TWI448881B - 用於移動運算設備的分配式電力系統 - Google Patents

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Description

用於移動運算設備的分配式電力系統
本發明涉及移動運算設備的電力分配系統，尤其涉及移動運算設備的超低電壓電力分配系統。
諸如筆記型電腦、個人數位助理(PDA)、MP3播放器、影音訊號記錄器、照相機和/或其他移動運算設備之類的移動數位運算設備(或“移動運算設備”)正變得越來越流行。膝上型電腦尤其提供了與桌面型電腦相比更大的移動性。膝上型電腦是由一般包括串聯連接的電池的電池組來供電的。充電之間的電池壽命是一個重要的設計考慮因素。膝上型電腦重量和大小也是重要的設計考慮因素。
半導體技術的進步帶來了更長的電池壽命和改進的膝上型電腦性能。雖然最近電池壽命有所增進，但膝上型電腦和其他移動運算設備中使用的傳統的電池系統並沒有高效地利用電池組的最大可用能量。
由於顧客的偏好，藉著增大電池大小和/或重量來增大電池壽命一般是不可接受的。因此，應當增大電池效率來增大整體電池壽命。電池效率的改進一般是藉著增大電池供電電壓來完成的。較高的電池電壓一般是藉著串聯連接額外的電池和/或增大每個電池的電壓來實現的。一般來說，較高的電池供電電壓是藉著減小工作電流來增大效率，其中減小工作電流會減小由於寄生分配電阻導致的I2 R損耗。典型膝上型電腦利用標稱(nominal)10.8V(最大12.6V)和標稱18V(最大21V)之間的電池電壓工作。例如，串聯連接的一組三至五個鋰離子(LiOn)電池可以用作膝上型電腦機中的電壓源。
由於寄生分配電阻導致的能量損耗並不是膝上型電腦和其他移動運算設備中電池效率低下的唯一原因。具體而言，當將高電池電壓轉換成低到足以供某些類型的半導體設備使用的電壓時，也會發生轉換損耗。轉換損耗也是電池效率低下的重要原因。例如，將12V電池電壓轉換成1V供電電壓(即12：1)的DC/DC轉換器可能具有大約12－25%的轉換損耗。將4V電池電壓轉換成1V供電電壓(即4：1)的DC/DC轉換器可能具有大約5－10%的轉換損耗。
本發明提供了一種分配式電力系統，其可以包括：第一分配式負載中心，其具有第一和第二負載端子並且至少包括第一分配式負載，其中該第一分配式負載包括從以下群組中選擇出來的至少一個負載，該群組包括：中央處理單元(CPU)、記憶體、圖形處理單元(GPU)、硬碟機(HDD)和DVD光碟機；第二分配式負載中心，其具有第一和第二負載端子並且至少包括第二分配式負載，其中該第二分配式負載包括從以下群組中選擇出來的至少一個負載，該群組包括：該中央處理單元、該記憶體、該圖形處理單元、該硬碟機和該DVD光碟機；第一分配式電力系統，其包括第一電池，該第一電池直接連接到該第一分配式負載中心的該第一和第二負載端子並且主要向該第一分配式負載中心的該第一和第二負載端子提供電力；第二分配式電力系統，其包括第二電池，該第二電池直接連接到該第二分配式負載中心的該第一和第二負載端子並且主要向該第二分配式負載中心的該第一和第二負載端子提供電力。
其中，該第一分配式負載中心和第二分配式負載中心的該第一負載端子進行通信，並且該第一分配式負載中心和第二分配式負載中心的該第二負載端子進行通信。該第一分配式電力系統向該第二分配式負載中心提供電力，並且其中該第二分配式電力系統向該第一分配式負載中心提供電力。
本發明的另一個方面提供了一種包括根據本發明第一方面的分配式電力系統的移動運算設備。該移動運算設備還包括：中央處理單元；與該中央處理單元進行通信的記憶體；與該記憶體和該中央處理單元進行通信的介面；以及與該介面進行通信的顯示器。
本發明的分配式電力系統還可以包括感測和保護模組，其感測流到該第一分配式電力系統的電流並且選擇性地減小該電流。
本發明的移動運算設備可以包括膝上型電腦。
本發明分配式電力系統還可以包括電池組，該電池組包括該第一電池和第二電池。
本發明的分配式電力系統還可以包括：包括該第一電池的第一電池組和包括該第二電池的第二電池組；其中該第一電池組具有第一物理尺寸，該第二電池組具有第二物理尺寸；該第一物理尺寸中的至少一個不同於該第二物理尺寸中的至少一個；並且在該移動運算設備中，該第一電池組位於遠離該第二電池組處。
本發明的分配式電力系統還可以包括電池組，該電池組包括該第一電池、該第二電池以及該第一電池和第二電池的第一端子之間的第一連接和該第一電池和第二電池的第二端子之間的第二連接。
本發明的移動運算設備還可以包括主機板，其提供該第一分配式負載中心和第二分配式負載中心的該第一負載端子之間和該第一分配式負載中心和第二分配式負載中心的該第二負載端子之間的連接。
在本發明的移動運算設備中，該連接可以包括：將該第一分配式負載中心和第二分配式負載中心的該第一端子連接到該主機板的電源線/面的第一金屬加強構件；以及將該第一分配式負載中心和第二分配式負載中心的該第二端子連接到該主機板的地線/面的第二金屬加強構件。
在本發明的分配式電力系統，該第一電池可以具有第一容量，該第二電池可以具有不同於該第一容量的第二容量。
本發明的分配式電力系統還可以包括第一直流/直流轉換器，其接收來自該第一電池的第一電壓並且輸出第二電壓至該第一分配式負載中心。
在本發明的分配式電力系統中，該直流/直流轉換器可以是降壓轉換器和升壓轉換器之一。
本發明的分配式電力系統還可以包括第二直流/直流轉換器，其接收來自該第一電池的第三電壓並且輸出第四電壓至該第二分配式負載中心。
本發明的分配式電力系統還可以包括：第一直流/直流轉換器，其接收來自該第一電池的第一電壓並且輸出第二電壓；第二直流/直流轉換器，其接收來自該第一直流/直流轉換器的該第二電壓並且輸出第三電壓至該第一分配式負載中心。
在本發明的分配式電力系統中，該第一直流/直流轉換器可以是降壓轉換器，該第二直流/直流轉換器是升壓轉換器。
在本發明的分配式電力系統中，該第二直流/直流轉換器可以是1：n轉換器。
在本發明的分配式電力系統中，該第一電池和該第二電池中的至少一個可以包括通用串列匯流排電池。
在本發明的分配式電力系統中，該通用串列匯流排電池可以包括短路保護設備。
在本發明的分配式電力系統中，該第一分配式負載中心可以在第一電壓下工作，該第二分配式負載中心可以在該第一電壓和第二電壓中的至少一個下工作。
本發明的分配式電力系統還包括：第一接觸器，其選擇性地斷開該第一分配式電力系統的第一和第二端子中的至少一個；第二接觸器，其選擇性地切斷該第二分配式電力系統的第一和第二端子中的至少一個；以及短路檢測模組，其與該第一和第二接觸器中的至少一個進行通信，檢測該第一和第二分配式電力系統中的至少一個中的短路，並且選擇性地切斷該第一和第二分配式電力系統中的至少一個。
在本發明的分配式電力系統中，該第一直流/直流轉換器可以在第一頻率下工作，該第二直流/直流轉換器可以在不同於該第一頻率的第二頻率下工作。
本發明的其他應用領域將從以下提供的詳細描述中顯現出來。應當理解，詳細描述和特定示例雖然指示出了本發明的優選實施例，但只是用來說明的，而不是用來限制本發明的範圍的。
以下對優選實施例的描述只是示例性的，而並不是想要限制本發明、其應用或使用。為了清晰起見，在附圖中將使用相同的標號來標識類似的元件。這裏所使用的術語模組和/或設備是指專用積體電路(ASIC)、電子電路、執行一個或多個軟體或固件程式的處理器(共用的、專用的或群組的)和記憶體、組合邏輯電路和/或提供所描述的功能的其他適當元件。雖然將結合膝上型電腦和/或膝上型負載來描述本發明，但是本發明適用於任何移動數位運算設備和/或移動運算設備負載。這裏所使用的術語移動運算設備是指這樣的數位設備，這種設備至少包括一個積體電路，並且能夠由諸如電池或其他攜帶型電力存儲設備之類的移動電源供電。移動運算設備的示例包括但不限於膝上型電腦、MP3播放器、個人數位助理(PDA)等等。
現參考圖1A、1B和1C，根據習知技術的諸如膝上型電腦10這樣的移動運算設備包括一個或多個負載12和為負載12供電的電池組(battery pack,BP)14，該負載12例如是膝上型負載。電池組14包括串聯連接的電池。電池組14充當膝上型負載12的集中能量源。換言之，電池組14藉著導體16和/或18向膝上型負載12提供電流和電壓。導體16或和/或18之一可以連接到參考電勢，例如地。在圖1B中，電池組14包括串聯連接的電池20－1、20－2、…和20－X(統稱為電池20)，其中X大於1。在傳統電池組設計中，電池20是串聯連接的，以增大電壓並減小電流。
膝上型電腦10可以包括DC/DC轉換器22，如圖1C所示。DC/DC轉換器22經由導體24和/或26與電池組14進行通信。膝上型負載12經由導體28和/或30與DC/DC轉換器22進行通信。導體之一可以連接到參考電勢，例如地。這樣，DC/DC轉換器22接收來自電池組14的第一電壓電平，並向膝上型負載12輸出第二電壓電平。例如，電池組14可以輸出諸如12V的電池組電壓。DC/DC轉換器22將電池組電壓轉換成較低的電壓電平，例如1V供電電壓，以供膝上型負載12使用。換言之，在本示例中，DC/DC轉換器22是具有12：1轉換比率的降壓轉換器。如上該，高轉換比率往往具有相對高的轉換損耗。增大電池組電壓會減小與寄生分配電壓相關聯的能量損耗，而同時又會由於轉換效率低下而增大損耗。。
現參考圖2A，根據本發明的用於移動運算設備的電力分配系統40包括一個或多個負載中心42－1、42－2、…和42－M(統稱為負載中心或負載42)。分配式負載中心42中的每一個包括一個或多個負載。諸如電池44－1、44－2、…和44－N(統稱為電池44)之類的一個或多個分配式電源並聯連接到負載42。換言之，電池44－1直接連接到負載42－1，並向其提供電力。電池44－2直接連接到負載42－2，並向其提供電力。電池44－M向負載42－M提供電力。負載中心42可以包括多個負載。換言之，電池44和負載42的數目不需要相等。
電池44的並聯分配式佈置允許以最優方式將電力分配給負載。例如，典型的膝上型電腦子系統包括諸如半導體負載和其他類型的負載之類的物理上分散在整個膝上型電腦中的負載。在本發明中，每個負載42可以從具有最優位置的電池44接收電力。相反，負載12(如圖1A和1C所示)從位於中央的單個電池組14接收電力。
在一種實現方式中，負載42的電流要求可能是不平衡的。例如，負載42－1可能要求比負載42－2更多的電流。為了防止不均勻的電力消耗，電力分配系統40包括一個或多個端子連接46和48。端子連接46和48可以是分別短接負載中心42和/或電池44的第一端子和第二端子的任何適當的導電材料。換言之，第一電池的第一端子被連接到電池組中的其他電池的第一端子。對於第二端子使用類似的方法。例如，端子連接46和48可以包括但不限於連接到印刷電路板(PCB)電源線/面(PT/P)和/或地線/面(GT/P)的導電線和/或金屬加強構件。
現參考圖2B，示例性電力分配系統50包括中央處理單元(CPU)負載52、記憶體負載54和圖形處理單元(GPU)負載56。CPU負載52、記憶體負載54和GPU負載56可能具有不同的電流要求。端子連接46和48允許不同的負載從一個或多個電池44接收電力。
現參考圖3A，其中顯示出了根據本發明的第一示例性實施方式的膝上型電腦60。膝上型電腦60包括按並聯分配佈置連接的負載62和電池64。電池64被結合在電池組66中。電池64藉著電池組66和負載62之間的多個相應連接向負載62提供電力。電池64連接在電池組66內(如圖2A和2B所示)。
現參考圖3C，電池組66可以結合短路檢測模組67，該模組在存在短路狀況時隔離電池64。換言之，短路檢測模組67監視電池組，以確定電池的端子何時被短接以及/或者電池的第一端子何時被短接到另一電池的第二端子。短路檢測模組67可以選擇性地更改開關或接觸器69的位置，以隔離電池。
返回參考圖3A，雖然電池組66被示為位於膝上型電腦60內，但是本領域的技術人員可以意識到，電池組66可以位於膝上型電腦60外部。此外，膝上型電腦60可以包括多個電池組66，其中每一個包括並聯連接的多個電池，如上該。例如，膝上型電腦60可以包括物理上位於膝上型電腦60的相反側的電池組66。
負載62和電池64的並聯分配佈置對於電池組66的製造是有利的。與負載串聯連接的電池組一般包括多個串聯連接的電池。電池組連接到負載。一個或多個的電池可以具有比電池組中的其他電池更小的容量。在這種佈置中，容量較小(即較弱)的電池可以在容量較大(即較強)的電池放電時自行反向充電。結果，容量較小的電池受到損害，因而減小了電池組的整體容量。每個電池必須被充電和放電，以確定實際存儲能量並且避免在電池組內包括具有不相等的容量的電池。
本發明的並聯分配佈置消除了與平衡電池容量相關聯的製造時間和成本。在並聯電池組配置中，電流自然地從電池組分配到負載62。較強的電池將比同一電池組內的較弱的電池提供更多電流，而不需要對較弱的電池反向充電。結果，整體電池組壽命將會增大，並且電池組的最大容量被更有效的使用。例如，電池64中的一個或多個可以被放電到最小電壓規格，以充分利用電池組的能量，並且確保反向充電不會發生。類似地，並聯分配佈置提供了更大的可靠性。當電池64之一隨著時間過去而變弱時，較強的電池能夠補充或替代較弱的電池的能量輸出。因此，電池組的整體容量不會嚴重減小。
現參考圖3D，膝上型電腦60可以包括並聯佈置的不同大小的電池，以進一步利用此特徵。例如，小外形參數膝上型電腦可以使裝配電池和/或各具有一個或多個電池的電池組的可用區域達到最大。在一種實施方式中，膝上型電腦60可以包括具有第一組尺寸和/或形狀的第一電池組66－1、具有第二組尺寸和/或形狀的第二電池組66－2和具有第n組尺寸和/或形狀的第n電池組66－N。電池組被佈置成鄰近其主負載62。電池組66中的每一個包括一個或多個電池。電池組66連接在一起和/或連接到地，以允許如上該的負載共用。在另一種實現方式中，膝上型電腦60可以包括具有不規則大小和/或形狀的電池和/或電池組。在另一種實現方式中，膝上型電腦60可以包括用於電池和/或電池組的多個安裝位置，以允許靈活的電池組放置。例如，第一電池組可以被安裝在膝上型電腦60的頂側，第二電池組可以被安裝在膝上型電腦60的底側。或者，多個電池組可以沿膝上型電腦60的邊緣安裝或者安裝在膝上型電腦60的角落。
膝上型電腦60可以包括一個或多個DC/DC轉換器70，如圖3B所示。正如以上參考圖1C該，DC/DC轉換器70將電池64的較高的電壓轉換成適合於負載62的較低的電壓。但是，由於膝上型電腦60的並聯分配佈置，DC/DC轉換器70的轉換比率減小了。例如，DC/DC轉換器70可以具有小於4：1的轉換比率。在其他實現方式中，轉換比率小於或等於3：1、2：1和/或1：1。此外，DC/DC轉換器中的每一個可以具有不同的轉換比率。這樣，提高了膝上型電腦60的整體效率。
膝上型電腦60的某些半導體負載可能要求較高的工作頻率。例如，在大約1 MHz的工作頻率下，外部無源元件比起利用低頻DC/DC轉換器工作的相當的元件更小且更便宜。在並聯分配佈置中，DC/DC轉換器70可以在不同頻率下工作。結果，DC/DC轉換器70之一可以在較高的頻率(例如1 MHz到4 MHz之間)下工作。
現參考圖4A和圖5A，膝上型電腦80可以包括主機板82。在該實施方式中，電池之間的並聯連接(如上該)被結合在主機板82上。例如，端子短接連接可以包括連接導體84和86，如圖4A所示。或者，端子短接連接可以包括連接到主機板82的PT/P和/或GT/P的金屬加強構件88。現參考圖4B和5B，膝上型電腦80可以包括前述實施方式中該的一個或多個DC/DC轉換器70。
現參考圖6、7和8，膝上型電腦90還可以包括降壓DC/DC轉換器92和升壓DC/DC轉換器94。膝上型電腦中的半導體設備可以具有相對較低的電壓要求。但是，某些半導體設備可能要求較高的電壓。例如，膝上型電腦90可以包括第一負載96和第二負載98。第一負載96可能要求第一電壓，例如1V。第二負載98可能要求大於第一電壓的第二電壓，例如5V。如果電池提供小於5V但大於1V的電池電壓輸出，則可以使用升壓和降壓轉換器。在本實施方式中，升壓DC/DC轉換器94將電池組66的電壓提升到適合於負載98的電壓。
在另一種實施方式中，膝上型電腦100可以包括具有多於一個電壓要求的一個或多個週邊設備102(例如硬碟機(HDD)或DVD光碟機)，如圖9所示。例如，對於諸如電動機104這樣的機械元件，週邊設備102可以要求為5V的第一電壓。對於另一個電子元件106，週邊設備102可以要求較低的第二電壓。在本發明中，電子元件106可能能夠在某個供電電壓範圍內工作。例如，電子元件106可以依靠來自單個LiOn電池源或5V的供電電壓的電力工作。在傳統的工作在串聯佈置的5V下的系統中，電子元件106以及機械元件104工作在5V下。
但是，週邊設備102也可以工作在膝上型電腦100的並聯分配佈置中。這樣，膝上型電腦100包括向機械元件104提供5V的升壓DC/DC轉換器108。不需要第二升壓DC/DC轉換器以用於電子元件106。換言之，電子元件106被配置成在較低的供電電壓下工作以及在5V下工作，這就消除了對額外的升壓DC/DC轉換器的需要。
現參考圖10－12，膝上型電腦110根據兩級DC/DC轉換過程將電池電壓轉換成5V供電電壓。在一些實施方式中，電池是鋰離子電池，但是也可使用其他類型的電池。膝上型電腦110包括DC/DC轉換器112、降壓DC/DC轉換器114和1：n升壓DC/DC轉換器116。根據負載18的電壓要求，DC/DC轉換器112可以是降壓或升壓轉換器。如前述實施方式該，DC/DC轉換器112轉換電池120的電壓。
對於某些高電流應用，升壓轉換器的使用可能不那麽符合需要。例如，電池124的電壓可能在2.7V到4.2V之間。降壓DC/DC轉換器114首先將電池124的電壓轉換成較低的電壓。例如，降壓DC/DC轉換器114將電池124的電壓轉換成2.5V。升壓DC/DC轉換器116隨後將較低的電壓轉換成適合於負載122的較高的電壓。例如，升壓DC/DC轉換器116具有1：2的轉換比率，並且將降壓DC/DC轉換器114的輸出轉換成5V。對於更高的電壓要求，升壓DC/DC轉換器116可以根據需要具有1：n的轉換比率。
本領域的技術人員現在可以從以上描述中意識到，本發明的廣泛教導可以以多種形式來實現。本發明可以結合採取並聯電池分配的其他已知的電池組和/或電源配置。例如，電源或電池組可以根據這裏該的實施方式中的任何一種利用通用串列匯流排(USB)技術實現並聯電池分配。
現參考圖13，其中顯示出了具有負載的示例性移動運算設備200。移動運算設備200包括中央處理單元(CPU)204、記憶體208(例如隨機存取記憶體、唯讀記憶體和/或其他適合的電子存儲裝置)以及輸入/輸出(I/O)介面210。設備200還可以包括圖形處理單元(GPU)212。移動運算設備200可以包括一個或多個週邊設備，例如DVD光碟機214，其包括一個或多個電動機218和控制裝置220。另外的週邊設備可以包括硬碟機(HDD)224，其可以包括一個或多個電動機228和控制模組230。設備200可以包括音頻輸出232，例如音頻輸出塞孔或揚聲器。設備可以包括顯示器234、輸入236、盤驅動器240和/或無線局域網介面242。輸入236可以包括音頻輸入、麥克風、鍵盤、按鈕、觸摸板和/或其他輸入。設備200的元件可以被分組成一個或多個分配式負載中心，並且按上述方式被供電。
現參考圖14，其中顯示出了根據習知技術的失配的電池中的電流浪湧。電路240包括第一電池244和第二電池248。電池244和248並聯連接並且為一個或多個負載250供電。可以意識到，如果第一電池244是新的和/或完全充電中的電池，第二電池248是舊的、有缺陷的和/或完全放電的電池，則流到第二電池248的電流可能太高，並且會導致損害和/或其他危害。
現參考圖15，移動運算設備300根據本發明包括分配式電源302和電流感測和保護模組。設備300包括電池304－1、304－2、304－3和304－4(統稱為電池304)，它們主要分別為負載306－1、306－2、306－3和306－4(統稱為負載306)供電。感測和保護模組310－1、310－2、310－3和310－4(統稱為感測和保護模組310)分別連接到電池304－1、304－2、304－3和304－4。感測和保護模組310－1、310－2、310－3和310－4以任何適當的方式感測流經電池304－1、304－2、304－3和304－4的電流，並且限制電流，如下述。控制模組320與感測和保護模組310進行通信時，可接收感測到的電流信號並生成一個或多個控制信號，以控制流經電池304的電流。雖然顯示出了四個電池/負載/感測和保護模組對，但是在特定實施方式中也可以使用更多的和/或更少的對。
現參考圖16A，其中顯示出了電流保護模組330。電流保護模組330包括多個電晶體330－1、330－2、330－3、…和330－N。當流經各個電池的電流足夠低時，電晶體330被導通。當電流超過閾值時，電晶體330被調節和/或關斷，以調整每個電晶體330提供的電阻RD S 。電晶體中的一些可以選擇性地被導通，而其他的被關斷。雖然顯示出了並聯佈置，但是也可以使用串聯佈置。
現參考圖16B，另一個電流保護電路340包括電阻342和並聯連接的開關344。開關344通常為閉合。當經過相對應的電池的電流增大到超過閾值時，開關344被切斷，以藉著增加電阻342來增大串聯電阻。結果，流經電池的電流減小。
現參考圖16C，其中顯示出了另一個電流保護電路350，其包括可變電阻352和並聯連接的開關354。開關354通常閉合。當經過電池的電流增大到超過關值時，開關被切斷，以藉著增加可變電阻352來增大串聯電阻。所提供的電阻可以被控制模組320所調整。結果，流經電池的電流減小。
在一些實施方式中，電池可以是單芯電池。可以使用電阻器、電晶體或其他適當元件來實現電阻。可以使用電晶體或其他適當元件來實現開關。
雖然已經聯繫了本發明的特定示例描述了本發明，但是本發明的真實範圍不應當限於此，這是因為本領域的技術人員在研究附圖、說明書和所附權利要求書以後可以清楚看出其他修改。
10、60、80、90、100、110．．．膝上型電腦
12、62、96、98、118、122、250．．．負載
14、66、66－1、66－2....66－N．．．電池組
16、18、24、26、28、30．．．導體
20(20－1、20－2....20－X)、64、120、124．．．電池
22、70、92、112DC/DC．．．轉換器
67．．．短路檢測模組
69．．．接觸器
82．．．主機板
84、86．．．連接導體
88．．．PT/P或GT/P的金屬加強構件
94、108．．．升壓DC/DC轉換器
102．．．週邊設備
104．．．機械元件
106．．．電子元件
114．．．降壓DC/DC轉換器
116．．．1：n升壓DC/DC轉換器
40、50．．．電力分配系統
42(42－1、42－2.....42－M)．．．負載中心
44(44－1、44－2.....44－M)、244、248．．．電池
46、48．．．端子連接
52．．．中央處理單元(CPU)負載
54、208．．．記憶體
56．．．圖形處理單元(GPU)負載
200、300．．．移動計算設備
204．．．中央處理單元(CPU)
210．．．輸入/輸出(I/O)介面
212．．．圖形處理單元(GPU)
214．．．DVD光碟機
218、228．．．電動機
220．．．控制裝置
224．．．硬碟機(HDD)
230、320．．．控制模組
232．．．音頻輸出
234．．．顯示器
236．．．輸入
240．．．盤驅動器/電路
242．．．無線局域網介面
250、306(306－1、306－2、306－3、306－4)．．．負載
302．．．分配式電源
304(304－1、304－2、304－3、304－4)．．．電池
310(310－1、310－2、310－3、310－4)．．．感測和保護模組
330．．．電流保護模組
330－1、330－2、330－3.....330－N．．．電晶體
340、350．．．電流保護電路
342、352．．．電阻
344、354．．．開關
圖1A是根據習知技術的包括具有串聯連接的電池的電池組的膝上型電腦的功能框圖；圖1B是根據習知技術的串聯連接的多個電池的功能框圖；圖1C是根據習知技術的包括DC/DC轉換器和電池組的膝上型電腦的功能框圖；圖2A是根據本發明的電池組和膝上型電腦負載的並聯電池佈置的示意圖；圖2B是根據本發明一個實施方式的中央處理單元(CPU)、記憶體和圖形處理單元(GPU)負載的並聯電池佈置的示意圖；圖3A是根據本發明的包括並聯連接的電池端子的並聯電池佈置的功能框圖；圖3B是根據本發明的包括並聯連接的電池端子和DC/DC轉換器的並聯電池佈置的功能框圖；圖3C顯示出具有短路檢測模組的圖3A的電池；圖3D顯示出移動運算設備中具有不同尺寸的電池組的佈置；圖4A是根據本發明的結合主機板上的端子連接導體的並聯電池佈置的功能框圖；圖4B是根據本發明的結合主機板上的端子連接導體和DC/DC轉換器的並聯電池佈置的功能框圖；圖5A是根據本發明的結合主機板上的到地和電源面的短路金屬加強構件的並聯電池佈置的功能框圖；圖5B是根據本發明的結合主機板上的到地和電源面的短路金屬加強構件和DC/DC轉換器的並聯電池佈置的功能框圖；圖6是根據本發明的包括DC/DC轉換器和升壓轉換器的並聯電池佈置的功能框圖；圖7是根據本發明的包括DC/DC轉換器和升壓轉換器的並聯電池佈置的功能框圖；圖8是根據本發明的包括DC/DC轉換器和升壓轉換器的並聯電池佈置的功能框圖；圖9是包括週邊設備和升壓轉換器的並聯電池佈置的功能框圖；圖10是根據本發明的包括單級和兩級轉換器的並聯電池佈置的功能框圖；圖11是根據本發明的包括單級和兩級轉換器的並聯電池佈置的功能框圖；圖12是根據本發明的包括單級和兩級轉換器的並聯電池佈置的功能框圖；圖13是具有負載的示例性移動運算設備的功能框圖；圖14是根據習知技術在失配的電池中的電流浪湧；圖15是根據本發明的包括分配式電源和電流感測和保護模組的移動運算設備的功能框圖；圖16A是電流保護模組的示例性電氣示意圖；圖16B是另一個電流保護模組的示例性電氣示意圖；圖16C是活動的電流保護模組的示例性電氣示意圖。
60．．．膝上型電腦
62．．．負載
64．．．電池
66．．．電池組

Claims (21)

  1. 一種分配式電力系統，包括：第一分配式負載中心，其具有第一和第二負載端子並且至少包括第一分配式負載，其中該第一分配式負載包括從以下群組中選擇出來的至少一個負載，該群組包括：中央處理單元、記憶體、圖形處理單元、硬碟機和DVD光碟機；第二分配式負載中心，其具有第一和負載端子和第二負載端子並且至少包括第二分配式負載，其中該第二分配式負載包括從以下群組中選擇出來的至少一個負載，該群組包括：該中央處理單元、該記憶體、該圖形處理單元、該硬碟機和該DVD光碟機；第一分配式電力系統，其包括第一電池，該第一電池直接連接到該第一分配式負載中心的該第一負載端子和第二負載端子並且主要向該第一分配式負載中心的該第一負載端子和第二負載端子提供電力；第二分配式電力系統，其包括第二電池，該第二電池直接連接到該第二分配式負載中心的該第一負載端子和第二負載端子並且主要向該第二分配式負載中心的該第一負載端子和第二負載端子提供電力；其中該第一分配式負載中心和第二分配式負載中心的該第一負載端子彼此進行通信，並且該第一分配式負載中心和第二分配式負載中心的該第二負載端子彼此進行通信，其中該第一分配式電力系統向該第二分配式負載中心提供電力，並且其中該第二分配式電力系統向該第一分配式負載中心提供電力，並且其中在該第二分配式電力系統向該第一分配式負載中心和該第二分配式負載中心提供電力的同時，該第一分配式電力系統向該第一分配式負載中心和該第二分配式負載中心提供電力。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之分配式電力系統，其中進一步包含： 感測和保護模組，其感測流到該第一分配式電力系統的電流，並且選擇性地減小該電流。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之分配式電力系統，其中進一步包含電池組，該電池組包括該第一和第二電池。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之分配式電力系統，其中進一步包含：電池組，該電池組包括該第一電池、該第二電池以及該第一和第二電池的第一端子之間的第一連接和該第一電池和第二電池的第二端子之間的第二連接。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之分配式電力系統，其中該第一電池具有第一容量，該第二電池具有不同於該第一容量的第二容量。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之分配式電力系統，其中進一步包含第一直流/直流轉換器，其接收來自該第一電池的第一電壓並且輸出第二電壓至該第一分配式負載中心。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之分配式電力系統，其中該直流/直流轉換器是降壓轉換器和升壓轉換器之一。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之分配式電力系統，其中進一步包含第二直流/直流轉換器，其接收來自該第一電池的第三電壓並且輸出第四電壓至該第二分配式負載中心。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之分配式電力系統，其中進一步包含：第一直流/直流轉換器，其接收來自該第一電池的第一電壓並且輸出第二電壓；以及第二直流/直流轉換器，其接收來自該第一直流/直流轉換器的該第二電壓並且輸出第三電壓到該第一分配式負載中心。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之分配式電力系統，其中該第一直流/直流轉換器在第一頻率下工作，該第二直流/直流轉換器在不同於該第一頻率的第二頻率下工作。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之分配式電力系統，其中該第一 直流/直流轉換器是降壓轉換器，該第二直流/直流轉換器是升壓轉換器。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之分配式電力系統，其中該第二直流/直流轉換器是1：n轉換器。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之分配式電力系統，其中該第一電池和該第二電池中的至少一個包括通用串列匯流排電池。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之分配式電力系統，其中該通用串列匯流排電池包括短路保護設備。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之分配式電力系統，其中該第一分配式負載中心在第一電壓下工作，該第二分配式負載中心在該第一電壓和第二電壓中的至少一個下工作。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之分配式電力系統，其中進一步包含：第一接觸器，其選擇性地切斷該第一分配式電力系統的第一和第二端子中的至少一個；第二接觸器，其選擇性地切斷該第二分配式電力系統的第一和第二端子中的至少一個；以及短路檢測模組，其與該第一和第二接觸器中的至少一個進行通信，檢測該第一和第二分配式電力系統中的至少一個中的短路，並且選擇性地斷開該第一和第二分配式電力系統中的至少一個。
  17. 一種移動運算設備，包括如申請專利範圍第1項所述之分配式電力系統，其中進一步包含：該中央處理單元；與該中央處理單元進行通信的該記憶體；與該記憶體和該中央處理單元進行通信的介面；以及與該介面進行通信的顯示器。
  18. 如專利範圍第17項所述之移動運算設備，其中該移動運算設備包括膝上型電腦。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之移動運算設備，其中進一步 包含：包括該第一電池的第一電池組；以及包括該第二電池的第二電池組；其中該第一電池組具有第一物理尺寸，該第二電池組具有第二物理尺寸，而該第一物理尺寸中的至少一個不同於該第二物理尺寸中的至少一個，並且在該移動運算設備中，該第一電池組位於遠離該第二電池組處。
  20. 如請專利範圍第17項所述之移動運算設備，其中進一步包含：主機板，其提供該第一分配式負載中心和第二分配式負載中心的該第一負載端子之間和該第一分配式負載中心和第二分配式負載中心的該第二負載端子之間的連接。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之移動運算設備，其中該連接包括：將該第一分配式負載中心和第二分配式負載中心的該第一端子連接到該主板的電源線和電源面的第一金屬加強構件；以及將該第一分配式負載中心和第二分配式負載中心的該第二端子連接到該主板的地線和地面的第二金屬加強構件。
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