專利名稱：以公約數組合的分級多電壓控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種以公約數組合的分級多電壓控制裝置。
電池組由于具有機動性，廣泛被應用于各式各樣的器具如電動載具等，然而電池組無論蓄電池、燃料電池、熱電池或太陽能電池皆具有物理性基本電壓，通常人們藉串并聯以選擇其電壓及容量，并視負載需要，以分級電壓供應或以串聯線性元件控制或以斬波開關控制。
本實用新型的主要目的，乃在于提供一種以公約數組合的分級多電壓控制裝置，以及進一步結合線性或斬波固態開關元件，以獲得無火花多電壓切換及分級線性或分級斬波式的低漣波PWM電壓輸出或緩慢增壓輸出或緩慢減壓輸出及進一步藉反饋作限電流或定電流輸出調節功能。
本實用新型是這樣實現的本案主要為提供一種多輸出分級多電壓的高效率裝置，以及進一步結合線性或斬波固態開關元件，以獲得無火花多電壓切換及作分級電壓結合線性電壓調整或分級電壓結合斬波式電壓調整的低漣波PWM電壓輸出，及藉著可作線性調整或作PWM調制控制的固態開關元件串接于由蓄電池組及二極管組所構成的可切換多電壓輸出的電壓切換開關點之間，以形成以低壓為谷底，以次段高壓為峰值的線性連續調整PWM調整輸出電壓的電路，以形成由谷底電壓值至峰值電壓間可調的線性或PWM控制的低漣波電壓輸出或緩慢升壓或緩慢降壓輸出，以及進一步借助反饋而形成限電流或定電流或定電壓輸出調節功能。
以下配合附圖詳細說明本實用新型的實施例


圖1為由雙刀雙擲開關并聯二極管構成電壓切換實施例的示意圖。
圖2為多電壓具線性調整電壓波形的示意圖。
圖3為多電壓具斬波調整電壓波形的示意圖。
圖4為由雙刀雙擲開關構成多電壓切換電路實施例的示意圖。
圖5為由單刀開關及二極管組構成多電壓切換電路實施例的示意圖。
圖6為藉固態開關及二極管組構成多電壓切換電路的示意圖。
圖7為多電壓具分級基礎電壓及線性調整電壓波形的示意圖。
圖8為多電壓具分級基礎電壓及斬波調整電壓波形的示意圖。
圖9表示設有切換開關的控制共同固態開關元件的電路。
圖10表示圖9中固態開關的切換開關改由并聯控制開關增設接點組取代由串聯控制開關增設接點取代輸出開關的電路。
圖11為圖9的線性調整輸出電壓波形圖。
圖12為圖9的斬波調整輸出電壓波形圖。
圖13表示由雙刀雙擲開關取代圖9中串聯控制開關的電路。
圖14表示圖13中固態開關的切換開關改由并聯控制開關增設接點組取代及由串聯控制開關增設接點取代輸出開關的電路。
圖15表示基礎電壓以上設有線性或斬波電壓調節功能的經濟型電路之一。
圖16表示基礎電壓以上設有線性或斬波電壓調節功能的經濟型電路之二。
圖1為此項電池組或多組獨立直流電源公約組合的分級多電壓控制裝置實施例，主要為揭示藉電池組及串聯于蓄電池的雙擲C接點的機電開關組構成可切換選擇的多電壓輸出，以及在輸出時使開關接點組并聯于分路二極管組兩端以消除二極管組正向壓降低及熱損失，以及進一步可結合電流檢測裝置及線性或開關式固態開關元件并結合一中央處理裝置(CCU)，以接受操作指令輸入裝置的命令，進而控制機電開關組及固態開關元件組，以調節輸出電壓電流大小或調節輸出作定電壓或定電流或設定輸出限流值以及藉著可作線性調整或作PWM調制控制的固態開關元件串聯于由蓄電池組及二極管組所構成的可切換多電壓輸出的電壓切換開關點之間，以形成以低壓為谷底。以次段高壓為峰值的線性連續調整PWM調整輸出電壓的電路，以形成由谷底電壓值至峰值電壓間可調的線性或PWM控制的低漣波電壓輸出，或在切換機電開關組時，依接通時固態開關接通動作時間滯后于機電開關(以電阻性及電容性負載為準)，關斷時固態開關關斷動作時間領先機電開關切斷電源(電感、電容、電阻性負載皆可)以達到無火花切換機電開關組，此功能進一步含輸出側的正負極性切換開關的無火花切換。
茲就此項實施例構成及動作說明如下二組或二組以上同電壓同容量或至少同電壓電池單元，含一次或二次蓄電池或太陽能電池或燃料電池或熱電池(或由呈相互隔離由交流電力整流等方式構成的電力單元)，藉至少雙刀以上的人工操作雙擲開關或鼓形開關或電磁或機械力操作的繼電器等機電開關元件設置于蓄電池組的每一電池單元間，與蓄電池組呈順極性串聯，上述蓄電池組含單獨一個或兩個以上串聯或并聯或并串聯為一電池單元；雙刀開關兩組不同刀的共同接點與常閉接點呈對調并聯，即A刀的共同接點與B刀的常閉接點相通，B刀的共同接點與A刀的常閉接點相通，各相通接點分別通往電池單元的負極及正極；每一開關組的共同接點接往正極的刀組，其共同接點(依輸出電流流向)順向并聯接有二極管通往其本身的常開接點再通往第一電池單元正極及正輸出端；每一開關組的共同接點通往負端的刀組，其共同接點與常開接點(依輸出電流流向)順向并聯接有二極管組，并由常開接點通往最后那組蓄電池組之負極及負輸出端；上述機電開關元件可為以人力直接撥動的開關組或以電磁力驅動或其他機械力所驅動。
上述系統操作時具有下列功能與特色①依總電池單元的公約數對稱切換開關組加上開關全開及全閉可提供多種電壓輸出以供選擇。
②輸出時所有二極管組的并聯接點皆呈閉合可消除二極管組的順向壓降及熱損。
③二極管組在開關切換時提供一次分級電壓以減少開關接點間切換電壓，以及供作為暫態電流路徑可提高開關接點壽命。
④電力單元切換開關或固態開關元件可進一步選擇為雙向性導通元件或同時逆向設置，以供由輸出端反向輸入時控制其輸入電壓及電流或切換電力單元的串并聯狀態及控制固態開關元件(若有時)以配合外部輸入電源的狀態。
以圖1為例，系由六組電池單元U1－U6與五個交錯介于電池單元之間的開關組SW101－SW105所構成，各開關組并依前述原則分別設有二極管D101a－105a，其陽極并聯通往負輸出端；二極管D101b－105b的陰極并聯通往正輸出端；當操作開關組SW101－105的共同接點與常閉接點皆呈閉合時所有電池單元串聯輸出電壓，即為6xEB，(其中EB為每一電池單元的電壓)，當開關SW103被控制為共同接點COM103及COM103b分別與常閉接點NC103及NC103b斷開，而與常開接點NO103a及NO103b接通時，則輸出電壓為3xEB，即電池單元呈三組串聯后并聯；當開關SW102及 SW104被控制為共同接點與常閉接點斷開而與常開接點導通時，則輸出電壓為2xEB，即電池單元呈各二組串聯后再并聯；當開關SW101－SW105皆被控制為共同接點轉而與常開接點導通時，則輸出電壓為EB，即電池單元U1－U6皆并聯。若以24組電壓單元構成則可獲1xEB、2xEB、3xEB、4xEB、6xEB、8xEB、12xEB、24xEB等多電壓分級；若以36組電壓單元構成則可得1xEB、2xEB、3xEB、4xEB、6xEB、9xEB、12xEB、18xEB、36xEB等依電池單元數的公約數為電池單元電壓倍數值形成的分級多電壓輸出，以此類推，不再贅述。上述開關組除以人工操作外，還可藉一中央控制器CCU及指令輸入單元I100控制前述開關組作多電壓切換；或進一步在輸出端串聯線性或開關型固態開關元件SSS100，以調整及控制與輸入值相對應的機電開關操作狀態及固態開關工作狀態，包括直接以線性固態開關元件對分級電壓作輸出微調或藉操作機電開關使輸出高于所需輸出值，再由中央控制器CCU控制線性固態開關元件的驅動電流以獲得線性輸出電壓之調節，如圖2所示。若需要作大于一單位電池單元電壓分級的大電壓的調節，則由機電開關組去完成，故其熱損耗較少。
直接以開關式固態開關元件對分級電壓作輸出微調或藉操作機電開關使輸出高于所需輸出值，再由中央控制器CCU控制開關式固態開關元件的驅動脈波寬度以調節其輸出電壓之平均值，如圖3所示，若需要作大于一單位電池單元電壓分組的大電壓之調節，則由機電開關組去完成，由于具有分級基礎電壓，故其漣波值低于直接以全電壓作斬波調節。
人們并可進一步在輸出電路串接電流檢測裝置CT100，以檢測其輸出電流值反饋至中央控制器CCU依輸入單元的指令或CCU內藏的設定值以對機電開關組及固態開關作相對控制，以及在輸出端并聯電壓檢測裝置VT100，以檢則其輸出電壓值反饋至中央控制器CCU，依輸入單元的指令或中央控制器CCU內藏的設定值對機電開關組及固態開關作相對的控制。如傳統穩壓電路一樣，此電路設有標準電位，因此除可藉以調節因負載不穩定的電壓變動外，亦可藉以調節因電源不穩定所導致的負載側電壓變動，例如蓄電池隨蓄存量減少的電壓下降所引起的電壓不穩定。
此外，最重要的是可藉下列特定的控制順序達到下列功能在切換機電開關組時，依接通時固態開關接通動作時間滯后于機電開關(以電阻性及電容性負載為準)，關斷時固態開關關斷動作時間領先機電開關切斷電源(電感、電容、電阻性負載皆可)以達到無火花切換機電開關組，此開關組進一步含輸出側正負極性切換開關的無火花切換。
上述操作順序的設定包括以人工或電磁或機械斬或流體力控制方式，依上述開關操作順序作機械性順序鎖定及延遲或以電路機構的順序鎖定或延遲。
此項電路在實際應用時，若功率容量較低亦可省去二極管組而以雙刀雙擲開關直接切換其余功能。與圖1實施例相同，應用時同樣的亦可進一步結合固態開關元件及輸出電壓電流檢測元件及藉輸入單元與中央控制器所構成的各項功能。圖4為此項電池組或多組獨立直流電源多電壓控制電路直接以雙擲開關為切換開關的電路示意圖。
若電路效率容許及有空間限制之應用中，亦可由單刀單擲開關結合二極管組所構成具有切換式多電壓輸出功能，應用時同樣的亦可進一步結合固態開關元件及輸出電壓電流檢測元件，其藉輸入單元與中央控制器所構成的各項功能亦同，圖5為此項電池或多組獨立直流電源的多電壓控制電路以單刀單擲開關結合二極管組構成的電路示意圖，圖5中D1000及D1001為均壓用二極管，供蓄電池并聯時均壓之用，可視需要設置。
另外，上述電路中串聯于電壓單元間的機電式開關組亦可由固態開關元件所取代，并結合二極管組以構成多電壓輸出。圖6所示為此項藉固態開關元件串聯于電力單元組的多電壓控制電路的主要電路示意圖，此電路中其切換功能與前述圖5所述單刀單擲開關功能相同。圖6中D1000及D1001為均壓用二極管供蓄電池組并聯時均壓之用，可視需要設置。唯由于串聯于電池單元間的開關元件可進一步結合中央控制器及輸入單元及輸出電壓電流檢測元件構成前述分級電壓間的連續調節或輸出電壓及電流的控制，此項設計中，亦可進一步在固態開關元件兩側并聯設置機電開關之接點構成SSU101－SSU105，藉著下列的操作順序以減少固態開關元件的壓降損失與發熱，此項電路的操作順序如下接通時固態開關的接通動作在機電開關之前。
關斷時固態開關的關斷動作在機電開關之后。
當其中固態開關作為線性控制或PWM開關控制時，則與其并聯的機電開關不動作。
上述固態開關與機電開關的操作可藉中央控制器CCU或藉人工或電磁或機械力或流體力控制，開關工作狀態進一步包括藉操作機電開關使輸出高于所需輸出值，再由中央控制器CCU控制各線性固態開關元件的驅動電流或藉控制相串聯的電池單元組中較高電位分級的電池單元與供給基礎電壓的電池單元相串聯的固態開關元件的阻抗以獲得線性輸出電壓的調節，如圖7所示。若需要大于一電位分級之大電壓的調節則由機電開關組去完成，故其熱損較少。
藉操作機電開關使輸出高于所需輸出值，再由中央控制器CCU各固態開關元件作斬波輸出或控制相串聯的電池單元組中較高電位分級的電池單元與供給基礎電壓之電池單元相串聯的固態開關元件的驅動脈波寬度以調節其輸出電壓的平均值，例如CCU控制SSU101、102、104、105皆導通而以斬波控制SSU103，則其輸出如圖8所示。若需要大于一電壓分級的大電壓之調節則由機電開關組去完成。由于具有分級基礎電壓，故其漣波值低于直接以全電壓作斬波調節。
若前述線性或斬波控制波幅與分級基礎電壓分別為等電壓的電池單元所構成，則為求耗電平均亦可進一步藉中央控制單元CCU周期交替控制其所屬的固態開關元件，使所屬蓄電池交替作基礎電壓供給及調幅或斬波脈動，以使耗電量均一。
并可進一步在輸出電路串接電流檢測裝置CT100，以檢測其輸出電流值反饋至中央控制器CCU，依輸入單元的指令或CCU內藏的設定值對機電開關組及固態開關作相對控制，以及在輸出端并聯電壓檢測裝置VT100，以檢測其輸出電壓值反饋至中央控制器CCU，依輸入單元的指令或中央控制器CCU內藏的設定值對機電開關組及固態開關作相對的控制。如傳統穩壓電路一樣，此電路設有標準電位，因此除可藉以調節因負載不穩定之電壓變動外。亦可藉以調動節因電源電壓不穩所導致的負載側電壓變動，例如蓄電池隨蓄存量減少的壓降所引起的電壓不穩定。
此外，亦可將上述開關元件僅起開關作用而另于線路串接固態開關元件SSS100作為線性或斬波控制的分級電壓間的連續調節元件，即藉著可作線性調整或作PWM調制控制的固態開關元件串接于由蓄電池組及二極管組所構成的可切換多電壓輸出的電壓切換開關點之間，以形成以低壓為谷底，以次段高壓為峰值的線性連續調整PWM調整輸出電壓的電路，以形成由谷底電壓值至峰值電壓值間可調的線性或PWM控制的低漣波電壓輸出或緩慢升壓或緩慢降壓。
上述各例中，所列舉之電池單元為便于說明，由于電路控制上的優點使其亦適用于由交流整流的多組獨立直流電源間的多電壓控制及火花消除，與電壓、電流的反饋控制及線性或斬波式分級電壓間的連續調整，應用中僅需將個別獨立的直流電壓單元視同電池單元即可。
基于上述各項應用原理的敘述，在實際應用中各電池單元間的開關元件亦可由機電開關與固態開關元件依所需功能及經濟性而混合使用。
前述各項實施例若選擇單組固態開關元件作為各分級電壓間的線性或斬波電壓控制輸出(如圖7、8所示)則可進一步藉如圖9所示電路來完成，其主要構成如下兩組或兩組以上同電壓、同容量或至少同電壓的電力單元及一組固態開關元件共同串聯而成，其中固態開關元件為串聯于其中間段，即其前后段串聯的電力單元數目相同。
各串聯元件間分別串接常開的串聯開關組，并以固態開關元件為基準，其兩端的串聯開關元件為同步驅動的同一組串聯開關的兩開關接點(或不同串聯開關組被同步驅動)，其往前及往后聯的電力單元的串聯開關組接點關系亦具相同步關系。
固態開關設有切換開關以供與串聯于輸出端的輸出開關作輸出控制的選擇，即在全部電力單元并聯時固態開關被切換至取代輸出開關，以對輸出電流作線性或斬波的電壓控制調整；若輸出之分級電壓的線性或斬波調節功能不包含全部電力單元并聯狀態，其輸出如圖11、12所示，則上述切換開關可省略，輸出開關可視需要作彈性選擇是否設置或由固態開關與電力單元間的串聯開關增設接點來取代。
固態開關所分割之前段及后段電力單元組中各電力單元分別各有一電極端徑二極管或開關連接不同極性的兩端出端，而前段及后段電力單元組中各電力單元的另一電極端則經串接二極管或開關后，屬前段部分的共同并聯后經導流二極管或其所并聯控制開關通往后段組的直接連接輸出端，屬后段部分的共同并聯后經導流二極管或其所并聯控制開關通往前段組的直接輸出端。
輔助開關并聯于固態開關元件兩電力連接端，當固態開關為全導通狀態時，此項輔助開關閉合以消除輔助開關的壓降及熱損耗，此項開關為選擇性設置。
中央控制單元及輸入控制及設定裝置與電壓、電流控制裝置為供控制上述各元件組間作輸出電壓、電流選擇或限電壓或限電流或定電壓或定電流或緩增或緩減的電壓或電流輸出之用。
圖9所示為此項藉單組固態開關元件作為各級電壓間的線性或斬波調節電路，圖中主要包括二組或二組以上的同電壓同容量或至少同電壓的電力單元U1－U4作分級切換電源，包括①U1－U4并聯作EB輸出；②U1、U2呈并聯再與U3、U4之并聯組串聯作2xEB輸出；③U1－U4串聯作4xEB輸出；電路中在各電力單元間串接有控制開關SW501、SW502、電力單元U1及U2的負端之間連接一導流二極管D501，U2的負端與輸出負端間則連接另一導流二極管D506，二極管D506的兩端可進一步并接開關組SW503以供在全部電力單元并聯時閉合，以減少二極管D506的熱損耗，電力單元U3與輸出負端間亦并聯導流二極管D503；電力單元U3及U4的正端間并接二極管D504，U4之正端與輸出正端之間則并接另一導流二極D505管，此二極管兩端亦可進一步并接開關組SW503以供在全部電力單元并聯時閉合，以減少二極管D505的熱損耗，電力單元U2的正端與輸出正端間亦并聯導流二極管D502；并在一半組數電力單元的串接點間串有固態開關SSS100，以及在兩組同屬SW502的獨立常開接點，固態開關兩電力端另外分別串聯輸出控制開關SW504的兩組獨立常開接點再分別通往輸出開關SW500之接點兩端。輸出開關SW500串聯于輸出電路，其與固態開關間的關系為在分級電壓間作線性或斬波調節時配合SSS100及SW502、SW503的動作而操作輸出開關SW500開閉，供輸出電流通過。特別在電力單元組呈全部并聯低壓而欲藉固態開關元件作輸出電力調節時，則SW500呈開路而由固態開關的輸出控制開關SW504閉合，而使固態開關代替上述輸出開關SW500而依其固態開關的極性串聯于輸出電路作為低壓段的線性或斬波輸出，而在低壓段作連續最大輸出時，可進一步閉合輸出開關SW500以消除固態開關元件的壓降損失，若不需此功能，輸出開關SW500則可由串聯控制開關SW502增設一組常開接點所取代，而固態開關的輸出開關SW504亦可由并聯切換開關SW503增設兩組獨立常開接點所取代(如圖10所示)，此外，若進一步增設并聯于SSS100兩端接點的輔助開關SW505，則可在各分級電壓范圍中固態開關SSS100全導通時，供閉合此輔助開關的接點以消除壓降及熱損耗。
上述電路中，各電力單元間作串并聯切換以獲得多電壓輸出，因此電力單元數可加以擴大以獲得較多級的多電壓輸出，其基本切換原則可依圖1、圖4、圖5的方式而達到，唯一不同在于其電力單元的串聯平均分為兩對稱串聯組A及組B，各組的電力單元分別各有一端藉二極管或開關分別連接固態開關SSS100兩端所串接切換開關的獨立常開接點組再分別藉切換開關或二極管通往另一組的同極輸出端，以及藉二極管或接點通往同組各獨立電力單元的同極性端，如圖9實施例中A組負端系藉導流二極管D506通往負輸出端或增設開關SW503供于電力單元作并聯低壓輸出時通往負輸出端，并以二極管D501通往同組U1的負端，B組正端系藉導流二極管D505通往正輸出端或藉增設的開關SW503另一常開接點于電力單元作低壓并聯輸出時通往正輸出端，以及藉二極管D504通往U4的正端，在實際應用中，可自由選擇以二極管或以控制開關或混合使用作為電力單元間的導流元件，若選擇雙向式導流元件則可使本電路結構或作被充電的反向輸入，當固態開關亦選擇雙向性時則可進一步對輸入作線性或斬波調整。
圖9、圖10的各開關工作圖如表一所示。
在圖9所示應用例中，若輸出電流較大則二極管組將因順向壓降而形成功率損失及發熱，為避免此熱損耗及壓降，同樣的可藉雙刀雙擲控制開關組SW531取代原操作開關SW501如圖13所示，以及若低壓并聯輸出時無輸出調節要求，則如圖14所示由開關SW502取代SW500、及SW503取代SW504。圖13、14實施例并可視需要加設并聯分流二極管組于雙刀雙擲開關的各共同接點與常閉接點間如圖14所示以減少切斷時的火花，其原理與圖1實施例相同。
上述電路應用于無火花接通或關斷順序控制以及作為電壓或電流控制調節(含緩慢增壓或緩慢減壓或定電壓或緩慢增流或緩慢減流或定電流或監視限流)等各項功能皆如前述各例，不再贅述。
此外，基于經濟考慮，亦可以圖15、16所示的經濟電路以構成本項電池組或多組獨立直流電源的多電壓驅動電路。
圖15中主要為以圖14為基楚，以雙刀雙擲開關取代圖14中的SW502，并省略SW503而使各電力單元正負極所連接的分流二極管分別并聯于兩輸入端，其電路工作原理與圖1相同，只是固態開關元件兩端串聯同步開關組SW102而串接于其電力單元組的中段。
圖16所示為此項經濟型電路的實例之二，系由圖5所延伸，圖中除了電力單元的中段串接有固態開關元件SSS100以供作線性或斬波電壓調節外，其余電路功能與圖5相同。
權利要求1.一種以公約數組合的分級多電壓控制裝置，為多輸出分級多電壓的高效率控制裝置，其特征在于，進一步結合線性或斬波固態開關元件以獲得無火花多電壓切換及作分級電壓結合線性電壓調整或分級電壓結合斬波式的低漣波PWM電壓輸出及藉著可作線性調整或作PWM調制控制的固態開關元件串設于由蓄電池組及二極管組所構成的可切換多電壓輸出的電壓切換開關點之間，以形成以低壓為谷底，以次段高壓為峰值的線性連續調整PWM調整輸出電壓的電路，以形成由谷底電壓值至峰值電值間可調整的線性或PWM控制的低漣波電壓輸出，以及進一步藉反饋作限電流或定電流或定電壓輸出調節或緩升降電壓等功能，此項電池組或多組獨立直流電源的以公約數組合的分級多電壓控制，主要為藉電池組及串聯于蓄電池間的雙擲C接點的機電開關組構成可切換選擇的多電壓輸出，以及可在輸出時使開關接點組并聯于分路二極管組兩端，以消除二極管組順向壓降及熱損失，以及進一步可結合電流檢測裝置及線性或開關式固態開關元件并結合一中央處理裝置(CCU)以接受操作指令輸入裝置的命令，進而控制機電開關組及固態開關元件組以調節輸出電壓電流大小或調節輸出作定電壓或定電流或設定輸出限流值以及藉著可作線性調整或作PWM調制控制的固態開元件串設于由蓄電池組及二極管組所構成的可切換多電壓輸出的電壓切換開點之間，以形成以低壓為谷底，以次段高壓為峰值的線性連續調整PWM調整輸出電壓的電路，以形成由谷底電壓值至峰值電壓間可調的線性或PWM控制的低漣波電壓輸出，或在切換機電開關組時，依接通時固態開關接通動作時間滯后于機電開關(以電阻及電容性負載為準)，關斷時固態開關關斷動作時間領先機電開關切斷電源(電感、電容、電阻性負載皆可)以達到無火花切換機電開關組，此功能進一步含輸出側的正負極性切換開關的無火花切換。
2.如權利要求1所述的以公約數組合的分組合的分級多電壓控制裝置，其特征在于包括二組或二組以上同電壓同容量或至少同電壓電池單元，含一次或二次蓄電池或太陽能電池或燃料電池或熱電池(或由呈相互隔離由交流電力整流等方式構成的電力單元)，藉至少雙刀以上的人工操作雙擲開關或鼓形開關或電磁或機械力操作的繼電器等機電開關元件設置于蓄電池組的每一電池單元間，與蓄電池組呈順極性串聯，上述蓄電池組合單獨一個或兩個以上串聯或并聯或并串聯為一電池單元；雙刀開關兩組不同刀的共同接點與常閉接點呈對調并聯，即A刀的共同接點與B刀的常閉接點相通，B刀的共同接點與A刀的常閉接點相通，各相通接點分別通往電池單元的負極及正極；每一開關組的共同接點接往正極的刀組，其共同接點(依輸出電流流向)順向并聯接有二極管通往其本身的常開接點再通往第一電池單元正極及正輸出端；每一開關組的共同接點通往負端的刀組，其共同接點與常開接點(依輸出電流流向)順向并聯接有二極管組，并由常開接點通往最后那組蓄電池組的負極及負輸出端；上述機電開關元件可為以人力直接扳動的開關組或以電磁力驅動或其他機械力所驅動。
3.如權利要求2所述的以公約數組合的分級多電壓控制裝置，其特征在于，開關組除了以人工操作外，并可藉一中央控制器CCU及指令輸入單元I100以控制前述開關組作多電壓切換；或進一步在輸出端串聯線性或開關型固態開關元件SSS100，以調整及控制與輸入值相對應的機電開關操作狀態及固態開關工作狀態，包括直接以線性固態開關元件對分級電壓作輸出微調或藉操作機電開關使輸出高于所需輸出值，再由中央控制器CCU控制線性固態開關元件的驅動電流以獲得線性輸出電壓的調節，若作大于一單位電池單元電壓分級的大電壓的調節，則由機電開關組去完成，故其熱損耗較少；直接以開關式固態開關元件對分級電壓作輸出微調或藉操作機電開關使輸出高于所需輸出值，再由中央控制器CCU控制開關式固態開關元件的驅動脈波寬度以調節其輸出電壓的平均值，若需要作大于一單位電池單元電壓分級的大電壓的調節，則由機電開關組去完成，由于具有分級基礎電壓，故其漣波值低于直接以全電壓作載波調節。
4.如權利要求2所述的以公約數組合的分級多電壓控制裝置，其特征在于，輸出電路可串接電流檢測裝置CT100，以檢測其輸出電流值反饋至中央控制器CCU，依輸入單元的指令或CCU內藏的設定值以對機電開關組及固態開關作相對控制，以及在輸出端并聯電壓檢測裝置VT100，以檢測其輸出電壓值反饋至中央控制器CCU，依輸入單元的指令或央控制器CCU內藏的設定值以對機電開關組及固態開關作相對的控制，如傳統穩壓電路一般，此電路設有標準電位，因此除可用來調節因負載不穩定的電壓變動外，亦可用來調節因電源電壓不穩導致的負載側電壓變動。
5.如權利要求2所述的以公約數組合的分級多電壓控制裝置，其特征在于，可藉下列特定控制順序達成下列功能在切換機電開關組時，依接 通時固態開關接通動作時間滯后于機電開關(以電阻性及電容性負載為準)，關斷時固態開關關斷動作時間領先機電開關切斷電源(電感、電容、電阻性負載皆可)以達到無火花切換機電開關組，此開關組進一步含輸出側的正負極性切換開關的無火花切換；其操作順序的設定包括以人工或電磁或機械力或流體力控制方法，依上述開關操作順序作機械性順序鎖定及延遲或以電路構成的順序鎖定或延遲。
6.如權利要求2所述的以公約數組合的分級多電壓控制裝置，其特征在于，切換開關含以雙刀雙擲開關直接切換或由單刀單擲開關結合二極管組所構成具有切換式多電壓輸出。
7.如權利要求2所述的以公約數組合的分級多電壓控制裝置，其特征在于，串聯于電壓單元間的機電式開關組亦可由固態開關元件所取代，并結合二極管組以構成多電壓輸出。
8.如權利要求2所述的以公約數組合的分級多電壓控制裝置，其特征在于，可進一步在固態開關元件兩側并聯設置機電開關的接點構成SSU101－SSU105。
9.如權利要求2所述的以公約數組合的分級多電壓控制裝置，其特征在于，亦可將開關元件僅供作為開關使用而另于線路串接固態開關元件作為線性或斬波控制的分級電壓間的連續調節元件，即藉著可作線性調整或作PWM調制控制的固態開關元件串設于由蓄電池組及二極管組所構成的可切換多電壓輸出的電壓切換開關點之間，以形成以低壓為谷底，以次段高壓為峰值的線性連續調整輸出電壓的電路，以形成由谷底電壓值至峰值電壓值間可調的線性或PWM控制的低漣波電壓輸出或緩慢升壓或緩慢降壓。
10.如權利要求1所述的公約數組合的分級多電壓控制裝置，其特征在于，進一步包括兩組或兩組以上同電壓、同容量或至少同電壓的電力單元及一組固態開關元件共同串聯而成，其中固態開關元件為串接于其中間段，即其前后段串設的電力單元數目相同；各串聯元件間分別串設常開的串聯開關組，并以固態開關元件為基準，其兩端的串聯開關元件為同步驅動的同一組串聯開關的兩開關接點(或不同串聯開關組被同步驅動)，其往前及往后串聯的電力單元的串聯開關組接點關系亦具相同同步關系；固態開關設有切換開關以供與串聯于輸出端的輸出開關作輸出控制的選擇，即在全部電力單元呈并聯時固態開關被切換至供取代輸出開關以對輸出電流作線性或斬波的電壓控制調整；若輸出的分級電壓的線性或斬波調節功能不包含全部電力單元呈并聯狀態，則上述切換開關可省略，輸出開關可視需要選擇是否設置，或由固態開關與電力單元間的串聯開關增設接點來取代；固態開關所分割的前段及后段電力單元組中各電力單元分別各有一電極端經二極管或開關直接連接不同極性的兩輸出端，而前段及后段電力單元組中各電力單元的另一電極端則經串聯二極管或開關后，屬前段部分者共同并聯后經導流二極管或其所并聯控制開關通往后段組的直接連接輸出端，屬后段部分者共同并聯后經導流二極管或其所并聯控制開關通往前段組的直接輸出端；輔助開關為并聯于固態開關元件兩電力連接端，當固態開關為全導通狀態時，此項輔助開關閉合以消除輔助開關的壓降及熱損耗，此項開關可選擇性地設置；中央控制單元及輸入控制及設定與電壓、電流控制裝置為供控制上述各元件組間作輸出電壓、電流選擇或限電壓或限電流或定電壓或定電流或緩增或緩減的電壓或電流輸出。
專利摘要一種以公約數組合的分級多電壓控制電路裝置，尤指一種多輸出分級電壓的創新設計，藉著可作線性調整或PWM調制控制的固態開關元件串接于由蓄電池組及二極管組所構成或切換多電壓輸出的電壓切換開關點之間，形成以低壓為谷底，以次段高壓為峰值的線性連續調整PWM調整輸出電壓之電路，以及進一步藉反饋作限電流或定電流或定電壓輸出調節。
文檔編號H02M3/00GK2170599SQ93207989
公開日1994年6月29日 申請日期1993年3月23日 優先權日1993年3月23日
發明者楊泰和 申請人:楊泰和