TWI459681B - 電源控制電路及包含電源控制電路之電池模組 - Google Patents

電源控制電路及包含電源控制電路之電池模組 Download PDF

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Description

電源控制電路及包含電源控制電路之電池模組
本發明關於一種電源控制電路以及包含該電源控制電路之電池模組。
隨著科技進步以及使用者需求的增加，許多電子裝置被設計的越來越輕薄，以方便使用者攜帶。可攜式電子裝置，例如筆記型電腦、平板電腦、行動電話、個人數位助理、多媒體播放器、數位相機等，大多可選擇性地透過電池或市電提供所需之電力。
當可攜式電子裝置透過市電提供電力時，通常需經過AC-DC轉換器(adapter)將市電的電壓以及電流調整至可攜式電子裝置可接受的範圍。此外，AC-DC轉換器也可提供可攜式電子裝置較穩定的電壓以及電流，維持可攜式電子裝置中各零組件的穩定性。
此外，目前被廣泛應用的通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)可傳輸5V左右的電力。因此，部份耗電功率較小的可攜式電子裝置，例如行動電話、多媒體播放器等，可透過USB連接線連接市電或是資料處理系統，如電腦等，藉以自市電或資料處理系統獲得所需的電力。
隨著環保意識抬頭，利用太陽能等天然能源來發電在長時間內沒有能源耗盡的疑慮，也可避免能源被壟斷的問題。
然而，目前將太陽能轉換成電能的效率仍然偏低，且在一天之中，太陽能的強度會隨著太陽的位置以及天氣而隨時改變，這些因素限制了太陽能的應用範圍。目前，市面上利用太陽能提供所需電力的產品大多是功率較小的產品，例如檯燈、手錶、計算機等，或者是仍需要靠市電或電池當作主要電力源的產品。
因此，本發明之一範疇在於提供一種電源控制電路。特別地，根據本發明之電源控制電路能根據不同電力來源調整電源配置模式，以有效率地利用太陽能所轉換的電能來延長電子裝置的使用時間。
根據一具體實施例，本發明之電源控制電路設置於電子裝置中，以連接太陽能電源供應裝置，電子裝置包括一第一電池與一第二電池。電源控制電路包含處理單元以及控制單元。
當處理單元連接太陽能電源供應裝置時，處理單元輸出第一控制訊號。控制單元分別連接處理單元、第一電池以及第二電池。當處理單元連接太陽能電源供應裝置時，控制單元接收第一控制訊號，以控制第一電池與第二電池輪流對電子裝置放電，且控制第一電池與第二電池輪流由太陽能電源供應裝置充電。
本發明之另一範疇在於提供一種電池模組，用以對電子裝置放電。
根據一具體實施例，本發明之電池模組包含第一電池、第二電池以及如前所述之電源控制電路。同樣地，電源控制電路還包含處理單元以及控制單元。
當處理單元連接太陽能電源供應裝置時，處理單元輸出第一控制訊號。控制單元分別連接處理單元、第一電池以及第二電池。當控制單元連接太陽能電源供應裝置時，控制單元接收第一控制訊號，以控制第一電池與第二電池輪流對電子裝置放電，且控制第一電池與第二電池輪流由太陽能電源供應裝置充電。
綜上所述，當連接太陽能電源供應器時，本發明之電源控制電路能控制電池模組中的第一電池以及第二電池輪流對電子裝置放電並輪流由太陽能電源供應裝置充電，因此有效率地利用太陽能所轉換的電能來延長電子裝置的使用時間。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
本發明提供一種電源控制電路以及包含該電源控制電路之電池模組。關於本發明之電源控制電路以及電池模組的若干具體實施例，揭露如下。
本發明所述的「電子裝置」可以指任何需要電力提供運作能量的裝置，特別是指資料處理裝置，如電腦。此外，所述「資料處理裝置」特別是指可攜式資料處理裝置，例如，筆記型電腦、平版型電腦、影像擷取裝置、多媒體播放裝置、行動通訊裝置、或個人數位助理，但不以此為限。
於一具體實施例中，電源控制電路可控制電池模組的充放電。於實務中，電池模組可連接電子裝置，且電池模組包含第一電池以及第二電池。此外，電源控制電路可選擇性地連接不同的電源供應裝置，並根據不同的電力來源調整電源配置模式。以下將以太陽能電源供應裝置以及交流-直流轉換器作為電源供應裝置的例子，並且說明本發明較佳實施例之電源控制電路的實施方式。
請參見圖1A至圖1C，圖1A繪示根據本發明較佳實施例之一具體實施例的電源控制電路1與太陽能電源供應裝置40連接之功能方塊圖；圖1B繪示根據本發明較佳實施例之一具體實施例的電源控制電路1與交流-直流轉換器42連接之功能方塊圖；圖1C則繪示根據本發明較佳實施例之一具體實施例的電源控制電路1未連接任何電源供應裝置之功能方塊圖。
如圖所示，本實施例之電源控制電路1包含處理單元10、控制單元12以及開關14。此外，電源控制電路1可控制電池模組20的充放電，電池模組20連接電子裝置2，且電池模組20包含第一電池200以及第二電池202。此外，電子裝置2包含電源管理模組3。電源管理模組3可透過插接或銲接等方式與第一電池200、第二電池202以及開關14連接，以接受第一電池200、第二電池202或電源供應裝置(即太陽能電源供應裝置40或交流-直流轉換器42)所提供之電力。在其他實施例中，電源控制電路1亦可設置於電子裝置2中，以連接太陽能電源供應裝置40。此外，電子裝置2還可包括第一電池200與第二電池200，本發明並不以此為限。
如圖1A所示，當處理單元10判斷所連接之電源供應裝置為太陽能電源供應裝置40時，亦即，處理單元10連接太陽能電源供應裝置40且判斷出所連接之裝置為太陽能電源供應裝置40時，處理單元10輸出第一控制訊號S1。
控制單元12分別連接太陽能電源供應裝置40、處理單元10以及電池模組20。控制單元12自處理模組10接收第一控制訊號S1，且根據第一控制訊號S1控制第一電池200與第二電池202輪流對電子裝置2中之電源管理模組3放電，再由電源管理模組3將電力分配至電子裝置2中的各個電子元件，且控制第一電池200與第二電池202輪流由太陽能電源供應裝置40充電。亦即，控制單元12控制第一電池200透過太陽能電源供應裝置40充電時，控制單元12並控制第二電池202對電子裝置2放電；控制單元12控制第二電池202透過太陽能電源供應裝置40充電時，控制單元12並控制第一電池200對電子裝置2放電。換言之，當本發明較佳實施例之電源控制電路1連接太陽能電源供應裝置40時，控制單元12控制電池模組20中之電池200、202分別進行充電以及放電。
開關14分別連接太陽能電源供應裝置40、電子裝置2以及處理單元10。開關14接收第一控制訊號S1，並根據第一控制訊號S1形成斷路，以使得太陽能電源供應裝置40無法通過開關14對電子裝置2供電。換言之，太陽能電源供應裝置40只對電池模組20進行充電，再由電池模組20中的第一電池200或第二電池202對電子裝置2放電，太陽能電源供應裝置40不直接對電子裝置2放電。
如圖1B所示，當處理單元10判斷所連接之電源供應裝置為交流-直流轉換器42時，處理單元10輸出第二控制訊號S2。此時，控制單元12接收第二控制訊號S2，根據第二控制訊號S2控制交流-直流轉換器42對第一電池200以及第二電池202進行充電。此外，開關14則接收第二控制訊號S2，並根據第二控制訊號S2形成通路，以使得交流-直流轉換器42可通過開關14對電子裝置2之電源管理模組3供電，再由電源管理模組3將電力分配至電子裝置2中的各個電子元件。
換言之，當本發明較佳實施例之電源控制電路1連接交流-直流轉換器42時，電源控制電路1控制交流-直流轉換器42直接供應電子裝置2運作所需之電力，並且對電池模組20中之第一電池200以及第二電池202充電。此外，電源控制電路1亦可控制第一電池200以及第二電池202不對電子裝置2放電。
如圖1C所示，當本實施例之電源控制電路1不連接任何電源供應裝置時，處理單元10輸出第三控制訊號S3，且控制單元12根據第三控制訊號S3控制第一電池200以及第二電池202對電子裝置2放電。於實務中，第一電池200以及第二電池202可同時或輪流對電子裝置2之電源管理模組3放電，再由電源管理模組3將電力分配至電子裝置2中的各個電子元件。
請再參見圖2，圖2繪示根據本發明之另一具體實施例的電源控制電路1之功能方塊圖。如圖所示，本具體實施例之電源控制電路1除了前述之處理單元10、控制單元12以及開關14之外，還包含了充電路徑開關16以及電池管理單元18。
充電路徑開關16分別連接控制單元12、第一電池200以及第二電池202，以切換電源供應裝置(太陽能電源供應裝置40或交流-直流轉換器42)與第一電池200以及第二電池202之連接狀態。
舉例來說，當本實施例之電源控制電路1處於如圖1A所示之狀態時，充電路徑開關16導通控制單元12以及第一電池200之間的路徑，並關閉控制單元12以及第二電池202之間的路徑。藉此，太陽能電源供應裝置40能透過控制單元12以及充電路徑開關16對第一電池200充電，而不對第二電池202充電。
再舉例來說，當本實施例之電源控制電路1處於如圖1B所示之狀態時，充電路徑開關16同時導通控制單元12以及第一電池200、第二電池202之間的路徑。藉此，交流-直流轉換器42能透過控制單元12以及充電路徑開關16同時對第一電池200以及第二電池202充電。當然，於實務中，充電路徑開關16的導通或斷路可依據其他機制進行調整，而不限於以上的實施例。
此外，電池管理單元18連接處理單元10、第一電池200以及第二電池202。電池管理單元18可定期偵測第一電池200以及第二電池202之狀態，獲得狀態數值，例如：剩餘電量、溫度、放電電壓、放電電流等，但不以此為限。並且，電池管理單元18可將狀態數值回饋至處理單元10。
處理單元10根據狀態數值隨時輸出適當的指令訊號，以驅動控制單元12控制第一電池200以及第二電池202的充放電。舉例來說，當處理單元10連接太陽能電源供應裝置40，且電池管理單元18偵測到第二電池202之狀態異常時，處理單元10可根據異常的狀態數值輸出切換訊號，控制單元12根據切換訊號控制第二電池202停止對電子裝置2放電，並控制第一電池200對電子裝置2放電。
於實務中，本實施例之電源控制電路1可能被整合於單一電路板上，並設置於適當的裝置或模組，例如，前述之電子裝置2或電池模組20內；也可能視情況被分開設置於不同的裝置或模組內，例如，控制單元12、充電路徑開關16以及電池管理單元18被設置於電池模組20內，而處理單元10以及開關14被設置於電子裝置2中。
於實務中，處理單元10、控制單元12以及開關14皆可視情況選用具有適當功能的元件。例如，處理單元10可以是微處理器(micro processor)；開關14可以是場效電晶體(Field Effect Transistor,FET)，但不以此為限。
本發明還提供一種包含前述電源控制電路之電池模組，用以對電子裝置放電。
請參見圖3，圖3繪示根據本發明之一具體實施例的電池模組20之功能方塊圖。如圖所示，本具體實施例之電池模組20包含了第一電池200、第二電池202、處理單元201、控制單元203、開關205以及電池管理單元207。
如前所述，處理單元201可以連接太陽能電源供應裝置40、交流-直流轉換器42或不連接任何電源供應裝置。控制單元203可連接太陽能電源供應裝置40、交流-直流轉換器42或不連接任何電源供應裝置。並且，控制單元203連接處理單元201。此外，如圖3所示，控制單元203還包含充電路徑開關2030，分別連接第一電池200以及第二電池202。
開關205可以連接太陽能電源供應裝置40、交流-直流轉換器42或不連接任何電源供應裝置。並且，開關205還連接處理單元201。此外，電池管理單元207連接處理單元201、第一電池200以及第二電池202。
當電源供應裝置為太陽能電源供應裝置40時，處理單元201輸出第一控制訊號。控制單元203根據第一控制訊號控制充電路徑開關2030，使其將太陽能電源供應裝置40提供之電力導通至第一電池200，以對第一電池200進行充電。同時，控制單元203根據第一控制訊號控制第二電池202對電子裝置2之電源管理模組3放電，再由電源管理模組3將電力分配至電子裝置2中的各個電子元件。此外，開關205根據第一控制訊號形成斷路，以使得太陽能電源供應裝置40無法通過開關205對電子裝置2之電源管理模組3供電。
另外，當電源供應裝置為交流-直流轉換器42時，處理單元201輸出第二充放電訊號控制訊號。控制單元203根據第二充放電訊號控制訊號控制充電路徑開關2030，使其將交流-直流轉換器42提供之電力導通至第一電池200及第二電池202，以對第一電池200以及第二電池202進行充電。此外，開關205根據第二充放電訊號控制訊號形成通路，以使得交流-直流轉換器42可通過開關205對電子裝置2之電源管理模組3供電，再由電源管理模組3將電力分配至電子裝置2中的各個電子元件。
再者，當處理單元201不連接電源供應裝置時，處理單元201輸出第三控制訊號。控制單元203根據第三控制訊號控制第一電池200以及第二電池202對電子裝置2之電源管理模組3放電，再由電源管理模組3將電力分配至電子裝置2中的各個電子元件。
進一步，如前所述，電池管理單元207可定期偵測第一電池200以及第二電池202之狀態，並將狀態數值回饋至處理單元201。處理單元201根據狀態數值隨時輸出適當的指令訊號，以驅動控制單元203以及充電路徑開關2030控制第一電池200以及第二電池202的充放電。
於一具體實施例中，本實施例之電源控制電路可被設置於電子裝置中。請參見圖4，圖4繪示根據本發明之一具體實施例的電子裝置5之功能方塊圖。如圖所示，本具體實施例之電子裝置5包含連接單元50、電源控制電路52、電池模組54、電源管理模組56以及多個電子零組件，包含：處理器580、記憶體582、晶片組584、周邊插槽586…等電子裝置5運作所需之單元或模組。
連接單元50，例如：插接孔，可供使用者連接如前述之各類型電源供應裝置。電源控制電路52包含處理單元520、控制單元522以及開關524。此外，處理單元520、控制單元522以及開關524分別與連接單元50連接。此外，電池模組54包含第一電池540、第二電池542、充電路徑開關544以及電池管理單元546。
進一步，電源管理模組56可透過插接或銲接等方式與第一電池540、第二電池542以及開關524連接，以接受第一電池540、第二電池542或電源供應裝置所提供之電力。另外，處理器580、記憶體582、晶片組584、周邊插槽586等單元或模組分別連接至電源管理模組56，以自電源管理模組56接收運作所需之電力。
請注意，於本具體實施例中，電源控制電路52以及電池模組54所包含之各單元的連接關係以及功能皆與前述相同，於此不再贅述。
綜上所述，根據本發明較佳實施例所提供之電源控制電路能根據不同電力來源調整電源配置模式。特別地，當電力來源為太陽能轉換裝置時，本發明較佳實施例之電源控制電路可控制電池模組中的第一電池以及第二電池輪流對電子裝置放電並輪流由太陽能電源供應裝置充電。並且，本發明較佳實施例之電源控制電路可根據各電池單元的狀態進行充放電的切換，以有效率地利用太陽能所轉換的電能來延長電子裝置的使用時間。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。因此，本發明所申請之專利範圍的範疇應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以以使得其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。
1、52．．．電源控制電路
10、211、520．．．處理單元
12、203、522．．．控制單元
14、205、524．．．開關
16、2030、544．．．充電路徑開關
18、207、546．．．電池管理單元
2、5．．．電子裝置
20、54．．．電池模組
200、540．．．第一電池
202、542．．．第二電池
3、56．．．電源管理模組
40．．．太陽能電源供應裝置
42．．．交流-直流轉換器
50．．．連接單元
580．．．處理器
582．．．記憶體
584．．．晶片組
586．．．周邊插槽
S1、S2、S3．．．控制訊號
圖1A繪示根據本發明之一具體實施例的電源控制電路與太陽能電源供應裝置連接之功能方塊圖。
圖1B繪示根據本發明之一具體實施例的電源控制電路與交流-直流轉換器連接之功能方塊圖。
圖1C繪示根據本發明之一具體實施例的電源控制電路之功能方塊圖。
圖2繪示根據本發明之一具體實施例的電源控制電路之功能方塊圖。
圖3繪示根據本發明之一具體實施例的電池模組之功能方塊圖。
圖4繪示根據本發明之一具體實施例的電子裝置之功能方塊圖。
1．．．電源控制電路
10．．．處理單元
12．．．控制單元
14．．．開關
2．．．電子裝置
20．．．電池模組
200．．．第一電池
202．．．第二電池
3．．．電源管理模組
40．．．太陽能電源供應裝置
S1．．．控制訊號

Claims (14)

  1. 一種電源控制電路，設置於一電子裝置中，以連接一太陽能電源供應裝置，該電子裝置包括一第一電池與一第二電池，該電源控制電路包含：一處理單元，當該處理單元連接該太陽能電源供應裝置時，該處理單元輸出一第一控制訊號；一控制單元，分別連接該處理單元、該第一電池以及該第二電池，其中該控制單元接收該第一控制訊號，以控制該第一電池與該第二電池輪流對該電子裝置放電，且控制該第一電池與該第二電池輪流由該太陽能電源供應裝置充電；以及一開關，分別連接該太陽能電源供應裝置、該電子裝置以及該處理單元，該開關接收該第一控制訊號且根據該第一控制訊號形成斷路，使得該太陽能電源供應裝置無法通過該開關對該電子裝置供電。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電源控制電路，其中當該處理單元連接一交流-直流轉換器時，該處理單元輸出一第二控制訊號，該控制單元根據該第二控制訊號來控制該第一電池與該第二電池由該交流-直流轉換器充電。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電源控制電路，其中該開關另連接該交流-直流轉換器，該開關接收該第二控制訊號並根據該第二控制訊號形成通路，使得該交流-直流轉換器通過該開關對該電子裝置供電。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電源控制電路，其中當該第一電池由該太陽能電源供應裝置充電時，該第二電池對該電子裝置放電，且當該第二電池由該太陽能電源供應裝置充電時，該第一電池對該電子裝置放電。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電源控制電路，進一步包含：一電池管理單元，連接該處理單元、該第一電池以及該第二電池，用以偵測與該第一電池以及該第二電池有關之一狀態數值，並且將該狀態數值回饋至該處理單元。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之電源控制電路，其中當該第二電池對該電子裝置放電且該第二電池之該狀態數值異常時，該處理單元輸出一切換訊號，該控制單元根據該切換訊號控制該第二電池停止對該電子裝置放電，同時控制該第一電池對該電子裝置放電。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之電源控制電路，其中該狀態數值選自由一剩餘電量、一溫度、一放電電壓以及一放電電流所組成之群組。
  8. 一種電池模組，用以對一電子裝置放電，該電池模組包含：一第一電池；一第二電池；以及一電源控制電路，配合連接一太陽能電源供應裝置，以控制該第一電池與該第二電池的操作，該電源控制電路包含：一處理單元，當連接該太陽能電源供應裝置時，該 處理單元輸出一第一控制訊號；一控制單元，分別連接該處理單元、該第一電池以及該第二電池，其中該控制單元接收該第一控制訊號，以控制該第一電池與該第二電池輪流對該電子裝置放電，且控制該第一電池與該第二電池輪流由該太陽能電源供應裝置充電；以及一開關，分別連接該太陽能電源供應裝置、該電子裝置以及該處理單元，該開關接收該第一控制訊號並根據該第一控制訊號形成斷路，使得該太陽能電源供應裝置無法通過該開關對該電子裝置供電。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電池模組，其中當該處理單元連接一交流-直流轉換器時，該處理單元輸出一第二控制訊號，該控制單元根據該第二控制訊號控制該第一電池與該第二電池由該交流-直流轉換器充電。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之電池模組，其中該開關另連接該交流-直流轉換器，該開關接收該第二控制訊號並根據該第二控制訊號形成通路，使得該交流-直流轉換器通過該開關對該電子裝置供電。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之電池模組，其中當該第一電池由該太陽能電源供應裝置充電時，該第二電池對該電子裝置放電，且當該第二電池由該太陽能電源供應裝置充電時，該第一電池對該電子裝置放電。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之電池模組，進一步包含：一電 池管理單元，連接該處理單元、該第一電池以及該第二電池，用以偵測與該第一電池以及該第二電池有關之一狀態數值，並且將該狀態數值回饋至該處理單元。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之電池模組，其中當該第二電池對該電子裝置放電且該第二電池之該狀態數值異常時，該處理單元輸出一切換訊號，該控制單元根據該切換訊號控制該第二電池停止對該電子裝置放電，同時控制該第一電池對該電子裝置放電。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之電池模組，其中該狀態數值選自由一剩餘電量、一溫度、一放電電壓以及一放電電流所組成之群組。
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