專利名稱：用于可攜電子裝置的可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種用于可攜電子裝置的可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)，特別是有關(guān)一種 用于可攜電子裝置的可擴(kuò)充式磁電容能量儲存系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在電子化時(shí)代，作為移動通訊或影音播放的可攜電子裝置如移動電話及mp3 播放器(player)等已為個(gè)人所廣泛使用，而大多數(shù)的電子系統(tǒng)是借著化學(xué)電池以單 一電池的結(jié)構(gòu)來提供電能，在較新的電池-超級電容混合式結(jié)構(gòu)中是以化學(xué)電池為 主要的供電元件，以超級電容為尖峰電力的供電元件(超級電容可在極短時(shí)間內(nèi)提 供高電能)，亦有電子系統(tǒng)是借著多個(gè)化學(xué)電池的結(jié)構(gòu)來提供電能。
然而，上述的供能結(jié)構(gòu)存在著許多問題。就單一電池的結(jié)構(gòu)而言，為了能符合 提供偶發(fā)性的尖峰電力及持續(xù)不斷供電的需求，通常會使用大型電池，然而這種設(shè) 計(jì)對于持續(xù)供電的需求來說，并非是最佳化的設(shè)計(jì)，此外，必須在大型電池與高需 能次系統(tǒng)間使用高線規(guī)而增加了重量及體積。
就多個(gè)化學(xué)電池的結(jié)構(gòu)而言，會根據(jù)不同次系統(tǒng)的負(fù)載需求而使用不同尺寸的 電池來提供能量，雖然比單一電池的結(jié)構(gòu)有效率，卻也增加了重量及體積，此結(jié)構(gòu) 還需要復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)來使電池之間的電荷等化，如此多電池結(jié)構(gòu)的性能表現(xiàn)才不 會受限于最弱的電池。此外，若遇到為了適應(yīng)次系統(tǒng)的需求而需使用多種類型的化 學(xué)電池及充/放電設(shè)定的情況時(shí)，會使得電路設(shè)計(jì)更加復(fù)雜。
就電池-超級電容混合式結(jié)構(gòu)而言，超級電容是用以提供偶發(fā)的尖峰電力需求， 電池仍然是系統(tǒng)的主要儲能裝置，因此對系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間及系統(tǒng)重量并無多大改善， 此外也需復(fù)雜的電路來維持電容組的電荷等化，因而增加重量及能量管理系統(tǒng)的負(fù) 擔(dān)。
因此需要一種用于可攜電子裝置的能量儲存系統(tǒng)來改善上述問題。 發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的目的在于提供一種可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)，可為可攜電子裝置帶 來更佳的使用效益，更長的運(yùn)作時(shí)間，亦可降低系統(tǒng)體積及重量。
依據(jù)本發(fā)明一方面的一種可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)，包括磁電容能量儲存裝置及 控制器。磁電容能量儲存裝置是以并聯(lián)方式連接，并提供電能給可攜電子裝置，其 中每一磁電容能量儲存裝置具有正極端、負(fù)極端、以及控制端，用以耦合可攜電子 裝置?？刂破黢詈峡刂贫酥料到y(tǒng)數(shù)據(jù)端。
依據(jù)本發(fā)明另一方面的一種可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)，包括磁電容能量儲存裝 置、控制開關(guān)、能量管理模塊、過電流保護(hù)裝置、及控制器。磁電容能量儲存裝置 提供電能給可攜電子裝置，磁電容能量儲存裝置具有正極端及負(fù)極端；控制開關(guān)與 磁電容能量儲存裝置的負(fù)極端耦合；過電流保護(hù)裝置與能量管理模塊耦合，可用以 避免供應(yīng)可攜電子裝置過量電流；控制器將磁電容能量儲存裝置、控制開關(guān)、能量 管理模塊、以及過電流保護(hù)裝置耦合至系統(tǒng)數(shù)據(jù)端。


為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下將配合附圖對 本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，其中
圖1是繪示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的數(shù)個(gè)磁電容能量儲存裝置在殼體內(nèi)的堆疊 示意圖。
圖2是繪示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的磁電容能量儲存裝置的尺寸大小示意圖。 圖3是繪示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的磁電容能量儲存裝置及控制器的系統(tǒng)示意圖。
圖4是繪示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的系統(tǒng)電路示意圖。
圖5是繪示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)的封裝方式示意圖。 圖6是繪示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的系統(tǒng)示意圖。
圖7是繪示第一種以既有電池規(guī)格來封裝可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)的示意圖。 圖8是繪示第二種以既有電池規(guī)格來封裝可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)的示意圖。 圖9是繪示第三種以既有的鋰離子電池以及鋰聚合物電池規(guī)格來封裝可擴(kuò)充 式能量儲存系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
接下來請參照本發(fā)明較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明，其中所提到的范例會配合附圖一同進(jìn)行說明。在任何可能的情況下，附圖及說明中所使用的相同標(biāo)號都代表了相同 或類似的部件。
參照圖1，其是繪示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的數(shù)個(gè)磁電容能量儲存裝置在殼體內(nèi) 的堆疊示意圖，一種用于可攜電子裝置的可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)可包括數(shù)個(gè)磁電容
能量儲存裝置，在此實(shí)施例中以磁電容能量儲存裝置110、 120、 130、及140來加 以說明，殼體160可容納磁電容能量儲存裝置110、 120、 130、及140，而依據(jù)可 攜電子裝置各自的系統(tǒng)要求，可將不同數(shù)量或尺寸的磁電容能量儲存裝置加以堆疊 來提供電能。
參照圖2，其是繪示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的磁電容能量儲存裝置的尺寸大小示 意圖，圖1中所示的每一磁電容能量儲存裝置可具有與磁電容能量儲存裝置200 相同的尺寸，磁電容能量儲存裝置200的長度約為50mm、寬度約為20mm、厚度 約為2mm。磁電容能量儲存裝置200具有正極端210、負(fù)極端220、及控制端230， 此裝置200可利用這些端點(diǎn)與可攜電子裝置耦合。磁電容能量儲存裝置200可包括 數(shù)個(gè)微小的磁電容，相較于一般的傳統(tǒng)電池，以其輕薄短小的特性提供電子裝置大 量的電能。
參照圖3，其是繪示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的磁電容能量儲存裝置及控制器的系 統(tǒng)示意圖， 一種可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)可包括磁電容能量儲存裝置110、 120、 130、 140、及控制器180。磁電容能量儲存裝置110、 120、 130及140是以并聯(lián)方式連 接，可提供電能給可攜電子裝置，每一磁電容能量儲存裝置具有正極端、負(fù)極端、 及控制端,控制器180將這些磁電容能量儲存裝置的控制端耦合至系統(tǒng)數(shù)據(jù)端182。 控制器180將這些磁電容能量儲存裝置的狀態(tài)傳送至系統(tǒng)數(shù)據(jù)端182以監(jiān)控能量電 平并據(jù)以調(diào)整可攜電子裝置。
舉例來說，電池狀態(tài)指示器可包括自上次這些磁電容能量儲存裝置充電后的已 通話時(shí)間指示器及已待機(jī)時(shí)間指示器，或是包括電池放完電前可支持的剩余通話時(shí) 間指示器及剩余待機(jī)時(shí)間指示器，系統(tǒng)需要知道磁電容能量儲存裝置的狀態(tài)以執(zhí)行 電池狀態(tài)指示器的功能，而此狀態(tài)信息是由控制器180通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)端182傳送出 去。
參照圖4，其是繪示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的系統(tǒng)電路示意圖，磁電容能量儲存 裝置IIO、 120、 130及140是以并聯(lián)方式連接，可提供電能給一負(fù)載(load)，此系 統(tǒng)電路中還包括數(shù)個(gè)開關(guān)，分別與這些磁電容能量儲存裝置耦合，依據(jù)負(fù)載的需求， 可選擇性地開啟或關(guān)閉每一個(gè)磁電容能量儲存裝置的開關(guān)以符合需求。此外，可對系統(tǒng)加以設(shè)計(jì)使其在這些磁電容能量儲存裝置放電時(shí)對其充電。
參照圖5，其是繪示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)的封裝方式
示意圖，磁電容能量儲存裝置110及120可使用將系統(tǒng)數(shù)據(jù)510配置于其中的方式 進(jìn)行封裝，此種磁電容能量儲存裝置的封裝結(jié)構(gòu)之外部具有正極端、負(fù)極端、及控 制端以與其它的系統(tǒng)連接。
參照圖6，其是繪示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的系統(tǒng)示意圖， 一種用于可攜電子 裝置的可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)包括磁電容能量儲存裝置610、控制開關(guān)620、能量 管理模塊630、控制器640、及過電流保護(hù)裝置650。磁電容能量儲存裝置610可 包括數(shù)個(gè)微小的磁電容，此裝置610可提供電能給一可攜電子裝置且具有正極端 612及負(fù)極端614。過電流保護(hù)裝置650可能是一可重置保險(xiǎn)絲?？刂崎_關(guān)620與 磁電容能量儲存裝置610的負(fù)極端614耦合，能量管理模塊630與控制開關(guān)620 耦合，過電流保護(hù)裝置650的一端與能量管理模塊630耦合，另一端是此可擴(kuò)充式 能量儲存系統(tǒng)的負(fù)極端，可與可攜電子裝置連接以避免供應(yīng)可攜電子裝置過量的電 流?？刂破?40將磁電容能量儲存裝置610、控制開關(guān)620、能量管理模塊630、 以及過電流保護(hù)裝置650耦合至系統(tǒng)數(shù)據(jù)端642?？刂破?40接收來自磁電容能量 儲存裝置610、控制開關(guān)620、能量管理模塊630、以及過電流保護(hù)裝置650的信 號，接著將狀態(tài)信息傳送至系統(tǒng)數(shù)據(jù)端642以監(jiān)控能量電平并據(jù)以調(diào)整可攜電子裝 置。
舉例來說，電池狀態(tài)指示器可包括自上次這些磁電容能量儲存裝置充電后的已 通話時(shí)間指示器及已待機(jī)時(shí)間指示器，或是包括電池放完電前可支持的剩余通話時(shí) 間指示器及剩余待機(jī)時(shí)間指示器，系統(tǒng)需要知道磁電容能量儲存裝置的狀態(tài)以執(zhí)行 電池狀態(tài)指示器的功能，而此狀態(tài)信息是由控制器640通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)端642傳送出 去。
為了將磁電容應(yīng)用在一般的電子裝置，也許需要對系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，然而， 對大多數(shù)的實(shí)例來說，此種重新設(shè)計(jì)或改良在技術(shù)上或經(jīng)濟(jì)上是不太可行的，既然 一大部分的可攜電子裝置如電子玩具及mp3 player等是依據(jù)現(xiàn)有的電池規(guī)格(如 AA、 AAA、 C、 D、鋰離子電池、以及鋰聚合物電池)來設(shè)計(jì)的，可擴(kuò)充式能量儲 存系統(tǒng)可使用標(biāo)準(zhǔn)電池的規(guī)格進(jìn)行封裝，參照圖7，其是繪示第一種以既有電池規(guī) 格來封裝可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)的示意圖，可用在具有單電池槽的電子裝置，這種 封裝型式可適用于規(guī)格AA、 AAA、 C及D,此可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)包括磁電容 能量儲存裝置710、控制開關(guān)720、能量管理模塊730、 DC-DC調(diào)節(jié)器740、及可重置保險(xiǎn)絲750。此磁電容電池以正極端712為觸點(diǎn)1、負(fù)極端714為觸點(diǎn)2與電 池槽連接，而其它的空間則以填料填滿。
以類似的封裝方式，參照圖8，其是繪示第二種以既有電池規(guī)格來封裝可擴(kuò)充 式能量儲存系統(tǒng)的示意圖，可用在具有多電池槽的電子裝置。參照圖9，其是繪示 第三種以既有的鋰離子電池以及鋰聚合物電池規(guī)格來封裝可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng) 的示意圖。以磁電容電池取代傳統(tǒng)電池(主要及次要的)可增加系統(tǒng)運(yùn)作時(shí)間及系統(tǒng) 能量儲存效益。
上述實(shí)施例說明了磁電容(一種新的能量儲存裝置)的實(shí)際應(yīng)用，相較于傳統(tǒng)電 容的儲存容量，在相同的體積及重量條件下，磁電容的容量可增加109倍，為可攜 電子裝置如移動電話、筆記本電腦、mp3播放器、及PDA帶來更佳的使用效益。
相較于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，上述實(shí)施例可提供系統(tǒng)更長的運(yùn)作時(shí)間，且具有易于擴(kuò)充 的優(yōu)點(diǎn)，亦可降低系統(tǒng)的體積及重量。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉 此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種等同的改變或替換，因此 本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的本申請權(quán)利要求范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種用于可攜電子裝置的可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)，該可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)包含多個(gè)磁電容能量儲存裝置，以并聯(lián)方式連接，提供電能給一可攜電子裝置，其中每一所述磁電容能量儲存裝置具有一正極端、一負(fù)極端、以及一控制端，用以耦合該可攜電子裝置；以及一控制器，耦合該控制端至一系統(tǒng)數(shù)據(jù)端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述之可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)，其特征在于還包含多個(gè)開關(guān)，分別與所述磁電容能量儲存裝置耦合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述之可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)，其特征在于每一所述磁電 容能量儲存裝置包含多個(gè)磁電容。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述之可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)，其特征在于該控制器傳送 所述磁電容能量儲存裝置的狀態(tài)至該系統(tǒng)數(shù)據(jù)端以監(jiān)控能量電平并據(jù)以調(diào)整該可 攜電子裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)，其特征在于所述磁電容能 量儲存裝置是以系統(tǒng)數(shù)據(jù)配置于其中的方式進(jìn)行封裝。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)，其特征在于每一所述磁電 容能量儲存裝置的長度、寬度、及厚度各約為50mm、 20mm、及2mm。
7. —種用于可攜電子裝置的可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)，該可擴(kuò)充式能量儲存系 統(tǒng)包含一磁電容能量儲存裝置，提供電能給一可攜電子裝置，該磁電容能量儲存裝置 具有一正極端及一負(fù)極端；一控制開關(guān)，與該磁電容能量儲存裝置的該負(fù)極端耦合；一能量管理模塊；一過電流保護(hù)裝置，與該能量管理模塊耦合，用以避免供應(yīng)該可攜電子裝置過 量電流；以及一控制器，將該磁電容能量儲存裝置、該控制開關(guān)、該能量管理模塊、以及該 過電流保護(hù)裝置耦合至一系統(tǒng)數(shù)據(jù)端。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)，其特征在于該磁電容能量 儲存裝置包含多個(gè)磁電容。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)，其特征在于該控制器傳送 該磁電容能量儲存裝置的狀態(tài)至該系統(tǒng)數(shù)據(jù)端以監(jiān)控能量電平并據(jù)以調(diào)整該可攜 電子裝置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)，其特征在于該過電流保護(hù) 裝置是一可重置保險(xiǎn)絲。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)，其特征在于該可擴(kuò)充式能 量儲存系統(tǒng)是以既有的標(biāo)準(zhǔn)電池規(guī)格進(jìn)行封裝。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于可攜電子裝置的可擴(kuò)充式能量儲存系統(tǒng)，包括磁電容能量儲存裝置及控制器。磁電容能量儲存裝置是以并聯(lián)方式連接，并提供電能給可攜電子裝置，其中每一磁電容能量儲存裝置具有正極端、負(fù)極端、以及控制端，用以耦合可攜電子裝置?？刂破黢詈峡刂贫酥料到y(tǒng)數(shù)據(jù)端。
文檔編號H02J15/00GK101594007SQ20091014542
公開日2009年12月2日 申請日期2009年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月29日
發(fā)明者馮凱雋, 锜 賴 申請人:北極光股份有限公司