專利名稱：電源系統(tǒng)及其檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源系統(tǒng)及其檢測(cè)方法，特別是涉及一種可以確實(shí)檢測(cè)出故障所
在的電源系統(tǒng)及其檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今儲(chǔ)能元件廣泛運(yùn)用于家電設(shè)備、手持式裝置(例如移動(dòng)電話(Mobile Phone)、個(gè)人數(shù)字助理等)及交通工具等產(chǎn)品，以滿足人們對(duì)獨(dú)立能源系統(tǒng)的需求。狹義的 儲(chǔ)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(chǔ)能元件則泛指所有具備 儲(chǔ)能功能的元件，包括暫時(shí)性儲(chǔ)能的電容及電感，還有一種介于電池與電容間的超級(jí)電容 (Superc即acitor)也包括在內(nèi)。 電容是以物理反應(yīng)的電位能形式來(lái)儲(chǔ)能，在制作上較為簡(jiǎn)單，且具有充放電速度 快、高功率密度的特性，但是物理儲(chǔ)能的效果卻不佳(即儲(chǔ)能容量較小)，所以只能被當(dāng)做 短暫儲(chǔ)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(wú)法通過充電的方式 再補(bǔ)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(lái)進(jìn)行能量?jī)?chǔ)存， 因此其能量?jī)?chǔ)存密度將會(huì)明顯優(yōu)于一般電容，而可應(yīng)用于各種電力供應(yīng)裝置，但是在此同 時(shí)，其所能產(chǎn)生的瞬間電力輸出會(huì)受限于化學(xué)反應(yīng)速率，因此無(wú)法快速的充放電或進(jìn)行高 功率輸出，且在多次充放電后容量會(huì)下降，甚至長(zhǎng)時(shí)間不使用，也會(huì)有容量下降的問題。
超級(jí)電容是一種介于電池與電容之間的元件，又稱為雙電層電容(Electrical Double-Layer Capacitor)，通過部分物理儲(chǔ)能、部分化學(xué)儲(chǔ)能架構(gòu)，其功率密度及能量密 度是介于電池與電容之間。但是，超級(jí)電容因?yàn)榫哂谢瘜W(xué)材料而具有化學(xué)特性，而容易有漏 電現(xiàn)象，又加上因?yàn)檫€有部分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(huì) 沒電，且受限于電解質(zhì)的分解電壓(水系電解質(zhì)1V、有機(jī)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(jí)電容具有比其他電容、電池高的價(jià)格能量比。
以往儲(chǔ)能元件的技術(shù)，皆無(wú)法同時(shí)達(dá)到壽命長(zhǎng)(高充放電次數(shù))、高能量?jī)?chǔ)存密 度、瞬間高功率的輸出、快速充放電等優(yōu)點(diǎn)，并且目前的二次電池及超級(jí)電容皆需要電解液 以化學(xué)的方式儲(chǔ)存電能，并無(wú)法在一般現(xiàn)今的半導(dǎo)體制造工藝(制程)下制造，因此一旦在 封裝完成后，其儲(chǔ)存電能的容量較不容易改變，且周邊相關(guān)的電路在規(guī)劃上也較不具有彈 性，所以以往技術(shù)仍可改良精進(jìn)。 此外，例如需要大電能的交通工具，其儲(chǔ)能裝置為了與實(shí)體相配置，往往都是串 聯(lián)、并聯(lián)多個(gè)儲(chǔ)能元件使其形成一陣列式排列后才使用，但是在測(cè)試此陣列式排列的儲(chǔ)能 元件時(shí)，其采用方法只能測(cè)試整體電量或單一條串聯(lián)線路有無(wú)錯(cuò)誤，而當(dāng)測(cè)試出有電量錯(cuò) 誤時(shí)，常因?yàn)閿?shù)量太多而無(wú)法確切得知是那一顆儲(chǔ)能元件發(fā)生問題，因此只能將整個(gè)陣列 的儲(chǔ)能元件都換掉，而導(dǎo)致在使用上及成本上的浪費(fèi)。 由此可見，上述現(xiàn)有的電源系統(tǒng)及其檢測(cè)方法在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、檢測(cè)方法與使用上，顯 然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不
4費(fèi)盡心思來(lái)謀求解決之道，但是長(zhǎng)久以來(lái)一直未見適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品及 方法又沒有適切的結(jié)構(gòu)及方法能夠解決上述問題，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)一種新的電源系統(tǒng)及其檢測(cè)方法，實(shí)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(jìn)的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的電源系統(tǒng)及其檢測(cè)方法存在的缺陷，而提供一種 新的電源系統(tǒng)及其檢測(cè)方法，所要解決的技術(shù)問題是提供一種能實(shí)際檢測(cè)出陣列中的哪一 顆儲(chǔ)能元件故障的電源系統(tǒng)及其檢測(cè)方法，非常適于實(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出 的一種電源系統(tǒng)，該電源系統(tǒng)包含多個(gè)并聯(lián)的儲(chǔ)能串，每一個(gè)儲(chǔ)能串包括串聯(lián)的一個(gè)測(cè)試 開關(guān)及多個(gè)儲(chǔ)能裝置；每一個(gè)儲(chǔ)能裝置具有一個(gè)用以儲(chǔ)存電能的儲(chǔ)能單元、一個(gè)與該儲(chǔ)能 單元串聯(lián)的工作開關(guān)及一個(gè)與串聯(lián)的該儲(chǔ)能單元和該工作開關(guān)并聯(lián)的隔離開關(guān)；一個(gè)偵測(cè) 單元，偵測(cè)每一個(gè)儲(chǔ)能串，判斷出故障的儲(chǔ)能串，且再偵測(cè)出故障儲(chǔ)能串中哪一個(gè)儲(chǔ)能裝置 的儲(chǔ)能單元故障；以及一個(gè)控制單元，依據(jù)該偵測(cè)單元的測(cè)試階段不同，該控制單元會(huì)據(jù)以 分別控制所述測(cè)試開關(guān)、所述工作開關(guān)，及所述隔離開關(guān)，且使每一個(gè)開關(guān)切換于導(dǎo)通狀態(tài) 與非導(dǎo)通狀態(tài)之間。 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。 較佳地，前述的電源系統(tǒng)，其中所述的儲(chǔ)能單元其中每一個(gè)儲(chǔ)能單元是一磁性電
容單元。 較佳地，前述的電源系統(tǒng)，其中所述的偵測(cè)單元當(dāng)該偵測(cè)單元對(duì)該儲(chǔ)能串進(jìn)行偵
測(cè)時(shí)，該控制單元控制偵測(cè)中的儲(chǔ)能串的測(cè)試開關(guān)導(dǎo)通，且其他測(cè)試開關(guān)不導(dǎo)通，且控制偵
測(cè)中的儲(chǔ)能串的所有工作開關(guān)導(dǎo)通，且控制偵測(cè)中的儲(chǔ)能串的所有隔離開關(guān)不導(dǎo)通。 較佳地，前述的電源系統(tǒng)，其中所述的偵測(cè)單元當(dāng)該偵測(cè)單元對(duì)該儲(chǔ)能裝置進(jìn)行
偵測(cè)時(shí)，該控制單元控制偵測(cè)中的儲(chǔ)能裝置所對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能串的測(cè)試開關(guān)導(dǎo)通，且其他測(cè)試
開關(guān)不導(dǎo)通，并控制偵測(cè)中的儲(chǔ)能裝置的隔離開關(guān)不導(dǎo)通和工作開關(guān)導(dǎo)通，且控制偵測(cè)中
的儲(chǔ)能裝置所對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能串中的其他隔離開關(guān)導(dǎo)通和其他工作開關(guān)不導(dǎo)通。 較佳地，前述的電源系統(tǒng)，其中所述的儲(chǔ)能單元在測(cè)試每一個(gè)儲(chǔ)能串是否故障前，
該控制單元先將所有測(cè)試開關(guān)和所有工作開關(guān)都導(dǎo)通，且所有隔離開關(guān)不導(dǎo)通，并由該偵
測(cè)單元測(cè)試是否有故障發(fā)生，若有故障發(fā)生時(shí)，則再進(jìn)而對(duì)每一個(gè)儲(chǔ)能串分別進(jìn)行偵測(cè)。 較佳地，前述的電源系統(tǒng)，其中所述的磁性電容單元是單一個(gè)磁性電容，或是由多
個(gè)磁性電容以串聯(lián)、并聯(lián)或混合串并聯(lián)方式組成的一磁性電容組。 較佳地，前述的電源系統(tǒng)，其中所述的磁性電容包含有一個(gè)第一磁性電極、一個(gè)第 二磁性電極以及設(shè)置于其間的一個(gè)介電層，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。 較佳地，前述的電源系統(tǒng)，其中所述的第一磁性電極包含有一個(gè)第一磁性層，具 有排列成第一方向的磁偶極；一個(gè)第二磁性層，具有排列成第二方向的磁偶極；以及一個(gè) 隔離層，包含有非磁性材料，設(shè)置于該第一磁性層與該第二磁性層間；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。
較佳地，前述的電源系統(tǒng)，其中所述的第一磁性電極與第二磁性電極是包含有稀
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。 較佳地，前述的電源系統(tǒng)，其中所述的半導(dǎo)體層為氧化硅。 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的 一種檢測(cè)方法，適用于檢測(cè)一個(gè)電源系統(tǒng)是否故障，該電源系統(tǒng)包括多個(gè)并聯(lián)的儲(chǔ)能串，且 每一個(gè)儲(chǔ)能串具有多個(gè)串聯(lián)的儲(chǔ)能裝置，其中該檢測(cè)方法包含以下步驟(A).檢測(cè)每一個(gè) 儲(chǔ)能串是否故障；以及(B).對(duì)有故障的儲(chǔ)能串，逐一檢測(cè)該儲(chǔ)能串中的每一儲(chǔ)能裝置是否 故障。 本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。 較佳地，前述的檢測(cè)方法，其中所述的儲(chǔ)能串每一個(gè)儲(chǔ)能串還包含一與所述儲(chǔ)能
裝置串聯(lián)的測(cè)試開關(guān)，且每一個(gè)儲(chǔ)能裝置包括一儲(chǔ)能單元、一與該儲(chǔ)能單元串聯(lián)的工作開
關(guān)及一與串聯(lián)的該儲(chǔ)能單元和該工作開關(guān)并聯(lián)的隔離開關(guān)，所述的步驟(A)中，還包括先
導(dǎo)通處于檢測(cè)中的儲(chǔ)能串的測(cè)試開關(guān)，且不導(dǎo)通非處于檢測(cè)中的儲(chǔ)能串的測(cè)試開關(guān)，且在
步驟(A)中，還包括先導(dǎo)通處于檢測(cè)中的儲(chǔ)能串的所有工作開關(guān)，且不導(dǎo)通處于檢測(cè)中的
儲(chǔ)能串的所有隔離開關(guān)。 較佳地，前述的檢測(cè)方法，其中所述的儲(chǔ)能串每一個(gè)儲(chǔ)能串還包含一與所述儲(chǔ)能 裝置串聯(lián)的測(cè)試開關(guān)，且每一個(gè)儲(chǔ)能裝置包括一個(gè)儲(chǔ)能單元、一與該儲(chǔ)能單元串聯(lián)的工作 開關(guān)及一與串聯(lián)的該儲(chǔ)能單元和該工作開關(guān)并聯(lián)的隔離開關(guān)，所述的步驟(B)中，還包括 先導(dǎo)通處于檢測(cè)中的儲(chǔ)能裝置的工作開關(guān)，且不導(dǎo)通處于檢測(cè)中的儲(chǔ)能裝置的隔離開關(guān)， 且導(dǎo)通非處于檢測(cè)中的儲(chǔ)能裝置的隔離開關(guān)，且不導(dǎo)通非處于檢測(cè)中的儲(chǔ)能裝置的工作開 關(guān)，且在步驟(B)中，還包括先導(dǎo)通處于檢測(cè)中的儲(chǔ)能裝置所對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能串的測(cè)試開關(guān)，且 使其他的測(cè)試開關(guān)不導(dǎo)通。 較佳地，前述的檢測(cè)方法，其還包含一在所述步驟(A)之前的步驟檢測(cè)該電源系 統(tǒng)整體是否有故障。 較佳地，前述的檢測(cè)方法，其中所述的儲(chǔ)能串每一個(gè)儲(chǔ)能串還包含一與所述儲(chǔ)能
裝置串聯(lián)的測(cè)試開關(guān)，且每一個(gè)儲(chǔ)能裝置包括一個(gè)儲(chǔ)能單元、一與該儲(chǔ)能單元串聯(lián)的工作
開關(guān)及一與串聯(lián)的該儲(chǔ)能單元和該工作開關(guān)并聯(lián)的隔離開關(guān)，在檢測(cè)該電源系統(tǒng)整體是否
有故障時(shí)，先將所有測(cè)試開關(guān)和所有工作開關(guān)都導(dǎo)通，且使所有隔離開關(guān)不導(dǎo)通。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明
電源系統(tǒng)及其檢測(cè)方法至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果本發(fā)明的功效在于即使在儲(chǔ)能單元
數(shù)量極多的情況下，依然可以快速的偵測(cè)出故障的儲(chǔ)能單元，并且只需替換故障的該儲(chǔ)能
單元，而不須單一條串聯(lián)組或替換整個(gè)電源系統(tǒng)，因此可以大幅節(jié)省成本。 綜上所述，本發(fā)明是有關(guān)于一種電源系統(tǒng)及其檢測(cè)方法。該可確實(shí)檢測(cè)出故障所
在的電源系統(tǒng)，包含多個(gè)并聯(lián)儲(chǔ)能串、一控制單元，及一偵測(cè)單元。每一儲(chǔ)能串包括串聯(lián)的
一測(cè)試開關(guān)及多個(gè)儲(chǔ)能裝置。每一儲(chǔ)能裝置具有一儲(chǔ)能單元、一工作開關(guān)及一隔離開關(guān)。該
偵測(cè)單元偵測(cè)每一儲(chǔ)能串，判斷出故障的儲(chǔ)能串，且再偵測(cè)出故障儲(chǔ)能串中哪一儲(chǔ)能裝置
的儲(chǔ)能單元故障。該控制單元分別控制所有開關(guān)于導(dǎo)通和非導(dǎo)通狀態(tài)間切換。本發(fā)明也揭
露了一種用于此電源系統(tǒng)的檢測(cè)方法。該檢測(cè)方法，包含以下步驟檢測(cè)每一儲(chǔ)能串是否故
障；對(duì)有故障的儲(chǔ)能串，再逐一檢測(cè)該儲(chǔ)能串中的每一儲(chǔ)能裝置是否故障。本發(fā)明能夠?qū)嶋H檢測(cè)出陣列中的哪一顆儲(chǔ)能元件發(fā)生故障，非常適于實(shí)用。本發(fā)明在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并具有明顯積極效果，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。 上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


圖1是本發(fā)明的電源系統(tǒng)較佳實(shí)施例的電路圖。 圖2是本實(shí)施例的磁性電容與其他以往能量?jī)?chǔ)存媒介的比較示意圖。 圖3是本實(shí)施例中磁性電容的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本實(shí)施例的磁性電容另一實(shí)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(shí)施例中一磁性電容單元組的示意圖。 圖6是本發(fā)明的該較佳實(shí)施例的電路圖，說明儲(chǔ)能裝置的示意圖。 圖7是本發(fā)明的該較佳實(shí)施例的電路圖，說明測(cè)試第一儲(chǔ)能串的狀態(tài)。 圖8是本發(fā)明的該較佳實(shí)施例的電路圖，說明測(cè)試第二儲(chǔ)能串的狀態(tài)。 圖9是本發(fā)明該較佳實(shí)施例的電路圖，說明測(cè)試第一儲(chǔ)能裝置的狀態(tài)。 圖10是本發(fā)明該較佳實(shí)施例的電路圖，說明測(cè)試第二儲(chǔ)能裝置的狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式
為更進(jìn)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(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的電源系統(tǒng)及其檢測(cè)方法其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、方法、步驟、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。 有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參考圖式較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過具體實(shí)施方式
的說明，當(dāng)可對(duì)本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說明之用，并非對(duì)本發(fā)明加以限制。 請(qǐng)參閱圖1所示，是本發(fā)明的電源系統(tǒng)較佳實(shí)施例的電路圖。本發(fā)明較佳實(shí)施例的電源系統(tǒng)，包括四個(gè)儲(chǔ)能串1 4、一偵測(cè)單元5，以及一控制單元6，該四個(gè)儲(chǔ)能串l 4分別是第一儲(chǔ)能串1、第二儲(chǔ)能串2、第三儲(chǔ)能串3及第四儲(chǔ)能串4，且值得注意的是，所述儲(chǔ)能串1 4的數(shù)目?jī)H為舉例說明而并不以4個(gè)為限。 每一儲(chǔ)能串1 4，包括多個(gè)儲(chǔ)能裝置11 14(所述儲(chǔ)能裝置11 14的數(shù)目?jī)H為舉例說明而不以4個(gè)為限)，因此四個(gè)儲(chǔ)能串1 4中的儲(chǔ)能裝置11 14實(shí)質(zhì)上形成一陣列排列。而每一儲(chǔ)能裝置11 14中具有一儲(chǔ)能單元111 (如圖6所示)，且在本實(shí)施例中，該儲(chǔ)能單元111為一種具有至少一個(gè)磁性電容的磁性電容單元。因?yàn)榇判噪娙菔且环N新穎的儲(chǔ)能元件，且較以往的電池、電容、超級(jí)電容具有許多優(yōu)點(diǎn)，因此以下先對(duì)磁性電容單元作一介紹說明，然后再詳述如何進(jìn)行檢測(cè)。
磁性電容單元介紹 該磁性電容單元，可以是單一個(gè)磁性電容，或是由多個(gè)磁性電容以串聯(lián)、并聯(lián)或混合串并聯(lián)方式組成的一磁性電容組。本實(shí)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(chǎng)作用下通過物理儲(chǔ)能方式實(shí)現(xiàn)高密度、大容量?jī)?chǔ)存電能的儲(chǔ)能元件。并且磁性電容具有輸出電流大、體積小、重量輕、超長(zhǎng)使用壽命、充放電能力佳以及沒有充電記憶效應(yīng)等特性，因此拿來(lái)作為備用電源系統(tǒng)的蓄電元件以取代以往鉛酸蓄電池組，除了可以減少備用電源系統(tǒng)的體積、重量和制造成本，而且還可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)免維護(hù)以及提高系統(tǒng)使用壽命等優(yōu)點(diǎn)。 請(qǐng)參閱圖2所示，是本實(shí)施例的磁性電容與其他以往能量?jī)?chǔ)存媒介的比較示意圖。由于以往的能量?jī)?chǔ)存媒介(例如傳統(tǒng)電池或超級(jí)電容)主要是利用化學(xué)能的方式來(lái)進(jìn)行能量?jī)?chǔ)存，因此其能量?jī)?chǔ)存密度將會(huì)明顯的優(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(shí)，其所能產(chǎn)生的瞬間電力輸出也會(huì)受限于化學(xué)反應(yīng)速率，而無(wú)法快速的充放電或進(jìn)行高功率輸出，且充放電次數(shù)有限，過度充放時(shí)容易滋生各種問題。相較于此，由于磁性電容中儲(chǔ)存的能量全部是以電位能的方式進(jìn)行儲(chǔ)存，因此，除了具有可與一般電池或超級(jí)電容匹配的能量?jī)?chǔ)存密度之外，更因?yàn)槌浞直Ｓ须娙莸奶匦裕哂袎勖L(zhǎng)(高充放電次數(shù))、無(wú)記憶效應(yīng)、可進(jìn)行高功率輸出、快速充放電等特點(diǎn)，所以可以有效地解決當(dāng)前電池所遇到的各種問題。 請(qǐng)參閱圖3所示，是本實(shí)施例中磁性電容的結(jié)構(gòu)示意圖。磁性電容600是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。該第一磁性電極610與第二磁性電極620，是由具有磁性的導(dǎo)電材料所構(gòu)成，并借由適當(dāng)?shù)耐饧与妶?chǎng)進(jìn)行磁化，使第一磁性電極610與第二磁性電極620內(nèi)分別形成磁偶極(Magenetic Dipole)615與磁偶極625，以在磁性電容600內(nèi)部構(gòu)成一磁場(chǎng)，對(duì)帶電粒子的移動(dòng)造成影響，從而抑制磁性電容600的漏電流。 所需要特別強(qiáng)調(diào)的是，上述圖3中的磁偶極615與625的箭頭方向僅是為一示意圖。對(duì)熟習(xí)該項(xiàng)技藝的技術(shù)人員而言，應(yīng)可了解到，磁偶極615與磁偶極625實(shí)際上是由多個(gè)整齊排列的微小磁偶極所疊加而成，并且在本發(fā)明中，磁偶極615與磁偶極625最后形成的方向并無(wú)限定，例如可以指向同一方向或不同方向。該介電層630，則是用來(lái)分隔第一磁性電極610與第二磁性電極620，以在第一磁性電極610與第二磁性電極620處累積電荷，儲(chǔ)存電位能。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一磁性電極610與第二磁性電極620是包含有磁性導(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，例如氧化硅(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> 現(xiàn)比喻說明本發(fā)明的磁性電容的操作原理如下。物質(zhì)在一定磁場(chǎng)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(chǎng)中僅產(chǎn)生輕微的減小；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IO倍以上，而能夠產(chǎn)生很龐大的磁阻效應(yīng)。若是進(jìn)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(huì)產(chǎn)生很龐大的磁電容效應(yīng)。 在以往的電容中，電容值C是由電容的面積A、介電層的介電常數(shù)e。、、及厚度
d決定，如下式所示。 <formula>formula see original document page 8</formula>
然而在本發(fā)明中，磁性電容600主要是利用第一磁性電極610與第二磁性電極620中整齊排列的磁偶極來(lái)形成磁場(chǎng)來(lái)，使內(nèi)部?jī)?chǔ)存的電子朝同一自旋方向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行整齊的排列，所以可以在同樣條件下，容納更多的電荷，進(jìn)而增加能量的儲(chǔ)存密度。類比于以往電容，磁性電容600的運(yùn)作原理相當(dāng)于借由磁場(chǎng)的作用來(lái)改變介電層630的介電常數(shù)，所以而可造成電容值的大幅提升。 此外，在本實(shí)施例中，第一磁性電極610與介電層630之間的介面631以及第二磁性電極620與介電層630之間的介面632均是為一不平坦的表面，使得介面631與介面632的面積相較于一般平坦的表面，其表面積A更大，而能夠進(jìn)一步提升磁性電容600的電容值C。 請(qǐng)參閱圖4所示，是本發(fā)明的磁性電容另一實(shí)施例中第一磁性電極610的結(jié)構(gòu)示意圖。第一磁性電極610是為一多層結(jié)構(gòu)，包含有一第一磁性層612、一隔離層614以及一第二磁性層616。該隔離層614，是由非磁性材料所構(gòu)成，而第一磁性層612與第二磁性層616則包含有具有磁性的導(dǎo)電材料，并在磁化時(shí)，借由不同的外加電場(chǎng)，使得第一磁性層612與第二磁性層616中的磁偶極613與磁偶極617分別具有不同的方向，例如在本發(fā)明的一較佳實(shí)施例中，磁偶極613與617的方向?yàn)榉聪?，而能進(jìn)一步抑制磁性電容600的漏電流。此外，需要強(qiáng)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，以多個(gè)磁性層與非磁性層不斷交錯(cuò)堆疊，再借由各磁性層內(nèi)磁偶極方向的調(diào)整來(lái)進(jìn)一步抑制磁性電容600的漏電流，甚至達(dá)到幾乎無(wú)漏電流的效果。 此外，由于以往的儲(chǔ)能元件多半以化學(xué)能的方式進(jìn)行儲(chǔ)存，因此都需要有一定的尺寸，否則往往會(huì)造成儲(chǔ)量效率的大幅下降。相較于此，本發(fā)明的磁性電容600是以電位能的方式進(jìn)行儲(chǔ)存，并且因?yàn)樗褂玫牟牧峡蛇m用于半導(dǎo)體制造工藝(制程)，所以可借由適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體制造工藝來(lái)形成磁性電容600以及周邊電路連接，進(jìn)而可縮小磁性電容600的體積與重量，由于此制作方法是可以使用一般的半導(dǎo)體制程來(lái)達(dá)成的，所以在此不予贅述。
請(qǐng)參閱圖5所示，是本發(fā)明另一實(shí)施例中一磁性電容組500的結(jié)構(gòu)示意圖。承前所述，在本實(shí)施例中，是利用半導(dǎo)體制造工藝(制程)在一硅基板上制作多個(gè)小尺寸的磁性電容600，并借由適當(dāng)?shù)慕饘倩瞥?，在該多個(gè)磁性電容600之間形成電連接，從而構(gòu)成一個(gè)包含有多個(gè)磁性電容600的磁性電容組500，再以磁性電容組500作為能量?jī)?chǔ)存裝置或外部裝置的電力供應(yīng)來(lái)源。在本實(shí)施例中，磁性電容組500內(nèi)的多個(gè)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，而可以根據(jù)不同的電壓或電容值需求，進(jìn)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。
元件的連接關(guān)系: 請(qǐng)參閱圖1所示，所述的儲(chǔ)能串1 4，彼此并聯(lián)，且接收該偵測(cè)單元5送入的測(cè)試信號(hào)。并且在本實(shí)施例中，每一儲(chǔ)能串1 4包括一測(cè)試開關(guān)15及4個(gè)儲(chǔ)能裝置11 14，且所述儲(chǔ)能裝置11 14及該測(cè)試開關(guān)15串聯(lián)在一起，而所述的儲(chǔ)能裝置11 14分別是第一儲(chǔ)能裝置11、第二儲(chǔ)能裝置12、第三儲(chǔ)能裝置13及第四儲(chǔ)能裝置14，并且值得注意的是，每一儲(chǔ)能串1 4所包含的儲(chǔ)能裝置11 14的數(shù)目并不以4個(gè)為限。
請(qǐng)結(jié)合參閱圖6所示，是本發(fā)明的該較佳實(shí)施例的電路圖，說明儲(chǔ)能裝置的示意圖。每一儲(chǔ)能裝置11 14，具有一儲(chǔ)能單元111、一隔離開關(guān)112，及一工作開關(guān)113。該儲(chǔ)能單元111與該工作開關(guān)113串聯(lián)，且該隔離開關(guān)112是與串聯(lián)的儲(chǔ)能單元111和該工作開關(guān)113并聯(lián)。
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并且值得注意的是，上述的開關(guān)15、112、113的名稱并未限定這些開關(guān)15、112、 113的種類，或限定了這些開關(guān)15、112、113是不同類型的開關(guān)，相反地，這些開關(guān)15、112、 113可是同一類型的開關(guān)，且當(dāng)該儲(chǔ)能單元111以半導(dǎo)體制程制作時(shí)，這些開關(guān)15、112、113 也可以半導(dǎo)體制程制作。 該偵測(cè)單元5進(jìn)行以下不同的測(cè)試階段(l).先以整個(gè)陣列為單元，發(fā)出測(cè)試信 號(hào)以測(cè)試整個(gè)陣列整體是否有故障；(2).若有故障情形發(fā)生，則再以每一儲(chǔ)能串1 4為 單位對(duì)每一儲(chǔ)能串1 4進(jìn)行測(cè)試，以判斷哪一儲(chǔ)能串1 4中發(fā)生故障；(3).然后再以 每一儲(chǔ)能裝置11 14為單位對(duì)有發(fā)生故障的儲(chǔ)能串1 4測(cè)試其所包含的哪一儲(chǔ)能裝置 11 14中的儲(chǔ)能單元111發(fā)生故障。 依據(jù)該偵測(cè)單元5的測(cè)試階段不同，控制單元6會(huì)據(jù)以分別控制上述每一開關(guān)15、 112、 113的導(dǎo)通或不導(dǎo)通，且詳細(xì)檢測(cè)方法如下所述。
本發(fā)明的檢測(cè)方法 當(dāng)開始進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，該控制單元6先將所有測(cè)試開關(guān)15及工作開關(guān)113都導(dǎo)通， 并且所有隔離開關(guān)112皆不導(dǎo)通，然后再由該偵測(cè)單元5測(cè)試是否有故障情形，且偵測(cè)單元 5的測(cè)試方式可借由量測(cè)總電量是否正確來(lái)作判斷，但實(shí)際的測(cè)試方式并不以此為限。
若總電量不正確，則判斷有至少一個(gè)儲(chǔ)能單元111故障，因此開始對(duì)每一儲(chǔ)能串 1 4逐條進(jìn)行檢測(cè)。 當(dāng)該偵測(cè)單元5檢測(cè)第k(k二 1 4)儲(chǔ)能串時(shí)，該控制單元6控制第k儲(chǔ)能串的 測(cè)試開關(guān)15導(dǎo)通，且其他儲(chǔ)能串的測(cè)試開關(guān)15皆不導(dǎo)通，且控制第k儲(chǔ)能串中的所有隔離 開關(guān)112不導(dǎo)通，并控制第k儲(chǔ)能串中的所有工作開關(guān)113導(dǎo)通。請(qǐng)結(jié)合參閱圖7、圖8所 示，圖7是本發(fā)明的該較佳實(shí)施例的電路圖，說明測(cè)試第一儲(chǔ)能串的狀態(tài)；圖8是本發(fā)明的 該較佳實(shí)施例的電路圖，說明測(cè)試第二儲(chǔ)能串的狀態(tài)。如圖7所示，即是正對(duì)第一儲(chǔ)能串1 進(jìn)行測(cè)試，而圖8所示是正對(duì)第二儲(chǔ)能串2進(jìn)行測(cè)試，且圖7和圖8中為了方便說明，省略 不畫出控制單元6。 當(dāng)?shù)趉儲(chǔ)能串的測(cè)試結(jié)果顯示不正常時(shí)，則對(duì)該儲(chǔ)能串中的所有儲(chǔ)能單元111逐 個(gè)進(jìn)行檢測(cè)，以確切找出是哪一個(gè)儲(chǔ)能裝置中的儲(chǔ)能單元111故障。當(dāng)該偵測(cè)單元5檢測(cè) 第k儲(chǔ)能串的第j (j = 1 4)儲(chǔ)能裝置的儲(chǔ)能單元111時(shí)，該控制單元6控制第k儲(chǔ)能串 的測(cè)試開關(guān)15導(dǎo)通，且其他儲(chǔ)能串的測(cè)試開關(guān)15皆不導(dǎo)通，并控制第k儲(chǔ)能串的第j儲(chǔ)能 裝置的工作開關(guān)113導(dǎo)通，且第k儲(chǔ)能串的其他工作開關(guān)113皆不導(dǎo)通，且控制第k儲(chǔ)能串 的第j儲(chǔ)能裝置中的隔離開關(guān)112不導(dǎo)通，且第k儲(chǔ)能串的其他隔離開關(guān)112導(dǎo)通。請(qǐng)參 閱圖9、圖10所示，圖9是本發(fā)明的該較佳實(shí)施例的電路圖，說明測(cè)試第一儲(chǔ)能裝置的狀態(tài)； 圖IO是本發(fā)明的該較佳實(shí)施例的電路圖，說明測(cè)試第二儲(chǔ)能裝置的狀態(tài)。如圖9所示，即 是正對(duì)第一儲(chǔ)能串1內(nèi)的第一儲(chǔ)能裝置11的儲(chǔ)能單元111進(jìn)行測(cè)試，而圖IO所示是正對(duì) 第一儲(chǔ)能串1內(nèi)的第二儲(chǔ)能裝置12的儲(chǔ)能單元111進(jìn)行測(cè)試，且圖9和圖10中為了方便 說明，省略不畫出偵測(cè)單元5和控制單元6。 值得注意的是，該隔離開關(guān)112的目的可以將非處于測(cè)試中的儲(chǔ)能單元111隔離 于回路外，而可達(dá)到避免干擾的效果。 綜上所述，本發(fā)明的電源系統(tǒng)，即使在該儲(chǔ)能單元111數(shù)量極多的情況下，依然可 達(dá)到快速測(cè)試出故障的該儲(chǔ)能單元lll，并且只需替換故障的該儲(chǔ)能單元lll，而不須替換整個(gè)電源系統(tǒng)，能夠大幅降低成本，且在測(cè)試所述的儲(chǔ)能裝置11 14時(shí)，其余非處于測(cè)試 中的儲(chǔ)能裝置11 14內(nèi)的隔離開關(guān)112導(dǎo)通且工作開關(guān)113不導(dǎo)通，而可有助于量測(cè)的 準(zhǔn)確度，非常適于實(shí)用。 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖 然本發(fā)明已以較佳實(shí)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)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更 動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的 技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)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
一種電源系統(tǒng)，其特征在于該電源系統(tǒng)包含多個(gè)并聯(lián)的儲(chǔ)能串，每一個(gè)儲(chǔ)能串包括串聯(lián)的一個(gè)測(cè)試開關(guān)及多個(gè)儲(chǔ)能裝置；每一個(gè)儲(chǔ)能裝置具有一個(gè)用以儲(chǔ)存電能的儲(chǔ)能單元、一個(gè)與該儲(chǔ)能單元串聯(lián)的工作開關(guān)及一個(gè)與串聯(lián)的該儲(chǔ)能單元和該工作開關(guān)并聯(lián)的隔離開關(guān)；一個(gè)偵測(cè)單元，偵測(cè)每一個(gè)儲(chǔ)能串，判斷出故障的儲(chǔ)能串，且再偵測(cè)出故障儲(chǔ)能串中哪一個(gè)儲(chǔ)能裝置的儲(chǔ)能單元故障；以及一個(gè)控制單元，依據(jù)該偵測(cè)單元的測(cè)試階段不同，該控制單元會(huì)據(jù)以分別控制所述測(cè)試開關(guān)、所述工作開關(guān)，及所述隔離開關(guān)，且使每一個(gè)開關(guān)切換于導(dǎo)通狀態(tài)與非導(dǎo)通狀態(tài)之間。
2. 如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于所述的儲(chǔ)能單元其中每一個(gè)儲(chǔ)能單元是 一磁性電容單元。
3. 如權(quán)利要求2所述的電源系統(tǒng)，其特征在于其中所述的偵測(cè)單元當(dāng)該偵測(cè)單元對(duì)該 儲(chǔ)能串進(jìn)行偵測(cè)時(shí)，該控制單元控制偵測(cè)中的儲(chǔ)能串的測(cè)試開關(guān)導(dǎo)通，且其他測(cè)試開關(guān)不 導(dǎo)通，且控制偵測(cè)中的儲(chǔ)能串的所有工作開關(guān)導(dǎo)通，且控制偵測(cè)中的儲(chǔ)能串的所有隔離開 關(guān)不導(dǎo)通。
4. 如權(quán)利要求2所述的電源系統(tǒng)，其特征在于其中所述的偵測(cè)單元當(dāng)該偵測(cè)單元對(duì) 該儲(chǔ)能裝置進(jìn)行偵測(cè)時(shí)，該控制單元控制偵測(cè)中的儲(chǔ)能裝置所對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能串的測(cè)試開關(guān)導(dǎo) 通，且其他測(cè)試開關(guān)不導(dǎo)通，并控制偵測(cè)中的儲(chǔ)能裝置的隔離開關(guān)不導(dǎo)通和工作開關(guān)導(dǎo)通， 且控制偵測(cè)中的儲(chǔ)能裝置所對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能串中的其他隔離開關(guān)導(dǎo)通和其他工作開關(guān)不導(dǎo)通。
5. 如權(quán)利要求2所述的電源系統(tǒng)，其特征在于其中所述的儲(chǔ)能單元在測(cè)試每一個(gè)儲(chǔ)能 串是否故障前，該控制單元先將所有測(cè)試開關(guān)和所有工作開關(guān)都導(dǎo)通，且所有隔離開關(guān)不 導(dǎo)通，并由該偵測(cè)單元測(cè)試是否有故障發(fā)生，若有故障發(fā)生時(shí)，則再進(jìn)而對(duì)每一個(gè)儲(chǔ)能串分 別進(jìn)行偵測(cè)。
6. 如權(quán)利要求2所述的電源系統(tǒng)，其特征在于其中所述的磁性電容單元是單一個(gè)磁性 電容，或是由多個(gè)磁性電容以串聯(lián)、并聯(lián)或混合串并聯(lián)方式組成的一磁性電容組。
7. 如權(quán)利要求6所述的電源系統(tǒng)，其特征在于其中所述的磁性電容包含有一個(gè)第一磁 性電極、一個(gè)第二磁性電極以及設(shè)置于其間的一個(gè)介電層，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。
8. 如權(quán)利要求7所述的電源系統(tǒng)，其特征在于其中所述的第一磁性電極包含有一個(gè) 第一磁性層，具有排列成第一方向的磁偶極；一個(gè)第二磁性層，具有排列成第二方向的磁偶 極；以及一個(gè)隔離層，包含有非磁性材料，設(shè)置于該第一磁性層與該第二磁性層之間；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。
9. 如權(quán)利要求7所述的電源系統(tǒng)，其特征在于其中所述的第一磁性電極與第二磁性電 極是包含有稀土元素，該介電層是由氧化鈦、氧化鋇鈦或一半導(dǎo)體層所構(gòu)成。
10. 如權(quán)利要求9所述的電源系統(tǒng)，其特征在于其中所述的半導(dǎo)體層為氧化硅。
11. 一種檢測(cè)方法，適用于檢測(cè)一個(gè)電源系統(tǒng)是否故障，該電源系統(tǒng)包括多個(gè)并聯(lián)的儲(chǔ) 能串，且每一個(gè)儲(chǔ)能串具有多個(gè)串聯(lián)的儲(chǔ)能裝置，其特征在于該檢測(cè)方法包含以下步驟(A) .檢測(cè)每一個(gè)儲(chǔ)能串是否故障；以及(B) .對(duì)有故障的儲(chǔ)能串，逐一檢測(cè)該儲(chǔ)能串中每一儲(chǔ)能裝置是否故障。
12. 如權(quán)利要求11所述的檢測(cè)方法，其特征在于所述的儲(chǔ)能串每一個(gè)儲(chǔ)能串還包含 一與所述儲(chǔ)能裝置串聯(lián)的測(cè)試開關(guān)，且每一個(gè)儲(chǔ)能裝置包括一儲(chǔ)能單元、一與該儲(chǔ)能單元 串聯(lián)的工作開關(guān)及一與串聯(lián)的該儲(chǔ)能單元和該工作開關(guān)并聯(lián)的隔離開關(guān)，所述的步驟(A) 中，還包括先導(dǎo)通處于檢測(cè)中的儲(chǔ)能串的測(cè)試開關(guān)，且不導(dǎo)通非處于檢測(cè)中的儲(chǔ)能串的測(cè) 試開關(guān)，且在步驟(A)中，還包括先導(dǎo)通處于檢測(cè)中的儲(chǔ)能串的所有工作開關(guān)，且不導(dǎo)通處 于檢測(cè)中的儲(chǔ)能串的所有隔離開關(guān)。
13. 如權(quán)利要求11所述的檢測(cè)方法，其特征在于所述的儲(chǔ)能串每一個(gè)儲(chǔ)能串還包含一 與所述儲(chǔ)能裝置串聯(lián)的測(cè)試開關(guān)，且每一個(gè)儲(chǔ)能裝置包括一個(gè)儲(chǔ)能單元、一與該儲(chǔ)能單元 串聯(lián)的工作開關(guān)及一與串聯(lián)的該儲(chǔ)能單元和該工作開關(guān)并聯(lián)的隔離開關(guān)，所述的步驟(B) 中，還包括先導(dǎo)通處于檢測(cè)中的儲(chǔ)能裝置的工作開關(guān)，且不導(dǎo)通處于檢測(cè)中的儲(chǔ)能裝置的 隔離開關(guān)，且導(dǎo)通非處于檢測(cè)中的儲(chǔ)能裝置的隔離開關(guān)，且不導(dǎo)通非處于檢測(cè)中的儲(chǔ)能裝 置的工作開關(guān)，且在步驟(B)中，還包括先導(dǎo)通處于檢測(cè)中的儲(chǔ)能裝置所對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能串的 測(cè)試開關(guān)，且使其他的測(cè)試開關(guān)不導(dǎo)通。
14. 如權(quán)利要求ll所述的檢測(cè)方法，其特征在于其還包含一在所述的步驟(A)之前的 步驟檢測(cè)該電源系統(tǒng)整體是否有故障。
15. 如權(quán)利要求14所述的檢測(cè)方法，其特征在于所述的儲(chǔ)能串每一個(gè)儲(chǔ)能串還包含一 與所述儲(chǔ)能裝置串聯(lián)的測(cè)試開關(guān)，且每一個(gè)儲(chǔ)能裝置包括一個(gè)儲(chǔ)能單元、一與該儲(chǔ)能單元 串聯(lián)的工作開關(guān)及一與串聯(lián)的該儲(chǔ)能單元和該工作開關(guān)并聯(lián)的隔離開關(guān)，在檢測(cè)該電源系 統(tǒng)整體是否有故障時(shí)，先將所有測(cè)試開關(guān)和所有工作開關(guān)都導(dǎo)通，且使所有隔離開關(guān)不導(dǎo) 通。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種電源系統(tǒng)及其檢測(cè)方法。該可確實(shí)檢測(cè)出故障所在的電源系統(tǒng)，包含多個(gè)并聯(lián)儲(chǔ)能串、一控制單元，及一偵測(cè)單元。每一儲(chǔ)能串包括串聯(lián)的一測(cè)試開關(guān)及多個(gè)儲(chǔ)能裝置。每一儲(chǔ)能裝置具有一儲(chǔ)能單元、一工作開關(guān)及一隔離開關(guān)。該偵測(cè)單元偵測(cè)每一儲(chǔ)能串，判斷出故障的儲(chǔ)能串，且再偵測(cè)出故障儲(chǔ)能串中哪一儲(chǔ)能裝置的儲(chǔ)能單元故障。該控制單元分別控制所有開關(guān)于導(dǎo)通和非導(dǎo)通狀態(tài)間切換。該檢測(cè)方法，包含以下步驟檢測(cè)每一儲(chǔ)能串是否故障；對(duì)有故障的儲(chǔ)能串，逐一檢測(cè)該儲(chǔ)能串中的每一儲(chǔ)能裝置是否故障。本發(fā)明即使在儲(chǔ)能單元數(shù)量極多情況下仍可快速偵測(cè)出故障儲(chǔ)能單元，且只需替換故障儲(chǔ)能單元，而不須單一條串聯(lián)組或替換整個(gè)電源系統(tǒng)，而可大幅節(jié)省成本。
文檔編號(hào)H01G4/008GK101741105SQ20081017356
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月6日
發(fā)明者鄭青峰 申請(qǐng)人:光寶科技股份有限公司