CN104052091A

CN104052091A - 分区充电与各区串联放电的新电池管理架构

Info

Publication number: CN104052091A
Application number: CN201310083979.9A
Authority: CN
Inventors: 陈谊安; 吴佳仪; 杨子郁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2014-09-17

Abstract

本发明是一种分区充电与各区串联放电的新电池管理架构，其包括有：至少一个第一电池；至少一个第二电池，其与第一电池以串联方式电性连接；至少一个第一启闭元件，其设于第一电池与第二电池之间；数个充电稳压电路，其分别与第一电池及第二电池电性连接；至少一个第二启闭元件，其与第一电池及第二电池电性连接，第二启闭元件选择性启闭；一个输入接口元件，其一端具有至少一输入连接部，异于输入连接部的一端与各充电稳压电路电性连接，输入连接部提供连接至一外部电源。以及一输出接口元件，其一端具有至少一输出连接部，异于输出连接部的一端与第一电池及第二电池电性连接，输出连接部提供连接至一外部电子设备。

Description

分区充电与各区串联放电的新电池管理架构

技术领域

本发明关于一种移动式电源，尤指一种蓄电时，输入的电力分别独立对各电池蓄电，于使用时则为各电池串联放电的分区充电与各区串联放电的新电池管理架构。

背景技术

近年来因智能型手机、平板电脑或笔电等各式3C产品蓬勃发展，带动移动电源的强烈需求，同时对电池规格要求也日益严苛，例如储存电量的不断倍增，输出电压也不断提高，在这样的需求下，两个及两个以上的电池进行串并连组合应用已为当前最普及的模式，如车用电子产品，所需的工作电压达12V以上，又像一些笔记本电脑, 大尺寸平板电脑，电动工具，数位音响等等电子产品，所需的工作电压大部份要12V以上，不过因各个电池的特性各有差异，使消费者在使用上与制造商在生产上造成诸多不便，且增加成本。

现有的行动电源有以下缺点：

1.充电来源的限制，现有锂相关材质电池，其对电池的充电电压要求是随串联数目进行倍增，两串时就须大于8.4Ｖ，三串时就必须有12.6Ｖ，四串更高达16.8V，从电压需求及下列因素的限制，令使用者减少可随时随地行动充电的便利性。

1.1只能用其专属规格的变压器并必须在有提供市电的场所才能进行充电。

1.2除了两串之外，其他组合无法进行车载充电。

1.3无法使用电脑USB进行充电及市面常用的5V Micro-USB Adapter(稳压充电器) 来充电。

1.4除特制太阳能板外，一般常规5V低压太阳能板无法对其进行充电。

2.生产时的限制，现有电池组在进行2、3、4…串并联组合生产时的问题：

2.1每一组电池都必须个别挑选，特性相近的电池才能组成串联电池组，越多串的组合越难挑到特性相当的电池，相对使采购及制造成本提升。

2.2越多串的电池组其充电的电路就越复杂，因为每一颗电池的充电状态都必须随时被监控，如此才不会造成电池之间的充电不平衡进而发生危险，因此需要搭配更多电子元件借以保护电池，除此之外，成本也同步提高。

3.环保上的限制，现有两串及两串以上的电池组，只要有任何一颗电池故障，则会导致整个电池组报废。

有鉴于此，如何将上述缺陷加以摒除，即为本发明人所欲解决的技术困难点的所在；是而，本发明人基于多年从事相关业界的经验，经多年苦心孤诣潜心研究，试作改良，终于成功研发完成本发明，并使本发明得以诞生，以增进功效。

发明内容

有鉴于上述的缺点，本发明是一种分区充电与各区串联放电的新电池管理架构，其包括有：至少一个第一电池；至少一个第二电池，其是与第一电池以串联方式电性连接；至少一个第一启闭元件，其设于第一电池与第二电池之间,借助该第一启闭元件使该第一电池与第二电池选择性串联或断开。数个充电稳压电路，其分别与第一电池及第二电池电性连接。至少一个第二启闭元件，其分别以一端与第一电池及第二电池电性连接，而各该第二启闭元件的另一端接地，第二启闭元件选择性启闭。一个输入接口元件，其一端具有至少一输入连接部，该输入接口元件的异于输入连接部的一端与各充电稳压电路电性连接，输入连接部提供连接至一外部电源。以及一输出接口元件，其一端具有至少一输出连接部，该输出接口元件的异于输出连接部的一端与第一电池及第二电池电性连接，输出连接部连接至一外部电子设备。

进一步地，本发明还具有一个电源开关，其与所述第一启闭元件电性连接，启动该电源开关时能够同步启动第一启闭元件，使所述第一电池与第二电池呈串联放电状态。

其中，所述输入接口元件的输入连接部与该外部电源连接时，该外部电源的电力同步启动所述第二启闭元件，使该外部电源的电力分别通过各充电稳压电路而传输至第一电池与第二电池充电。

其中，所述第一启闭元件与第二启闭元件分别为MOS电子元件、电晶体、继电器、半导体或机械切换开关。

其中，所述第一电池与第二电池各自分别独立形成一区，且第一电池与第二电池分别具有数个串连电池。

本发明的主要目的为，采用各串电池独立充电与各串整合放电的架构，适用于任何蓄电池，以锂电池为例，因此不论是两串或以上的多串锂电池组，每一颗所需的充电电压只需大于4.2V即可，故只要取得有5V以上输出的装置就可对各电池充电，而此类输出规格非常常见，如电脑的USB及市面常用的5V Micro-USB Adapter(稳压充电器) 及车上12V输出点烟器都可用来充电，令使用者能够随时随地充电。

本发明的次要目的为，所使用的锂电池不需特别挑选，只要容量相同即可，并且不需要特制控制充电保护板，因为各区电池不是直接串接在一起，若其中任一电池故障，仅需替换故障的电池。

本发明的又一目的为，在多串(区)联电池架构中，在充电时不须使用多串(区) 联后的高电压充电，而只需要使用单一串(区) 的低电压充电即可。

附图说明

图1是本发明分区充电与各区串联放电的新电池管理架构的结构方块图。

图2是本发明分区充电与各区串联放电的新电池管理架构的充电状态示意方块图。

图3是本发明分区充电与各区串联放电的新电池管理架构的放电状态示意方块图。

图4是延续图2的充电状态结构示意图。

图5是延续图3的放电状态结构示意图。

其中：

1 分区充电与各区串联放电的新电池管理架构

10 第一电池 20 第二电池 30 第一启闭元件

40 充电稳压电路 50 电源开关 60 第二启闭元件

70 输入接口元件 71 输入连接部

80 输出接口元件

81 输出连接部 A外部电源 B电子设备

C 共同接地点。

具体实施方式

为使方便了解本发明的内容，及所能达成的功效，兹配合图示列举具体实施例，详细说明如下：

首先，请参阅图1及图2，本发明分区充电与各区串联放电的新电池管理架构1，其包括：至少一个第一电池10、至少一个第二电池20、至少一个第一启闭元件30、数个充电稳压电路40、一个电源开关50、至少一个第二启闭元件60、一个输入接口元件70以及一个输入接口元件80，其中

第一电池10，其为一种充电电池。

第二电池20，其为一种充电电池，并与第一电池10以串联方式电性连接。

上述第一电池10与第二电池20各自分别为一区，或者第一电池10与第二电池20可分别为一个数个串连电池组，也各自称为一区，并不以电池数量为限。

第一启闭元件30，其设于第一电池10与第二电池20之间，也即为图1中所示，第一启闭元件30一端与第一电池10的正极电性连接，另一端与第二电池20的负极电性连接。

充电稳压电路40，其分别与第一电池10及第二电池20的正极电性连接。充电稳压电路40具有提供稳定输出电压的功能，于通电时，使第一电池10与第二电池20都能够得到稳定电压。

电源开关50，其与第一启闭元件30电性连接，启动该电源开关50时同步启动各第一启闭元件30，使该第一电池10与该第二电池20呈串联放电状态。

第二启闭元件60，其与第二电池20电性连接（一端接地），第二启闭元件60于充电时开启，使各充电稳压电路40、各第二电池20与各第二启闭元件60分形成一连通的电路，并分别进行充电。

上述的第一启闭元件30与该第二启闭元件60分别为一MOS电子元件、电晶体、继电器、半导体或机械切换开关的任一种，举上述几类为例，并非以此为限。

本发明并不限制电池数量，可串联一到数个电池，并配合相对数量的充电稳压电路40、第一启闭元件30与第二启闭元件60。

上述各充电稳压电路40其分别与各第一电池10及各第二电池20的正极电性连接。各第二启闭元件60，其分别与各第一电池10、各第二电池20的负极电性连接。

输入接口元件70，其一端具有至少一输入连接部71，该输入接口元件70的异于输入连接部71的一端与各充电稳压电路40电性连接，输入连接部71用与连接至一外部电源A。

输出接口元件80，其一端具有至少一输出连接部81，该输出接口元件80的异于输出连接部81的一端与第二电池20的正极以及共同接地点C电性连接，输出连接部81用于连接至一外部电子设备B。

上述的输入接口元件70与该输出接口元件80分别为各种规格的通用序列汇流排(Universal Serial Bus，缩写USB)或各种规格的DC接头等，举其二类为例，并非以此为限。

又，本发明也可以外接方式连接各种输出接口元件80，其为第二电池20的正极以及共同接地点C并不直接连接输出接口元件80，而是将其模组化，依照使用者需求装设如前述的各种输出接口元件80，提高使用弹性，而不局限于单一种类的输出接口元件80。

请参照图2及图4，为本发明分区充电与各区串联放电的新电池管理架构1的充电状态示意方块图。输入接口元件70的输入连接部71与该外部电源A连接时，受到该外部电源A的电力而同步开启（接通）各第二启闭元件60，此时各第一启闭元件30为关闭（断开）状态，使各第二启闭元件60、各充电稳压电路40、各第一电池10及各第二电池20各自形成一独立回路；并且另一充电稳压电路40与第一电池10也形成一独立回路，外部电源A的电力分别经由各该充电稳压电路40而传输至该第一电池10与该第二电池20独立进行充电。

请参照图3及图5，为本发明分区充电与各区串联放电的新电池管理架构1的放电状态示意方块图。于输出接口元件80的输出连接部81连接电子设备Ｂ，当使用者启动电源开关50时，本发明分区充电与各区串联放电的新电池管理架构1内部的各第一启闭元件30同步开启（接通），使各第一电池10与各第二电池20间的回路连通，此时的各第二启闭元件60为断开状态，形成串联放电型态，借此提供输出电力供给电子设备B充电。

Vb1、Vb2、…Vbn为各个电池电压。

串联放电Vo=系统输出电压=各个电池电压加总=Vb1+ Vb2+Vb3+…Vbn。

现有的传统充电电压需求Vc > Vo。

本发明分区充电电压需求Vc > Vb (单颗电池电压)。

因此，本发明具有更高的效率。

上列详细说明针对本发明的一可行实施例的具体说明，惟该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本发明的专利范围中。

Claims

1.一种分区充电与各区串联放电的新电池管理架构，其特征在于，包括有：

至少一个第一电池；

至少一个第二电池，与所述第一电池以串联方式电性连接；

至少一个第一启闭元件，设于所述第一电池与第二电池之间,借助该第一启闭元件使该第一电池与第二电池选择性串联或断开；

数个充电稳压电路，分别与所述第一电池及第二电池电性连接；

至少一个第二启闭元件，其分别以一端与该第一电池及该第二电池电性连接，而各该第二启闭元件的另一端接地，所述第二启闭元件选择性启闭；

至少一个输入接口元件，一端具有至少一个输入连接部，该输入接口元件的异于输入连接部的一端与各充电稳压电路电性连接，所述输入连接部连接至一个外部电源；以及

至少一个输出接口元件，一端具有至少一个输出连接部，该输出接口元件的异于该输出连接部的一端与所述第一电池及第二电池电性连接，所述输出连接部连接至一个外部电子设备。

2.如权利要求1所述的分区充电与各区串联放电的新电池管理架构，其特征在于，进一步具有一个电源开关，其与所述第一启闭元件电性连接，启动该电源开关时能够同步启动第一启闭元件，使所述第一电池与第二电池呈串联放电状态。

3.如权利要求1所述的分区充电与各区串联放电的新电池管理架构，其特征在于，所述输入接口元件的输入连接部与该外部电源连接时，该外部电源的电力同步启动所述第二启闭元件，使该外部电源的电力分别通过各充电稳压电路而传输至第一电池与第二电池充电。

4.如权利要求1所述的分区充电与各区串联放电的新电池管理架构，其特征在于，所述第一启闭元件与第二启闭元件分别为MOS电子元件、电晶体、继电器、半导体或机械切换开关。

5.如权利要求1所述的分区充电与各区串联放电的新电池管理架构，其特征在于，所述第一电池与第二电池各自分别独立形成一区，且第一电池与第二电池分别具有数个串连电池。