动，因而若以电池作为电源供应单元时，则需要将多个电池并联及/或串联连接，以增加电源供应单元的输出电压及/或电流，并且将之转换成交流电甚至是多相交流电。由于电池因为其特性及残余电量等因素，在串联使用时，需特别考量其匹配的状况，才得以应用于串联的场合。若在串联使用时，因电池之间的残余电量不相等，则在充电时将容易使得残余电量较多之电池形成过充电而导致损坏，而残余电量较少之电池将难以完成充电。此外，在放电时，也容易因为各电池之间的特性差异及残余电量，而发生过放电的情形并造成电池的损坏。因此，如何提供一种电源管理系统，使其能够依据充电电压、输出电压的需求或各电池模组的状态，调整电源单元的连接组态，以便以交流电充电或使其输出交流电或多相交流电，同时又能够有效保护电源单元，平衡充放电并避免损坏，已成为重要课题之一。

发明内容
有鉴于上述问题，本发明的目的为提供一种电源管理系统，能够有效保护电源单元，并避免功率的损耗，同时又能够依据充电电压、输出电压的需求或各电池模组的状态，调整电源单元的连接组态。为达上述目的，依据本发明之一种电源管理系统，包括多个电源单元、至少一第一二极体、一控制单元及一第一极性切换单元。所述电源单元电性连接形成一电源单元串，各电源单元包括电池模组以及第一切换元件。电池模组、第一切换元件串联连接形成一串联模组。各第一二级体之一端分别与所述电源单元其中之一电性连接，且第一二极体之另一端连接至一第一共接点，形成一放电路径。控制单元电性连接第一切换元件，依据控制讯号分别输出第一切换讯号至各第一切换元件，分别控制各第一切换元件导通或截止。第一极性切换单元电性连接控制单元、第一共接点及电源单元串，并输出第一操作电压。控制单元输出第一调整讯号至第一极性切换单元，控制第一操作电压之极性，使第一操作电压为交流电压。为达上述目的，依据本发明之一种电源管理系统包括多个电源单元、至少一第二切换元件、至少一第三切换元件、一第一极性切换单元、一第二极性切换单元以及一控制单元。所述电源单元电性连接形成一电源单元串，各电源单元包括一电池模组、一第一切换元件，且电池模组及第一切换元件串联连接形成一串联模组。各第二切换元件之一端分别与所述电源单元其中之一电性连接，另一端连接至一第一共接点，形成一放电路径。各第三切换元件之一端分别与该电源单元其中之一电性连接，另一端连接至一第二共接点，形成另一放电路径。第一极性切换单元与电源单元串、第一共接点电性连接，并输出一第一操作电压。第二极性切换单元与电源单元串、第二共接点电性连接，输出一第二操作电压。控制单元与所述第一切换元件、所述第二切换元件、所述第三切换元件、第一极性切换单元及第二极性切换单元电性连接，并依据一控制讯号分别输出一第一切换讯号至各第一切换元件，分别控制各第一切换元件导通或截止，以控制各电池模组之放电，且控制单元并依据控制讯号分别输出一第二切换讯号至各第二切换元件，分别控制各第二切换元件导通或截止，以控制第一共接点的放电电压，且控制单元并依据控制讯号分别输出一第三切换讯号至各第三切换元件，分别控制各第三切换元件导通或截止，以控制第二共接点的放电电压，且控制单元输出一第一调整讯号至第一极性切换单元，控制第一操作电压之极性，且控制单元输出一第二调整讯号至第二极性切换单元，控制第二操作电压之极性。承上所述，依据本发明之一种电源管理系统是藉由控制单元输出一第一切换讯号至第一切换元件，以控制第一切换元件导通或截止，并且藉由控制第一极性切换单元调整第一操作电压的极性，从而使第一操作电压为交流电压，不仅如此，更可透过连接额外的切换元件或二极体，使得电源管理系统除提供放电外，亦可具备可被充电、保护电源单元或多相输出等功能，以避免功率的损耗，同时又能够依据充电电压、输出电压的需求或各电池模组的状态，调整电源单元的连接组态。


图1为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的不意图；图2为第一操作电压的波形示意图；图3A、图3B为第一切换元件的示意图；图3C为电源单元的示意图；图4A为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的示意图；图4B为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的不意图；图4C为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的不意图；图4D为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的不意图；图4E为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的不意图；图4F为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的不意图；图4G为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的不意图；图4H为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的不意图；图41为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的不意图；图4J为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的不意图；图5A为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的示意图；图5B为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的示意图；图5C为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的示意图；图为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的示意图；图5E为电源单元的示意图6A为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的不意图；图6B为电源单元的示意图；图7A为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的不意图；图7B 图7D为电源单元的示意图；图8为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的不意图；图9A为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的不意图；图9B为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的不意图；图9C、图9D为电源单元的示意图；图1OA为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的不意图；图10B、图1OC为电源单元的示意图；图1lA为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的不意图；图1lB 图1lG为电源单元的示意图；图12A为各切换元件的状态组合的示意图；图12B为各操作电压的 电压值的示意图；图12C 图12E为各操作电压的波形示意图；图13为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的示意图；以及图14A 图14C为第一极性切换单元的示意图。主要元件符号说明l、2、2a 2j、2ai 2a3>2b,2b1 2b3、3、3a、4、5、5a :电源管理系统IlUla ll1、llA llC、31、31a、Ul U6、Ula U6a :电源单元12 :控制单元13、13a 13c、P :第一极性切换单元14 :滤波单元15 :整流单元16:充电电路17、18、Q :第二极性切换单元B 电池模组Cl :第一组C2 :第二组Dl :第一二极体D2 :第二二极体D3 :第三二极体D4:第四二极体D5 :第五二极体D6 :第六二极体Da :第一整流二极体Db :第二整流二极体Dc :第三整流二极体Dd:第四整流二极体
1:电流控制器Pl P4 :节点R :第三极性切换单元S1:第一切换讯号S2 :第二切换讯号S3:第三切换讯号S4:第四切换讯号Sc :控制讯号Spl :第一调整讯号Spla :第一控制端Splb :第二控制端Sp2 :第二调整讯号Sp3 :第三调整讯号SffUSffla, Sfflb, SfflA SWlD :第一切换元件SW2 :第二切换元件SW3:第三切换元件SW4 :第四切换元件Tl :第一电晶体T2:第二电晶体T3 :第三电晶体T4:第四电晶体TS :变压器TSl :初级圈TS2 :次级圈V1:第一操作电压V2、V2a :第二操作电压V3:第三操作电压
具体实施例方式以下将参照相关图式，说明依本发明较佳实施例之一种电源管理系统，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。请参照图1所示，其为本发明较佳实施例之一种电源管理系统I的示意图。电源管理系统I包括多个电源单元IlA 11C、至少一第一二极体D1、一控制单元12以及一第一极性切换单元13。在本实施例中以三个为例，但在不同的实施例中，亦可为一个、二个或其他数量，本发明并不予以限定。每一个电源单元IlA IlC包括一电池模组B以及一第一切换元件SWl。电池模组B与第一切换元件SWl串联连接形成一串联模组。所述电源单元IIA IIC是串联连接，形成一电源单元串。各第一二极体Dl的一端是分别与所述电源单元IlA IlC其中之一电性连接，另一端是连接至一第一共接点。在本实施例中，各第一二极体Dl是以其阴极彼此电性连接，并连接至第一共接点。在实施上，电池模组B包括一二次电池(secondary battery)、一电双层电容器(electric double-layer capacitor)或可储能/放电之元件或组合元件。另外，电池模组B亦可包括一光伏元件(photovoltaic cell)或燃料电池。换而言之，各电池模组B可以是包括一个或多个储能/放电之元件或组合元件，其所包括的储能/放电之元件或组合元件的数量，本发明并不予以限定。控制单元12是与电源单元IlA IlC的第一切换元件SWl电性连接，依据一控制讯号Sc分别输出一第一切换讯号SI至各第一切换元件SWl，分别控制各第一切换元件SWl导通或截止。控制讯号Sc可为一状态讯号或一通讯讯号或一次序讯号或一回授讯号或前述讯号之任意组合，其中状态讯号例如是各电池模组B的电力状态，回授讯号例如是各电池模组B输出电压的电压值，或代表第一共接点的电压值的讯号，或第一操作电压Vl的电压值的讯号，或是由其他控制器传来的讯号等。第一极性切换单元13是与电源单元串及控制单元12电性连接，更具体来说第一极性切换单元13与电源单元串的连接点是电源单元串的一端。第一极性切换单元13输出一第一操作电压VI，且第一极性切换单元13接收控制单元12输出的一第一调整讯号Spl，以调整第一操作电压之极性，使得输出的第一操作电压Vl是一交流电压。于本实施例中，是以三个电源单元IlA 11C，各电池模组B为一1. 5伏特的电池为例进行说明，然而在实际运用上，将可以使用其他数量之电源单元进行搭配运用。此外，为方便说明，以下将以第一级电源单元、第二级电源单元及第三级电源单元分别称呼图1所示之由下至上的电源单元IlA 11C，但须注意的是，此处所指之上、下，乃是针对图1所示之对应位置而言，非用以限定本发明。请参照图2并搭配图1所示，以进一步针对电源管理系统I的工作原理进行更具体的说明。其中，图2为应用前述之电源管理系统I所输出的第一操作电压Vl的波形图。当时间介于O Tl :控制单元12输出的第一切换控制讯号SI分别控制第一级电源单元IlA的第一切换元件SWl、第二级电源单元IlB的第一切换元件SWl及第三级电源单元IlC的第一切换元件SWl皆截止，因而无电源单元于此时段进行放电，于是第一操作电压Vl的电压值在此时间区段为O伏特。当时间介于Tl T2 :控制单元12输出的第一切换控制讯号SI分别控制第一级电源单元IlA的第一切换元件SWl导通、第二级电源单元IlB的第一切换元件SWl及第三级电源单元IlC的第一切换元件SWl截止，使得只有第一级电源单元IlA于此时段进行放电，控制单元12并输出第一调整讯号Spl控制第一极性切换单元13以正极性输出第一操作电压VI，于是第一操作电压Vl的电压值在此时间区段为1. 5伏特。当时间介于T2 T3 :控制单元12输出的第一切换讯号SI分别控制第一级电源单元IlA的第一切换元件SWl及第二级电源单元IlB的第一切换元件SWl导通、第三级电源单元IlC的第一切换元件SWl截止，使得第一级电源单元IlA的电池模组B及第二级电源单元IlB同时于此时段进行放电，控制单元12并输出第一调整讯号Spl控制第一极性切换单元13以正极性输出第一操作电压VI，于是第一操作电压Vl的电压值在此时间区段为3伏特。当时间介于T3 T4 :控制单元12输出的第一切换讯号SI分别控制第一级电源单元IlA的第一切换元件SW1、第二级电源单元IlB的第一切换元件SWl及第三级电源单元IlC的第一切换元件SWl皆导通，使得第一级电源单元11A、第二级电源单元IlB及第三级电源单元IlC于此时段进行放电，控制单元12并输出第一调整讯号Spl控制第一极性切换单元13以正极性输出第一操作电压VI，于是第一操作电压Vl的电压值在此时间区段为
4.5伏特。当时间介于T4 T5，各切换元件的工作情况是与时间介于T2 T3相同；当时间介于T5 T6,各切换兀件的工作情况与时间介于Tl T2相同；时间介于T6 T7,各切换元件的工作情况与时间介于O Tl相同，请分别参考前述之相关说明，于此不再赘述。当时间介于T7 T8 :与时间介于Tl T2大致相同，不同的是，控制单元12输出第一调整讯号Spl控制第一极性切换单元13以负极性输出第一操作电压VI，于是第一操作电压Vl的电压值在此时间区段为-1. 5伏特，其余相同的部份请参考前述之相关说明，于此不再赘述。值得一提的是，控制单元12例如是依据一切换元件状态表，以决定此时的第一操作电压Vl的极性应为正或负，而输出第一调整讯号Spl至第一极性切换单元13，当然，控制单元12亦可透过侦测第一操作电压Vl的电压值，取得输出端的电压波形，并依需求改变第一切换讯号SI及第一调整讯号Spl，调整第一极性切换单元13的输出电压，并将之由正切换为负或由负切换为正。当时间介于T8 T9 :与时间介于T2 T3大致相同，不同的是，控制单元12输出第一调整讯号Spl控制第一极性切换单元13以负极性输出第一操作电压VI，于是第一操作电压Vl的电压值在此时间区段为-3伏特，其余相同的部份请参考前述之相关说明，于此不再赘述。当时间介于T9 TlO :与时间介于T3 T4大致相同，不同的是，控制单元12输出第一调整讯号Spl控制第一极性切换单元13以负极性输出第一操作电压VI，于是第一操作电压Vl的电压值在此时间区段为-4. 5伏特，其余相同的部份请参考前述之相关说明，于此不再赘述。当时间介于TlO T11，各切换元件的工作情况是与时间介于T8 T9相同；当时间介于Tll T12，各切换元件的工作情况是与时间介于T7 T8相同，请参考前述之相关说明，于此不再赘述。换而言之，电源管理系统I透过控制单元12控制参与放电的电源单元的数量，并控制第一极性切换单元13以调整输出的第一操作电压Vl的极性，使第一操作电压Vl为交流电压，进而提供予一负载(图未绘示)，作为交流电源输入。需要特别注意的是，前述波形图仅为举例而已，电源管理系统I并非限于提供与前述波形相同之输出，在实际运用上，各级电源单元IlA IlC参与放电的时间可依据不同负载对第一操作电压Vl的需求或其他应用上的考量例如基于保护电池模组B或延长整体系统寿命之目的，而透过控制单元12进行调整与控制，举例来说，各级电源单元IlA IlC的电池模组B的输出电压有所不同，例如各级电源单元IlA IlC的电池模组B的输出电压分别为8V、4V、2V ;或者各个时间区段不完全相等，例如时间区段O Tl是小于时间区段Tl T2等，本发明并不加以限定。请参照图3A及图3B所示，其为本发明较佳实施例之电源管理系统的第一切换元件，于实际应用上的不同实施态样。如图3A所不,第一切换兀件SWla为一 N型场效应电晶体(N-MOSFET)，又如图3B所示，第一切换元件SWlb为一 P型场效应电晶体(P-MOSFET)。另外，电源单元11中的电池模组B、第一切换元件SWl及第一二极体Dl在连接方式亦可有不同的变化，如图3C所示，前述之元件可改变其连接顺序改变，而工作原理则并
无二致。请参照图4A所示，其为本发明较佳实施例之一种电源管理系统2的示意图。电源管理系统2与电源管理系统I大致相同，不同的是，基于降低第一操作电压的谐波失真(harmonic distortion)之目的，电源管理系统2更可包括一滤波单元14电性连接第一极性切换单元13。滤波单元14例如是包括电感元件、电容元件、电阻元件或其组合。至于其余相关技术特征及工作原理则与电源管理系统I无异，于此不再赘述。请参照图4B所示，其为本发明较佳实施例之一种电源管理系统3的示意图。电源管理系统3与电源管理系统2的电路架构大致相同，不同的是，于电源管理系统3中，所述电源单元31的第一二极体Dl是以阳极彼此电性连接，并连接至第一共接点，而非阴极，此夕卜，第一极性切换单元13与电源单元串的连接点为电源单元串的另一端，而与电源管理系统2有所不同，然其余相关技术特征及工作原理则与电源管理系统2无异，故不再赘述。于此必须说明的是，尔后所述的实施例中以电源管理系统2或电源管理系统3为基础进行变化者，其中所包括的滤波单元14旨在减少第一操作电压Vl的谐波，以使各实施例达到较佳之功效，而非各实施例达成最低功效所需之必要元件，意即，即便不包括滤波单元14，亦不影响各实施例于实际运用上之可实施性。请参照图4C所示，其为本发明较佳实施例之一种电源管理系统2a的示意图。与电源管理系统2不同的是，各电源单元IIa更包括一第二二极体D2。第二二极体D2与电池模组B及第一切换元件SWl形成的串联模组并联连接，提供一放电旁通路径。当控制单元12经由控制讯号Sc发现某一电池模组B即将耗尽无法继续放电时，便可透过对应之SI讯号将第一切换元件SWl截止，停止该电池模组B的放电，此时其他电池模组B将经由第二二极体D2之放电电流旁通路径继续放电。请参照图4D所示，其为本发明较佳实施例之一种电源管理系统2b的示意图。与电源管理系统2不同的是，电源管理系统2b更包括至少一第二二极体D2以及一第二极性切换单元17，此外，电源管理系统2b包括四个电源单元11串联连接。在本实施例中，第二二极体D2的数量以四个为例进行说明，但在不同的实施例中，第二二极体D2的数量也可为一个、两个或其他数量，本发明于此并不予以限定。各第二二极体D2的一端是分别与所述电源单元11其中之一电性连接，另一端是连接至一第二共接点，在本实施例中，各第二二极体是以阳极彼此电性连接，并连接至第二共接点。第二极性切换单元17与电源单元串、第二共接点及控制单元12电性连接，并输出一第二操作电压V2。第二操作电压V2是一交流电压，第二极性切换单元17是依据控制单元12所输出之一第二调整讯号Sp2，控制第二操作电压V2之极性。此外，电源管理系统2b更可包括一第二切换元件SW2电性连接于电源单元串及第二极性切换单元17之间，同时电性连接控制单元12，第二切换元件SW2是依据控制单元12输出的一第二切换讯号S2导通或截止。举例来说，当第一切换元件SW1B、SfflC, SfflD及第二切换元件SW2导通，第一切换元件SWlA截止，第一操作电压Vl是等于第一切换元件SW1B、SW1C、SW1D对应的电池模组B的电压总和，而第二操作电压V2是等于第一切换元件SWlA对应的电池模组B的电压；当第一切换元件SW1A、SfflC, SfflD及第二切换元件SW2导通，第一切换元件SWlB截止，第一操作电压Vl是等于第一切换元件SW1C、SWlD对应的电池模组B的电压总和，而第二操作电压V2是等于第一切换元件SW1A、SfflB对应的电池模组B的电压总和，以此类推。换而言之，透过控制第一切换元件SWlA SWlD及第二切换元件SW2的导通或截止，可藉以控制第一操作电压Vl及第二操作电压V2的输出，例如是令第一操作电压Vl的相位与第二操作电压V2的相位相差90度。请参照图4E所示，其为本发明较佳实施例之一种电源管理系统2 的示意图。电源管理系统2 与电源管理系统2a大致相同，不同的是，电源管理系统2 更包括至少一第二切换元件SW2，与第一二极体Dl串联连接，且控制单元12依据控制讯号Sc输出一第二切换讯号S2，以控制第二切换元件SW2导通或截止，藉以控制第二切换元件SW2与第一二极体Dl所提供的放电电流路径通路或断路。需要特别注意的是，基于第一二极体Dl的数量的不同，第二切换元件SW2的数量也会对应改变，故本实施例虽以三个第二切换元件SW2为例，但在不同的实施例中，第二切换元件SW2的数量亦可为一个、二个或其他数量，本发明并不予以限定。 除此之外，各电池模组B更具有不同的电量饱和值，而使得电源管理系统2 可透过组合具有不同电量饱和值的电池模组B，获得更多样化的输出电压波形。请参照图4F所示，其为本发明较佳实施例之一种电源管理系统2a2的示意图。电源管理系统2a2与电源管理系统2 大致相同，不同的是，电源管理系统2a2具有双相输出，其更包括至少一第三切换元件SW3、至少一第三二极体D3以及一第二极性切换单元17。各第三切换元件SW3是分别与所述电源单元Ila其中之一电性连接，第三切换元件SW3并与控制单元12电性连接，且依据控制单元12所输出一第三切换讯号S3导通或截止。各第三二极体D3是分别与第三切换元件SW3其中之一串联连接，且连接至一第二共接点，提供一放电电流路径。需要特别注意的是，在本实施例第三切换元件SW3及第三二极体D3的数量虽各分别以三个为例进行说明，但在不同的实施例中，第二切换元件SW2的数量亦可为一个、二个或其他数量，本发明并不予以限定。第二极性切换单元17是与电源单元串、第二共接点及控制单元12电性连接，并输出一第二操作电压V2，且控制单元12输出一第二调整讯号Sp2至第二极性切换单元17，控制第二操作电压V2之极性，使第二操作电压V2为一交流电压。电源管理系统2a2的第三切换元件SW3的功用是控制放电给第二极性切换单元17的电源单元Ila的数量，而电源管理系统2a2工作原理是类似于电源管理系统2a及电源管理系统2 的整合，不同的是，透过控制第一切换元件SWl、第二切换元件SW2及第三切换元件SW3导通/截止组合，电源管理系统2a2可分别控制输出给第一极性切换单元13及第二极性切换单元17的电源单元Ila的数量，而提供双相的交流电压输出。请参照图4G所示，其为本发明较佳实施例之一种电源管理系统2a3的示意图。电源管理系统2a3与电源管理系统2a2大致相同，不同的是，电源管理系统2a3具有多相输出，电源管理系统2a3不仅包括一第二极性切换单元17，其更包括另一第二极性切换单元18，此外，第三二极体D3连接有另一第二共接点，而第二极性切换单元18是与该另一第二共接点及电源单元串电性连接。在本实施例中，电源管理系统2a3与电源管理系统2a2具有类似的工作原理，不同的是，电源管理系统2a3的第三切换元件SW3与第三二极体D3分为两组，分别耦接至第二极性切换单元17、18，藉由控制各第三切换元件SW3导通/截止的组合，提供三相交流电压的输出。需要特别注意的是，第二共接点的数量，在不同的实施例中可以为三个或者更多，第二共接点的数量可以为至少一个，而第二极性切换单元的数量则与第二共接点的数量对应改变，使得电源管理系统可提供多相输出，故本发明并不予以限定。请参照图4H所示，其为本发明较佳实施例之一种电源管理系统2bi的示意图。电源管理系统2bi与电源管理系统2b大致相同，不同的是，电源管理系统2bi中连接于电源单元串及第二极性切换单元17之间的第二切换元件SW2被移除，且各第一二极体Dl被以一第二切换元件SW2取代，而各第二二极体D2被以一第三切换元件SW3取代，控制单元12电性连接各第二切换元件SW2及第三切换元件SW3，并分别输出一第二切换讯号S2及一第三切换讯号S3以控制各第二切换元件SW2及各第三切换元件SW3导通或截止。至于电源管理系统2bi的工作仍与原理电源管理系统2b的工作原理相同，故不再赘述。请参照图41所示，其为本发明较佳实施例之一种电源管理系统2b2的示意图。电源管理系统2b2与电源管理系统2a2大致相同，不同的是，电源管理系统2b2中连接于第二切换元件SW2之第一二极体Dl被移除，以及连接于第三切换元件SW3之第三二极体D3被移除。至于电源管理系统2b2的工作原理仍与电源管理系统2a2的工作原理相同，故不再赘述。请参照图4J所示，其为本发明较佳实施例之一种电源管理系统2b3的示意图。电源管理系统2b3与电源管理系统2a3大致相同，不同的是，电源管理系统2b3中连接于第二切换元件SW2之第一二极体Dl被移除，以及连接于第三切换元件SW3之第三二极体D3被移除。至于电源管理系统2b3的工作仍与原理电源管理系统2a3的工作原理相同，故不再赘述。值得一提的是，在上述具有多相交流电压输出的实施例中，控制讯号Sc更可包括代表各第二共接点的电压值的讯号或各第二操作电压的电压值的讯号，本发明于此不予以限定。请参照图5A所示，其为本发明较佳实施例之一种电源管理系统2c的示意图。电源管理系统2c与电源管理系统2的电路架构大致相同，不同的是，电源管理系统2c更包括一电流控制器I及一整流单元15，且各电源单元Ilb更包括一第二二极体D2，其中电流控制器I可以为一电流源或一限流器。第二二极体D2是并联连接第一切换元件SWl，第二二极体D2提供电池模组B—充电路径。电流控制器I是电性连接第一极性切换单元13及电池单元串。整流单元15并联连接第一极性切换单元13，当经由第一极性切换单元13连接一外部充电电源时，整流单元15可提供一充电电流路径。当欲对所述电源单元Ilb充电，第一极性切换单元13之输出端可作为充电时的交流电源的输入端，并藉由电流控制器I控制充电时电流方向及电流值，可将电能提供给各电源单元Ilb的电池模组B，也就是说，此时所述电源单元Ilb不作为放电的用途，而是接收外来电源所提供的电能进行充电。与电源管理系统2相较，不仅具有放电功能，亦具有可充电之功能，而可以重复使用。请参照图5B所示，其为本发明较佳实施例之一种电源管理系统3a的示意图。电源管理系统3a与电源管理系统3的电路架构大致相同，不同的是，电源管理系统3a更包括一电流控制器I及一整流单元15，且各电源单元Ilc更包括一第二二极体D2。第二二极体D2是并联连接第一切换元件SWl，第二二极体D2提供电池模组B —充电路径。电流控制器I是电性连接第一极性切换单元13及电池单元串。整流单元15并联连接第一极性切换单元13，当经由第一极性切换单元13连接一外部充电电源时，整流单元15可提供一充电电流路径。有关本实施例相较于电源管理系统3所增加的元件的工作原理，是与电源管理系统2c相同，故请参照前文所述，兹不加以赘述。值得一提的是，在本实施例中，各电池模组B具有不同的电池数量，意即各电池模组B之可储存电容量皆不相同，且由于串联的电池数也不同，故各电池模组B输出的电压也不同。透过搭配具有不同电池数串并联组合的电池模组B，可使第一操作电压Vl的波形产生更多样的变化，以符合所接的负载的需求。不仅如此，各电池模组B之电容量亦可与其放电周期之占空比(discharge duty cycle)成正比。请参照图5C所示，其为本发明较佳实施例之一种电源管理系统2d的示意图。电源管理系统2d与电源管理系统2c的电路架构大致相同，不同的是，电源管理系统2d更包括一充电电路16，电性连接所述电源单元Ilb，充电电路16例如是一额外、辅助用之充电电路，其包括一充电电源及一桥式整流器，充电电源可包括交流电源或直流电源，藉以对所述电源单元Ilb进行充电。除此之外，在本实施例中，由于电源管理系统2d额外增加充电电路16，以对电池模组B进行充电，而不需要透过第一极性切换单元13，故可不包括整流单元15。请参照图所示，其为本发明较佳实施例之一种电源管理系统2e的示意图。电源管理系统2e与电源管理系统2c的电路架构大致相同，不同的是，各电源单元Ilc更包括一第二切换元件SW2与电池模组B、第一切换元件SWl形成之串联模组并联，提供一充电旁通路径，并与控制单元12电性连接，且控制单元12依据控制讯号Sc分别输出一第二切换讯号S2至各第二切换元件SW2，分别控制各第二切换元件SW2导通或截止。为方便说明，本实施例沿用电源管理系统I由下至上所定义之三级电源模组。当任一级电池模组B不需要或不适合进行充电，例如该级的电池模组B已达饱和状态时，控制单元12可以透过切换第二切换元件SW2使之导通，强制将该级的电池模组B脱离充电回路，反之，则切换第二切换元件SW2使之截止，令该级电源单元的电池模组B进行充电。请参照图5E所示,其显示电源单元Ilc的变化态样,其中仅元件连接顺序改变,工作原理则并无二致。请参照图6A所示，其为本发明较佳实施例之一种电源管理系统2f的示意图。电源管理系统2f与电源管理系统2a的电路架构大致相同，不同的是，电源管理系统2f的各电源单元Ild更包括一第二切换元件SW2，第二切换元件SW2与电池模组B及控制单元12形成之串联模组电性连接，且控制单元12依据控制讯号Sc分别输出一第二切换讯号S2至各第二切换元件SW2，分别控制各第二切换元件SW2导通或截止。为方便说明，本实施例沿用电源管理系统I由下至上所定义之三级电源单元。当需要输出一级电池模组B的电压时，控制单元12可以控制第一级电源单元Ild所属之第二切换元件SW2使之导通并开始放电，当需要输出两级电池模组B的电压时，控制单元12可以控制第一级电源单元Ild及第二级电源单元Ild所属之第二切换元件SW2使之导通并开始放电，以此类推。值得一提的是，本实施例的电池模组B可选用例如燃料电池或太阳能电池等无需充电之元件，亦可使用透过其他机制回复电力之储能元件。请参照图6B所示,其显示电源单元Ild的变化态样,其中仅元件连接顺序改变,工作原理则并无二致。请参照图7A所示，其为本发明较佳实施例之一种电源管理系统2g的示意图。电源管理系统2g与电源管理系统2f的电路架构大致相同，不同的是，电源管理系统2g更包括一电流控制器I以及一整流单元15。电流控制器I电性连接第一极性切换单元13。整流单元15并联连接第一极性切换单元13。此外，各电源单元lie更包括一第三切换元件SW3以及一第三二极体D3。第三切换元件SW3电性连接电池模组B、第二切换元件SW2及控制单元12，提供一充电旁通路径，且控制单元12依据控制讯号Sc分别输出一第三切换讯号S3至各第三切换元件SW3，分别控制各第三切换元件SW3导通或截止。第三二极体D3并联连接第一切换元件SWl及第二切换元件SW2，提供一充电路径。为方便说明，本实施例沿用电源管理系统I由下至上所定义之三级电源单元。电源管理系统2g于放电时的工作原理与电源管理系统2f相同，故不再赘述；充电时，其工作原理则是与电源管理系统2e相同，举例而言，当提供充电的电源电压较低无法同时对多个电池模组B进行充电，则控制单元12将第二级电源单元及第三级电源单元的第三切换元件SW3皆切换为导通，并将第一级电源单元的第三切换元件SW3切换为截止，以对第一级电源单元的电池模组B进行充电；当第一级电池单元的电池模组B电力饱和后，控制单元12将第一级电源单元及第三级电源单元的第三切换元件SW3皆切换为导通，并将第二级电源单元的第三切换元件SW3切换为截止，以对第二级电源单元的电池模组B进行充电，以此类推。当然，当提供充电的电源可同时对二电池模组B进行充电，控制单元12亦可将电压较低的二级电源单元的第三切换元件SW3切换为截止，另一级电源单元的第三切换元件SW3切换为导通，以同时对对应的二电池模组B进行充电。换而言之，控制单元12透过依据充电的电源的电压强弱，或是当充电电源为一变动之交流电压时，控制第三切换元件SW3的导通或截止，可配合充电电源之电压适当地调整同时进行充电的电池模组B的数量，以达到最大的能源使用效率。请参照图7B 图7D所示，与电源单元Ilf不同的是，各图7B 图7D的电源单元实施态样中，电源单元llf、llg、llh更包括一第四二极体D4，其中第三二极体D3改为并联连接第一切换元件SW1，第四二极体D4则并联连接第二切换元件SW2。图7B、图7C及图7D之间的差异在于，电池模组B、第一切换元件SWl及第二切换元件SW2的串联连接顺序改变。第三二极体D3与第四二极体D4皆是用以提供充电电流路径，藉以当对应第一切换元件SWl或第二切换元件SW2截止，充电电流可透过第三二极体D3或第四二极体D4流通。需要注意的是，即使图7B 图7D所示之实施态样与图7A所示有所不同，其工作原理仍是相同的。请参照图8所示，其为本发明较佳实施例之一种电源管理系统2h的示意图。电源管理系统2h与电源管理系统2g的电路架构大致相同，不同的是，电源管理系统2h更包括一第四二极体D4以及一充电电路16。第四二极体D4并联连接电流控制器I。充电电路16电性连接所述电源单元Ilf。此外，各电源模组I If更包括一第四切换元件SW4并联连接第一二极体Dl，提供一充电电流路径，并与控制单元12电性连接，且控制单元12依据控制讯号Sc分别输出一第四切换讯号S4至各第四切换元件SW4，分别控制各第四切换元件SW4导通或截止。电源管理系统2h的工作原理与电源管理系统2g类似，两者的区别在于，电源管理系统2h的控制单元12可透过控制各级电源单元的第四切换元件SW4调整充电时的电池模组B的串联长度，以配合充电的电源的电压。另外，亦可透过充电电路16连接一外部电源对电池模组B进行充电。请参照图9A所示，其为本发明较佳实施例之一种电源管理系统2i的示意图。电源管理系统2i与电源管理系统2f的电路架构大致相同，不同的是，电源管理系统2i更包括至少一第三二极体D3、一第二极性切换单元17以及一第三切换元件SW3。各第三二极体D3的一端是分别与所述电源单元I Id其中之一电性连接，另一端是连接至一第二共接点。第二极性切换单元17与电源单元串、第二共接点及控制单元12耦接，并输出一第二操作电压V2。第二操作电压V2是一交流电压，第二极性切换单元17是依据控制单元12所输出之一第二调整讯号Sp2，控制第二操作电压V2之极性。而第三切换元件SW3是电性连接电源单元串、第二极性切换单元17及控制单元12，第三切换元件SW3是依据控制单元12输出的一第三切换讯号SW3导通或截止。在本实施例中，电源管理系统2i的工作原理是综合电源管理系统2c及电源管理系统2f，也就是说，透过控制单元12控制各切换元件的导通/截止组合，可控制任一级电源单元之放电，当然亦可以选择是由第一极性切换单元13输出或是由第二极性切换单元17输出。而第三切换元件SW3是控制第二操作电压V2的输出与否。举例而言，本实施例沿用电源管理系统2f由下至上定义之三级电源单元，当第一级电源单元Ild的第一切换元件SWl、第二切换元件SW2导通，第二级电源单元Ild的第一切换元件SWl、第二切换元件SW2导通，第三级电源单元Ild的第一切换元件SWl导通、第二切换元件SW2截止，则第一极性切换单元13输出的第一操作电压Vl是由第一级电源单元Ild及第二级电源单元Ild提供，而第二极性切换单元17输出的第二操作电压V2是由第三级电源单元Ild提供。换而言之，各种第一操作电压Vl与第二操作电压V2的变化可以透过各切换元件的导通/截止组合获得。请参照图9B所示，其为本发明较佳实施例之一种电源管理系统2j的示意图。电源管理系统2j与电源管理系统2i的电路架构大致相同，不同的是，电源管理系统2j更提供了充电及充电控制的功能，电源管理系统2j更包括一电流控制器I以及一整流单元15，且各电源单元Ilg更包括一第四切换元件SW4以及一第四二极体D4。第四切换元件SW4、第四二极体D4、电流控制器I以及整流单元15的连接方式及工作原理请参考电源管理系统2g的第三切换元件SW3、第三二极体D3、电流控制器I以及整流单元15之说明。
在本实施例中，与电源管理系统2i相较，电源管理系统2 j不仅可以透过控制单元12控制各切换元件的导通/截止组合，控制任一级电源单元之放电，亦可以透过控制单元12控制各切换元件的导通/截止组合对任一级电源单元进行充电。请参照图9C、图9D所示,其显示电源单元Ilg的变化态样。电源单元llh、lli包括一第五二极体D5，其中第四二极体D4改为并联连接第一切换元件SWl，第五二极体D5则并联连接第二切换元件SW2。图9C及图9D之间的差异在于，电池模组B、第一切换元件SWl及第二切换元件SW2的串联连接顺序改变而已。需要注意的是，即使图9C及图9D所示之实施态样与图9B所示有所不同，其工作原理仍是相同的。请参照图1OA所示，其为本发明较佳实施例之一种电源管理系统4的示意图，同时请搭配图1OB及图1OC所示的电源单元的示意图。电源管理系统4是依据电源管理系统I为基础进行变化的实施态样，电源管理系统4包括多个电源单元Ul U6、至少一第一二极体D1、至少一第二二极体D2、一控制单元12、一第一极性切换单元P以及一第二极性切换单元Q。在本实施例中，第一二极体Dl及第二二极体D2的数量分别以三个为例进行说明，但在不同的实施例中，第一二极体Dl及第二二极体D2的数量亦可为一个、两个或其他数量，当然第一二极体Dl的数量及第二二极体D2的数量亦互有可不同，例如第一二极体Dl的数量为两个，而第二二极体D2的数量则为一个，本发明并不予以限定。电源单兀Ul U6电性连接形成一电源单兀串，且电源单兀Ul U6分为一第一组Cl及一第二组C2，第一组Cl包括电源单元Ul U3，第二组C2包括电源单元U4 U6，各电源单元Ul U6包括一电池模组B以及一第一切换元件SWl，且电池模组B及第一切换元件SWl串联连接形成一串联模组。各第一二极体Dl的一端分别与第一组Cl的各电源单元Ul U3电性连接，另一端连接至一第一共接点，更进一步来说，各第一二极体Dl的阴极彼此电性连接，并连接至第一共接点，形成一第一放电路径。各第二二极体D2的一端分别分别与第二组C2的各电源单元U4 U6电性连接，另一端连接至一第二共接点，更进一步来说，各第二二极体D2的阳极彼此电性连接，并连接至第二共接点，形成一第二放电路径。控制单元12与所述第一切换元件SWl电性连接，并依据一控制讯号Sc分别输出一第一切换讯号SI至各个第一切换元件SWl，分别控制各第一切换元件SWl导通或截止，以控制第一共接点及第二共接点的放电电压。第一极性切换单元P是与电源单元串、第一共接点及控制单元12电性连接，并输出一第一操作电压VI，且控制单元12输出一第一调整讯号Spl至第一极性切换单元P，控制第一操作电压Vl之极性，使第一操作电压Vl为一交流电压。第二极性切换单元Q是与电源单元串、第二共接点及控制单元12电性连接，并输出一第二操作电压V2，且控制单元12输出一第二调整讯号Sp2至第二极性切换单元Q，控制第二操作电压V2之极性，使第二操作电压V2为一交流电压。电源管理系统4的工作原理是与电源管理系统I类似，不同的是，电源管理系统4具有双输出，其可视为将一电源管理系统I与一电源管理系统3进行串接，藉以同时独立提供第一操作电压Vl及第二操作电压V2，而不会相互影响，故其工作原理请参考电源管理系统I及电源管理系统3的说明。
除此之外，前述之各种电源单元的变化态样皆可应用于电源单元Ul U6，相关的工作原理亦与前述相同，兹不加以赘述。请参照图1lA所示，其为本发明较佳实施例之一种电源管理系统5的示意图。电源管理系统5与电源管理系统4大致相同，不同的是，电源管理系统5更包括至少一第三二极体D3及至少一第二切换元件SW2。在本实施例中，第三二极体D3及第二切换元件SW2的数量分别以四个为例进行说明，但在不同的实施例中，第三二极体D3及第二切换元件SW2的数量亦可为一个、两个或其他数量，本发明并不予以限定。各第三二极体D3的一端是分别与电源单元Ul U6其中之一电性连接，另一端连
接至一第三共接点。各第二切换元件SW2的一端是分别与电源单元Ul U6其中之一电性连接，另一端连接至一第四共接点，且各第二切换元件SW2与控制单元12电性连接。第三极性切换单元R是与第三共接点、第四共接点及控制单元12电性连接，并输出一第三操作电压V3。控制单元12依据一控制讯号Sc输出一第二切换讯号S2至该第二切换元件SW2，控制第二切换元件SW2导通或截止，以控制第三共接点及第四共接点间之电压；第三极性切换单元R依据控制单元12所输出之一第三调整讯号Sp3，控制第三操作电压V3之极性。

此外，请搭配参照图1lB及图1lC所示，相较于电源管理系统4，电源管理系统5的电源单元U2 U5的电池模组B与第一切换元件SWl之间更具有一条电流路径，以耦接第三极性切换单元R，但其电路结构及工作原理，仍与前述并无不同。为方便说明，本实施例由上至下将电源单元定义为第一级到第六级电源单元Ul W。第一操作电压Vl与第二操作电压V2的控制请参考前述电源管理系统I及电源管理系统3的说明。当第三操作电压V3需要输出一电池模组B的电压时，控制单元12可将第二级电源单元U2所对应的第二切换开关SW2导通，并将第三、四、五级电源单元U3、U4、U5所对应的第二切换开关SW2截止，即可让第二级电池模组U2放电至第三极性切换单元R，获得所需之电压。当第三操作电压V3需要输出二电池模组B的电压时，控制单元12可将第二、三级电源单元U2、U3所对应的第二切换开关SW2导通，并将第四、五级电源单元U4、U5所对应的第二切换开关SW2截止，即可让第二、三级电源单元U2、U3放电至第三极性切换单元R，获得所需之电压。以此类推。是以，透过控制单元12输出的第一切换讯号S1、第二切换讯号S2控制各切换元件的导通/截止组合，搭配控制各极性切换单元的输出电压的极性，电源管理系统5输出第一操作电压V1、第二操作电压V2及第二操作电压V3，且两两之间的相位差可为120度，也就是说，电源管理系统5可提供一三相交流电源(three phase AC power)的输出。需要特别注意的是，前述之各种电源单元的变化态样皆可应用于电源单元Ul U6，相关的工作原理亦与前述相同，以下以图1lD 图1lG所示的电源单元Ula U6a为例，对本实施例的工作原理进行进一步的说明。请参照图1lA并搭配图1lD 图1lG所示，其中图1lD为电源单元Ul的变化态样电源单元Ula的示意图，图1lE为电源单元U2或U3的变化态样电源单元U2a或U3a的示意图，图11 为电源单元况货邪的变化态样电源单元U4a及U5a的示意图，图1IG为电源单元U6的变化态样电源单元U6a的示意图。
电源单元Ula U6a与电源单元Ul U6不同的是，电源单元Ula U6a更包括一第四二极体D4、一第五二极体D5、一第六二极体D6、一第三切换元件SW3以及一第四切换元件SW4。请同时参照图12A 12E所示，其中图12A为电源管理系统5搭配电源单元Ula U6a各切换元件的各种状态组合的示意图，未列出的第四切换元件SW4则为截止状态，图12B为电源管理系统5的各操作电压对应图12A所列之各切换元件的各种状态组合的电压值，图12C 图12E分别为各操作电压Vl V3的输出波形示意图。是以，透过控制单元12输出的第一切换讯号S1、第二切换讯号S2、第三切换讯号S3及第四切换讯号S4控制各切换元件的导通/截止组合，搭配控制各极性切换单元的输出电压的极性，电源管理系统5输出第一操作电压V1、第二操作电压V2及第三操作电压V3，且两两之间的相位差为120度，也就是说，电源管理系统5可提供一三相交流电源的输出。请参照图13所示，其为本发明较佳实施例之一种电源管理系统的示意图。电源管理系统5a与电源管理系统5大致相同，不同的是，第二切换元件SW2及第三二极体D3的连接位置交换，且连接方式相反，然电源管理系统5a整体的工作原理仍与电源管理系统5相同。另外，值得一提的是，在本实施例中，虽以六电源单元为例进行说明，但在实际运用上亦可搭配其他数量的电源单元，本发明并不予以限定。请参照图14A所示，其为第一极性切换单元13a的示意图。当然此实施态样亦可应用于第一极性切换单元P或第二极性切换单元17、18、Q或第三极性切换单元R，第一极性切换单元13a包括一第一电晶体Tl、第二电晶体T2、第三电晶体T3、第四电晶体T4、第一整流二极体Da、第二整流二极体Db、第三整流二极体Dc、第四整流二极体Dd、第一控制端Spla与第二控制端Splb。当第一控制端Spla为高电位,且第二控制端Splb为低电位时,第一电晶体Tl、第二电晶体T2导通，电流由节点Pl流经第一电晶体Tl、节点P3、负载(图未绘示)、节点P4、第二电晶体T2到节点P2，当第一控制端Spla为低电位，且第二控制端Splb为高电位时，第三电晶体T3、第四电晶体T4导通，电流由节点PI流经第三电晶体T3、节点P4、负载、节点P3、第二电晶体T2到节点P2。请参照图14B所示，其为第一极性切换单元13b的示意图。极性切换单元13b包括一第一直流端(节点P1)、一第二直流端(节点P2)、二交流端(节点P3、P4)、一第一控制端Spla、一第二控制端Splb、一变压器TS、一第一电晶体Tl及一第二电晶体T2,变压器TS具有一初级圈TSl及一次级圈TS2，其中初级圈TSl具有第一初级端、第二初级端及一中间抽头端，中间抽头端连接至第一直流端(节点P1)，次级圈TS2之两端分别连接至二交流端(节点P3、P4)。第一电晶体Tl电性连接至第一初级端、第二直流端(节点P2)及第一控制端Spla,提供一第一初级端与第二直流端间之单向电流路径,且由第一控制端Spla控制其导通与截止。第二电晶体T2电性连接至第二初级端、第二直流端(节点P2)及第二控制端Splb，提供一第二初级端与第二直流端(节点P2)间之单向电流路径，且由第二控制端Sp2b控制其导通与截止。其中初级圈TS1、第一直流端(节点Pl)及第二直流端(节点P2)可接受电源单元串之放电电压，放电电压为一以特定频率由峰值到零或最低值之间变动之电压，经由该第一电晶体Tl与第二电晶体T2于放电电压为零或最低值时交互切换导通与截止以切换输出之极性，于次级圈TS2及二交流端(节点P3、P4)输出交流电。请参照图14C所示，其为第一极性切换单元13c的示意图。与第一极性切换单元13b相比，第一极性切换单元13c更包括一第一整流二极体Da及一第二整流二极体Db。第一整流二极体Da与第一电晶体Tl并联，提供一逆向电流路径。第二整流二极体Db与第二电晶体T2并联，提供一逆向电流路径。其中当第一电晶体Tl与第二电晶体T2皆截止时，二交流端(节点P3、P4)及次级圈TS2可接受一交流电输入，并由初级圈TS1、第一整流二极体Da及第二整流二极体Db整流成一直流电压，由第一直流端(节点Pl)及第二直流端(节点P2)输出，并对各电源单元充电。需要特别注意的是，前文所述之各种以电源管理系统2为基础进行变化的实施态样，其技术特征皆可套用于电源管理系统3，其区别仅在于第一二极体Dl的第一共接点的不同而已，故不加以赘述，然其仍应属本发明揭露之范围。综合上述,依据本发明之一种电源管理系统是藉由控制单兀输出一第一切换讯号至第一切换元件，以控制第一切换元件导通或截止，并且藉由控制第一极性切换单元调整第一操作电压的极性，从而使第一操作电压为交流电压，不仅如此，更可透过连接额外的切换元件或二极体，使得电源管理系统除提供放电外，亦可具备可被充电、保护电源单元或多相输出等功能，以避免功率的损耗，同时又能够依据充电电压、输出电压的需求或各电池模组的状态，调整电源单元的连接组态。以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本案之精神与范畴，而对其进行之等效修改或变更，均应包含于后附之权利要求书中。
权利要求
1.一种电源管理系统,包括 多个电源单元，所述电源单元串联连接形成一电源单元串，各该电源单元包括一电池模组、一第一切换元件，且该电池模组及该第一切换元件串联连接形成一串联模组； 至少一第一二极体，各该第一二极体之一端分别与所述电源单元其中之一电性连接，且该第一二极体之另一端连接至一第一共接点，并形成一放电路径； 一控制单元，与所述第一切换元件电性连接，并依据一控制讯号分别输出一第一切换讯号至各该第一切换元件，分别控制各该第一切换元件导通或截止，以控制该第一共接点的放电电压；以及 一第一极性切换单元，与该电源单元串、该第一共接点及该控制单元电性连接，并输出一第一操作电压，且该控制单元输出一第一调整讯号至该第一极性切换单元，控制该第一操作电压之极性。
2.如权利要求1所述之电源管理系统，其中各该电源单元还包括一第二二极体，与该串联模组并联连接，提供一放电旁通路径。
3.如权利要求2所述之电源管理系统，其中各该电源单元还包括 一第二切换元件，与该串联模组串联连接，该第二切换元件并与该控制单元电性连接，且依据该控制单元所输出一第二切换讯号导通或截止。
4.如权利要求1所述之电源管理系统，其中各该电源单元还包括 一第二二极体，与该电池模组及该第一切换元件电性连接，提供一充电路径。
5.如权利要求4所述之电源管理系统，其中各该电源单元还包括 一第二切换元件，与该串联模组电性连接，提供一充电旁通路径，该第二切换元件并与该控制单元电性连接，且依据该控制单元所输出之一第二切换讯号导通或截止。
6.如权利要求1所述之电源管理系统，还包括 至少一第二切换元件，分别与各该第一二极体并联连接，提供一充电电流路径，该第二切换元件并与该控制单元电性连接，且依据该控制单元所输出之一第二切换讯号导通或截止。
7.如权利要求1所述之电源管理系统，还包括 至少一第二二极体，各该第二二极体之一端分别与所述电源单元其中之一电性连接，另一端连接至一第二共接点； 一第二极性切换单元，与该电源单元串、该第二共接点及该控制单元电性连接，并输出一第二操作电压，该第二极性切换单元依据该控制单元所输出之一第二调整讯号，控制该第二操作电压之极性。
8.如权利要求3所述之电源管理系统，还包括 至少一第三二极体，各该第三二极体之一端分别与所述电源单元其中之一电性连接，另一端连接至一第二共接点； 一第二极性切换单元，与该电源单元串、该第二共接点及该控制单元电性连接，并输出一第二操作电压，该第二极性切换单元依据该控制单元所输出之一第二调整讯号，控制该第二操作电压之极性。
9.如权利要求4所述之电源管理系统，还包括 一电流控制器，电性连接该第一极性切换单元及该电源单元串，提供该充电路径；一整流单元，与该第一极性切换单元并联连接，提供该充电路径。
10.如权利要求7所述之电源管理系统，还包括 至少一第三二极体，各该第三二极体之一端分别与所述电源单元其中之一电性连接，另一端连接至一第三共接点； 至少一第二切换元件，各该第二切换元件之一端分别与所述电源单元其中之一电性连接，另一端连接至一第四共接点，各该第二切换元件依据该控制讯号所输出之一第二切换讯号导通或截止；以及 一第三极性切换单元，与该第三共接点、该第四共接点及该控制单元电性连接，并输出一第三操作电压，并依据该控制单元所输出之一第三调整讯号，控制该第三操作电压之极性。
11.如权利要求2所述之电源管理系统，还包括 至少一第二切换元件，分别与各该第一二极体串联连接，该第二切换元件并与该控制单元电性连接，且依据该控制单元所输出之一第二切换讯号导通或截止。
12.如权利要求11所述之电源管理系统，还包括 至少一第三切换元件，各该第三切换元件分别与所述电源单元其中之一及该控制单元电性连接，并依据该控制单元所输出之一第三切换讯号导通或截止； 至少一第三二极体，各该第三二极体分别与所述第三切换元件其中之一串联连接，且各自电性连接至至少一第二共接点，提供至少一放电电流路径；以及 至少一第二极性切换单元，分别与该电源单元串、其中一所述第二共接点及该控制单元电性连接，并输出至少一第二操作电压，且依据该控制单元所输出之一第二调整讯号控制该第二操作电压之极性。
13.如权利要求1所述之电源管理系统，其中该控制讯号为代表各该电池模组之电容量的讯号或为代表该第一共接点之电压值之讯号或为代表该第一操作电压之电压值之讯号。
14.如权利要求1所述之电源管理系统，其中各该电池模组之电容量与其放电周期之占空比成正比。
15.一种电源管理系统，包括 多个电源单元，所述电源单元电性连接形成一电源单元串，各该电源单元包括一电池模组、一第一切换元件，且该电池模组及该第一切换元件串联连接形成一串联模组； 至少一第二切换元件，各该第二切换元件之一端分别与所述电源单元其中之一电性连接，另一端连接至一第一共接点，形成一放电路径； 至少一第三切换元件，各该第三切换元件之一端分别与所述电源单元其中之一电性连接，另一端连接至一第二共接点，形成另一放电路径； 一第一极性切换单元，与该电源单元串、该第一共接点电性连接，并输出一第一操作电压； 一第二极性切换单元，与该电源单元串及该第二共接点电性连接，并输出一第二操作电压；以及 一控制单元，与所述第一切换元件、所述第二切换元件、所述第三切换元件、该第一极性切换单元及该第二极性切换单元电性连接，并依据一控制讯号分别输出一第一切换讯号至各该第一切换元件，分别控制各该第一切换元件导通或截止，该控制单元依据该控制讯号分别输出一第二切换讯号至各该第二切换元件，分别控制各该第二切换元件导通或截止，以控制该第一共接点的放电电压，该控制单元依据该控制讯号分别输出一第三切换讯号至各该第三切换元件，控制各该第三切换元件导通或截止，以控制该第二共接点的放电电压，该控制单元输出一第一调整讯号至该第一极性切换单元，控制该第一操作电压之极性，该控制单元输出一第二调整讯号至该第二极性切换单元，控制该第二操作电压之极性。
16.如权利要求1或15所述之电源管理系统，其中该第一极性切换单元或该第二极性切换单元包括 一第一直流端、一第二直流端、二交流端、一第一控制端及一第二控制端； 一变压器，具有一初级圈及一次级圈，其中该初级圈具有一第一初级端、一第二初级端及一中间抽头端，该中间抽头端连接至该第一直流端，该次级圈之两端分别连接至该二交流端； 一第一电晶体，电性连接至该第一初级端、该第二直流端及该第一控制端，提供该第一初级端与该第二直流端间之单向电流路径，且由该第一控制端控制其导通与截止； 一第二电晶体，电性连接至该第二初级端、该第二直流端及该第二控制端，提供该第二初级端与该第二直流端间之单向电流路径，且由该第二控制端控制其导通与截止； 一第一整流二极体，与该第一电晶体并联，提供一逆向电流路径；以及一第二整流二极体，与该第二电晶体并联，提供一逆向电流路径，其中该初级圈、该第一直流端及该第二直流端接受一电压以一特定频率于其峰值电压与最低电压之间变动之一直流电压，经由该第一电晶体与该第二电晶体于该直流电压接近或等于其最低电压时交互切换导通与截止以切换该初级圈之电流方向，于该次级圈及该二交流端输出一频率为该特定频率二分之一之交流电，当该第一电晶体与该第二电晶体皆截止时，该二交流端接受一交流电输入，并由该初级圈、该第一整流器及该第二整流器整流成一直流电压，由该第一直流端及该第二直流端输出。
全文摘要
一种可输出交流电的电源管理系统，包括多个电源单元、至少一第一二极体、第一极性切换单元及控制单元。电源单元电性连接形成电源单元串，电源单元包括串联的电池模组及第一切换元件。第一二极体之一端分别电性连接其中一电源单元，另一端连接第一共接点，形成放电路径。第一极性切换单元电性连接第一共接点及电源单元串，并输出第一操作电压。控制单元电性连接第一切换元件及第一极性切换单元，并控制第一切换元件导通或截止，及控制第一极性切换单元输出之极性。
文档编号H02J7/00GK103066633SQ20121038299
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月10日 优先权日2011年10月18日
发明者丁景信 申请人:丁景信