TW201607213A - 具有單一充放電路徑的電池擴充系統以及相關的電池充放電控制方法 - Google Patents

Abstract

電池擴充系統以及電池的充放電控制方法以擴充的形式連接於一系統主機上，使系統主機的充電控制晶片將電池擴充系統視為單一的電池單元而對電池擴充系統進行直流電充放電控制。電池擴充系統利用控制器控制多個電池單元的充放電電路，使每一個電池單元均能對系統主機供電，或對另一個電池單元充電以進行平衡。利用充放電電路的電流控制裝置以及充電開關的控制，當其中任一電池單元遭遇過大的充電電流時，控制器可有效地將充電電流限制於該電池單元的最大充電電流之內。

Description

具有單一充放電路徑的電池擴充系統以及相關的電池充放電 控制方法

本發明有關一種電池擴充系統以及充放電控制方法，尤指一種具有單一充放電路徑的電池擴充系統以及相關的電池充放電控制方法。

行動系統的電源設計方案對於維持行動系統的運作具有相當關鍵的角色。如何設計行動系統的電力供應，使行動系統在使用過程中不必遷就電力而可發揮其完整的功能以及運作足夠長的時間，一直是業界持續研究的方向。由於行動系統訴求其可移動的方便性，因此在無法直接以交流市電作為電源輸入的限制下(雖然行動系統也可以插電使用，但卻也大大影響了可移動性)，利用行動系統本身的儲能元件(電池)作為電源輸入的方案成為普遍的作法。

舉例而言，在醫療環境下常使用的行動醫療工作站，其配置了一系統主機，且內建了至少一個電池模組以對該系統主機供電。由於行動醫療工作站的使用環境的特殊性，常常需要長時間開機運作，並且高頻率地在不同地點之間移動。這種特殊的使用狀況(其他非醫療環境下使用的行動系統也存在有相同的使用需求)使得這一類型的行動系統對於電池模組的電力供應要求來得嚴苛許多。一般雖可配置大容量的電池以滿足長時間的使用，但 電池模組電力耗盡之前必須關機進行更換，或直接連接於市電進行充電，這些都造成行動系統中斷無法運作。

目前另有解決方案是在行動系統原本的電池模組外，在行動系統主機上另外設置電池的擴充槽以安裝第二個電池模組，如此可提供額外的電力並且第二個電池模組具有可更換的特性。然而安裝於擴充槽的電池模組其容量有限，若欲提供更大容量的第二電池模組，則必須選用其他規格的電池模組，或是更改行動系統的設計，使其具有更多的擴充槽，而這些都是較不方便的作法。

有鑑於此，本發明提供了一種具有單一充放電路徑的電池擴充系統，使系統主機具有更彈性的電池擴充方案。

根據本發明的一個實施例，提供了一種具有單一充放電路徑的電池擴充系統，可拆卸地安裝於一系統主機，以對該系統主機供電，或由該系統主機對該電池擴充系統充電，該電池擴充系統包含有一第一電池單元、一第二電池單元、一第一充放電電路、一第二充放電電路以及一控制器。該第一充放電電路耦接於該第一電池單元與該系統主機之間，該第二充放電電路耦接於該第二電池單元與該系統主機之間，該控制器耦接於該第一充放電電路、該第二充放電電路、該第一電池單元以及該第二電池單元。該第一充放電電路包含一第一充電開關、一第一放電開關以及一第一電流控制裝置，該第一放電開關耦接於該第一充電開關以及該第一電流控制裝置之間，該第一電流控制裝置耦接該第一電池單元。該第二充放電電路包含一第二充電開關、一第二放電開關以及一第二電流控制裝置，該第一充電開關、該第二充電開關以及該系統主機彼此耦接，該第二放電開關耦接於該第二充電開關以及該第二電流控制裝置之間，該第二電流控制裝置耦接該第二電池單元。該控制 器用來開啟該第一放電開關或該第二放電開關，使該第一電池單元或該第二電池單元對該系統主機供電，以及用來開啟該第一充電開關或該第二充電開關，使該系統主機對該第一電池單元或該第二電池單元充電。

根據本發明的另一個實施例，提供了一種電池充放電控制方法，一個具有單一充放電路徑的電池擴充系統可拆卸地安裝於一系統主機，以對該系統主機供電，或由該系統主機對該電池擴充系統充電，該電池擴充系統包含有一第一電池單元以及一第二電池單元，該電池充放電控制方法包含下列步驟：於該第一電池單元與該系統主機之間形成一第一充放電電路，該第一充放電電路包含一第一充電開關、一第一放電開關以及一第一電流控制裝置，該第一放電開關耦接於該第一充電開關以及該第一電流控制裝置之間，該第一電流控制裝置耦接該第一電池單元；於該第二電池單元與該系統主機之間形成一第二充放電電路，該第二充放電電路包含一第二充電開關、一第二放電開關以及一第二電流控制裝置，該第一充電開關、該第二充電開關以及該系統主機彼此耦接，該第二放電開關耦接於該第二充電開關以及該第二電流控制裝置之間，該第二電流控制裝置耦接該第二電池單元；開啟該第一放電開關或該第二放電開關，使該第一電池單元或該第二電池單元對該系統主機供電；以及開啟該第一充電開關或該第二充電開關，使該系統主機對該第一電池單元或該第二電池單元充電。

在本發明的電池擴充系統以及電池充放電控制方法中，其中該控制器另用來開啟該第一充電開關或該第二充電開關，使該第二電池單元對該第一電池單元充電或該第一電池單元對該第二電池單元充電。

在本發明的電池擴充系統以及電池充放電控制方法中，其中當該控制器偵測到該第一電池單元的電位大於該第二電池單元的電位一設定值時， 開啟該第二充電開關，使該第一電池單元對該第二電池單元充電。

在本發明的電池擴充系統以及電池充放電控制方法中，其中該第一電流控制裝置包含並聯之一第一限流電路以及一第一電流調整裝置，該第二電流控制裝置包含並聯之一第二限流電路以及一第二電流調整裝置。

在本發明的電池擴充系統以及電池充放電控制方法中，其中該控制器於開啟該第一放電開關或該第二放電開關時，同時開啟該第一電流調整裝置或該第二電流調整裝置，使該第一電池單元或該第二電池單元對該系統主機供電。

在本發明的電池擴充系統以及電池充放電控制方法中，其中該控制器於開啟該第一充電開關或該第二充電開關時，同時開啟該第一電流調整裝置或該第二電流調整裝置，使該系統主機對該第一電池單元或該第二電池單元充電。

在本發明的電池擴充系統以及電池充放電控制方法中，其中該控制器於開啟該第一充電開關使該第一電池單元可被充電時，該控制器用來偵測該第一電池單元的一充電電流，並於該充電電流大於一臨界值時，關閉該第一電流調整裝置並開啟該第一限流電路，以將該充電電流限制於該臨界值以下。

在本發明的電池擴充系統以及電池充放電控制方法中，其中該控制器另用來以脈衝寬度調變(pulse width modulation,PWM)控制該第一充電開關的開啟與關閉，以限制對該第一電池單元的充電電流。

在本發明的電池擴充系統以及電池充放電控制方法中，其中該控 制器另用來偵測該第一電池單元以及該第二電池單元的電池狀態，並於其中該第一電池單元的電池狀態發生異常時，關閉該第一放電開關。

在本發明的電池擴充系統以及電池充放電控制方法中，其中該第一電池單元的電池狀態發生異常包含：該第一電池單元未耦接於該第一充放電電路、該控制器無法讀取該第一電池單元的電池資訊或該控制器讀取到該第一電池單元的異常電池資訊。

在本發明的電池擴充系統以及電池充放電控制方法中，其中該控制器於該第一電池單元或該第二電池單元的電池狀態正常時，開啟該第一放電開關或該第二放電開關。

在本發明的電池擴充系統以及電池充放電控制方法中，另包含一擴充座，該第一電池單元以及該第二電池單元可拆卸地安裝於該擴充座上，該第一充放電電路、該第二充放電電路以及該控制器設置於該擴充座內，且該第一充放電電路以及該第二充放電電路分別提供電子接點，於該第一電池單元以及該第二電池單元安裝於該擴充座上時分別與該第一電池單元以及該第二電池單元電性連接。其中該擴充座可拆卸地安裝於該系統主機上，且該系統主機係以直流電對該電池擴充系統充電。

本發明的實施例中所揭露的電池擴充系統以及電池的充放電控制方法，以擴充的形式連接於一系統主機上，使系統主機的充電控制晶片將電池擴充系統視為單一的電池單元而對電池擴充系統進行直流電充放電控制。電池擴充系統的任一電池單元均可自由插拔更換，使電池擴充系統具有更靈活的運用彈性。

1‧‧‧充電控制晶片

2‧‧‧電池模組

3‧‧‧插槽

10‧‧‧擴充座

11‧‧‧電子接點

20‧‧‧第一電池單元

30‧‧‧第二電池單元

40‧‧‧第三電池單元

50‧‧‧第一充放電電路

52‧‧‧第一充電開關

54‧‧‧第一放電開關

56‧‧‧第一電流控制裝置

57‧‧‧第一限流電路

58‧‧‧第一電流調整裝置

60‧‧‧第二充放電電路

62‧‧‧第二充電開關

64‧‧‧第二放電開關

66‧‧‧第二電流控制裝置

67‧‧‧第二限流電路

68‧‧‧第二電流調整裝置

70‧‧‧第三充放電電路

80‧‧‧控制器

100‧‧‧系統主機

200‧‧‧交流市電

300‧‧‧電池擴充系統

502~506,602~614‧‧‧步驟

第1圖為本發明具有單一充放電路徑的電池擴充系統以及一系統主機的示意圖。

第2圖為本發明的電池擴充系統以及系統主機一第一實施例的功能方塊示意圖。

第3圖為本發明的電池擴充系統以及系統主機一第二實施例的功能方塊示意圖。

第4圖為電池擴充系統的電池單元放電時的流程示意圖。

第5圖以及第6圖為電池擴充系統的電池單元充電時的流程示意圖。

在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「耦接」或「連接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣或結構連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接/連接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣/結構連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣/結構連接至該第二裝置。

請參考第1圖，第1圖為本發明具有單一充放電路徑的電池擴充系統以及一系統主機的示意圖。系統主機100為一種行動系統，例如行動醫療工作站，其具有一充電控制晶片1(charger IC)、一電池模組2以及一插槽3，插槽3可拆卸地安裝另外一個電池模組，或連接本發明的電池擴充系統300，使電池擴充系統300上的第一電池單元20以及第二電池單元30對系統主機100供電。充電控制晶片1可連接於交流市電200，當連接於交流市電 200時，可對電池模組2以及插槽3上的另一個電池模組(圖上未顯示)充電。當插槽3連接電池擴充系統300時，系統主機100即可對第一電池單元20以及第二電池單元30充電，其中在本發明中，經交直流轉換後，系統主機100的充電控制晶片1以直流電對第一電池單元20以及第二電池單元30充電。特別要說明的是，第一電池單元20或第二電池單元30也可直接安裝於插槽3，而作為系統主機100上的另一個電池模組，換言之，插槽3可安裝的電池模組(或電池模組2也可為可拆卸式的電池模組)與第一電池單元20以及第二電池單元30可為具有相同外型，且其輸出入電壓電流皆在系統主機100可接受的規範內的相同的電池模組，如此一來，電池模組2、第一電池單元20以及第二電池單元30為彼此可共用互換的元件，減少了建制不同電池的成本。

在本發明中，電池擴充系統300包含一擴充座10，可拆卸地直接連接於插槽3，第一電池單元20以及第二電池單元30以可拆卸的方式安裝於擴充座10上，當其中任一個電池單元(例如第一電池單元20)的電力耗盡時，可隨時自擴充座10拆卸下來更換另一個具有足夠電量的電池單元，同時仍維持系統主機100的運作。特別說明的是，電池擴充系統300並未直接接受交流市電200的電源輸入，且電池擴充系統300透過同一個路徑完成與系統主機100之間的直流電充電以及放電的程序。

請參考第2圖，第2圖為本發明的電池擴充系統以及系統主機一第一實施例的功能方塊示意圖。在第一實施例中，電池擴充系統300包含了一第一電池單元20、一第二電池單元30、一第一充放電電路50、一第二充放電電路60以及一控制器80。於電池擴充系統300的擴充座10連接於插槽3時，第一充放電電路50耦接於第一電池單元20與系統主機100之間，第二充放電電路60耦接於第二電池單元30與系統主機100之間，控制器80則 耦接於第一充放電電路50、第二充放電電路60、第一電池單元20以及第二電池單元30。第一充放電電路50包含一第一充電開關52、一第一放電開關54以及一第一電流控制裝置56，其中第一放電開關54耦接於第一充電開關52以及第一電流控制裝置56之間，第一電流控制裝置56則耦接第一電池單元20。同樣地，第二充放電電路60包含一第二充電開關62、一第二放電開關64以及一第二電流控制裝置66，其中第二放電開關64耦接於第二充電開關62以及第二電流控制裝置66之間，第二電流控制裝置66則耦接第二電池單元30。請一併參考第1圖，第一充放電電路50、第二充放電電路60以及控制器80設置於擴充座10內(第1圖則未繪示出來)，且第一充放電電路50以及第二充放電電路60分別提供電子接點11，於第一電池單元20以及第二電池單元30安裝於擴充座10上時分別與第一電池單元20以及第二電池單元30電性連接，以形成第2圖的耦接關係。

由第2圖可知，第一充電開關52、第二充電開關62以及系統主機100彼此耦接。實質上，當電池擴充系統300連接於系統主機100時，系統主機100的充電控制晶片1將電池擴充系統300視為一個電池模組，以相同的方式對電池模組2、電池擴充系統300進行充電以及放電的控制。至於電池擴充系統300內部的第一電池單元20以及第二電池單元30各自的充電或放電的操作以及彼此的平衡，則在電池擴充系統300內由控制器80控制，詳細的充放電控制方法於後面詳述。

請參考第3圖，第3圖為本發明的電池擴充系統以及系統主機一第二實施例的功能方塊示意圖。除了第1圖以及第2圖的實施例中，電池擴充系統300可設置兩個電池單元(第一電池單元20以及第二電池單元30)外，本發明並不以此為限，例如在第3圖的實施例中，電池擴充系統300可另外再設置第三電池單元40以及第三充放電電路70，其中第三充放電電路 70所包含的元件、第三電池單元40以及第三充放電電路70與控制器80以及系統主機100的耦接關係如前所述，於此不再贅述，而電池擴充系統300的擴充座10也相應地由第1圖的實施例改為可設置三個電池單元的設計。在其他實施例中，更可進行第四、第五個...電池單元的擴充設計。

請參考第4圖，第4圖為電池擴充系統的電池單元放電時的流程示意圖。在電池擴充系統300的電池單元(第一電池單元20及/或第二電池單元30)裝上擴充座10後，即可控制電池單元對系統主機100供電，其中針對任一個電池單元進行下列步驟：步驟502：控制器偵測電池單元的電池狀態、讀取電池單元的電池資訊是否正常；步驟504：當電池單元正常時，開啟該電池單元相對應的放電開關；以及步驟506：當電池單元異常時，關閉該電池單元相對應的放電開關。

在電池單元放電的階段，若某一充放電電路未接上電池單元時，舉例而言，第一電池單元20未裝設於擴充座10上，即第一充放電電路50未耦接第一電池單元20，則控制器80將第一放電開關54關閉，此為步驟502其中一種電池單元非屬正常的狀況(未偵測到電池單元)。此外，若因第一電池單元20自身異常，使得控制器80無法讀取第一電池單元20的電池資訊，或讀取到的電池資訊有異常的內容，則亦屬於步驟502判斷為非屬正常的狀況，因此執行步驟506，將第一放電開關54關閉。當第一電池單元20因異常而關閉第一放電開關54時，控制器80亦會關閉第一充電開關52，將第一電池單元20視為一個異常的電池單元，使其無法被充電或放電。於此同時， 若第二電池單元30皆無上述發生在第一電池單元20的異常資訊，則判斷第二電池單元30為正常的電池單元，因此執行步驟504，開啟第二放電開關64，在這種情形下，電池擴充系統300僅有第二電池單元30正常運作，且接下來的第二放電開關64在運作過程中維持開啟的狀態，此外，第二電流調整裝置68也開啟(極低電阻的路徑)，使第二電池單元30的電流經由第二電流調整裝置68以及第二放電開關64放電。若兩個電池單元皆為正常狀態，則控制器80開啟第一放電開關54以及第二放電開關64，使兩個電池單元皆處於可對系統主機100放電的狀態，而第一電流調整裝置58以及第二電流調整裝置68也同時開啟。而對系統主機100而言，電池擴充系統300相當於一個具有兩倍於單一電池單元的電量的電池模組。此外在任一個電池單元處於正常放電、異常或未裝設於擴充座10的不同情形，擴充座10相對應該電池單元的位置也可以對應顏色的指示燈(第1圖並未繪出)指示。

請參考第5圖以及第6圖，其為電池擴充系統的電池單元充電時的流程示意圖。在電池擴充系統300的電池單元(第一電池單元20及/或第二電池單元30)裝上擴充座10且經過前述步驟502~506後，第一電池單元20及/或第二電池單元30除了可對系統主機100供電外，系統主機100亦可對其中任一電池單元充電，其中運作方式如下列步驟：步驟602：控制器偵測電池單元的電池狀態；步驟604：僅有一個電池單元時，控制器讀取該電池單元的電池資訊，判斷其是否為充飽電狀態；步驟606：當該電池單元未充飽電時，開啟該電池單元對應的充電開關，使該系統主機可對該電池單元充電，並持續監控讀取該電池單元的電池資訊；以及步驟608：當該電池單元充飽電後，關閉該電池單元相對應的充 電開關。

在電池單元可被充電的階段，若僅有一電池單元為正常可充放電，舉例而言，第一電池單元20在步驟604中被偵測到且為正常可充放電，而控制器80則判斷其是否為充飽電狀態，並在未充飽電時，開啟第一充電開關52(步驟606)，使第一電池單元20於可被系統主機100充電時由系統主機100對第一電池單元20充電(同時於擴充座10相對應第一電池單元20的位置顯示對應顏色的指示燈)。當第一電池單元20被充飽電後，控制器80即關閉第一充電開關，並設置相對應顏色的指示燈(步驟608)。上面雖以第一電池單元20為例說明，然對第二電池單元30的相關判斷以及充電控制也相同，此處不再贅述。

若於步驟602中偵測到第一電池單元20以及第二電池單元30均為正常可充放電的狀態，則接著執行第6圖的步驟：步驟610：控制器讀取兩個電池單元的電池資訊，判斷其是否為充飽電狀態；步驟612：開啟未充飽電池單元所對應的充電開關，使該系統主機及/或另一電池單元可對該未充飽電池單元充電，並持續監控讀取該兩電池單元的電池資訊；步驟614：以脈衝寬度調變控制該充電開關，並關閉該電流調整裝置，以對該電池單元充電。

當電池擴充系統300的兩個電池單元(或更多的電池單元，在此以兩個電池單元作說明)均處於可正常充放電狀態時，電池單元的充電行為會有幾種狀況。於步驟610中，控制器80隨時獲得第一電池單元20以及第 二電池單元30的電池資訊，當中包含了電池單元的電量狀態，可得知第一電池單元20以及第二電池單元30是否充飽電。當第一電池單元20以及第二電池單元30有一電池單元充飽電(或兩個電池單元均充飽電)，則執行前述的步驟608。當有一電池單元未充飽電(或兩個電池單元均未充飽電)，則進行接下來的判斷。

舉例而言，若第一電池單元20充飽電(對第一電池單元20執行步驟608)而第二電池單元30未充飽電，則控制器80接著判斷第二電池單元30與第一電池單元20的電位差是否大於一設定值？若未大於該設定值(例如5%)，表示第二電池單元30與第一電池單元20電量差異不大(且第一電池單元20已充飽)，因此直接執行步驟612，開啟第二電池單元30的第二充電開關62，此時若電池擴充系統300連接上系統主機100時，由系統主機100的充電控制晶片1(第1圖)對第二電池單元30充電。而不論是否連上系統主機100，由於充飽的第一電池單元20電位大於第二電池單元30，且第一放電開關54在開啟狀態，因此亦可能由第一電池單元20直接放電而對第二電池單元30充電，直到兩個電池單元達到平衡狀態。參考第2圖，此時充電的路徑為第二充電開關62、第二放電開關64(在步驟504中，第二放電開關64已開啟，而對第二電池單元30的充電行為而言，第二放電開關64為保持暢通的路徑)以及第二電流調整裝置68，其中第二電流調整裝置68被控制器80開啟而對於充電路徑保持暢通。於步驟612中，控制器80持續監控讀取第二電池單元30的電池資訊，當第二電池單元30充飽電後(於步驟610判斷)，則關閉第二充電開關62停止對第二電池單元30充電(步驟608)。

若第一電池單元20充飽電而第二電池單元30未充飽電，且第二電池單元30與第一電池單元20的電位差大於該設定值，表示第二電池單元30與第一電池單元20電量差異大，此時若未接上系統主機100，則仍續執行 步驟612，由第一電池單元20對第二電池單元30充電，進行電池平衡。若接上系統主機100，可能產生同時由系統主機100以及第一電池單元20均對第二電池單元30充電的情形，因此控制器80進一步判斷處於充電狀態的第二電池單元30的充電電流是否大於一臨界值，此臨界值為電池單元設計時所能承受的最大充電電流值。若第二電池單元30的充電電流未大於該臨界值，則仍可對第二電池單元30進行正常充電，因此執行步驟612，由系統主機100及/或第一電池單元20對第二電池單元30充電。

若第一電池單元20充飽電而第二電池單元30未充飽電，且第二電池單元30與第一電池單元20的電位差大於該設定值，並且在接上系統主機100後，產生同時由系統主機100以及第一電池單元20均對第二電池單元30充電的情形，當處於充電狀態的第二電池單元30的充電電流大於該臨界值，則控制器80啟動對第二電池單元30的充電保護機制。如步驟614所描述，控制器80以脈衝寬度調變(pulse width modulation,PWM)控制第二充電開關62的開啟與關閉，以對第二電池單元30的充電路徑進行第一層次的限流調整。同時控制器80進一步關閉第二電流調整裝置68，使第二電池單元30的充電路徑改為通過第二限流電路67(其為具有一定電阻的電子元件)，以達到進一步限流的目的，而得以較低電流對第二電池單元30充電。在此過程中，控制器80仍持續讀取第二電池單元30的電池資訊(充電電流)，直到充電電流低於該臨界值後，控制器80重新開啟第二電流調整裝置68，並依循步驟612繼續對第二電池單元30充電。

以上均以第一電池單元20為充飽電的狀態而第二電池單元30未充飽電的狀態下作說明，同樣地，當第二電池單元30為充飽電的狀態而第一電池單元20未充飽電的狀態下也是同樣的流程。更進一步地，當電池擴充系統300具有三個或三個以上的電池單元，且其中同時具有充飽電的電池單元 以及未充飽電的電池單元時，仍能依據步驟610~614對未充飽電的電池單元進行充電，以及電池單元之間的平衡。

而在第一電池單元20以及第二電池單元30(或二個以上的電池單元)均未充飽電的狀態下，仍能在執行步驟610之後，判斷第一電池單元20以及第二電池單元30之間的電位差；在不會對某一電池單元產生過大的充電電流的安全條件下，對其中一或兩個電池單元進行充電；當其中一電池單元電位大於另一電池單元電位達一定程度，且接上系統主機100而使得另一較低電位的電池單元可能因湧入電流(in-rush current)而造成過大的充電電流時，啟動步驟614的充電保護機制。

本發明的實施例中所揭露的電池擴充系統以及電池的充放電控制方法，以擴充的形式連接於一系統主機上，使系統主機的充電控制晶片將電池擴充系統視為單一的電池單元而對電池擴充系統進行直流電充放電控制。電池擴充系統利用控制器控制多個電池單元的充放電電路，使每一個電池單元均能對系統主機供電，或對另一個電池單元充電以進行平衡。利用充放電電路的電流控制裝置以及充電開關的控制，當其中任一電池單元遭遇過大的充電電流時，控制器可有效地將充電電流限制於該電池單元的最大充電電流之內。電池擴充系統的任一電池單元均可自由插拔更換，使電池擴充系統具有更靈活的運用彈性。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

20‧‧‧第一電池單元

30‧‧‧第二電池單元

50‧‧‧第一充放電電路

52‧‧‧第一充電開關

54‧‧‧第一放電開關

56‧‧‧第一電流控制裝置

57‧‧‧第一限流電路

58‧‧‧第一電流調整裝置

60‧‧‧第二充放電電路

62‧‧‧第二充電開關

64‧‧‧第二放電開關

66‧‧‧第二電流控制裝置

67‧‧‧第二限流電路

68‧‧‧第二電流調整裝置

80‧‧‧控制器

100‧‧‧系統主機

300‧‧‧電池擴充系統

Claims (26)

1. 一種具有單一充放電路徑的電池擴充系統，可拆卸地安裝於一系統主機，以對該系統主機供電，或由該系統主機對該電池擴充系統充電，該電池擴充系統包含有：一第一電池單元；一第二電池單元；一第一充放電電路，耦接於該第一電池單元與該系統主機之間，該第一充放電電路包含：一第一充電開關、一第一放電開關以及一第一電流控制裝置，該第一放電開關耦接於該第一充電開關以及該第一電流控制裝置之間，該第一電流控制裝置耦接該第一電池單元；一第二充放電電路，耦接於該第二電池單元與該系統主機之間，該第二充放電電路包含：一第二充電開關、一第二放電開關以及一第二電流控制裝置，該第一充電開關、該第二充電開關以及該系統主機彼此耦接，該第二放電開關耦接於該第二充電開關以及該第二電流控制裝置之間，該第二電流控制裝置耦接該第二電池單元；以及一控制器，耦接於該第一充放電電路、該第二充放電電路、該第一電池單元以及該第二電池單元，該控制器用來：開啟該第一放電開關或該第二放電開關，使該第一電池單元或該第二電池單元對該系統主機供電；以及開啟該第一充電開關或該第二充電開關，使該系統主機對該第一電池單元或該第二電池單元充電。
2. 如請求項1所述的電池擴充系統，其中該控制器另用來開啟該第一充電 開關或該第二充電開關，使該第二電池單元對該第一電池單元充電或該第一電池單元對該第二電池單元充電。
3. 如請求項2所述的電池擴充系統，其中當該控制器偵測到該第一電池單元的電位大於該第二電池單元的電位一設定值時，開啟該第二充電開關，使該第一電池單元對該第二電池單元充電。
4. 如請求項1所述的電池擴充系統，其中該第一電流控制裝置包含並聯之一第一限流電路以及一第一電流調整裝置，該第二電流控制裝置包含並聯之一第二限流電路以及一第二電流調整裝置。
5. 如請求項4所述的電池擴充系統，其中該控制器於開啟該第一放電開關或該第二放電開關時，同時開啟該第一電流調整裝置或該第二電流調整裝置，使該第一電池單元或該第二電池單元對該系統主機供電。
6. 如請求項4所述的電池擴充系統，其中該控制器於開啟該第一充電開關或該第二充電開關時，同時開啟該第一電流調整裝置或該第二電流調整裝置，使該系統主機對該第一電池單元或該第二電池單元充電。
7. 如請求項4所述的電池擴充系統，其中該控制器於開啟該第一充電開關使該第一電池單元可被充電時，該控制器用來偵測該第一電池單元的一充電電流，並於該充電電流大於一臨界值時，關閉該第一電流調整裝置並開啟該第一限流電路，以將該充電電流限制於該臨界值以下。
8. 如請求項7所述的電池擴充系統，其中該控制器另用來以脈衝寬度調變(pulse width modulation,PWM)控制該第一充電開關的開啟與關閉，以限制對該第一電池單元的充電電流。
9. 如請求項1所述的電池擴充系統，其中該控制器另用來偵測該第一電池單元以及該第二電池單元的電池狀態，並於其中該第一電池單元的電池狀態發生異常時，關閉該第一放電開關。
10. 如請求項9所述的電池擴充系統，其中該第一電池單元的電池狀態發生異常包含：該第一電池單元未耦接於該第一充放電電路、該控制器無法讀取該第一電池單元的電池資訊或該控制器讀取到該第一電池單元的異常電池資訊。
11. 如請求項9所述的電池擴充系統，其中該控制器於該第一電池單元或該第二電池單元的電池狀態正常時，開啟該第一放電開關或該第二放電開關。
12. 如請求項1所述的電池擴充系統，另包含一擴充座，該第一電池單元以及該第二電池單元可拆卸地安裝於該擴充座上，該第一充放電電路、該第二充放電電路以及該控制器設置於該擴充座內，且該第一充放電電路以及該第二充放電電路分別提供電子接點，於該第一電池單元以及該第二電池單元安裝於該擴充座上時分別與該第一電池單元以及該第二電池單元電性連接。
13. 如請求項12所述的電池擴充系統，其中該擴充座可拆卸地安裝於該系統主機上。
14. 如請求項1所述的電池擴充系統，其中該系統主機係以直流電對該電池擴充系統充電。
15. 一種電池充放電控制方法，一個具有單一充放電路徑的電池擴充系統可拆卸地安裝於一系統主機，以對該系統主機供電，或由該系統主機對該電池擴充系統充電，該電池擴充系統包含有一第一電池單元以及一第二電池單元，該電池充放電控制方法包含下列步驟：於該第一電池單元與該系統主機之間形成一第一充放電電路，該第一充放電電路包含一第一充電開關、一第一放電開關以及一第一電流控制裝置，該第一放電開關耦接於該第一充電開關以及該第一電流控制裝置之間，該第一電流控制裝置耦接該第一電池單元；於該第二電池單元與該系統主機之間形成一第二充放電電路，該第二充放電電路包含一第二充電開關、一第二放電開關以及一第二電流控制裝置，該第一充電開關、該第二充電開關以及該系統主機彼此耦接，該第二放電開關耦接於該第二充電開關以及該第二電流控制裝置之間，該第二電流控制裝置耦接該第二電池單元；開啟該第一放電開關或該第二放電開關，使該第一電池單元或該第二電池單元對該系統主機供電；以及開啟該第一充電開關或該第二充電開關，使該系統主機對該第一電池單元或該第二電池單元充電。
16. 如請求項15所述的電池充放電控制方法，另包含步驟：開啟該第一充電開關或該第二充電開關，使該第二電池單元對該第一電池單元充電或該第一電池單元對該第二電池單元充電。
17. 如請求項16所述的電池充放電控制方法，另包含步驟：當該第一電池單元的電位大於該第二電池單元的電位一設定值時，開啟該第二充電開關，使該第一電池單元對該第二電池單元充電。
18. 如請求項15所述的電池充放電控制方法，其中該第一電流控制裝置包含並聯之一第一限流電路以及一第一電流調整裝置，該第二電流控制裝置包含並聯之一第二限流電路以及一第二電流調整裝置，該電池充放電控制方法另包含步驟：於開啟該第一放電開關或該第二放電開關時，同時開啟該第一電流調整裝置或該第二電流調整裝置，使該第一電池單元或該第二電池單元對該系統主機供電。
19. 如請求項18所述的電池充放電控制方法，另包含步驟：於開啟該第一充電開關或該第二充電開關時，同時開啟該第一電流調整裝置或該第二電流調整裝置，使該系統主機對該第一電池單元或該第二電池單元充電。
20. 如請求項18所述的電池充放電控制方法，另包含步驟：於開啟該第一充電開關使該第一電池單元可被充電時，偵測該第一電池單元的一充電電流，並於該充電電流大於一臨界值時，關閉該第一電流調整裝置並開啟該第一限流電路，以將該充電電流限制於該臨界值以下。
21. 如請求項20所述的電池充放電控制方法，另包含步驟：以脈衝寬度調變(pulse width modulation,PWM)控制該第一充電開關的開啟與關閉，以限制對該第一電池單元的充電電流。
22. 如請求項15所述的電池充放電控制方法，另包含步驟：偵測該第一電池單元以及該第二電池單元的電池狀態，並於其中該第一電池單元的電池狀態發生異常時，關閉該第一放電開關。
23. 如請求項22所述的電池充放電控制方法，其中該第一電池單元的電池狀態發生異常時，關閉該第一放電開關包含：於該第一電池單元未耦接於 該第一充放電電路、該控制器無法讀取該第一電池單元的電池資訊或該控制器讀取到該第一電池單元的異常電池資訊時，關閉該第一放電開關。
24. 如請求項22所述的電池充放電控制方法，另包含步驟：於該第一電池單元或該第二電池單元的電池狀態正常時，開啟該第一放電開關或該第二放電開關。
25. 如請求項15所述的電池充放電控制方法，另包含步驟：提供一擴充座，將該第一電池單元以及該第二電池單元可拆卸地安裝於該擴充座上，並將該第一充放電電路、該第二充放電電路以及該控制器設置於該擴充座內，且該第一充放電電路以及該第二充放電電路分別提供電子接點，於該第一電池單元以及該第二電池單元安裝於該擴充座上時分別與該第一電池單元以及該第二電池單元電性連接。
26. 如請求項15所述的電池充放電控制方法，另包含步驟：該系統主機以直流電對該電池擴充系統充電。