CN101594007B - 用于可携电子装置的可扩充式能量储存*** - Google Patents

用于可携电子装置的可扩充式能量储存*** Download PDF

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Abstract

本发明是一种用于可携电子装置的可扩充式能量储存***，包括磁电容能量储存装置及控制器。磁电容能量储存装置是以并联方式连接，并提供电能给可携电子装置，其中每一磁电容能量储存装置具有正极端、负极端、以及控制端，用以耦合可携电子装置。控制器耦合控制端至***数据端。

Description

用于可携电子装置的可扩充式能量储存***
技术领域
本发明有关一种用于可携电子装置的可扩充式能量储存***，特别是有关一种用于可携电子装置的可扩充式磁电容能量储存***。
背景技术
在电子化时代，作为移动通讯或影音播放的可携电子装置如移动电话及mp3播放器(player)等已为个人所广泛使用，而大多数的电子***是借着化学电池以单一电池的结构来提供电能，在较新的电池-超级电容混合式结构中是以化学电池为主要的供电元件，以超级电容为尖峰电力的供电元件(超级电容可在极短时间内提供高电能)，亦有电子***是借着多个化学电池的结构来提供电能。
然而，上述的供能结构存在着许多问题。就单一电池的结构而言，为了能符合提供偶发性的尖峰电力及持续不断供电的需求，通常会使用大型电池，然而这种设计对于持续供电的需求来说，并非是最佳化的设计，此外，必须在大型电池与高需能次***间使用高线规而增加了重量及体积。
就多个化学电池的结构而言，会根据不同次***的负载需求而使用不同尺寸的电池来提供能量，虽然比单一电池的结构有效率，却也增加了重量及体积，此结构还需要复杂的电路设计来使电池之间的电荷等化，如此多电池结构的性能表现才不会受限于最弱的电池。此外，若遇到为了适应次***的需求而需使用多种类型的化学电池及充/放电设定的情况时，会使得电路设计更加复杂。
就电池-超级电容混合式结构而言，超级电容是用以提供偶发的尖峰电力需求，电池仍然是***的主要储能装置，因此对***反应时间及***重量并无多大改善，此外也需复杂的电路来维持电容组的电荷等化，因而增加重量及能量管理***的负担。
因此需要一种用于可携电子装置的能量储存***来改善上述问题。
发明内容
因此本发明的目的在于提供一种可扩充式能量储存***，可为可携电子装置带来更佳的使用效益，更长的运作时间，亦可降低***体积及重量。
依据本发明一方面的一种可扩充式能量储存***，包括磁电容能量储存装置及控制器。磁电容能量储存装置是以并联方式连接，并提供电能给可携电子装置，其中每一磁电容能量储存装置具有正极端、负极端、以及控制端，用以耦合可携电子装置。控制器耦合控制端至***数据端。
依据本发明另一方面的一种可扩充式能量储存***，包括磁电容能量储存装置、控制开关、能量管理模块、过电流保护装置、及控制器。磁电容能量储存装置提供电能给可携电子装置，磁电容能量储存装置具有正极端及负极端；控制开关与磁电容能量储存装置的负极端耦合；过电流保护装置与能量管理模块耦合，可用以避免供应可携电子装置过量电流；控制器将磁电容能量储存装置、控制开关、能量管理模块、以及过电流保护装置耦合至***数据端。
附图说明
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点能更明显易懂，以下将配合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，其中：
图1是绘示根据本发明一实施例的数个磁电容能量储存装置在壳体内的堆叠示意图。
图2是绘示根据本发明一实施例的磁电容能量储存装置的尺寸大小示意图。
图3是绘示根据本发明一实施例的磁电容能量储存装置及控制器的***示意图。
图4是绘示根据本发明一实施例的***电路示意图。
图5是绘示根据本发明一实施例的可扩充式能量储存***的封装方式示意图。
图6是绘示根据本发明另一实施例的***示意图。
图7是绘示第一种以既有电池规格来封装可扩充式能量储存***的示意图。
图8是绘示第二种以既有电池规格来封装可扩充式能量储存***的示意图。
图9是绘示第三种以既有的锂离子电池以及锂聚合物电池规格来封装可扩充式能量储存***的示意图。
具体实施方式
接下来请参照本发明较佳实施例的详细说明，其中所提到的范例会配合附图一同进行说明。在任何可能的情况下，附图及说明中所使用的相同标号都代表了相同或类似的部件。
参照图1，其是绘示根据本发明一实施例的数个磁电容能量储存装置在壳体内的堆叠示意图，一种用于可携电子装置的可扩充式能量储存***可包括数个磁电容能量储存装置，在此实施例中以磁电容能量储存装置110、120、130、及140来加以说明，壳体160可容纳磁电容能量储存装置110、120、130、及140，而依据可携电子装置各自的***要求，可将不同数量或尺寸的磁电容能量储存装置加以堆叠来提供电能。
参照图2，其是绘示根据本发明一实施例的磁电容能量储存装置的尺寸大小示意图，图1中所示的每一磁电容能量储存装置可具有与磁电容能量储存装置200相同的尺寸，磁电容能量储存装置200的长度约为50mm、宽度约为20mm、厚度约为2mm。磁电容能量储存装置200具有正极端210、负极端220、及控制端230，此装置200可利用这些端点与可携电子装置耦合。磁电容能量储存装置200可包括数个微小的磁电容，相较于一般的传统电池，以其轻薄短小的特性提供电子装置大量的电能。
参照图3，其是绘示根据本发明一实施例的磁电容能量储存装置及控制器的***示意图，一种可扩充式能量储存***可包括磁电容能量储存装置110、120、130、140、及控制器180。磁电容能量储存装置110、120、130及140是以并联方式连接，可提供电能给可携电子装置，每一磁电容能量储存装置具有正极端、负极端、及控制端，控制器180将这些磁电容能量储存装置的控制端耦合至***数据端182。控制器180将这些磁电容能量储存装置的状态传送至***数据端182以监控能量电平并据以调整可携电子装置。
举例来说，电池状态指示器可包括自上次这些磁电容能量储存装置充电后的已通话时间指示器及已待机时间指示器，或是包括电池放完电前可支持的剩余通话时间指示器及剩余待机时间指示器，***需要知道磁电容能量储存装置的状态以执行电池状态指示器的功能，而此状态信息是由控制器180通过***数据端182传送出去。
参照图4，其是绘示根据本发明一实施例的***电路示意图，磁电容能量储存装置110、120、130及140是以并联方式连接，可提供电能给一负载(load)，此***电路中还包括数个开关，分别与这些磁电容能量储存装置耦合，依据负载的需求，可选择性地开启或关闭每一个磁电容能量储存装置的开关以符合需求。此外，可对***加以设计使其在这些磁电容能量储存装置放电时对其充电。
参照图5，其是绘示根据本发明一实施例的可扩充式能量储存***的封装方式示意图，磁电容能量储存装置110及120可使用将***数据510配置于其中的方式进行封装，此种磁电容能量储存装置的封装结构之外部具有正极端、负极端、及控制端以与其它的***连接。
参照图6，其是绘示根据本发明另一实施例的***示意图，一种用于可携电子装置的可扩充式能量储存***包括磁电容能量储存装置610、控制开关620、能量管理模块630、控制器640、及过电流保护装置650。磁电容能量储存装置610可包括数个微小的磁电容，此装置610可提供电能给一可携电子装置且具有正极端612及负极端614。过电流保护装置650可能是一可重置保险丝。控制开关620与磁电容能量储存装置610的负极端614耦合，能量管理模块630与控制开关620耦合，过电流保护装置650的一端与能量管理模块630耦合，另一端是此可扩充式能量储存***的负极端，可与可携电子装置连接以避免供应可携电子装置过量的电流。控制器640将磁电容能量储存装置610、控制开关620、能量管理模块630、以及过电流保护装置650耦合至***数据端642。控制器640接收来自磁电容能量储存装置610、控制开关620、能量管理模块630、以及过电流保护装置650的信号，接着将状态信息传送至***数据端642以监控能量电平并据以调整可携电子装置。
举例来说，电池状态指示器可包括自上次这些磁电容能量储存装置充电后的已通话时间指示器及已待机时间指示器，或是包括电池放完电前可支持的剩余通话时间指示器及剩余待机时间指示器，***需要知道磁电容能量储存装置的状态以执行电池状态指示器的功能，而此状态信息是由控制器640通过***数据端642传送出去。
为了将磁电容应用在一般的电子装置，也许需要对***进行重新设计，然而，对大多数的实例来说，此种重新设计或改良在技术上或经济上是不太可行的，既然一大部分的可携电子装置如电子玩具及mp3 player等是依据现有的电池规格(如AA、AAA、C、D、锂离子电池、以及锂聚合物电池)来设计的，可扩充式能量储存***可使用标准电池的规格进行封装，参照图7，其是绘示第一种以既有电池规格来封装可扩充式能量储存***的示意图，可用在具有单电池槽的电子装置，这种封装型式可适用于规格AA、AAA、C及D，此可扩充式能量储存***包括磁电容能量储存装置710、控制开关720、能量管理模块730、DC-DC调节器740、及可重置保险丝750。此磁电容电池以正极端712为触点1、负极端714为触点2与电池槽连接，而其它的空间则以填料填满。
以类似的封装方式，参照图8，其是绘示第二种以既有电池规格来封装可扩充式能量储存***的示意图，可用在具有多电池槽的电子装置。参照图9，其是绘示第三种以既有的锂离子电池以及锂聚合物电池规格来封装可扩充式能量储存***的示意图。以磁电容电池取代传统电池(主要及次要的)可增加***运作时间及***能量储存效益。
上述实施例说明了磁电容(一种新的能量储存装置)的实际应用，相较于传统电容的储存容量，在相同的体积及重量条件下，磁电容的容量可增加109倍，为可携电子装置如移动电话、笔记本电脑、mp3播放器、及PDA带来更佳的使用效益。
相较于传统的设计，上述实施例可提供***更长的运作时间，且具有易于扩充的优点，亦可降低***的体积及重量。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种等同的改变或替换，因此本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求范围所界定的为准。

Claims (5)

1.一种用于可携电子装置的可扩充式能量储存***，该可扩充式能量储存***包含：
一封装外壳，该封装外壳设置有一第一正极端、一第一负极端以及一***数据端；
一磁电容能量储存装置设置于该封装外壳内，提供电能给一可携电子装置，该磁电容能量储存装置具有一第二正极端及一第二负极端，其中所述磁电容能量储存装置是以***数据配置于其中的方式进行封装；
一控制开关设置于该封装外壳内，与该磁电容能量储存装置的该第二负极端耦合；
一能量管理模块设置于该封装外壳内，与该控制开关耦合；
一过电流保护装置设置于该封装外壳内，一端与该能量管理模块耦合，另一端与该第一负极端耦合，用以避免供应该可携电子装置过量电流；以及
一控制器，将该磁电容能量储存装置、该控制开关、该能量管理模块、以及该过电流保护装置耦合至该***数据端。
2.根据权利要求1所述的可扩充式能量储存***，其特征在于该磁电容能量储存装置包含多个磁电容。
3.根据权利要求1所述的可扩充式能量储存***，其特征在于该控制器传送该磁电容能量储存装置的状态至该***数据端以监控能量电平并据以调整该可携电子装置。
4.根据权利要求1所述的可扩充式能量储存***，其特征在于该过电流保护装置是一可重置保险丝。
5.根据权利要求1所述的可扩充式能量储存***，其特征在于该封装外壳是以既有的标准电池规格进行封装。
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