能量供给的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在标称电压下工作的现场设备的能量供给。
【背景技术】
[0002]现有技术中已知许多这种现场设备的能量供给，具有提供可变输出电压的第一能量供给单元，以及能量存储单元。第一能量供给单元经由充电电路馈给能量供给单元，并用这种方法对能量供给单元充电。然后现场设备唯一地由能量供给单元供给。
[0003]图1是现有技术中已知的能量供给单元的框图，其中具有充电电路5的能量存储单元设置在第一能量供给单元3的下游。在本示范实施方式中，具有充电电路5的能量存储单元设计成具有体现为集成电路的充电电路的电池9。例如，太阳能电池可用作第一能量供给单元3，然后其经由充电电路对电池9充电。具有充电电路的电池9设置在现场设备7的下游，该现场设备7唯一地由电池9供给能量。
[0004]在现有技术已知的能量供给单元中，由于电池9内充电电路以及能量存储有效性的技术限制程度，在电池9的充电过程中以及供给能量至现场设备7的过程中，能量由于所述有效性的程度而损失被认为是不利的。此外，能量供给唯一地经由电池9产生被认为是不利的，因为例如可由可用结构空间引起的情况，其中现有技术已知的电路在可用结构空间中是不可能的或者至少是不利的。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种能量供给单元，其克服了现有技术中已知的不利，于是获得了更灵活并且更有效的能量供给。
[0006]这个目的由表现出权利要求1特征的能量供给单元实现。
[0007]根据本发明的能量供给单元，其用于可在标称电压下工作的现场设备，包括具有用于现场设备的可调输出电压的第一能量供给单元，以及能量存储单元，其可经由设置在第一能量供给单元和能量存储单元之间的充电电路充电。根据本发明，充电电路转换至第一状态，其中输出电压超过预定值使得现场设备可经由第一能量供给单元操作，并用剩余能量对能量存储单元充电。在第二状态下，其中输出电压低于预定值，充电电路转换成使得现场设备可经由第一能量供给单元和能量存储单元供给。
[0008]使用根据本发明的能量供给单元，确保现场设备可在第一电压供给单元和能量存储单元之间转换，这样可规避由构造空间(其中使用现有技术的能量供给单元是不可能的)引起的任何限制。由于现场设备设置在电压供给单元和具有充电电路的能量存储单元之间这个事实，在可从第一能量供给单元分接输出电压的任何时间点，现场设备经由所述能量供给单元直接操作也是可行的，如有必要，关于现场设备标称电压剩余的电压差可由能量存储单元提供。这样，几乎能够在每个状态直接使用由第一能量供给单元提供的能量，而没有因有效性程度引起的充电电路和能量存储单元的任何损失，从而提供了一种节能的能量供给。
[0009]当第一能量供给单元体现为太阳能模块时，使用根据本发明的能量供给单元可以是特别有益地。然而，其他能量供给单元作为第一能量供给单元也是可行的，例如，微型风力机。
[0010]特别地，在第一能量供给单元遭受环境波动时，建议的电路是有益的，因为一方面例如由太阳能模块或微型风力机产生的可再生能量可直接使用或者存储起来。在例如太阳能模块由于天气或时刻原因无法提供任何能量的情况下，这里由于能量存储单元依然确保了现场设备的操作。
[0011]在那些第一能量供给单元提供的能量超出操作现场设备所必需的能量的情况下，除了操作现场设备之外，同时给出了对能量存储单元充电的选择。
[0012]当输出电压的预定值等于现场设备的标称电压时，使用建议的电路也是特别有益地。
[0013]当充电电路体现为集成电路时，产生了特别灵活，成本高效，且节省空间的实施方式。例如，这里可使用现场可编程门阵列(FPGA)，包括编程具有合适算法的微控制器或者特别设计的集成电路。此外，可以选择通过外部电路把市场上可买到的、集成的充电电路调整成为根据本发明的能量供给单元。
[0014]为了使充电电路从第一状态转换成第二状态并且反之亦然，提供比较器是有利的，其比较参考电压和与输出电压成比例的电压。这里可通过例如能量存储单元来提供参考电压。充电电路也可以使用这个信号来控制太阳能电池的操作点。
[0015]为了必要时释放能量存储单元以提供等于现场设备标称电压的参考电压，提供电压分配器以产生与输出电压成比例的电压是有益的。这样能够用低得多的参考电压来操作比较器，并且仍然基于现场设备的标称电压设定转换时间。
[0016]为了允许从能量存储单元至现场设备的能量流，并同时阻止能量通过绕过充电电路流入能量存储单元，这样是有益的，即，提供与充电电路并联的二极管或其他合适组件(例如，MOSFET)，并设置他们使得他们在第一状态截至，在第二状态以传导方式连接能量存储单元至现场设备。
[0017]因此二极管的阳极连接至能量存储单元的正端子，阴极连接至现场设备。当现场设备的能量供给由能量存储单元提供时，二极管沿流向导通，这样允许能量从能量存储单元流至现场设备。
[0018]此外，为了阻止沿第一能量供给单元方向流动的任何能量，在第一能量供给单元和现场设备之间设置第二二极管是有益的，第二二极管这样设置使得其在第一状态以传导方式连接现场设备和充电电路至能量供给单元，而在第二状态截止。
[0019]当第一能量供给单元提供的输出电压低于现场设备的标称电压，从而现场设备另外由能量存储单元供给时，供给至现场设备的电压高于供给至第一能量供给单元的电压，所以第二二极管截止。因此第二二极管的阳极连接至第一能量供给单元，而他的阴极连接至现场设备。
[0020]为了避免建议电路的任何振荡，设置充电电路和/或具有充足迟滞、设置在充电电路上游的比较器是有益的，从而避免了充电电路任何反复地持久切换。
【附图说明】
[0021]以下使用附图，参照示范实施方式，详细说明了本发明。附图示出:
[0022]图1是(已经论述的)现有技术的能量供给单元的框图，
[0023]图2是根据本发明的能量供给单元的框图，
[0024]图3是图2中处于第一状态的能量供给单元，
[0025]图4是图2中处于第二状态的能量供给单元，和
[0026]图5是充电电路以及能量存储单元的图。
【具体实施方式】
[0027]图2是根据本发明的能量供给单元的框图。
[0028]根据该框图，现场设备7在第一能量供给单元3和包括充电电路5以及能量存储单元9的另一模块之间接通。通常，能量流可能是单向的，从第一能量供给单元3到现场设备7，而在现场设备7和具有充电电路5及能量存储单元9的模块之间能量流是双向的。
[0029]图3示出图2中处于第一状态的能量供给单元，示出了图2中的模块的单个组件。单个组件被框出以说明图2中分别示出的模块。
[0030]设置太阳能电池作为第一能量供给