分區(qū)充電與各區(qū)串聯(lián)放電的新電池管理架構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種分區(qū)充電與各區(qū)串聯(lián)放電的新電池管理架構(gòu)，其包括有：至少一個第一電池；至少一個第二電池，其與第一電池以串聯(lián)方式電性連接；至少一個第一啟閉元件，其設(shè)于第一電池與第二電池之間；數(shù)個充電穩(wěn)壓電路，其分別與第一電池及第二電池電性連接；至少一個第二啟閉元件，其與第一電池及第二電池電性連接，第二啟閉元件選擇性啟閉；一個輸入接口元件，其一端具有至少一輸入連接部，異于輸入連接部的一端與各充電穩(wěn)壓電路電性連接，輸入連接部提供連接至一外部電源。以及一輸出接口元件，其一端具有至少一輸出連接部，異于輸出連接部的一端與第一電池及第二電池電性連接，輸出連接部提供連接至一外部電子設(shè)備。
【專利說明】分區(qū)充電與各區(qū)串聯(lián)放電的新電池管理架構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明關(guān)于一種移動式電源，尤指一種蓄電時，輸入的電力分別獨立對各電池蓄電，于使用時則為各電池串聯(lián)放電的分區(qū)充電與各區(qū)串聯(lián)放電的新電池管理架構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來因智能型手機、平板電腦或筆電等各式3C產(chǎn)品蓬勃發(fā)展，帶動移動電源的強烈需求，同時對電池規(guī)格要求也日益嚴苛，例如儲存電量的不斷倍增，輸出電壓也不斷提高，在這樣的需求下，兩個及兩個以上的電池進行串并連組合應(yīng)用已為當前最普及的模式，如車用電子產(chǎn)品，所需的工作電壓達12V以上，又像一些筆記本電腦，大尺寸平板電腦，電動工具，數(shù)位音響等等電子產(chǎn)品，所需的工作電壓大部份要12V以上，不過因各個電池的特性各有差異，使消費者在使用上與制造商在生產(chǎn)上造成諸多不便，且增加成本。
[0003]現(xiàn)有的行動電源有以下缺點:
1.充電來源的限制，現(xiàn)有鋰相關(guān)材質(zhì)電池，其對電池的充電電壓要求是隨串聯(lián)數(shù)目進行倍增，兩串時就須大于8.4 V，三串時就必須有12.6 V，四串更高達16.8V，從電壓需求及下列因素的限制，令使用者減少可隨時隨地行動充電的便利性。
[0004]1.1只能用其專屬規(guī)格的變壓器并必須在有提供市電的場所才能進行充電。
[0005]1.2除了兩串之外，其他組合無法進行車載充電。
[0006]1.3無法使用電腦USB進行充電及市面常用的5V Micro-USB Adapter (穩(wěn)壓充電器)來充電。
[0007]1.4除特制太陽能板外，一般常規(guī)5V低壓太陽能板無法對其進行充電。
[0008]2.生產(chǎn)時的限制，現(xiàn)有電池組在進行2、3、4…串并聯(lián)組合生產(chǎn)時的問題:
2.1每一組電池都必須個別挑選，特性相近的電池才能組成串聯(lián)電池組，越多串的組合越難挑到特性相當?shù)碾姵?，相對使采購及制造成本提升?br> [0009]2.2越多串的電池組其充電的電路就越復(fù)雜，因為每一顆電池的充電狀態(tài)都必須隨時被監(jiān)控，如此才不會造成電池之間的充電不平衡進而發(fā)生危險，因此需要搭配更多電子元件借以保護電池，除此之外，成本也同步提高。
[0010]3.環(huán)保上的限制，現(xiàn)有兩串及兩串以上的電池組，只要有任何一顆電池故障，則會導(dǎo)致整個電池組報廢。
[0011]有鑒于此，如何將上述缺陷加以摒除，即為本發(fā)明人所欲解決的技術(shù)困難點的所在；是而，本發(fā)明人基于多年從事相關(guān)業(yè)界的經(jīng)驗，經(jīng)多年苦心孤詣潛心研究，試作改良，終于成功研發(fā)完成本發(fā)明，并使本發(fā)明得以誕生，以增進功效。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]有鑒于上述的缺點，本發(fā)明是一種分區(qū)充電與各區(qū)串聯(lián)放電的新電池管理架構(gòu)，其包括有:至少一個第一電池；至少一個第二電池，其是與第一電池以串聯(lián)方式電性連接；至少一個第一啟閉元件，其設(shè)于第一電池與第二電池之間，借助該第一啟閉元件使該第一電池與第二電池選擇性串聯(lián)或斷開。數(shù)個充電穩(wěn)壓電路，其分別與第一電池及第二電池電性連接。至少一個第二啟閉元件，其分別以一端與第一電池及第二電池電性連接，而各該第二啟閉元件的另一端接地，第二啟閉元件選擇性啟閉。一個輸入接口元件，其一端具有至少一輸入連接部，該輸入接口兀件的異于輸入連接部的一端與各充電穩(wěn)壓電路電性連接，輸入連接部提供連接至一外部電源。以及一輸出接口元件，其一端具有至少一輸出連接部，該輸出接口元件的異于輸出連接部的一端與第一電池及第二電池電性連接，輸出連接部連接至一外部電子設(shè)備。
[0013]進一步地，本發(fā)明還具有一個電源開關(guān)，其與所述第一啟閉元件電性連接，啟動該電源開關(guān)時能夠同步啟動第一啟閉元件，使所述第一電池與第二電池呈串聯(lián)放電狀態(tài)。
[0014]其中，所述輸入接口元件的輸入連接部與該外部電源連接時，該外部電源的電力同步啟動所述第二啟閉元件，使該外部電源的電力分別通過各充電穩(wěn)壓電路而傳輸至第一電池與第二電池充電。
[0015]其中，所述第一啟閉元件與第二啟閉元件分別為MOS電子元件、電晶體、繼電器、半導(dǎo)體或機械切換開關(guān)。
[0016]其中，所述第一電池與第二電池各自分別獨立形成一區(qū)，且第一電池與第二電池分別具有數(shù)個串連電池。
[0017]本發(fā)明的主要目的為，采用各串電池獨立充電與各串整合放電的架構(gòu)，適用于任何蓄電池，以鋰電池為例，因此不論是兩串或以上的多串鋰電池組，每一顆所需的充電電壓只需大于4.2V即可，故只要取得有5V以上輸出的裝置就可對各電池充電，而此類輸出規(guī)格非常常見，如電腦的USB及市面常用的5V Micro-USB Adapter (穩(wěn)壓充電器)及車上12V輸出點煙器都可用來充電，令使用者能夠隨時隨地充電。
[0018]本發(fā)明的次要目的為，所使用的鋰電池不需特別挑選，只要容量相同即可，并且不需要特制控制充電保護板，因為各區(qū)電池不是直接串接在一起，若其中任一電池故障，僅需替換故障的電池。
[0019]本發(fā)明的又一目的為，在多串(區(qū))聯(lián)電池架構(gòu)中，在充電時不須使用多串(區(qū))聯(lián)后的高電壓充電，而只需要使用單一串(區(qū))的低電壓充電即可。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明分區(qū)充電與各區(qū)串聯(lián)放電的新電池管理架構(gòu)的結(jié)構(gòu)方塊圖。
[0021]圖2是本發(fā)明分區(qū)充電與各區(qū)串聯(lián)放電的新電池管理架構(gòu)的充電狀態(tài)示意方塊圖。
[0022]圖3是本發(fā)明分區(qū)充電與各區(qū)串聯(lián)放電的新電池管理架構(gòu)的放電狀態(tài)示意方塊圖。
[0023]圖4是延續(xù)圖2的充電狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5是延續(xù)圖3的放電狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]其中:1分區(qū)充電與各區(qū)串聯(lián)放電的新電池管理架構(gòu)
10第一電池 20第二電池30第一啟閉元件
40充電穩(wěn)壓電路 50電源開關(guān)60第二啟閉元件 70輸入接口元件 71輸入連接部 80輸出接口元件
81輸出連接部A外部電源 B電子設(shè)備
C共同接地點。

【具體實施方式】
[0026]為使方便了解本發(fā)明的內(nèi)容，及所能達成的功效，茲配合圖示列舉具體實施例，詳細說明如下:
首先，請參閱圖1及圖2，本發(fā)明分區(qū)充電與各區(qū)串聯(lián)放電的新電池管理架構(gòu)1，其包括:至少一個第一電池10、至少一個第二電池20、至少一個第一啟閉元件30、數(shù)個充電穩(wěn)壓電路40、一個電源開關(guān)50、至少一個第二啟閉元件60、一個輸入接口元件70以及一個輸入接口元件80，其中
第一電池10,其為一種充電電池。
[0027]第二電池20，其為一種充電電池，并與第一電池10以串聯(lián)方式電性連接。
[0028]上述第一電池10與第二電池20各自分別為一區(qū)，或者第一電池10與第二電池20可分別為一個數(shù)個串連電池組，也各自稱為一區(qū)，并不以電池數(shù)量為限。
[0029]第一啟閉元件30，其設(shè)于第一電池10與第二電池20之間，也即為圖1中所示，第一啟閉元件30 —端與第一電池10的正極電性連接，另一端與第二電池20的負極電性連接。
[0030]充電穩(wěn)壓電路40，其分別與第一電池10及第二電池20的正極電性連接。充電穩(wěn)壓電路40具有提供穩(wěn)定輸出電壓的功能，于通電時，使第一電池10與第二電池20都能夠得到穩(wěn)定電壓。
[0031]電源開關(guān)50，其與第一啟閉元件30電性連接，啟動該電源開關(guān)50時同步啟動各第一啟閉元件30，使該第一電池10與該第二電池20呈串聯(lián)放電狀態(tài)。
[0032]第二啟閉元件60，其與第二電池20電性連接(一端接地)，第二啟閉元件60于充電時開啟，使各充電穩(wěn)壓電路40、各第二電池20與各第二啟閉元件60分形成一連通的電路，并分別進行充電。
[0033]上述的第一啟閉元件30與該第二啟閉元件60分別為一 MOS電子元件、電晶體、繼電器、半導(dǎo)體或機械切換開關(guān)的任一種，舉上述幾類為例，并非以此為限。
[0034]本發(fā)明并不限制電池數(shù)量，可串聯(lián)一到數(shù)個電池，并配合相對數(shù)量的充電穩(wěn)壓電路40、第一啟閉元件30與第二啟閉元件60。
[0035]上述各充電穩(wěn)壓電路40其分別與各第一電池10及各第二電池20的正極電性連接。各第二啟閉元件60，其分別與各第一電池10、各第二電池20的負極電性連接。
[0036]輸入接口元件70，其一端具有至少一輸入連接部71，該輸入接口元件70的異于輸入連接部71的一端與各充電穩(wěn)壓電路40電性連接，輸入連接部71用與連接至一外部電源A0
[0037]輸出接口元件80，其一端具有至少一輸出連接部81，該輸出接口元件80的異于輸出連接部81的一端與第二電池20的正極以及共同接地點C電性連接，輸出連接部81用于連接至一外部電子設(shè)備B。
[0038]上述的輸入接口元件70與該輸出接口元件80分別為各種規(guī)格的通用序列匯流排(Universal Serial Bus，縮寫USB)或各種規(guī)格的DC接頭等，舉其二類為例，并非以此為限。
[0039]又，本發(fā)明也可以外接方式連接各種輸出接口元件80，其為第二電池20的正極以及共同接地點C并不直接連接輸出接口元件80，而是將其模組化，依照使用者需求裝設(shè)如前述的各種輸出接口元件80，提高使用彈性，而不局限于單一種類的輸出接口元件80。
[0040]請參照圖2及圖4，為本發(fā)明分區(qū)充電與各區(qū)串聯(lián)放電的新電池管理架構(gòu)I的充電狀態(tài)示意方塊圖。輸入接口元件70的輸入連接部71與該外部電源A連接時，受到該外部電源A的電力而同步開啟(接通)各第二啟閉元件60，此時各第一啟閉元件30為關(guān)閉(斷開)狀態(tài)，使各第二啟閉元件60、各充電穩(wěn)壓電路40、各第一電池10及各第二電池20各自形成一獨立回路；并且另一充電穩(wěn)壓電路40與第一電池10也形成一獨立回路,外部電源A的電力分別經(jīng)由各該充電穩(wěn)壓電路40而傳輸至該第一電池10與該第二電池20獨立進行充電。
[0041]請參照圖3及圖5，為本發(fā)明分區(qū)充電與各區(qū)串聯(lián)放電的新電池管理架構(gòu)I的放電狀態(tài)示意方塊圖。于輸出接口元件80的輸出連接部81連接電子設(shè)備B，當使用者啟動電源開關(guān)50時，本發(fā)明分區(qū)充電與各區(qū)串聯(lián)放電的新電池管理架構(gòu)I內(nèi)部的各第一啟閉元件30同步開啟(接通)，使各第一電池10與各第二電池20間的回路連通，此時的各第二啟閉元件60為斷開狀態(tài)，形成串聯(lián)放電型態(tài)，借此提供輸出電力供給電子設(shè)備B充電。
[0042]Vbl、Vb2、…Vbn為各個電池電壓。
[0043]串聯(lián)放電Vo=系統(tǒng)輸出電壓=各個電池電壓加總=Vbl+ Vb2+Vb3+…Vbn。
[0044]現(xiàn)有的傳統(tǒng)充電電壓需求Vc > Vo0
[0045]本發(fā)明分區(qū)充電電壓需求Vc > Vb (單顆電池電壓)。
[0046]因此，本發(fā)明具有更高的效率。
[0047] 上列詳細說明針對本發(fā)明的一可行實施例的具體說明，惟該實施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所為的等效實施或變更，均應(yīng)包含于本發(fā)明的專利范圍中。
【權(quán)利要求】
1.一種分區(qū)充電與各區(qū)串聯(lián)放電的新電池管理架構(gòu)，其特征在于，包括有: 至少一個第一電池； 至少一個第二電池，與所述第一電池以串聯(lián)方式電性連接； 至少一個第一啟閉元件，設(shè)于所述第一電池與第二電池之間，借助該第一啟閉元件使該第一電池與第二電池選擇性串聯(lián)或斷開； 數(shù)個充電穩(wěn)壓電路，分別與所述第一電池及第二電池電性連接； 至少一個第二啟閉元件，其分別以一端與該第一電池及該第二電池電性連接，而各該第二啟閉元件的另一端接地，所述第二啟閉元件選擇性啟閉； 至少一個輸入接口元件，一端具有至少一個輸入連接部，該輸入接口元件的異于輸入連接部的一端與各充電穩(wěn)壓電路電性連接，所述輸入連接部連接至一個外部電源；以及 至少一個輸出接口元件，一端具有至少一個輸出連接部，該輸出接口元件的異于該輸出連接部的一端與所述第一電池及第二電池電性連接，所述輸出連接部連接至一個外部電子設(shè)備。
2.如權(quán)利要求1所述的分區(qū)充電與各區(qū)串聯(lián)放電的新電池管理架構(gòu)，其特征在于，進一步具有一個電源開關(guān)，其與所述第一啟閉元件電性連接，啟動該電源開關(guān)時能夠同步啟動第一啟閉元件，使所述第一電池與第二電池呈串聯(lián)放電狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的分區(qū)充電與各區(qū)串聯(lián)放電的新電池管理架構(gòu)，其特征在于，所述輸入接口元件的輸入連接部與該外部電源連接時，該外部電源的電力同步啟動所述第二啟閉元件，使該外部電源的電力分別通過各充電穩(wěn)壓電路而傳輸至第一電池與第二電池充電。
4.如權(quán)利要求1所述的分區(qū)充電與各區(qū)串聯(lián)放電的新電池管理架構(gòu)，其特征在于，所述第一啟閉元件與第二啟閉元件分別為MOS電子元件、電晶體、繼電器、半導(dǎo)體或機械切換開關(guān)。
5.如權(quán)利要求1所述的分區(qū)充電與各區(qū)串聯(lián)放電的新電池管理架構(gòu)，其特征在于，所述第一電池與第二電池各自分別獨立形成一區(qū)，且第一電池與第二電池分別具有數(shù)個串連電池。
【文檔編號】H02J7/00GK104052091SQ201310083979
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】陳誼安, 吳佳儀, 楊子郁 申請人:陳誼安, 吳佳儀, 楊子郁