发明名称 电池组之阶级 电压操控结合场控之直流马达驱动电路
摘要 电池组由于具有机动性,广泛被应用于各式各样的器具如电动载具等,然而电池组无论蓄电池、燃料电池、热电池或太阳能电池皆具有其物理性基本电压、通常吾人藉串并联以选择其电压及容量,并视负载需要,以阶级电压供应之或以串联线性元件操控之或以截波开关操控之,此项设计主要为提供一种多输出阶级复电压之高效率电路创新设计,以及进一步结合对磁场强度之操控以使直流马达作阶级电压间连续之线性操控直流马达之电路、电压输出或缓慢加速或缓慢回授减速输出者,以及进一步藉串联固态开关元件限电流或定电流输出,以操控马达者。
申请公布号 TW215503 申请公布日期 1993.11.01
申请号 TW081102848 申请日期 1992.04.13
申请人 杨泰和 发明人 杨泰和
分类号 H02P9/00;H02P9/44 主分类号 H02P9/00
代理机构 代理人
主权项 1﹒一种电池组之阶级复电压操控结合场控之直流 马达驱动电路为一种多输出 阶级复电压之高效率电路创新设计,以及进一步结 合对磁场强度之操控以 使直流马达作阶级电压间连续之线性操控直流马 达之电路,电压输出或缓 慢加速或缓慢回授减速输出者,以及进一步藉串联 固态开关元件限电流或 定电流输出,以操控马达者,此项电路主要含:一至 少一组具有磁场F1 01及电枢A101之直流分激或复激马达,其电枢A101为 接受出电 瓶组构成可作阶级复电压输出之驱动电路ASP101所 驱动;其磁场F 101为可由本身绕组串并联或抽头或串联可变电阻 之方式改变磁场强度 或由可变电阻之方式改变磁场强度或由可理电压 之电源所操控等方式构成 之磁场控制器FVP所操控以改变磁场强度者,进而改 变其电枢转速者; 前述操控磁场强度使电枢变化速度之范围为大于 因操控阶级复电压每一阶 级所导致电枢变速之理化范围并能涵盖而能交叉 运用,使电枢驱动转速能 具线性变化而不致中断者;同理在电枢作为发电刹 车减速时亦同;操控磁 场与操控阶级地压可藉人工操控或由一中央控制 器CCU顺序操控,或藉 CT100检知信号回授依电枢跑流回授値与人工操控 设定値作比较条件 或顺序操控者。 2﹒如申请专利范围第1项所述电池组之阶级复电 压操控结合场控之直流马达 驱动电路,其中出电瓶组构成可作阶级复电压输出 之驱动电路含:二组或 二组以上同电压同容量或至少同电压电池单元,含 一次或二次蓄电池或太 阳能电池或燃料电池或热电池(或由呈相互隔离由 交流电力整流等方式构 成之电力单元),藉至少双刀以上之人工操作双投 开关或鼓形开关或电磁 或机力操作之继电器等机电开关元件设置于电瓶 组之每一电池单元间,与 电瓶组呈顺极性串联,上述电瓶组合单独一个或两 个以上串联或并联或并 串联为一电池单元;双刀开关两组不同刀之共同接 点与常闭接点呈对调并 联,即A刀之共同接点与B刀之常闭接点相通,B刀之 共同接点与A刀之 常闭接点相通,各相通接点分别通往电池单元之负 极及正极;每一开关组 之共通接点接往正极之刀组,其共同接点(依输出 电流流向)顺向并联接 有二极体通往其本身之常开接点再通往第一电池 单元正极及输出正端,每 一开关组之共同接点通往负端之刀组,其共同接点 与常开接点(依输出电 流流向)顺向并联接有二极体组,并由常开接点通 往最后组电瓶组之负极 及输出负端;上述机电开关元件可为以人力直接扳 动之开关组或以电磁力 驱动或其他机力所驱动者上述系统操作时具有下 列功能与特色(1)依总 电池单元之公约数对称切换开关组加上开关全开 及全闭可提供最多种复电 压输出以供选择,(2)输出时所有二极体组之并联接 点皆呈闭合可消除 一极体组之顺向压降及热损,(3)二极体组在开关切 换时提供一次阶电 压以减少开关接点间切换电压,以及供作为暂态电 流流径可提高开关接点 寿命,上述开关组除以人工操作外,并可藉一中央 控制器CCU及指令输 入单元1100以操控前述开关组作复电压切换;或进 一步在输出端串联 线性或开关型固态开关元件SSS100,以调整吸燥控与 输入値相对机 电开关操作状态及固态开关工作状态,包括一一直 接以线性固态开关元件 对阶级电压作输出微调或藉操作机电开关使输出 高于所需输出値,再由中 央控制器CCU操控线性固态开关元件之躯动电流以 获得线性输出电压之 调节,若需要调大于一单位电池单元电压位阶之大 电压之调节,则由机电 开关组所达成,故其热损较少,一一直接以开关式 固态开关元件对阶级电 压作输出微调或藉操作机电开关使输出高于所需 输出値,再由中央控制器 CCD操控开关式固态开关元件之驱动脉波宽度以调 节其输出电压之平均 値,若需要调大于一单位电池单元电压位阶之大电 压之调节,则由机电开 关组所达成,由于具有阶级基础电压,故其涟波値 低于直接以全电压作载 波调节者,并可进一步在输出电路加串电流检知装 置CT100,以检测 其输出电流値回授至中央控制器CCT依输入单元之 指令或CCU内藏之 设定値以对机电开关组及固态开关作相对操控者; 此外,可藉下列特定之 操控顺序以达成下列功能:在切换机电开关组时, 依ON时固态开关ON 动作时间滞后于机电开关(以电阻性及电容性负轨 为准),OFF时固态 开关OFF动作时间领先机电开关切断电源(电感、电 容、电阻性负载皆 可)以达到无火花切换机电开关组,此开关组进步 含输出侧之正负极性切 换开关之无火花切换,上述燥作顺序之设定包括以 人工或电磁或机力或流 力操控方式,依上述开关操作顺予作机械性顺序锁 定及延迟或以电路构成 之顺序销定或延迟者;此项电路并在实际应用时, 若功率容量较低者亦可 省去二极体组而以双刀双投开关直接切换其余功 能,亦可进一步结合固态 开关元件及输出电压电流检测元件及藉输入单元 与中央控制器所构成之各 项功能亦同,3﹒如申请专利范围第2项所述由电瓶 组构成可作阶级复电 压戡出之驱动电路含:由单刀单投开关结合二极体 组所构成具和切换式复 电压输出功能,应用时亦可进一步结合固态开关元 件及输出电压电流检测 元件,其藉输入单元与中央控制器所构成上各项功 能亦同。 4﹒如申请专利范围第2项所述由电瓶组构成可作 阶级复电压输出之驱动电路 含:电路中串联于电压单元间之机电式开关组亦可 由固态开关元件所取代 ,并结合二极体组以构成复电压输出,此项藉固态 开关元件串联于电力单 元组之复电压操控电路之主要电路与单刀单投开 关功能相同,串联于电池 单元间之开关元件可进一步结合中央控制及输入 单元及输出电压电流检测 元件构成前述阶级电压间之连裤调节或输出电压 之电流之操控者,亦可进 一步在固态开关元件申侧并设机电开关之接点,藉 着下列之操作顺予以减 少固态开关元件之压降损失与发热,此项电路之操 作顺序如一ON时固态 开关之ON动作在机电开关之前;一一OFF时固态开关 之0FF动作在 机电开关之后,一当其中固态开关作为线性操控或 PWM开关操控时,则 与其并联之机电开关不动作;上述固态开关与机电 开关之操控可藉中央控 制器CCU以操控之或藉人工或电磁或机力或流力以 操控之,开关工作状 态进一步包括一一藉操作机电开关使输出高于所 需输出値,再由中央控制 器CCU操控各线性固态开关元件之斑动电流或藉操 控相串联之电池单元 组中较高电位阶段之电池单元与供给基础电压之 电池单元相串联之固态开 关元件之阻抗以获得线性输出电压之调节,若需要 大于一电压位阶之大电 压之调节则由机电开关组所达成,故其热损较少一 一藉操作机电开关使输 出高于所需输出値,再由中央控制器CCU各固态开关 元件作截流输出或 操控相串联之电池单元组中较高电位阶段之电池 单元与供给基础电压之电 池单元相串联之固态开关元件之驱动脉波宽度以 调节其输出电压之平均値 ,例如CCU操控SSU101.102.104.105皆导通而以截 波操控SS103,若需要大于一电压位阶之大电压之调 节则由机电开关 组所达成,由于具有阶级基础电压,故其涟波値低 于直接以全电压作载波 调节者;一一若前述线性或截波控制波幅与阶级基 础电压分别为等电压之 电池单元所构成,则为求耗电平均亦可进一步藉中 央控制单元CCU同期 交替操控其所属之固态开关元件,使所属电瓶交替 作基础电压供给及调幅 或截波脉动供以使耗电量均一者,上述开关元件仍 作为开关作用而于线路 加串SSS100作为线性或截波操控之阶级电压间之连 续调节元件者, 即藉着可作线性调整或作PWM调制操控之固态开关 元件串设于由电瓶组 及二极体组所构成之可切换复电压输出之电压切 换开关点之间,以形成以 低压为谷底,以次段高压为峰値之线性连续调整PWM 调整输出电压之电 路以形成出谷底电压値至峰値电压値间可调之线 性或PWM操控之低涟波 电压输出或缓慢昇压或缓慢降压者。 5﹒如申请专利范围第1项所述电池组之阶级复电 压操控结合场控之直流马达 驱动电路,其中由电瓶组构成可作阶级复电压输出 之驱动电路含:由两组 或以上同电压同容量或至少同电压之电池单元构 成,并藉树枝型连接固态 或机电开关组以切换改变其串、并联状态进而改 变其输出电压,其特征为 各开关组接点与分流二极体组呈并联分流而藉二 极体组提供次阶分压使接 点组在切换时抑制电压差及由接点组消除二极体 之顺向压降损失为特征, 以及进一步可结合电流检知装置及线性或开关式 固态开关元件并结合一中 央处理装置(CCU)以接受操作指令输入装置之命令, 进而操控机电开 明组、固态开关元件组以调节输出电压或设定输 出限流値以及藉着可作线 性调整或PWM调制操控之固态开关元件串设于由电 瓶组及二极体组所构 成之可切换复电压输出之电压切换开关点之间,以 形成以低压为谷底,以 次段高压为峰値之线性连续调整PWM调整输出电压 之电路,以形成由谷 底电压値至峰値电压値间可调之线性并PWM操控之 低涟波电压输出者, 或在切换机电开关组时,依ON时固态开关ON动作时 间滞后于机电开关 (以电阻性及电容性负载为准),OFF时固态开关OFF动 作时间领先 机电开关切断电源(电感、电容、电阻性负载皆可 )以达到无火花切换机 电开关组,此功能进一步含输出侧之正负极件切换 开关之无火花切换者。图示简单说明: 图1为电池组之阶级复电压操控结合 场控之直流马达驱动电路方块示意图。 图2为由双刀双投开关并联二极体构 成直流马达电枢操控用复电压切换实施例 示意图。 意图。 图4为复电压具截波调整电压波形示 意图。 图5为由双刀双投开关构成直流马达 电枢操控用复电压切换电路实施例示意图 图6为由单刀开关及二极体组构成直 流马达电枢操控用复电压切换电路实施例 示意图。 图7为藉固态开关及二极体组构成直 流马达电枢操控用复电压切换电路实施例 示意图。 图8为复电压具阶级基础电压及线性 调整电压波形示意图。 图9为复电压具阶级基础电压及截波 调整电压波形示意图。 图10为藉树枝状开关电路及串联二极 体组构成直流马达电枢操控用复电压切换 电路实施例示意图。 图11为图10之低压切换线路例。 图12为图10之中电压切换线路例。 图13为图10之高电压切换线路例。 图14为由单投开关结合二极体构成直 流马达电枢操控用复电压切换电路实施例 示意图。 图15为由固态开关元件构成直流马达 电枢操控用复电压切换电路实施例示意图
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