專利名稱：緊急供電設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種緊急供電設備，尤其涉及一種當常規供電系統發生異常時臨時 為負載提供應急電力的設備。
背景技術：
緊急供電設備通常用于當常規供電系統出現異常的緊急狀況下為負載臨時提供電能 的設備，如緊急照明設備和不間斷電源供應(Uninterruptible Power Supply)設備等。圖 1所示的是一種現有的緊急照明設備，其通常布設在建筑物中，用來在常規供電系統出 現異常時，如市電停電、或由于自然或人為災害原因而導致的供電中斷等緊急情況下， 提供必要的光源照明。如圖1所示，緊急照明設備90包括照明燈96,如卣素燈、輝光 燈泡、發光二級管(Light Emitting Diode, LED ),或其它任何合適類型的照明設備。正常 供電時，市電通過整流器91將交流電轉化為直流電，由于市電通常為100 V 240V的 交流電，轉化為直流電后還需要通過穩壓器92將直流電的電壓降低到一個較低值，如6 V 48V。當需要使用照明燈96時，控制電路95會判斷市電是否可正常供電，如果可以， 則控制電路95會選擇照明燈96由市電來提供電能。如圖l所示，在市電供應正常時， 經過穩壓器92的直流電可以通過充電器93為蓄電池充電，該蓄電池可以為鉛酸電池94， 也可以是鎳氫電池、鎳鎘電池、或鋰離子電池等。當市電出現異常時，如突然停電，控 制電路95會控制鉛酸電池94為照明燈96供電。
然而，現有的緊急照明設備中，由于蓄電池的電壓較低，市電需要通過整流并降壓 后才能進行充電動作，頗為繁復。并且，當將這種蓄電池使用在不間斷電源供應設備中 時，還需要將蓄電池提供的電能經變流升壓后才能為負載供電，如此，顯然不利于緊急 情況下的及時響應。，外，這種蓄電*是利用化學反應來儲存和釋放電能,其能源儲存 密度小，且隨著時間的推移，儲能特性變差。另外，這種蓄電池對環境條件也有一定的 要求，如環境溫度的提高，會導致電池內部化學活性增強，從而縮短電池的壽命，并且 還有可能發生化學液體泄露的情形而帶來安全隱患。
有鑒于此，有必要為現有的緊急供電設備提供一種新型電池以解決上述問題。
發明內容
本實用新型的目的在于提供一種緊急供電設備，其采用的電池具有寬電壓充、放電特性，從而了筒化了充電和放電過程，提高了設備的使用效率。
本實用新型的另一目的在于提供一種緊急供電設備，其釆用的電池體積小，但能源 儲存密度高，可以有效降低設備的整體體積，并大大提升設備的供電能力和延長供電時 間。
本實用新型的另一目的在于提供一種緊急供電設備，其具有較強的適用性和較長的 使用壽命。
為了實現上述目的，本實用新型的一種實施方式的緊急供電設備，用于當常規供電 系統發生異常時臨時為負載提供應急電力，其包括可為負栽提供電能的能源儲存裝置、 和可為能源儲存裝置充電的充電裝置，其中所述能源儲存裝置包括磁性電容單元。 作為本實用新型的進一步改進，所述^f茲性電容單元包括 第一磁性層， 第二磁性層，以及
絕緣層，設置在所述第一和第二磁性層之間以用于儲存電能。 作為本實用新型的進一步改進，所述第 一和第二磁性層分別具有第 一和第二偶極子，
所述第 一和第二偶極子被以特定方式設置以防止電能泄露。
作為本實用新型的進一步改進，所述緊急供電設備為緊急照明設備，所述負載為照
明裝置。
作為本實用新型的進一步改進，所述緊急供電設備為不間斷電源供應設備，其還包 括連接在能源儲存裝置和負載之間的逆變器，用于將能源儲存裝置提供的直流電轉化為 交流電。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果是緊急供電設備采用了磁性電容電池作 為能源儲存裝置，由于磁性電容電池具有寬電壓充、放電特性，從而了簡化了充電和放 電過程，提高了設備的使用效率；此外，磁性電容電池體積小，但能源儲存密度高，可 以有效降低設備的整體體積，并大大提升設備的供電能力和延長供電時間；另外，磁性 電容電池不涉及化學反應，是以"物理"形式儲存和釋放能量，理論上可以無限循環地充、 放電，可在高溫下進行工作，并且不會有化學液體泄露的擔憂，從而增強了設備的適用 性，并且延長設備的使用壽命。
圖1為 一種已知的緊急照明設備的電路原理框圖；圖2為本實用新型緊急供電設備所采用的磁性電容單元的結構示意圖； 圖3為本實用新型的釆用由圖2所示的磁性電容單元組成的電池的緊急照明設備； 圖4為本實用新型的采用由圖2所示的磁性電容單元組成的電池的不間斷電源供應 設備。
具體實施方式
圖2所示的是本實用新型緊急供電設備所采用的能量儲存裝置的組成單元的一具體 實施方式。在本實施方式中，該組成單元為一磁性電容單元10,其包括基本上相互平行 設置的第一磁性層11、第二磁性層12、和設置在第一、二磁性層ll、 12之間的絕緣層 13，其中磁性層和絕緣層均為極其微小的薄膜層。第一磁性層11和第二磁性層12分別 具有第一偶極子111和第二偶極子121。本領域技術人員可理解的是，根據磁阻效應 (Magnetoresistance,MR),通過控制第一偶極子111和第二偶極子121的磁化方向，可使 磁性電容單元10的阻值在第一偶極子及第二偶極子處于矯挽場之間及飽和磁化場時具 有非常大和非常小之間變換。從而，通過恰當的設置第一偶極子111和第二偶極子121 的磁化方向，可在絕緣層13內儲存大量的電能并可有效避免泄露，而當需要放電時，只 需要改變第一或二偶極子111、 121磁化方向的設置，就可以輕易地釋放儲存的電能。本 領域技術人員同樣可輕易理解的是，可以在第一或二磁性層11、 12的外部分設置金屬層 (未圖示)，而后透過這些金屬層因電流的通過所產生的外部磁場來改變第一或二偶極子 111、 121的磁化方向。在其它實施方式中，磁性電容單元也可以是由多個磁性層和多個 位于相鄰磁性層之間的絕緣層組成，其中絕緣層用于儲藏電能，每個磁性層都具有偶極 子，通過對偶極子磁化方向的控制來避免所儲藏電能的泄露。
磁性電容電池由上述磁性電容單元10組成，其體積很小，如可以是 5mmx5mmx2mm，即使將10節磁性電容電池并聯在一起，其體積也比現有的鉛酸電池、 鎳氫電池、鎳鎘電池、或鋰離子電池的體積要小得多。此外，IO節并聯在一起的磁性電 容電池的電壓值最大可以達到400V,從而不需要再進行降壓或升壓的動作就可以直接對 磁性電容電池進行充電或放電的動作。
圖3所示的是本實用新型緊急供電設備的一種實施方式，即緊急照明設備20。本實 施方式中，緊急照明設備20包括整流器21、穩壓器22、控制電路25、照明燈26、作為 能源儲存裝置的磁性電容電池24,和為磁性電容電池24充電的充電器23。其中整流器 21是用于將交流電轉化為直流電的裝置，穩壓器22用于將整流后的直流電降壓以適于
5給照明燈20供電，如將直流電壓降低到6V~48V。控制電路25可以是包括控制器和控 制開關的電路，用于判斷市電的電力供應是否異常，并且在發生異常時，如市電電力下 降到低于某一預設值時，控制磁性電容電池24給照明燈20供電并啟動照明燈20;當然， 在市電正常時如需啟動照明燈20,控制電路25會控制通過市電來給照明燈20供電。照 明燈20可以是任何合適類型的燈，如高壓或低壓放電燈、面素燈、輝光燈泡、白熾燈、 熒光燈、或LED燈等。在本實施方式中，由10節并聯在一起的磁性電容電池24組成能 源儲存裝置，由于^茲性電容電池具有寬電壓充電特性，市電經過整流器21整流濾波后， 可直接通過充電器23為磁性電容電池24充電。當市電停電或因地震、火災等突發情況 導致正常供電中斷時，控制電路25會及時切換能源供應，由磁性電容電池24通過穩壓 器22降壓后為照明燈26供電。
圖4所示的是本實用新型緊急供電設備的另一種實施方式，即不間斷電源供應設備 30。不間斷電源供應設備30包括整流器31、控制電路35、作為能源儲存裝置的磁性電 容電池34、為磁性電容電池34充電的充電器33、以及用于將直流電轉化為交流電的逆 變器32。其中整流器31用于將交流電轉化為直流電。在本實施方式中，由10節并聯在 一起的磁性電容電池34組成能源儲存裝置，由于磁性電容電池具有寬電壓充、放電特性， 市電經過整流器31整流濾波后，可直接通過充電器33為磁性電容電池34充電。控制電 路35可以是包括控制器和用于實現兩路電源自動切換的靜態開關(未圖示)的電路。當 市電供電正常時，控制電路35會選擇由市電為負載36直接供電。此處，負栽36是一個 需要由交流電供電的設備，如計算機系統。當市電供電發生異常時，如市電停電或因地 震、火災等突發情況導致正常供電中斷時，控制電路35會及時檢測到并驅動其靜態開關 將供應電路切換到由磁性電容電池34來供電，如此磁性電容電池34提供的直流電經過 逆變器32轉化為交流電后為負載36提供臨時的電力供應。由于磁性電容電池24具有寬 電壓放電的特性，其不需要經過升壓的動作，從而可有效縮短響應時間，及時為負載提 供應急電力。
本實用新型的緊急供電設備采用了磁性電容電池作為能源儲存裝置，由于磁性電容 電池具有寬電壓充、放電特性，從而了簡化了充電和放電過程，提高了設備的使用效率； 此外，磁性電容電池體積小，但能源儲存密度高，可以有效降低設備的整體體積，并大 大提升設備的供電能力和延長供電時間；另外，磁性電容電池不涉及化學反應，是以"物 理，，形式儲存和釋放能量，理論上可以無限循環地充、放電，可在高溫下進行工作，并且 不會有化學液體泄露的擔憂，從而增強了設備的適用性，并且延長設備的使用壽命。
權利要求1、一種緊急供電設備，用于當常規供電系統發生異常時臨時為負載提供應急電力，其包括可為負載提供電能的能源儲存裝置、和可為能源儲存裝置充電的充電裝置，其特征在于，所述能源儲存裝置包括磁性電容單元。
2、 如權利要求1所述的緊急供電設備，其特征在于，所述磁性電容單元包括 第一磁性層，第二磁性層，以及絕緣層，設置在所述第一和第二磁性層之間以用于儲存電能。
3、 如權利要求2所述的緊急供電設備，其特征在于，所述第一和第二磁性層分別具 有第 一和第二偶極子，所述第 一和第二偶極子被以特定方式設置以防止電能泄露。
4、 如權利要求1所述的緊急供電設備，其特征在于，所述能源儲存裝置包括若干并 聯的磁性電容電池，所述磁性電容電池包含所述磁性電容單元。
5、 如權利要求1所述的緊急供電設備，其特征在于，所述緊急供電設備為緊急照明 設備，所述負載為照明裝置。
6、 如權利要求5所述的緊急供電設備，其特征在于，所述緊急供電設備還包括設置 在能源儲存裝置和照明裝置之間的穩壓器，用于將能源儲存裝置提供的直流電降低到一 個較低的電壓值。
7、 如權利要求1所述的緊急供電設備，其特征在于，所述緊急供電設備為不間斷電 源供應設備，其還包括連接在能源儲存裝置和負載之間的逆變器，用于將能源儲存裝置 提供的直流電轉化為交流電。
8、 如權利要求1所述的緊急供電設備，其特征在于，所述緊急供電設備還包括與充 電器直接連接的整流器，用于將市電的交流電轉化為直流電。
9、 如權利要求1所述的緊急供電設備，其特征在于，所述緊急供電設備還包括控制 電路，用于當市電電力供應下降到低于某一預設值時切換為由能源儲存裝置供電。
10、 如權利要求9所述的緊急供電設備，其特征在于，所述控制電路包括靜態開關。
專利摘要本實用新型公開了一種緊急供電設備，用于當常規供電系統發生異常時臨時為負載提供應急電力，其包括可為負載提供電能的能源儲存裝置、和可為能源儲存裝置充電的充電裝置，其中所述能源儲存裝置包括磁性電容單元。通過這種結構，提高了設備的使用效率，有效降低設備的整體體積，大大提升設備的供電能力和延長供電時間，增強了設備的適用性，并且延長設備的使用壽命。
文檔編號H02J9/00GK201315499SQ20082017852
公開日2009年9月23日 申請日期2008年10月31日 優先權日2008年10月31日
發明者張大清, 陳思堂 申請人:大才企業股份有限公司