TW200950194A - Expandable energy storage for portable electronic devices - Google Patents

Description

200950194 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 能量：Γ;Γ:Γ-種用於可搞電子震置的可擴充式 可擴充式磁電容能量儲存二種用於可攜電子裝置的 【先前技術】

子裝代，作為行動通訊或影音播放的可攜電 用ϋ /動電錢mp3 player等已為個人所廣泛使 社 夕數的電子系統是藉著化學電池以單一電池的 :以：電能’在較新的電池-超級電容混合式結構中 六的也予電池為主要的供電元件，以超級電容為尖峰電 =供電π件（超級電容可在極短時間内提供高電能）， ’、電子系統是藉著多個化學電池的結構來提供電能。 、、然而，上述的供能結構存在著許多問題。就單一電

、°構而w，為了能符合提供偶發性的尖♦電力及持 、不斷供電的冑求，通常會使用大型電池，然、而這種設 計對於持續供電的需求來說’並非是最佳化的設計，此 外，必須在大型電池與高需能次系統間使用高線規而增 加了重量及體積。 就多個化學電池的結構而言，會根據不同次系統的 f载需求而使用不同尺寸的電池來提供能量，雖然比單 ί池的結構有效率，卻也增加了重量及體積，此結構 還需要複雜的電路設計來使電池之間的電荷等化，如此 夕電池結構的性能表現才不會受限於最弱的電池。此 200950194 外，若遇到為了因應次系統的需求而需使用多種類型的 化學電池及充/放電設定的情況時，會使得電路設計更加 複雜。 就電池-超級電容混合式結構而言，超級電容是用以 提供偶發的尖峰電力需求，電池仍然是系統的主要儲能 裝置，因此對糸統反應時間及系統重量並無多大改善， 此外也需複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的負擔。 3 因此需要一種用於可攜電子裝置的能量儲存系統 改善上述問題。 【發明内容】 因此本發明之目的在於提供一種可擴充式能量儲存 系統，可為.可攜電子裝置帶來更佳的使用效益，更長的 運作時間，亦可降低系統體積及重量。 依據本發明之一實施例，一種可擴充式能量儲存系 統包括磁電容能量儲存裝置及控制器。磁電容能量儲存 裝置係以並聯方式連接，並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、負極端、以 及控制端’用以耦合可攜電子裝置。㈣器耦合控制端 至系統資料端。 ^依據本發明之另一實施例，一種可擴充式能量儲存 系統包括磁電容能量儲存裝置、控制開關、能量管理模 組、過電流保護装置、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 200950194 極端及負極端；控制開關與磁電容能量儲存裝置之負極 端耦合；過電流保護裝置與能量管理模組耦合，可用以 避免供應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、能量管理模組、以及過電流保護 ' 装置麵合至系統資料端。 【實施方式】 接下來請參照本發明較佳實施例的詳細說明，其中 ° 所提到的範例會連同圖式一同進行說明。在任何可能的 情況下，圖式及說明中所使用的相同參考數標都代表了 相同或類似的部件。 參照第1圖，其係繪示根據本發明一實施例之數個 磁電谷能量儲存裝置在殼體内的堆疊示意圖，一種用於 可攜電子裝置的可擴充式能量儲存系統可包括數個磁電 谷能量儲存裝置，在此實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 ® 電谷苑量儲存褒置11〇、120、130'及140，而依據可攜 電子裝置各自的系統要求’可將不同數量或尺寸的磁電 ' 容能量儲存裝置加以堆疊來提供電能。 參照第2圖’其係繪示根據本發明一實施例之磁電 谷此量儲存裝置之尺寸大小示意圖，第1圖中所示之每 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2〇〇的長度約為 50mm、寬度約為2〇mm、厚度約為2mm。磁電容能量儲 存裝置200具有正極端210、負極端220、及控制端230, 6 200950194 此裝置200可利用這些端點與可攜電子裝置耦合。磁電 容能量儲存裝置2G0可包括數個微小的磁電容，相較於 一般的傳統電池，以其輕薄短小的特性提供電子裝置大 量的電能。 < 參照第3圖’其騎示根據本發明—實施例之磁電 容能量儲存裝置及控制器的系統示意圖，一種可擴充式 能量儲存系統可包括磁電容能量儲存裝置11〇、 130、140、及控制H 180。磁電容能量儲存装置11〇、12〇、 no及14〇係以並聯方式連接，可提供電能給可攜電子 裝置’每-磁電容能量儲存裳置具有正極端、負極端、 及控制端’控制II 18G將這些磁電容能量儲存裝置的控 制端麵合至系統資料端182。控制器⑽將這些磁電容 能量儲存裝置之狀態傳送至系統資料端182以監控能量 位準並據以調整可攜電子裝置。 舉例來說，電池狀態指示器可包括自上次這些磁電 容能量儲存裝置充電後的已通話時間指示器及已待機時 間指示器’或是包括電池放完電討支持關餘通話時 間指示器及剩餘待機時間指示器，系統需要知道磁電容 能量儲存裝置的狀態以執行電池狀態指示器的功能，而 此狀態資訊係由控制器⑽經由系統資料端182傳送出 “、、第4圖’其係纷示根據本發明—實施例之系 電路示意圖，磁電容能量儲存裝置ug、12卜⑽及！ 係以並聯方式連接’可提供電能給一負載(i〇ad)，此系 電路中還包括數個開關，分別與這些磁電容能量儲存 200950194 置搞口依據負载的需求，可選擇性地開啟或關閉每一 個磁電容能量儲存裝置的開關以符合需求。此外，可對 糸統加以料使其在這㈣電容能#儲存裝置放電時對 其充電。 參照第5圖，其係繪示根據本發明_實施例之可擴 充式1儲存系統之封裝方式示意圖，磁電容能量儲存 裝置U〇及I20可使用將系統資料510配置於其中之方 ❹，進行封裝，此種磁電容能量儲存裝置的封裝結構的外 部具有正極端、負極端、及控制端以與其他的系統連接。 一 f照第6圖，其係繪示根據本發明另一實施例之系 統示意圖，一種用於可攜電子裝置的可擴充式能量儲存 系統包括磁電各能量儲存裝置6丨〇、控制開關、能量 b理模組630、控制器640、及過電流保護装置65〇。磁 電容能量儲存裝置610可包括數個微小的磁電容，此裝 置61〇可提供電能給一可攜電子裝置且具有正極端612 ❹ 及負極端6丨4。過電流保護装置650可能是一可重置保 . 險絲。控制開關62〇與磁電容能量儲存裝置610的負極 端614耦合，能量管理模組63〇與控制開關<2〇耦合， 過電流保護装置650的一端與能量管理模組63〇耦合， 另 ％係此可擴充式能量儲存系統的負極端，可與可攜 電子裝置連接以避免供應可攜電子裝置過量的電流。控 制器640將磁電容能量儲存裝置61〇、控制開關62〇、能 量管理模組630、以及過電流保護装置650耦合至系統 資料端642。控制器640接收來自磁電容能量儲存裝置 61〇、控制開關620、能量管理模組630、以及過電流保 200950194 =將狀態資訊傳送至系統資料端 以皿控靶置位準並據以調整可攜電子裝置。 六池狀態指示器可包括自上次這些磁電 令月b置儲存裝置充電後的⑽話時間指示器及已待機時 二器及ί是包括電池放完電前可支持的剩餘通話時 餘待機時間指示器，系統需要知道磁電容 態以執行電池狀態指示器的功能，而 ，貝訊係由控制器6 4 〇經由系統資料端642傳送出 去0 /為了將磁電容應用在一般的電子裝置，也許需要對 2進行重㈣計，“，對大多數的實例來說，此種 重新…十或改良在技術上或經濟上是不太可行的，既然 一大部分的可搆電子裝置如電子玩具及mp3 player等是 依據現有的電池規格(如AA、AAA、C、D、雜子電池、 以及鋰聚合物電池)來設計的，可擴充式能量儲存系統可 使用標準電池的規格進行封裝，參照第7圖，其係缘示 第立種以既有電池規格來封I可擴充式能量儲存系統的 不意圖’可用在具有單電池槽的電子裝置，這種封裝型 式可適用於規格AA、AAA、C&D，此可擴充式能量儲 存系統包括磁電容能量儲存裝置710、控制開關720、能 量管理模組730、【DC調節H 740、及可重置保險絲 750。此磁電各電池以正極端712為觸點1、負極端 為觸點2與電池槽連接，而其他的空間則以填料填滿。 以類似的封裂方式’參照第8圖，其係繪示第二種 以既有電池規格來封裝可擴充式能量儲存系統的示意 200950194 ，給可：在具有多電池槽的電子裝置。參照第9圖，其 =不第三種以既有的簡子電池以及链聚合物電池規 ，、1 H裝可擴充式能量儲存系統的示意圖。以磁電容電 系姑处，統電池（主要及次要的）可增加系統運作時間及 糸統能量儲存效益。 ㈣實施例說明了磁電容(一種新的能量儲存裝置) 籍艿二I用，相較於傳統電容的儲存容量，在相同的體 雷早租=條件下’磁電容的容量可增加ι〇9倍’為可攜 =置(如行動電話、筆記型電腦 p 帶來更佳的使用效益。 運作2於傳統的設計，上述實施例可提供系統更長的 積及重^ ’且具有易於擴充的優點’亦可降低系統的體 雖然本發明已以―較㈣施㈣露 :精:定ί發明’任何熟習此技藝者，在不脫離= 明之伴#可作各種之更動_飾，因此本發 之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 量施例之數個磁電容能 2〇〇95〇i94 第2圖係繪示根據本發明一實施例之磁電容能量儲 存裝置之尺寸大小示意圖。 第3圖係繪示根據本發明一實施例之磁電容能量儲 - 存裝置及控制器的系統示意圖。 • 第4圖係繪示根據本發明一實施例之系統電路示音 - 圖。 〜 - 第5圖係緣示根據本發明一實施例之可擴充式能量 © 儲存系統之封裝方式示意圖。 第6圖係繪示根據本發明另一實施例之系統示意 圖。 、 第7圖係繪示第一種以既有電池規格來封裝可擴充 式能量儲存系統的示意圖。 第8圖係繪示第二種以既有電池規格來封裝可擴充 式能量儲存系統的示意圖。 第9圖係繪示第三種以既有的鋰離子電池以及鐘聚 丨合物電池規格來封裝可擴充式能量儲存系統的示意圖。 【主要元件符號說明】 110-140:磁電容能量儲存裝710:磁電容能量儲存褒置 置 712 :正極端 160 :殼體 180 :控制器 182 :系統資料端 210 :正極端 714 :負極端 720 :控制開關 7 3 0 :能量管理模組 740 : DC-DC調節器 π 200950194 220 :負極端 750 :可重置保險絲 230 :控制端 810 :磁電容能量儲存裝置 510 :系統資料 610 :磁電容能量儲存裝置 820 :控制開關 830 :能量管理模組 ' 612 :正極端 840 : DC-DC調節器 - 614 :負極端 850 :可重置保險絲 ' 620:控制開關 910 ··磁電容能量儲存裝置 ' 630 ··能量管理模組 920 :控制開關 ® 640 :控制器 930 :能量管理模組 642 :系統資料端 650 :過電流保護装置 940 : DC-DC調節器 942 :系統資料端 950 :可重置保險絲 ❹ 12

Claims (1)

1. 200950194 七、申請專利範圍·· 1. 一種用於可攜電子裝置的可擴充式能量儲存系 統’該可擴充式能量儲存系統包含： 複數個磁電容能量儲存裝置，以並聯方式連接，提 供電能給一可攜電子裝置，其中每一該些磁電容能量儲 存裝置具有一正極端、一負極端、以及一控制端，用以 耦合該可攜電子裝置；以及 控制器’賴合該控制端至一系統資料端。 ^ 2·如申請專利範圍第1項所述之可擴充式能量儲存 糸統更包含複數個開關，分別與該些磁電容能量儲存 .如申凊專利範圍第1項所述之可擴充式能量儲存 系統，其中每一該些磁電容能量儲存裝置包含複數個磁 電容。 ▲ /，·甘如申請專利範圍第1項所述之可擴充式能量儲存 ,、、、’ =，、中該控制器傳送該些磁電容能量儲存裝置之狀 =系統資料端以監控能量位準並據以調整該可攜電 5. 系統， ^申請專利範圍第！項所述之可擴充式能量儲存 ”及些磁電容能量儲存裝置係以系統資料配置 13 200950194 於其中之方式進行封裝。 6.如申請專利範圍第1項所述之可擴充式能量儲存 系統，其中每一該些磁電容能量儲存裝置之長度、寬度、 及厚度各約為50mm、20mm、及2mm。 ' 7. —種用於可攜電子裝置的可擴充式能量儲存系 - 統，該可擴充式能量儲存系統包含： ® 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極端； 一控制開關，與該磁電容能量儲存裝置之該負極端 耦合； 一能量管理模組； 一過電流保護裝置，與該能量管理模組耦合，用以 避免供應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、 〇 該能量管理模組、以及該過電流保護装置耦合至一系統 ' 資料端。 8. 如申請專利範圍第7項所述之可擴充式能量儲存 系統，其中該磁電容能量儲存裝置包含複數個磁電容。 9. 如申請專利範圍第7項所述之可擴充式能量儲存 系統，其中該控制器傳送該磁電容能量儲存裝置之狀態 至該系統資料端以監控能量位準並據以調整該可攜電子 14 200950194 裝置。 1〇·如申請專利範圍第7項所述之可擴充式能量儲 存系統’其中該過電流保護装置係一可重置保險絲。 存季專利範圍第7項所述之可擴充式能量儲 格擴充式能量儲存系統係以既有的標準

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