專利名稱：電源裝置及電源陣列的測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源裝置，特別是涉及一種電源裝置及電源陣列的測 試方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今儲能元件廣泛運用于家電設(shè)備、手持式裝置(例如行動電話 (Mobile Phone )、個人數(shù)位助理(Personal Digital Assistant, PDA )等) 及交通工具等產(chǎn)品，以滿足人們對獨立能源系統(tǒng)的需求。狹義的儲能元件 主要指電池，包含一次電池及二次電池產(chǎn)品；而廣義的儲能元件則泛指所 有具備儲能功能的元件，包括暫時性儲能的電容及電感，還有一種介于電 池與電容間的超級電容(Super capacitor)也包括在內(nèi)。
電容是以物理反應(yīng)的電位能形式來儲能，在制作上較為簡單，且具有 充放電速度快、高功率密度的特性，但是物理儲能的效果卻不佳(即儲能容 量較小)，所以只能被當(dāng)做短暫儲能使用。
電池可分為一次電池及二次電池。 一次電池僅能使用一次，無法通過 充電的方式再補充已被轉(zhuǎn)化掉的化學(xué)能。而二次電池主要是要是利用化學(xué) 能的方式來進行能量儲存，因此其能量儲存密度將會明顯優(yōu)于一般電容，而 可應(yīng)用于各種電力供應(yīng)裝置，但在此同時，其所能產(chǎn)生的瞬間電力輸出會 受限于化學(xué)反應(yīng)速率，因此無法快速的充放電或進行高功率輸出，且在多 次充放電后容量會下降，甚至長時間不使用，也會有容量下降問題。
超級電容是一種介于電池與電容間的元件，又稱雙電層電容 (Electrical Double-Layer Capacitor),通過部分物理儲能、部分化學(xué)儲 能架構(gòu)，其功率密度及能量密度介于電池與電容間。但是，超級電容因具 有化學(xué)材料而具化學(xué)特性，而易有漏電現(xiàn)象，又加上因還有部份是物理特 性的放電速度快的現(xiàn)象，前述兩種因素下很快就會沒電，且受限于電解質(zhì) 的分解電壓(水系電解質(zhì)IV、有機電解質(zhì)約2.5V),所以其耐電壓低，再 加上受到電極材料的成本影響，超級電容具有比其他電容、電池高的價格 能量比。
現(xiàn)有儲能元件的技術(shù)，皆無法同時達(dá)到壽命長(高充放電次數(shù))、高能 量儲存密度、瞬間高功率的輸出、快速充放電等優(yōu)點，且目前的二次電池及 超級電容皆需要電解液以化學(xué)的方式儲存電能，并無法在一般現(xiàn)今的半導(dǎo) 體制程下制造，因此一旦在封裝完成后，其儲存電能的容量較不易改變，且周邊相關(guān)的電路在規(guī)劃上也較不彈性，所以現(xiàn)有技術(shù)仍有改良精進之處。
隨著電子電路技術(shù)的日益成熟，電路設(shè)計也趨向多功能整合以及更小 的電路面積發(fā)展。然而，由于集成電路制程的限制，為了維持品質(zhì)一致性 以達(dá)到電源輸入后電路運作正常的目的，所以，開發(fā)一種在封裝之前進行 檢測，以確保早期品質(zhì)及封裝后的電源輸入的穩(wěn)定性等功效的電源陣列的 測試方法提供電源裝置使用為由其必要性。
由此可見，上述現(xiàn)有的現(xiàn)有儲能元件的技術(shù)在結(jié)構(gòu)及方法上，顯然仍 存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題,相 關(guān)廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設(shè)計被 發(fā)展完成，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新的 電源裝置及電源陣列的測試方法，實屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng) 前業(yè)界極需改進的目標(biāo)。
有鑒于上述現(xiàn)有的儲能元件的技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此 類產(chǎn)品設(shè)計制造多年豐富的實務(wù)經(jīng)驗及專業(yè)知識，并配合學(xué)理的運用，積極 加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新的電源裝置及電源陣列的測試方法，能夠 改進一般現(xiàn)有的現(xiàn)有儲能元件的技術(shù)，使其更具有實用性。經(jīng)過不斷的研 究、設(shè)計，并經(jīng)反復(fù)試作及改進后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實用價值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，解決現(xiàn)有儲能元件無法快速檢測的技術(shù)問題，而 提供一種電源陣列的快速測試方法，適用于測試一包含多數(shù)個儲能單元的 電源陣列，且能達(dá)到大幅縮短該電源陣列的測試時間的功效，因此非常適 于實用。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。
本發(fā)明電源陣列的測試方法，包含 (A)將該電源陣列實質(zhì)均分為兩個陣列，且分別判斷該二陣列是否有 故障；
(B) 對有故障的陣列判斷是否只包含一個儲能單元，若是，則判 斷該儲能單元故障，若否，則跳到步驟(C);及
(C) 將有故障的陣列再實質(zhì)均分為兩個陣列，且分別判斷該二陣 列是否有故障，然后重復(fù)步驟(B)。
此外，本發(fā)明的另 一 目的為提供一種電源裝置，該電源裝置解決了現(xiàn)有 儲能元件無法快速檢測的技術(shù)問題，且能達(dá)到大幅縮短測試時間的功效，因 此非常適于實用。
本發(fā)明的電源裝置，包含
一電源陣列，包括多數(shù)個呈陣列排列的儲能單元，且每一個儲能單元
5用以儲存電能；
一陣列規(guī)劃器，致能或非致能每一儲能單元；及
一處理，元，i判，，能中的儲，單元^"形成^j一陣列是否有"障:、
致能，且該處理單元分別判斷該二陣列是否有故障；
當(dāng)有故障的陣列只包含一個儲能單元時，該處理單元判斷該儲能單元 故障；
當(dāng)有故障的陣列包含超過一個儲能單元時，該陣列規(guī)劃器將有故障的 該陣列再實質(zhì)均分為兩個陣列以分成二次致能，且該處理單元再分別判斷 該二陣列是否有故障。
借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明電源裝置及電源陣列的測試方法至少具有 下列優(yōu)點及有益效果
本發(fā)明的電源裝置和測試方法逐次將待測的電源陣列分成二子電源 陣列，當(dāng)一子電源陣列的實際電容值可以符合一誤差范圍內(nèi)時，不必再一 一對其中的每一個儲能單元作測試，換句話說，可以使該電源陣列的測試 時間復(fù)雜度降低為OGog2"),以大幅縮短該電源陣列的測試時間，因此，可 以達(dá)到快速測試的功效。
綜上所述，本發(fā)明具有上述諸多優(yōu)點及實用價值，其不論在設(shè)備及方 法或功能上皆有較大改進，在技術(shù)上有顯著的進步，并產(chǎn)生了好用及實用 的效果，且較現(xiàn)有的現(xiàn)有儲能元件具有增進的突出功效，從而更加適于實 用，誠為一新穎、進步、實用的新設(shè)計。


圖1是本發(fā)明的電源裝置方框圖2是本實施例的磁性電容與其他現(xiàn)有能量儲存媒介的比較示意圖； 圖3是本實施例中磁性電容的結(jié)構(gòu)示意圖4是本實施例的磁性電容另 一實施例中第一磁性電極的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖5是本發(fā)明另一實施例中一儲能單元組的示意圖6是一電源裝置的電源陣列示意圖7是當(dāng)該電源陣列充電時的測試單元示意圖8是當(dāng)該電源陣列放電時的測試單元示意圖9是一電源裝置的處理單元的方框圖IO是一電源裝置的陣列規(guī)劃器的示意圖11是本發(fā)明的測試方法的一實施方式流程圖12是本發(fā)明的測試方法的一實施方式的子流程圖13是一儲能單元的樹狀圖范例；圖14是本發(fā)明的測試方法的另一實施方式流程圖；及 圖15是本發(fā)明的測試方法的另一實施方式的子流程圖。
具體實施例方式
為更進一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功 效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的電源裝置及電源陣列 的測試方法其具體實施方式
、方法、步驟、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說 明如后。
請參閱圖1與圖6，本實施例的電源裝置包括 一電源陣列1、 一測試 單元2、 一處理單元3，及一陣列規(guī)劃器4。
本發(fā)明中的電源陣列1是由多數(shù)個儲能單元11所組成，而在本實施例 中，該儲能單元11為^f茲性電容單元。因為^f茲性電容單元是一種新穎的儲能 元件，且較一般的電池、電容、超級電容具有許多優(yōu)點，因此以下先對磁 性電容單元作一介紹，之后再詳述如何針對一電源陣列1中的該等儲能單 元11進行快速測試。
》茲性電容單元介紹
該-茲性電容單元可以是單一個》茲性電容或是由多數(shù)個^茲性電容以串 聯(lián)、并聯(lián)或混合串并聯(lián)方式組成的一》茲性電容組。本實施例應(yīng)用的磁性電 容是一種以硅半導(dǎo)體為原料，在一定的磁場作用下通過物理儲能方式實現(xiàn) 高密度、大容量儲存電能的儲能元件。且磁性電容具有輸出電流大、體積 小、重量輕、超長使用壽命、充放電能力佳及沒有充電記憶效應(yīng)等特性，因 此拿來做為備用電源裝置的蓄電元件以取代一般鉛酸蓄電池組，除了可以 減少備用電源裝置的體積、重量和制造成本，而且可以實現(xiàn)系統(tǒng)免維護以 及提高系統(tǒng)使用壽命等優(yōu)點。
請參閱圖2，由于現(xiàn)有能量儲存媒介(例如傳統(tǒng)電池或超級電容)主 要是利用化學(xué)能的方式來進行能量儲存，因此其能量儲存密度將會明顯優(yōu) 于一般電容，而可應(yīng)用于各種電力供應(yīng)裝置，但在此同時，其所能產(chǎn)生的 瞬間電力輸出也會受限于化學(xué)反應(yīng)速率，而無法快速的充放電或進行高功 率輸出，且充放電次數(shù)有限，過度充放時易滋生各種問題。相比于此，由于 磁性電容中儲存的能量全部以電位能的方式進行儲存，因此，除了具有可與 一般電池或超級電容匹配的能量儲存密度夕卜，更因充分保有電容的特性，而 具有壽命長(高充放電次數(shù))、無記憶效應(yīng)、可進行高功率輸出、快速充放 電等特點，所以可有效解決當(dāng)前電池所遇到的各種問題。參閱圖3,磁性電容
600包含有一第一磁性電極610、 一第二磁性電極620，以及位于其間的一 介電層630。其中第一-茲性電極610與第二》茲性電極620是由具磁性的導(dǎo)電 材料所構(gòu)成，并藉由適當(dāng)?shù)耐饧与妶鲞M行磁化，使第一磁性電極610與第二》茲性電極620內(nèi)分別形成》茲偶才及(Magenetic Dipole) 615與625,以于 磁性電容600內(nèi)部構(gòu)成一磁場，對帶電粒子的移動造成影響，從而抑制磁 性電容600的漏電流。
所需要特別強調(diào)的是，圖3中的磁偶極615與625的箭頭方向僅為一 示意圖。對熟習(xí)該項技藝者而言，應(yīng)可了解到磁偶極615與625實際上是 由多個整齊排列的微小磁偶極所迭加而成，且在本發(fā)明中，磁偶極615與 625最后形成的方向并無限定，例如可指向同一方向或不同方向。介電層 630則是用來分隔第一磁性電極610與第二磁性電極620，以于第一磁性電 極610與第二^f茲性電極620處累積電荷，儲存電位能。在本發(fā)明的一實施 例中，第 一磁性電極61 與第二磁性電極62 0包含有磁性導(dǎo)電材質(zhì)，例如 稀土元素，介電層630則是由氧化鈦(Ti03)、氧化鋇鈦(BaTi03)或一半 導(dǎo)體層，例如氧化石圭(Silicon Oxide)所構(gòu)成，然而本發(fā)明并不限于此，因 此第一磁性電極610、第二磁性電極620與介電層630均可視產(chǎn)品的需求而 選用適當(dāng)?shù)钠渌牧稀?br> 比喻說明本發(fā)明》茲性電容的操作原理如下。物質(zhì)在一定^茲場下電阻改 變的現(xiàn)象，稱為「磁阻效應(yīng)」，磁性金屬和合金材料一般都有這種磁電阻現(xiàn) 象，通常情況下，物質(zhì)的電阻率在磁場中僅產(chǎn)生輕微的減??；在某種條件 下，電阻率減小的幅度相當(dāng)大，比通常磁性金屬與合金材料的磁電阻值高 出10倍以上，而能夠產(chǎn)生很龐大的磁阻效應(yīng)。若是進一步結(jié)合麥斯威爾-華格納(Maxwell-Wagner)電路模型，磁性顆粒復(fù)合介質(zhì)中也可能會產(chǎn)生 很龐大的磁電容效應(yīng)。
在一般電容中，電容值C是由電容的面積A、介電層的介電常數(shù)s。 、 ~ 及厚度d決定，如下式所示。
—d
然而在本發(fā)明中，磁性電容600主要利用第一磁性電極610與第二磁 性電極620中整齊排列的磁偶極來形成磁場來，使內(nèi)部儲存的電子朝同一 自旋方向轉(zhuǎn)動，進行整齊的排列，所以可在同樣條件下，容納更多的電荷，進 而增加能量的儲存密度。類比于一般電容，磁性電容600的運作原理相當(dāng) 于藉由磁場的作用來改變介電層630的介電常數(shù)，而造成電容值的大幅提 升。
此外，在本實施例中，第一》茲性電極610與介電層630間的介面631 以及第二石茲性電極620與介電層630間的介面632均為一不平坦的表面，使 得介面631與介面632的面積相比于一^:平坦的表面其表面積A更大，而 能進一步提升磁性電容600的電容值C。
請參閱圖4,本發(fā)明的另一實施例中第一》茲性電極610的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，第一》茲性電才及610為一多層結(jié)構(gòu)，包含有一第一》茲性層612、 一隔 離層614以及一第二磁性層616。其中隔離層614由非磁性材料所構(gòu)成，而 第一磁性層612與第二》茲性層616則包含有具;茲性的導(dǎo)電材料，并在石茲化 時，藉由不同的外加電場，使得第一磁性層612與第二磁性層614中的磁 偶極613與617分別具有不同的方向，例如在本發(fā)明的一較佳實施例中，磁 偶極613與617的方向為反向，而能進一步抑制磁性電容600的漏電流。此 外，需要強調(diào)的是，磁性電極610的結(jié)構(gòu)并不限于前述的三層結(jié)構(gòu)，而可 以類似的方式，以多數(shù)個磁性層與非磁性層不斷交錯堆迭，再藉由各磁性 層內(nèi)磁偶極方向的調(diào)整來進一步抑制磁性電容600的漏電流，甚至達(dá)到幾 乎無漏電流的效果。
此外，由于現(xiàn)有儲能元件多半以化學(xué)能的方式進行儲存，因此都需要 有一定的尺寸，否則往往會造成儲量效率的大幅下降。相比于此，本發(fā)明 的磁性電容600是以電位能的方式進行儲存，且因所使用的材料可適用于 半導(dǎo)體制程，所以可藉由適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體制程來形成》茲性電容600以及周邊 電路連接，進而縮小;茲性電容600的體積與重量，由于此制作方法可使用 一般半導(dǎo)體制程達(dá)成的，所以在此不予贅述。
請參閱圖5，圖5為本發(fā)明另一實施例中一磁性電容組500的示意圖。承 前所述，在本實施例中，利用半導(dǎo)體制程于一硅基板上制作多數(shù)個小尺寸 的磁性電容600,并藉由適當(dāng)?shù)慕饘倩瞥?，于該多?shù)個磁性電容600間形 成電連接，從而構(gòu)成一個包含有多個》茲性電容600的；茲性電容組500,再以 磁性電容組500作為能量儲存裝置或外部裝置的電力供應(yīng)來源。在本實施 例中，磁性電容組500內(nèi)的多數(shù)個磁性電容600是以類似陣列的方式電連 接，然而本發(fā)明并不限于此，而可根據(jù)不同的電壓或電容值需求，進行適 當(dāng)?shù)拇?lián)或并聯(lián)，以滿足各種不同裝置的電力供應(yīng)需求。
電源陣列的測試
參閱圖6,該電源陣列1包括mxn個儲能單元11、 mxn個第一開關(guān) 12及m x n個第二開關(guān)13，且該等儲能單元11是以m列及n行交錯排列的 方式進行配置，其中，每一儲能單元11具有一第一端及一第二端，且分別 與一個第一開關(guān)12、 一個第二開關(guān)13電連接，當(dāng)一儲能單元ll對應(yīng)的該 等第一開關(guān)12、第二開關(guān)13皆被導(dǎo)通時，表示該儲能單元11處于致能 (Enable)狀態(tài)，可以正常進行充放電，反過來說，當(dāng)一儲能單元ll對應(yīng) 的該等第一開關(guān)12、第二開關(guān)13皆不導(dǎo)通時，表示該儲能單元ll被隔離 而處于無法進行充放電的非致能(Disable)狀態(tài)，意味著其他電路元件將 不會受到該儲能單元11的影響。
而該電源陣列l(wèi)可藉由不同的規(guī)劃(Programming)而動態(tài)調(diào)整該等開 關(guān)12、 13,以進而控制開關(guān)12、 13所對應(yīng)到的儲能單元11的致能/非致能
9狀態(tài)，因此，不同的規(guī)劃方式將對應(yīng)不同的該等儲能單元11的排列組合方 式(即為串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)的組合方式)，也就是說，該電源陣列l(wèi)的等 效電容值也會隨不同的規(guī)劃方式而改變。
此外，由該電源陣列1的第一輸出端14與該電源陣列1的第二輸出端
15，可以輸出該電源陣列1的等效電容值。
參閱圖7，該測試單元2包括 一電壓比較器21、 一^i文電處理器22,及 一放電開關(guān)23。
該電壓比較器21具有一第一端、 一第二端，及一輸出端，且該電壓比 較器21的第一端與該電源陣列1的第一輸出端14電連接，并接收一由定 電流源提供的工作電流，且該電源陣列1的第二輸出端15接至地，而該電 壓比較器21的第二端接收一參考電壓，然后，該電壓比較器21比較該電源 陣列1的電壓及該參考電壓，當(dāng)該電源陣列1的電壓大于該參考電壓時，該 電壓比較器21的輸出端輸出一高電位訊號(H)至該充放電處理器22，相 反地，當(dāng)該電源陣列1的電壓小于該參考電壓時，該電壓比較器21的輸出 端輸出一低電位訊號(L)至該充放電處理器22，該;改電開關(guān)23可切換地 將該電源陣列1的第一輸出端14電連接到地。
當(dāng)該充放電處理器22由該電壓比較器21的輸出端接收到一高電位訊 號(H)時，該充放電處理器22將控制該放電開關(guān)23導(dǎo)通，使得該電源陣 列1進行放電動作，而當(dāng)該充放電處理器22由該電壓比較器21的輸出端 接收到一低電位訊號(L)時，該充放電處理器22將控制該放電開關(guān)23不 導(dǎo)通，使得該電源陣列1進行充電動作。
因^該電源P輛l11的^^丈電伊uf呈如下所逸^T7^狀態(tài)時，因為該電源卩衫'J 1尚未充 電，因此該電壓tM交器21的輸出^^出H氐電位訊號(L)，而該充放電處理器22根 據(jù)該低電位訊號(L)，以控制該放電開關(guān)23為不導(dǎo)通，所以，該電源陣列 1將接收由該定電流源輸入的工作電流，以進行充電動作，參閱圖8，當(dāng)該 電源陣列l(wèi)持續(xù)充電至大于該參考電壓時，該電壓比較器21會改變其輸出 端的輸出訊號為高電位訊號(H),因此該充放電處理器22便會依據(jù)該高電 位訊號(H)而控制該放電開關(guān)23導(dǎo)通，此時，該電源陣列1會開始進行 放電動作，直到該電源陣列1的電壓小于該參考電壓時，再由該充放電處 理器22控制該放電開關(guān)23不導(dǎo)通，以完成電源陣列1的一次充放電流程。
同時，在該充放電處理器22中，將記錄一段時間內(nèi)的該電壓比較器21 的輸出訊號的變化頻率，并據(jù)以計算出該電源陣列1的充放電頻率，進而 計算出該電源陣列1的等效電容值，其計算方式如下
其中，C為該電 源陣列1的等效電容值、e為電源陣列的電量、r為該參考電壓、/為該定電流源提供的工作電流，
及,為電源陣列的充;^文電頻率。
由上述公式(F山可知，該參考電壓r及該工作電流/皆為一固定值，因 此，當(dāng)該充放電處理器22計算出該電源陣列1的充放電頻率時，即可據(jù)此 計算出該電源陣列1的實際等效電容值。
參閱圖9,該處理單元3包括 一運算器31、 一比較器32,及一控制 器33。
該運算器31可以依據(jù)不同的電源陣列1的規(guī)劃方式以計算出該電源陣 列1的理論等效電容值，并將該理論等效電容值輸出至該比較器32中，而 該比較器32根據(jù)由該充放電處理器22所計算出的電源陣列1的實際等效 電容值，與該理論等效電容值作比較，以判斷二者的差是否介于一預(yù)設(shè)的 誤差范圍內(nèi)，若是，則表示在此種規(guī)劃情形下的電源陣列1中，每一儲能 單元ll皆為正常狀態(tài)，若二者的差超過該預(yù)設(shè)的誤差范圍時，則表示在此 種規(guī)劃情形下的電源陣列1中，存在有至少一儲能單元ll發(fā)生故障情形。
在該控制器33中預(yù)設(shè)有一測試策略(Test strategy),該測試策略用 以決定電源陣列的測試方法及對應(yīng)控制訊號；為了說明的完整性，后續(xù)再說 明本實施例的測試策略為何，在此先不贅述；該控制器33根據(jù)該比較器32 輸出的結(jié)果(即該實際等效電容值與該理論等效電容值的差，是否超出該誤 差范圍)，與該預(yù)設(shè)的測試策略，以決定下一次進行測試時的控制訊號，其 中，該控制器33是才艮據(jù)該測試策略而設(shè)定出對應(yīng)的控制訊號，以決定下一 次測試時該電源陣列1的規(guī)劃方式，且該控制訊號也會傳送至該運算器31 中，以預(yù)先計算出下一次測試時，該電源陣列1的理論等效電容值。
參閱圖10,該陣列規(guī)劃器4是用以控制該電源陣列1中每一儲能單元 11所對應(yīng)的開關(guān)12、 13的導(dǎo)通與否，而該陣列規(guī)劃器4的規(guī)劃復(fù)雜度與該 電源陣列1的陣列大小有關(guān)， 一般而言，為了擴充性與方便性的考量，會 釆用一可重復(fù)規(guī)劃的現(xiàn)場可規(guī)劃閘陣列(FPGA)來實施，但不以此為限。
如圖IO所示，該陣列規(guī)劃器4接收由該控制器33輸出的控制訊號，并 產(chǎn)生對應(yīng)的開關(guān)動作，以切換不同的電源陣列1的M^劃方式，其中，該陣 列規(guī)劃器4具有多數(shù)個胞元(Cell ) 41分別用以控制對應(yīng)的儲能單元11的 第一開關(guān)12與第二開關(guān)13,也就是說，當(dāng)一胞元41被設(shè)定為致能(Enable) 時，該胞元41將控制對應(yīng)的第一開關(guān)12及第二開關(guān)13為導(dǎo)通，相反地，當(dāng) 一胞元41^皮設(shè)定為非致能(Disable)時，該胞元41將控制對應(yīng)的第一開 關(guān)12及第二開關(guān)13為不導(dǎo)通。
電源裝置的快速測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明中也提出一電源裝置的快速測試方法，且其實施于前述的該測 試策略中，該測試策略并包括對應(yīng)該測試方法的控制訊號的*見劃方式。現(xiàn)
iii兌明該測i式方法J;口下
聯(lián)合參閱圖11及圖12,本發(fā)明電源陣列的測試方法的較佳實施例包含 以下步驟
步驟90該控制器33將該電源陣列1設(shè)為目前陣列；
步驟91是該控制器33將目前陣列平均分為兩個陣列，且選取其中一 陣列作為目前陣列，并記錄另 一未選到的陣列為尚未檢測的陣列；
步驟92是檢測目前陣列中是否有故障發(fā)生，若是，則執(zhí)行步驟93，若 否，則跳至步驟95;
且步驟92包括以下子步驟
步驟921是該控制器33針對目前陣列設(shè)定對應(yīng)的控制訊號，使得該陣 列規(guī)劃器4可開啟目前陣列中的所有儲能單元11;
步驟922是該測試單元2測得此目前陣列的實際等效電容值，且運算 器31也計算出此目前陣列的理論等效電容值；
步驟923是該比較器32比較兩電容值；
步驟924是該控制器33基于該比較器32的比較結(jié)果判斷目前陣列中 是否有故障情形發(fā)生，若是，則執(zhí)行步驟93,若否，則跳至步驟95;
步驟93是控制器33判斷該目前陣列中是否只包含一儲能單元，若是,執(zhí) 行步驟94，若否，則跳至步驟91;
步驟94是控制器33標(biāo)記該儲能單元為故障，并跳至步驟95;及
步驟95是控制器33根據(jù)記錄，判斷是否有尚未檢測到的陣列，若否，就 結(jié)束；若是，則將最近一筆記錄到的尚未檢測陣列設(shè)為目前陣列，且跳到 步驟92進行檢測。
值得注意的是，步驟95中該,未檢^到的卩衫'J可能包含有多數(shù)，陣列，因
前陣列。
根據(jù)以上流程，我們舉一例子加以說明，參閱圖13,假設(shè)一電源陣列 具有8個儲能單元，且存在有一個故障儲能單元于其中，位于圖中F點上。
由步驟90，該控制器33設(shè)定該待測電源陣列為目前陣列，再根據(jù)步驟 91將該目前陣列平均分為二具有4個儲能單元的電源陣列，并將其中之一 設(shè)定為目前陣列，另一設(shè)定為尚未檢測陣列，然后根據(jù)步驟92,該控制器 33設(shè)定對應(yīng)的控制訊號，使得該陣列規(guī)劃器4可導(dǎo)通目前陣列中4個儲能 單元ll，以進行測試；由于目前陣列中存在有故障的儲能單元(如圖13中 F點)，因此，該控制器33可由該比較器32的輸出結(jié)果，判斷出該目前陣 列中有故障情形發(fā)生，因此，步驟93是該控制器判斷該目前陣列仍包括多 數(shù)個儲能單元于其中，于是回到步驟91,再將目前陣列平均分為二具有2 個儲能單元的電源陣列，并將其中之一設(shè)定為目前陣列，另一設(shè)定為尚未檢測陣列，此時，經(jīng)由步驟92的測試可以發(fā)現(xiàn)目前陣列(圖13中D點) 沒有故障情形發(fā)生，因此，跳至步驟95檢查出仍有尚未檢測的陣列，于是 將該尚未檢測陣列設(shè)定為目前陣列后，重新回到步驟92，經(jīng)測試后發(fā)現(xiàn)目 前陣列(圖13中的E點)仍有故障情形發(fā)生，且該目前陣列仍有2個儲能 單元，因此再回到步驟91，并重復(fù)執(zhí)行步驟91—93。直到經(jīng)步驟93判斷出 該目前陣列(圖13中的F點)為一儲能單元時，執(zhí)行步驟94將其標(biāo)記為 故障，并依此方法繼續(xù)檢測其余尚未檢測陣列。
總體來說，本發(fā)明的測試方法的時間復(fù)雜度為
(9(log2 (" ")) = 0(log2 "2) = <9(2 ■ log2 ") <9(log2 ")
相較于傳統(tǒng)將一電源陣列中的每一儲能單元逐一測試的方法而言，其 測試時間復(fù)雜度為O("),本發(fā)明的測試方法顯然可以用相當(dāng)少的時間，更 快速測試出一電源陣列中故障的儲能單元。
值得注意的是，當(dāng)最初電源陣列1所包含的儲能單元11為奇數(shù)個時，步 驟91將目前陣列平均分為兩個陣列的方式是將一陣列較另 一陣列多1個儲 能單元ll,而較少儲能單元的陣列則加上一假(Dummy )儲能單元，而使兩 陣列所包含的儲能單元11個數(shù)實質(zhì)相等即可。
上述的測試流程是基于深度優(yōu)先搜尋(D印th-First-Search)順序為 準(zhǔn)，逐一進行測試，因此，圖13中的測試順序為A、 B、 D、 E、 F、 G、 C。 然而，也可以另一種廣度優(yōu)先4叟尋(Breadth-First-Search)順序為主， 來決定測試順序，其測試流程如圖14及圖15所示
步驟80是該控制器33將該電源陣列1設(shè)為目前陣列；
步驟81是該控制器33將目前陣列平均分為兩個陣列，且選取其中一 陣列作為目前陣列，并記錄另 一未選到的陣列為尚未檢測的陣列；
步驟82是檢測目前陣列中是否有故障發(fā)生，若是，則執(zhí)行步驟83,若 否，則跳至步驟86;
且步驟82包括以下子步驟
步驟821是該控制器33針對目前陣列設(shè)定對應(yīng)的控制訊號，使得該陣 列規(guī)劃器4可開啟目前陣列中的所有儲能單元11;
步驟822是該測試單元2測得此目前陣列的實際等效電容值，且運算 器31也計算出此目前陣列的理論等效電容值；
步驟823是該比較器32比較兩電容值；
步驟824是該控制器33基于該比較器32的比較結(jié)果判斷目前陣列中 是否有故障情形發(fā)生，若是，則執(zhí)行步驟83，若否，則跳至步驟86;
步驟83是控制器33判斷該目前陣列中是否只包含一儲能單元，若是，執(zhí)
13行步驟84,若否，則跳至步驟85;
步驟84是控制器33標(biāo)記該儲能單元為故障，并跳至步驟86;
步驟85是控制器將該目前陣列平均分為兩個陣列，并將此兩陣列設(shè)定 為尚未檢測陣列；及
步驟86是控制器33根據(jù)記錄，判斷是否有尚未檢測到的陣列，若否，就 結(jié)束；若是，則將最早一筆記錄到的尚未檢測陣列設(shè)為目前陣列，且跳到 步驟82進行一全測。
值得注意的是，步驟86中該尚未;^則到的陣列可能包含有多數(shù)個陣列，因
前陣列。
若是以圖12為例，經(jīng)由上述基于廣度優(yōu)先搜尋 (Breadth-First-Search )演算法為主的測試方法，該等節(jié)點的測試順序 為A、 B、 C、 D、 E、 F、 G。
值得一提的是，無論是基于深度優(yōu)先搜尋順序或是廣度優(yōu)先搜尋順序 為主的測試順序，僅為本實施例揭露方式其中之一，本發(fā)明并不限定是基 于上述二種測試順序的測試方法。
值得注意的是，測試單元2和測試步驟不限于依據(jù)電容的充放電頻率 來判定該儲能單元是否發(fā)生故障，也可以依據(jù)如儲能單元的額定電壓、額 定電流量，或是內(nèi)阻抗值等判斷條件，以判斷該儲能單元是否故障，因此，本 發(fā)明的測試方法可以廣泛適用于各種不同的故障電容測試電路。
綜上所述，本發(fā)明的測試方法逐次將待測的電源陣列分成二子電源陣 列，當(dāng)一子電源陣列的實際電容值可以符合一誤差范圍內(nèi)時，不必再—— 對其中的每一儲能單元作測試，因此，可以大幅降4氐該電源陣列的測試時 間復(fù)雜度為0(10&"),并大幅縮短該電源陣列的測試時間，因此，可以達(dá) 到快速測試的目的。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式 上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā) 明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利 用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但 凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所 作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種電源陣列的測試方法，適用于測試一包含多數(shù)個儲能單元的電源陣列，其特征在于該電源陣列的測試方法包含(A)將該電源陣列實質(zhì)均分為兩個陣列，且分別判斷該二陣列是否有故障；(B)對有故障的陣列判斷是否只包含一個儲能單元，若是，則判斷該儲能單元故障，若否，則跳到步驟(C)；及(C)將有故障的陣列再實質(zhì)均分為兩個陣列，且分別判斷該二陣列是否有故障，然后重復(fù)步驟(B)。
2、 如權(quán)利要求1所述的電源陣列的測試方法，其特征在于判斷每一 陣列是否有故障包含量測該陣列的一參數(shù)的一實際值，且得出該參數(shù)的一理論值；比較該實際值和該理論值；及基于比較結(jié)果判斷該陣列是否有故障。
3、 如權(quán)利要求1所述的電源陣列的測試方法，其特征在于還包含致 能處于判斷中的該陣列所包含的所有儲能單元，且非致能其他儲能單元。
4、 如權(quán)利要求2所述的電源陣列的測試方法，其特征在于該參數(shù)是 電容值。
5、 一種電源裝置，其特征在于該電源裝置包含一個電源陣列，包括 多數(shù)個呈陣列排列的儲能單元，且每一個儲能單元用以儲存電能； 一陣列 規(guī)劃器，致能或非致能每一儲能單元；及一處理單元，判斷致能中的儲能 單元所形成的一陣列是否有故障；其中，該陣列規(guī)劃器先將該電源陣列實 質(zhì)均分為兩個陣列以分成二次致能，且該處理單元分別判斷該二陣列是否 有故障；當(dāng)有故障的陣列只包含一個儲能單元時，該處理單元判斷該儲能 單元故障；當(dāng)有故障的陣列包含超過一個儲能單元時，該陣列規(guī)劃器將有 故障的陣列再實質(zhì)均分為兩個陣列以分成二次致能，且該處理單元再分別 判斷該二陣列是否有故障。
6、 如權(quán)利要求5所述的電源裝置，其特征在于該處理單元是基于致 能中的儲能單元所形成的該陣列的一參數(shù)來判斷該陣列是否有故障。
7、 如權(quán)利要求5所述的電源裝置，其特征在于還包含一測試單元，該 測試單元量測致能中的儲能單元所形成的該陣列的該參數(shù)的一實際值；且 該處理單元計算該陣列的該參數(shù)的一理論值，并tb4支該實際值和該理論值，以 判斷該陣列是否有故障。
8、 如權(quán)利要求5所述的電源裝置，其特征在于其中，該電源陣列還 包含多數(shù)個開關(guān)，且分別受該陣列規(guī)劃器控制以導(dǎo)通或不導(dǎo)通，以進而控 制每一儲能單元被致能或不被致能。
9、 如權(quán)利要求7所述的電源裝置，其特征在于該處理單元還包括一 比較器，比較該實際值與該理論值，以判斷二者的差是否介于一預(yù)設(shè)的誤差范圍內(nèi)，若是，則判斷該陣列中的每一儲能單元皆為正常狀態(tài)，若二者 的差超過該預(yù)設(shè)的誤差范圍時，則判斷該陣列中存在有至少一個儲能單元發(fā)生故障；及一控制器，基于該比較器的比較結(jié)果，控制該陣列規(guī)劃器致 能哪一個儲能單元或哪些儲能單元。
10、 如權(quán)利要求5所述的電源裝置，其特征在于該儲能單元是單一 個磁性電容或是由多數(shù)個磁性電容以串聯(lián)、并聯(lián)或混合串并聯(lián)方式組成的 一{茲性電容組。
11、 如權(quán)利要求IO所述的電源裝置，其特征在于該磁性電容包含有 一第一磁性電極、 一第二磁性電極以及設(shè)于其間的一介電層，其中該第一 磁性電極與第二磁性電極內(nèi)具有磁偶極以抑制該磁性電容的漏電流。
12、 如權(quán)利要求11所述的電源裝置，其特征在于該第一磁性電極包 含一第一磁性層，具有排列成第一方向的磁偶極； 一第二磁性層，具有排 列成第二方向的磁偶極；及一隔離層，包含有非磁性材料，設(shè)于該第一磁 性層與該第二磁性層間；其中該第一方向與該第二方向互為反向，以抑制 該/磁性電容的漏電 流。
13、 如權(quán)利要求11所述的電源裝置，其特征在于該第一磁性電極與 第二磁性電極包含有稀土元素，該介電層是由氧化鈦、氧化鋇鈦或一半導(dǎo) 體層所構(gòu)成。
14、 如權(quán)利要求13所述的電源裝置，其特征在于該半導(dǎo)體層為氧化硅。
全文摘要
一種電源裝置及電源陣列的測試方法，電源陣列的測試方法適用于測試一包含多數(shù)個儲能單元的電源陣列，該方法包含以下步驟(A)將該電源陣列實質(zhì)均分為兩個陣列，且分別判斷該二陣列是否有故障；(B)對有故障的陣列判斷是否只包含一個儲能單元，若是，則判斷該儲能單元故障，若否，則跳到步驟(C)；(C)將有故障的陣列再實質(zhì)均分為兩個陣列，且分別判斷該二陣列是否有故障，然后重復(fù)步驟(B)。電源裝置，其包含一個電源陣列，包括多數(shù)個呈陣列排列的儲能單元，且每一個儲能單元用以儲存電能；一陣列規(guī)劃器，致能或非致能每一儲能單元；及一處理單元，判斷致能中的儲能單元所形成的一陣列是否有故障；本發(fā)明可以大幅縮短該電源陣列的測試時間，可以達(dá)到快速測試的目的。
文檔編號G01R31/40GK101672900SQ20081021182
公開日2010年3月17日 申請日期2008年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日
發(fā)明者曹旭明 申請人:光寶科技股份有限公司