TW201328115A - 電源裝置 - Google Patents

Abstract

一種電源裝置，包括電池組、控制器、開關模組以及輸出端，所述電池組包括若干個電池，藉由開關模組選擇串聯以及選擇連接至所述輸出端，以輸出一預設的供電電壓至負載，所述控制器連接至輸出端以及開關模組，並檢測所述電池組輸出的電壓，該控制器首先依次控制每一電池單獨輸出所述預設的供電電壓，並於檢測到所述每一電池單獨輸出的電壓均低於所述預設的供電電壓時，該控制器依次控制二或二以上的的電池相互串聯以使該複數串聯的電池輸出的總電壓達到所述預設的供電電壓，直至所有電池依次串聯後輸出的總電壓仍低於所述預設的供電電壓。

Description

電源裝置

本發明涉及一種電源裝置，尤其涉及一種直流電源裝置。

常用的電子裝置的內置電源大多數為直流電源，其釋放電能對電子裝置供電時，供電的電壓一般會隨著自身電量的減少而不斷降低。一旦所述直流電源的供電電壓降低到低於電子裝置的正常啟動電壓，直流電源需重新充電後才可對電子裝置供電。此時雖然直流電源內部還儲存有一定的電能，但在充電之前這部分電能無法被電子裝置利用。顯然，上述的設計方式容易導致所述直流電源的利用率較低，充電較為頻繁。

本發明涉及一種電源裝置，尤其涉及一種直流電源裝置。

一種電源裝置，包括電池組、控制器、開關模組以及、一輸出端，所述電池組用以藉由輸出端輸出一預設的供電電壓至負載，所述電池組包括若干個電池，所述若干個電池藉由開關模組選擇串聯以及選擇連接至所述輸出端，所述控制器連接至所述輸出端以及開關模組，並檢測所述電池組輸出的電壓，所述控制器首先依次控制每一個電池單獨輸出所述預設的供電電壓，並於檢測到所述每一個電池單獨輸出的電壓均低於所述預設的供電電壓時，該控制器依次控制二或二以上的的電池相互串聯以使該複數串聯的電池輸出的總電壓達到所述預設的供電電壓，直至所有電池依次串聯後輸出的總電壓仍低於所述預設的供電電壓。

所述電源裝置的電池組設置有複數電池，且當單個電池即可輸出所述預設電壓時，控制器依次控制每個電池單獨供電；而當所述每個電池電量降低以致均無法輸出所述預設供電電壓時，控制器將控制二或者更複數的電池依次串聯供電，將二或更多的電池的輸出電壓疊加在一起以實現輸出所述預設的供電電壓，直至所有的電池依次串聯後輸出的總電壓仍然無法達到預設的供電電壓為止。此時，所述每一個電池內剩餘的電量均較單個電池於普通情況下無法輸出上述供電電壓時剩餘的電量低，顯然，該電源裝置的利用率更高，有利於降低充電的頻率。

請參閱圖1，本發明較佳實施方式的電源裝置100包括一控制器10、一開關模組30、由若乾電池51組成的電池組50以及一輸出端70。所述若乾電池51之間藉由開關模組30選擇串聯以及連接至所述輸出端70，且所述開關模組30連接至控制器10，並在所述控制器10的控制下導通或者斷開，使一定數量的電池51藉由輸出端70輸出一預設的供電電壓供應至負載(圖未示)。另，當所述控制器10檢測到所述電源裝置100處於過壓狀態時，斷開所述開關模組30以停止所述電池組50輸出電能。

請一併參閱圖2，所述控制器10包括依次電性連接的一檢測模組11、一比較模組13、一控制模組15以及一驅動模組17。所述檢測模組11連接至所述輸出端70，用以檢測所述電池組50輸出的電壓。所述比較模組13內設一參考電壓，並比較所述檢測模組11檢測到的電壓是否低於預設的參考電壓，並對應發送一訊號至所述控制模組15。於本發明實施方式中，所述參考電壓依據該電源裝置100的預設的供電電壓值設置。所述控制模組15接收到比較模組13發送的訊號，將觸發驅動模組17控制所述開關模組30的導通狀態，以控制一定數量的電池51輸出所述預設的供電電壓至負載。

所述開關模組30包括一總開關31、若干控制開關33以及若干串接開關35。所述總開關31設置於輸出端70與電池組50之間，用以控制所述電池組50連接至輸出端70實現供電。所述控制開關33兩兩一組的分別設置於每一電池51的正極與負極的相對兩端，用以將對應的電池51連接至總開關31，以藉由總開關31連接至輸出端70而輸出存儲的電能。所述每一串接開關35的一端連接至一電池51的負極、另一端連接至另一電池51的正極，用以將所述若干個電池51依次串聯。於本發明實施方式中，所述總開關31、控制開關33以及串接開關35均為場效應管，並藉由閘極連接至所述控制器10的驅動模組17，以在控制器10的控制下導通或者斷開，實現將某一電池51連接至輸出端70供電，或者將某幾個電池51相串聯後一起連接至輸出端70供電。

所述若乾電池51相同，均可為一乾電池，也可為一蓄電池。於本發明實施方式中，所述每一電池51的電壓與電源裝置100的預設的供電電壓值相等，即可藉由單個的電池51供電。

於本發明實施方式中，所述控制模組15為一複雜可編程邏輯器件(Complex Programmable Logic Device, CPLD)或者一類比集成組件，其藉由內部的編程實現將所述相串聯的電池51依次編號為第一電池、第二電池、第三電池、第四電池……，並對應所述編號的電池51相對兩端的控制開關33以及兩電池51之間的串接開關35也進行編號，以便於準確的控制驅動模組17導通對應的開關，實現藉由預設的電池51供電。於本實施方式中，由於單獨一個電池51的電壓即可達到所述電源裝置100預設的供電電壓，所述控制模組15將控制一個電池51單獨供電；當該電池51電量過低而導致其輸出的電壓低於預設的供電電壓時，控制模組15將控制另一個電池51單獨供電，藉此往復切換，直至所有電池51單獨供電的時候所能輸出的電壓均低於預設的供電電壓。然後，該控制模組15再依次將二電池51一組串聯供電，直至每二電池51串聯後輸出的電壓也低於預設的供電電壓。最後，該控制模組15再將三個、四個及更複數電池51一組串聯供電，直至將所有電池51依次串聯後輸出的電壓仍然低於預設的供電電壓，此時該控制模組15將斷開所述總開關31停止該電池組50供電，充電後方可再次使用該電池組50。

於本發明實施方式中，當所述檢測模組11檢測到電池組50輸出的電壓低於所述預設的供電電壓值的時間超過預設的時長時，則說明所有電池51相串聯後輸出的電壓仍然低於預設的供電電壓，所述控制模組15將觸發所述驅動模組17斷開總開關31，以停止所述電池組50供電。

該電源裝置100的工作原理如下：所述控制模組15觸發所述驅動模組17導通總開關31以及其中一個電池51相對兩端的控制開關33，以藉由單獨的一個電池51供電。供電過程中，所述檢測模組11檢測電池組50輸出的電壓，並藉由比較模組13比較輸出的電壓是否低於預設的供電電壓，若低於預設的供電電壓，則控制模組15觸發所述驅動模組17斷開前述供電的電池51相對兩端的控制開關33、導通另一電池51相對兩端的控制開關33，以藉由另一電池51供電，藉此迴圈直到每一電池51單獨供電後的電壓均低於預設的供電電壓。然後，所述控制模組15再觸發所述驅動模組17將二或者複數電池51一組相串聯後一起供電，直至所有的電池51相串聯後輸出的電壓仍然低於預設的供電電壓。最後，控制模組15觸發所述驅動模組17斷開所述總開關31，以停止電池組50的供電，充電後方可再次使用該電池組50。

得理解，所述電源裝置100還包括一串接於總開關31與輸出端70之間的採樣電阻R，所述檢測模組11藉由檢測採樣電阻R上流經的電流來監控所述電池組50輸出的電流，比較模組13內對應設置一電流上限，並於所述電池組50輸出的電流超出所述預設的電流上限時，藉由控制模組15斷開所述總開關31而停止電池組50的供電，有效防止輸出至負載端的電流過大而損壞所述負載。

本發明的電源裝置100的電池組50設置有複數電池51，且當單個電池51即可輸出所述預設電壓時，控制器10依次控制每個電池51單獨供電；而當所述每個電池51電量降低以致均無法輸出所述預設供電電壓時，控制器10將控制二或者更複數的電池51依次串聯供電，將二或更多的電池51的輸出電壓疊加在一起以實現輸出所述預設的供電電壓，直至所有的電池51依次串聯後輸出的總電壓仍然無法達到預設的供電電壓為止。此時，所述每一個電池51內剩餘的電量均較單個電池51於普通情況下無法輸出上述供電電壓時剩餘的電量低，顯然，該電源裝置100的利用率更高，有利於降低充電的頻率。

最後所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照以上較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。

100．．．電源裝置

10．．．控制器

11．．．檢測模組

13．．．比較模組

15．．．控制模組

17．．．驅動模組

30．．．開關模組

31．．．總開關

33．．．控制開關

35．．．串接開關

50．．．電池組

51．．．電池

70．．．輸出端

R．．．採樣電阻

圖1為本發明實施方式提供的電源裝置的結構框圖。

圖2為圖1所示電源裝置的電路圖。

100．．．電源裝置

10．．．控制器

30．．．開關模組

50．．．電池組

51．．．電池

70．．．輸出端

Claims (7)

1. 一種電源裝置，包括電池組以及一輸出端，所述電池組用以藉由輸出端輸出一預設的供電電壓至負載，其改良在於：所述電源裝置還包括控制器以及開關模組，所述電池組包括若干個電池，所述若干個電池藉由開關模組選擇串聯以及選擇連接至所述輸出端，所述控制器連接至所述輸出端以及開關模組，並檢測所述電池組輸出的電壓，所述控制器首先依次控制每一電池單獨輸出所述預設的供電電壓，並於檢測到所述每一電池單獨輸出的電壓均低於所述預設的供電電壓時，該控制器依次控制二或二以上的電池相互串聯以使該複數串聯的電池輸出的總電壓達到所述預設的供電電壓，直至所有電池依次串聯後輸出的總電壓仍低於所述預設的供電電壓。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電源裝置，其中所述控制器控制一電池單獨的輸出所述預設的供電電壓，並於檢測到該電池輸出的電壓低於所述預設電壓時切換至由另一電池單獨的輸出所述預設的供電電壓，直至所有電池單獨輸出的電壓均低於所述預設的供電電壓時，所述控制器控制二或者二以上電池的串聯的形成的組單獨輸出的電壓達到所述預設的供電電壓，直至所有的電池依次串聯後輸出的總電壓仍低於所述預設的供電電壓。
3. 如申請專利範圍第1所述之電源裝置，其中所述控制器包括依次串聯的檢測模組、比較模組以及控制模組，所述檢測模組連接至電池組的輸出端，用以檢測電池組輸出的電壓，所述控制器藉由比較模組存儲所述預設的供電電壓，並比較電池組輸出的電壓是否低於所述預設的供電電壓，所述控制模組連接至開關模組，該控制器藉由控制模組控制所述開關模組，以控制一定數量的電池供電。
4. 如申請專利範圍第3所述之電源裝置，其中所述開關模組包括連接至控制模組的若干控制開關以及若干串接開關，所述控制開關兩兩一組的分別連接於一個電池的相對兩端，用以控制該電池輸出電能，所述串接開關的一端連接至一電池的負極、另一端連接至另一電池的正極，用以將所述若干個電池依次串聯。
5. 如申請專利範圍第4所述之電源裝置，其中所述開關模組還包括一總開關，所述總開關連接於電池組的輸出端並連接至所述控制器，以在控制器的控制下斷開而停止所述電池組的供電。
6. 如申請專利範圍第5所述之電源裝置，其中所述總開關、控制開關以及串接開關均為場效應管。
7. 如申請專利範圍第3所述之電源裝置，其中所述電源中裝置還包括串接於電池組與輸出端之間的採樣電阻，所述檢測模組連接至採樣電阻的相對兩端，用以檢測電池組輸出的電流，所述比較模組內對應設置一電流上限，並於電池組輸出的電流高於所述電流上限時，觸發控制模組控制驅動模組斷開所述總開關。