TWI420774B - 能延長使用壽命的充電式電源系統 - Google Patents

Description

能延長使用壽命的充電式電源系統

本發明與使用於筆記型電腦的充電電池有關，尤指一種具有多個充電電池、且每一充電電池能輪流進行供電及輪流進行充電的充電式電源系統。

現有的筆記型電腦通常具備兩種電源系統，其中一種是使用電源線連接市電的外接電源系統，另一種則是以充電電池構成的備用電源系統。當該筆記型電腦一連接到該外接電源，就會對該備用電源中的充電電池進行充電，即使該充電電池在一開始充電之前還有很高的電量，因此，該充電電池常常發生只放掉一小部份的電就再被充電的狀況，以致於該充電電池的充放電往往侷限在其前段部份，使得該充電電池很快就會損壞。

有些使用者為了延長該充電電池的使用壽命，會在該筆記型電腦接上該外接電源之後就拆下該充電電池，只有在決定將該外接電源移去之時，才會裝回該充電電池。這種做法相當麻煩費事，會衍生許多問題，例如頻頻拆裝容易使該充電電池與該筆記型電腦之間產生接觸不良的問題。

針對上述問題，台灣第M278147號專利案提供一些做法，其主要是在一外接電源與一筆記型電腦之間設有一放電開關，且於一充電電路與一充電電池間設有一充電開關，藉此讓使用者自行控制該充電電池之充、放電時機，以達到延長該充電電池之使用壽命的目的。

台灣第I242319號專利案主要揭露一電子裝置(筆記型電腦)具有一供電模組，該供電模組能在一個直流電源和多個並聯的電池之間選擇其中一者當作該電子裝置的電源。更詳而言之，該供電模組主要包括一個電源管理單元、一個充電器電路、一個電源轉換單元、一個電池開關網路、一個開關、及一個選擇器電路。該電池開關網路包括分別連接於該些電池的充電開關和放電開關。該選擇器電路能根據一輸入信號而對應輸出一控制信號來控制該些充電開關和放電開關的斷開及閉合，例如閉合該開關並斷開該些放電開關，以使該直流電源能供電給該電子裝置中的一主機系統。又例斷開該開關並閉合其中一或多個放電開關，以使一或多個電池能供電給該主機系統。該專利案還提到該選擇器電路可以接收到表示每個電池的電壓電位的信號，並且指揮具有相對較低電壓電位的電池充電。該專利 案更提到只要該直流電源的電壓電位高於一門限值，該選擇器電路就會忽略使用電池，並要求該直流電源供電給該主機系統，這個特性使得該電子裝置能恰當地使用該直流電源，不會隨便使用電池，從而達到延長電池使用壽命的目的。

無論如何，上述及目前所知的先前技術，或有稱能延長電池使用壽命者，唯均無法克服習知筆記型電腦專用電池經常只集中使用其前段部份進行充電及供電的問題。

本發明提供一種充電式電源系統，其主要包括一充電電路、多個充電電池、及一控制電路。特別的是，該控制電路能使該些電池輪流進行供電，且能使任一充電電池都是等到上一個電池的電量低於一第一門檻值之後才進行供電，且能使該上一個電池在該任一電池的電量低於一第二門檻值之時才開始接受該充電電路對其進行充電。其中，該第一門檻值較佳為該上一個電池的總電量的10%，該第二門檻值較佳為該任一電池的總電量的90%。

較佳地，該控制電路係記錄每一充電電池的編號，並依該些編號的先後順序，控制該些充電電池 輪流對該電子裝置進行供電作業。

較佳地，該控制電路係記錄每一充電電池於何時供電及何時充電的資訊，並根據該資訊來決定該些充電電池的輪流方式。

較佳地，該控制電路係記錄每一充電電池的供電次數及充電次數的資訊，並根據該資訊來決定該些充電電池的輪流方式。

無論如何，本發明之充電式電源系統係能使其充電電池輪流進行供電及輪流進行充電，從而使得每一個充電電池的使用頻率比較一致。這表示，由該些電池所構成的筆記型電腦專用電池可以避免習知筆記型電腦專用電池因經常只對其前段部份充放電而導致的問題，從而達到延長電池使用壽命之目的

至於本發明的其它發明內容與更詳細的技術及功能說明，將揭露於隨後的說明。

第一圖顯示本發明之充電式電源系統的一個較佳實施例的方塊圖，其中顯示本發明之充電式電源系統1已連接到一電子裝置2，該電子裝置2已連接一外接電源3。在此例子中，該電子裝置2為一 筆記型電腦，該充電式電源系統1已封裝到一個塑膠電池外殼內，並裝入該筆記型電腦的電池槽內。該外接電源3是藉由一電源線及一電源轉換器(圖中未示)而從一市電4所取得的。該電子裝置2內部通常有一選擇電路(圖中未示)，該選擇電路係用於決定目前是選用該充電式電源系統1或該外接電源3作為該電子裝置2的電源。該選擇電路通常是在偵測到該外接電源3不存在時，才會選用該充電式電源系統1。

如第一圖所示，該充電式電源系統1包括多個充電電池11及一控制電路12。該些充電電池11的規格都是一樣的，它們分別都能獨立供應該電子裝置2所需要的電力，例如輸出電壓為10.8V~11.1V的充電電池。在本例中，每一充電電池11實質上是由3枚3.6~3.7V的鋰電池所串接組成。如一般所知的，每一鋰電池在正常狀況下可以完成800次的充放電。

該控制電路12係用於控制該些充電電池11輪流對該電子裝置2進行供電作業，及使該電子裝置2對剛結束供電作業的充電電池11進行充電。

在本實施例中，該控制電路12係透過偵測該些充電電池11的輸出電壓及/或輸出電流的方式 來偵知被偵測的充電電池11的電量。更詳而言之，該控制電路12可以用來偵知某一充電電池11的電量是否高於或低於一第一門檻值或一第二門檻值。較佳地，該第一門檻值為該某一充電電池11總電量的10%，該第二門檻值為該某一充電電池11總電量的90%。

基於偵測電量及控制上的需要，該控制電路12較佳應具備一處理器、一些電子開關、及其它相關電路，此容後再述。較佳地，該控制電路12係在目前正在進行供電作業的第n個充電電池11的電量在10%以上時，令其它的充電電池11均不進行供電作業，並在該第n個充電電池的電量小於10%時，令第n+1個充電電池11(也就是下一個充電電池)開始進行供電作業，以及在該第n+1個充電電池11的電量小於90%時，令該n個充電電池結束供電作業。

為了方便進一步說明，分別給予該些充電電池11額外的編號，即B1~Bn，並且假設該電子裝置2開始使用該充電式電源系統1對其進行供電，此時，在該控制電路12的控制下，該些充電電池B1~Bn進行以下運作：

第一個充電電池B1對該電子裝置2進行供電， 此時，其餘充電電池B2~Bn均不進行供電，該第一個充電電池B1的電量至少還高於該第一門檻值(即高於該第一個充電電池B1的總電量的10%)，這表示該第一個充電電池B1是足夠的。

接著，當該第一個充電電池B1因被使用而使其電量下降到低於該第一門檻值時(即低於該第一個充電電池B1的總電量的10%)，表示該第一個充電電池B1的電量即將用盡，因此，該控制電路12立即使第二個充電電池B2對該電子裝置2進行供電。此時，該第一個充電電池B1與第二個充電電池B2是並聯在一起進行供電的。

等到該第二個充電電池B2的電量因使用而下降到低於該第二門檻值時(即低於該第二個充電電池B2的總電量的90%)，表示該第二個充電電池B2已正常地在進行供電，該控制電路12即令該第一個充電電池B1停止對該電子裝置2進行供電，並使該電子裝置2開始對該第一個充電電池B1進行充電，如果該電子裝置2此時已連接該外接電源3的話，則該第一個充電電池B1的電量將被充足(指其電量已充到其總電量的90%或以上)。

如同上述地，第三個充電電池B3會跟隨在該第二個充電電池B2之後開始對該電子裝置2進行供 電，該第二個充電電池B2會跟隨在該第一個充電電池B1之後被該電子裝置2充電，以此類推，已充完電的該第一個充電電池B1將會在最後一個充電電池Bn的電量下降至低於該第一門檻值之時再度對該電子裝置2進行供電。

第一圖中還顯示該控制電路12的一個較具體方案，在此予以說明，即該控制電路12包括多個並聯的充電開關120、多個並聯的供電開關121、一控制單元122、及一個充電電路123。該些充電開關120與供電開關121分別是包含一或多個電晶體的電子開關電路。

每一充電開關120均電性連接在該充電電路123與該些充電電池11之間。該些充電開關120平常是斷開的(turn off)。當該電子裝置2目前是選擇該充電式電源系統1，且其中一充電開關120被該控制單元122控制於閉合(turn on)時，該電子裝置2是經由該充電電路3及該充電開關120而對電性連接該其中一充電開關120的充電電池11進行充電。此時，該電子裝置2是從該市電4取得電源供充電之用。

該些供電開關121係一對一地電性連接至該些充電電池11。該控制單元122控制該些供電開關 121平常只有一個是閉合的(turn on)，其餘是斷開的(turn off)。任一供電開關121閉合時，與該任一供電開關121相電接的充電電池11即能對該電子裝置2進行供電。

該控制單元122較佳是為包含一微處理器的處理電路，其能偵測該些電池11的電量，並執行以下運作：

當偵測到跟該閉合的供電開關121相電接之充電電池11的電量低於該第一門檻值時，表示該充電電池11即將用盡，此時即閉合另一供電開關121，以使該跟該另一供電開關121相電接之另一充電電池11開始對該電子裝置2進行供電；以及當偵測到跟該另一充電電池11的電量低於該第二門檻值時，表示該另一充電電池11已在正常使用，此時即斷開該電池11的供電開關121，並閉合該另一充電電池11的充電開關120，以使該充電電路10對該充電電池11進行充電。

通過由上述構件組成的控制電路12可以被用來達成使該些充電電池11輪流進行供電及輪流進行充電之目的。

較佳地，該控制電路12係記錄每一充電電池11的編號，並依該些編號的先後順序，控制該些 充電電池11輪流對該電子裝置2進行供電作業。然而，該些充電電池11不一定要依照一定的順序來輪流供電，也可以隨機式地由挑選某一充電電池11來進行供電，只要被選到的充電電池11的電量是高於該第一門檻值即可。

較佳地，該控制電路2係記錄每一充電電池11於何時供電及何時充電的資訊，並根據該資訊來決定該些充電電池11的輪流方式。例如，若目前有多個已充飽的充電電池11可供選擇去對該電子裝置2進行供電，則該控制電路2可根據該資訊優先選用上次供電時間距離目前時間最久的那一顆充電電池11。

較佳地，該控制電路2係記錄每一充電電池11的供電次數及充電次數的資訊，並根據該資訊來決定該些充電電池11的輪流方式。例如，若目前有多個已充飽的充電電池11可供選擇去對該電子裝置2進行供電，則該控制電路2可根據該資訊優先選用供電次數最低的那一顆充電電池11。

無論是哪一種方式，都可使該些充電電池11的供電及充電的頻率儘可能地一致，避免某一電池11被過度使用(指充電及供電)的情形發生。

相對於習知筆記型電腦專用電池經常只集中使 用其前段部份進行充電及供電的問題，本發明這種使各個電池輪流充電、供電的做法，無論是位於前段、中段、或後段位置的電池，都有機會被使用到，而且使用頻率比較一致，從而避免前述問題，進而提高整個充電式電源系統的使用壽命。

無論如何，任何人都可以從上述例子的說明獲得足夠教導，並據而瞭解本發明內容確實不同於先前技術，且具有產業上之利用性，及足具進步性。是本發明確已符合專利要件，爰依法提出申請。

1‧‧‧充電式電源系統

11‧‧‧電池

12‧‧‧控制電路

120‧‧‧充電開關

121‧‧‧供電開關

122‧‧‧控制單元

123‧‧‧充電電路

2‧‧‧電子裝置

3‧‧‧外接電源

4‧‧‧市電

第一圖，係顯示本發明之一較佳實施例的方塊圖。

1‧‧‧充電式電源系統

11‧‧‧電池

12‧‧‧控制電路

120‧‧‧充電開關

121‧‧‧供電開關

122‧‧‧控制單元

123‧‧‧充電電路

2‧‧‧電子裝置

3‧‧‧外接電源

4‧‧‧市電

Claims (4)

1. 一種充電式電源系統，係供連接一電子裝置，包括：多個充電電池，每一充電電池均可獨立地供應該電子裝置所需要的電力；及一控制電路，係用於控制該些充電電池輪流對該電子裝置進行供電作業，及使該電子裝置對剛結束供電作業的充電電池進行充電；其中，該控制電路係在目前正在進行供電作業的第n個充電電池的電量在10%以上時，令其它的充電電池均不進行供電作業，並在該第n個充電電池的電量小於10%時，令第n+1個充電電池開始進行供電作業，以及在該第n+1個充電電池的電量小於90%時，令該n個充電電池結束供電作業。
2. 如申請專利範圍第1項所述的充電式電源系統，其中該控制電路係記錄每一充電電池的編號，並依該些編號的先後順序，控制該些充電電池輪流對該電子裝置進行供電作業。
3. 如申請專利範圍第1項所述的充電式電源系統，其中該控制電路係記錄每一充電電池於何時供電及何時充電的資訊，並根據該資訊來決定該些充電電池的輪流方式。
4. 如申請專利範圍第1項所述的充電式電源系統，其中該控制電路係記錄每一充電電池的供電次數及充電次數的資訊，並根據該資訊來決定該些充電電池的輪流方式。