电池结合超级电容的供电装置的制作方法

本发明是有关于一种供电技术，特别是有关于一种电池结合超级电容的供电装置，可应用于对一种在初始启动需要快速瞬间大电流的负载，例如汽车引擎的启动马达，提供一种具有初始瞬间大电流的供电功能。

背景技术：

1、汽车为广为流行的一种交通工具，其主要是利用汽油引擎作为行进时的动力来源。传统的汽车引擎在启动的时候，是使用一个铅酸电池配合一个电动马达来做为启动汽油引擎的动力来源，也就是由铅酸电池提供电力给马达，再借由马达的运转来启动汽车引擎的运转。

2、然而铅酸电池在实际应用上，却存在有一个问题，也就是其放电和充电的速度较慢，而且在初始刚连通至启动马达的时候，只能提供一个较小的瞬间初始电流，因此启动马达的瞬间初始运转只具有较小的加速度，从而造成汽车引擎启动较慢的结果。

3、有鉴于以上问题，汽车业界需要一种解决方案，可用来在汽车引擎要启动的时候，对汽车引擎的启动马达提供一快速的初始瞬间大电流，使马达的瞬间初始运转具有较大的加速度，因此能更为快速地启动汽车引擎。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于针对前述问题提出一种解决方案，也就是提供一种电池结合超级电容的供电装置，可取代传统现有的铅酸电池，用来在汽车引擎要启动的时候，对汽车引擎的启动马达提供一快速的初始瞬间大电流，使马达的瞬间初始运转具有较大的加速度，因此能更为快速及有效地启动汽车引擎。

2、但广义而言，本发明的电池结合超级电容的供电装置并不限定于应用于汽车引擎的启动马达，而是可广泛应用于在初始启动需要较大的瞬间电流的任何一种负载。

3、本发明为达上述目在，所实行的技术手段为本发明的电池结合超级电容的供电装置至少包含：(a)一电池组，可用来提供一电池电压；(b)一超级电容器，可用来提供一超级电容功能；(c)一开关单元，设置在该超级电容器的输出端，可在被切换至通路状态的时候，将该超级电容器连接至该负载及该外部充电电源；(d)一双向电压升降变换单元，是将该电池组同时连接至该负载和该外部充电电源，可对该电池组的放电和充电提供一电压升降变换功能；(e)一第一电压侦测单元，是连接至一第一节点，且该第一节点位于该电池组和该双向电压升降变换单元之间，用以侦测该第一节点上的电压值；(f)一第二电压侦测单元，是连接至一第二节点，且该第二节点位于该双向电压升降变换单元和该负载及该外部充电电源之间，用以侦测该第二节点上的电压值；(g)一主控单元，可于该负载或该外部充电电源被启动的时候，回应接收该第一电压侦测单元和该第二电压侦测单元所侦测到的电压值，用来据以控制该开关单元及该双向电压升降变换单元的操作模式；当该负载被启动的时候，该主控单元回应执行一放电控制程序，使该开关单元切换至导通状态，并同时使该双向电压升降变换单元切换至正向降压模式，从而使该超级电容器通过该开关单元，并同时使该电池组通过该双向电压升降变换单元来供应电力给该负载。

4、相反的，当该外部充电电源被启动的时候，该主控单元回应执行一充电控制程序，让该开关单元切换至导通状态，并同时让该双向电压升降变换单元切换至反向升压模式，使该外部充电电源所提供的电力可通过该开关单元来充电至该超级电容器，并同时通过该双向电压升降变换单元来充电至该电池组。

5、所述的负载为一车辆引擎的启动马达。

6、所述的外部充电电源为一车辆引擎的发电机。

7、所述的电池组为一锂电池组。

8、所述的超级电容器为一种电容量大于0.1法拉的电容器。

9、所述的开关单元为一继电器、固态继电器、或电子开关的其中一种。

10、所述的双向电压升降变换单元为一种四晶体管切换器型的双向电压升降变换电路。

11、所述的主控单元为一嵌入式微处理器。

12、所述的主控单元为一可编程的逻辑电路，其可用类型包括特殊应用集成电路(asic)、现场可编程逻辑门阵列(fpga)、可编程逻辑设备(pld)、可编程逻辑阵列(pla)、以及可编程阵列逻辑(pal)。

13、所述的双向电压升降变换单元在初始化时是设定至一待机供电模式，用来让该电池组可通过该双向电压升降变换单元来提供一待机状态用的电力。

14、本发明为达上述目在，所实行的另一技术手段为本发明的电池结合超级电容的供电装置至少包含：(a)一电池组，可用来提供一电池电压；(b)一超级电容器，可用来提供一超级电容功能；(c)一开关单元，设置在该超级电容器的输出端，可在被切换至通路状态的时候，将该超级电容器连接至该负载及该外部充电电源；(d)一双向电压升降变换单元，是将该电池组同时连接至该负载和该外部充电电源，可对该电池组的放电和充电提供一电压升降变换功能；(e)一第一电压侦测单元，是连接至一第一节点，且该第一节点位于该电池组和该双向电压升降变换单元之间，用以侦测该第一节点上的电压值；(f)一第二电压侦测单元，是连接至一第二节点，且该第二节点位于该双向电压升降变换单元和该负载及该外部充电电源之间，用以侦测该第二节点上的电压值；(g)一主控单元，可于该负载或该外部充电电源被启动的时候，回应接收该第一电压侦测单元和该第二电压侦测单元所侦测到的电压值，用来据以控制该开关单元及该双向电压升降变换单元的操作模式；当该负载被启动的时候，该主控单元回应执行一放电控制程序，让该开关单元切换至导通状态，并同时让该双向电压升降变换单元切换至正向降压模式，使该超级电容器通过该开关单元并同时让该电池组通过该双向电压升降变换单元来供应电力给该负载；当该外部充电电源被启动的时候，该主控单元回应执行一充电控制程序，让该开关单元切换至导通状态，并同时让该双向电压升降变换单元切换至反向升压模式，使该外部充电电源所提供的电力可通过该开关单元来充电至该超级电容器，并同时通过该双向电压升降变换单元来充电至该电池组。

15、所述的负载为一车辆引擎的启动马达。

16、所述的外部充电电源为一车辆引擎的发电机。

17、所述的电池组为一锂电池组。

18、所述的超级电容器为一种电容量大于0.1法拉的电容器。

19、所述的开关单元为一继电器、固态继电器、或电子开关的其中一种。

20、所述的双向电压升降变换单元为一种四晶体管切换器型的双向电压升降变换电路。

21、所述的主控单元为一嵌入式微处理器。

22、所述的主控单元为一可编程的逻辑电路，其可用类型包括特殊应用集成电路(asic)、现场可编程逻辑门阵列(fpga)、可编程逻辑设备(pld)、可编程逻辑阵列(pla)、以及可编程阵列逻辑(pal)。

23、所述的双向电压升降变换单元在初始化时是设定至一待机供电模式，用来让该电池组可通过该双向电压升降变换单元来提供一待机状态用的电力。

24、在以上的放电程序，本发明的电池结合超级电容的供电装置便可先让超级电容器透过导通状态on的开关单元来提供一快速的瞬间大电流给负载；接着让电池组透过切换至放电通道的双向电压升降变换单元来进行电池放电而提供一稳定的电流给负载。

25、相反的，在以上的充电程序，本发明的电池结合超级电容的供电装置便可经由导通状态on的开关单元来对超级电容器进行充电，并同时经由切换至充电通道的双向电压升降变换单元来对电池组进行充电。

26、总结而言，本发明的电池结合超级电容的供电装置可在有需要对负载提供电力的时候，同时利用电池组和超级电容器来提供电力给负载，并且在刚启动的瞬间可提供一快速的初始瞬间大电流；而在有需要充电的时候，同样可有效地利用一外部充电电源来同时充电至电池组和超级电容器。因此本发明便针对前述问题提出一种可行的解决方案，也就是提供了一种电池结合超级电容的供电装置，可取代传统现有的铅酸电池，用来在汽车引擎要启动的时候，对汽车引擎的启动马达提供一快速的初始瞬间大电流，使马达的瞬间初始运转具有较大的加速度，因此能更为快速地启动汽车的引擎。

27、本发明所采用的具体实施例，将借由以下的实施例及附呈图式作进一步的说明。