TWI496339B - 具有電源單元或電池群組的電子裝置 - Google Patents

Description

具有電源單元或電池群組的電子裝置

本發明係關於一種電源裝置，特別是具有至少一個電源單體，該電源單體具有複數電池胞元以及一電源控制晶片的電源裝置。

電池組是常用的電力儲能裝置。隨著各類電子用品在消費市場上的大行其道，加上電動車輛的日新月異，甚至於經常配置於通訊機房的不斷電系統成為許多工作場所之必需，許許多多的電力來源都是來自於數個甚或數百個電池的組合。

參閱第1圖，其為一種習知的電池組合配置方式之示意圖，該電池組合10由多個電池胞元12、14、16、18以串聯電壓的方式所組成。常用的電池胞元通常具有一正極和一負極，例如電池胞元12上面的正極端點121和負極端點122。如圖所示的串聯方式，是將相鄰電池胞元的正極與負極以焊接方式形成電連接，另外再將圖中的線路110、130、150、170、190分別連接到電源控制電路(未顯示)，以有效控制整個電池組合。這類的電池模組最常見的問題是，由於各個電池胞元是被焊接固定於模組之內，如果其中任何少數的電池胞元失效，使用者無法輕易的汰換失效的電池胞元，進而使得整個電池模組的供電效能與使用壽命受到影響。況且，當電池以焊接組合的方式固定之後，就難以另行拆解組合，失去的使用上的彈性。尤其是當使用二次鋰電池作為電池胞元的時候，由於二次鋰電池不穩定的電化學反應，使得上述習知的電池模組其使用成本居高不下，而安全性偏低。

為了克服前開所述的問題，本發明之目的之一在於提供一種具有特殊設計的電池單元殼體，可以輕易的組合，按照使用時的需要而串/並聯，以應付客製需求的電壓/電容規格。而對於任何組裝於模組之內的電池單元殼體，也可以輕易的取出或拆解替換，同時可單獨當作電子裝置的電源。

根據上述之一構想，本發明提出一種電源裝置，包含至少一電源單體，該電源單體具有複數電池胞元以及和該等電池胞元電連接的一電源控制晶片，各該電池胞元具一正極及一負極。該電源單體包含一第一表面，具一第一端點，用以電連接於各該正極及負極之一；以及一第二表面，相對於該第一表面，並具一第二端點，其中該第一端點電連接於該第二端點，俾當該電源單體與另一電源單體疊合時，該第二端點與該另一電源單體之該第一端點電連接。

根據上述之另一構想，本發明提出一種電池群組，包含至少一電源單體，該電源單體具有複數電池胞元，各該電池胞元具一正極及一負極。該電源單體包含一第一表面以及一第二表面。第一表面具一第一端點，用以電連接於各該正極及負極之一，第二表面相對於該第一表面，並具一第二端點。該第一端點電連接於該第二端點，俾當該電源單體與另一電源單體疊合時，該第二端點與該另一電源單體之該第一端點電連接。

根據上述之又一構想，本發明提出一種電源單元殼體，用以裝設多個電池胞元，各該電池胞元具一正極及一負極。電源單元殼體包含一第一表面以及一第二表面。第一表面具一第一端點，用以電連接於各該正極及負極之一，第二表面相對於第一表面，並具一第二端點。該第一端點電連接於該第二端點，俾當該電源單元殼體與另一電源單元殼體疊合時，該第二端點與該另一電源單元殼體之該第一端點電連接。

如前述本發明之具有電池單體的電源裝置，得藉由下列實施例及圖示說明，俾得本領域具一般知識者更深入之了解其實施方式與優點。

10、40‧‧‧電池組合

12、14、16、18、26‧‧‧電池胞元

110、130、150、170、190‧‧‧線路

121、141、161、181‧‧‧正極端點

122、142、162、182‧‧‧負極端點

20、20’‧‧‧電源單元殼體

22、32‧‧‧第一表面

221、321‧‧‧凸出部

222、222’、322‧‧‧第一端點

224、224’、324‧‧‧第三端點

226‧‧‧第五端點

228‧‧‧第七端點

230、250‧‧‧電力導線

24、34‧‧‧第二表面

241、341‧‧‧凹入部

242、342‧‧‧第二端點

244、344‧‧‧第四端點

246‧‧‧第六端點

248‧‧‧第八端點

25、30‧‧‧電源單體

261‧‧‧正極

262‧‧‧負極

28、38‧‧‧電源控制晶片

50‧‧‧電源裝置

52‧‧‧第一導線

54‧‧‧第二導線

60‧‧‧電子裝置

64‧‧‧電源介面

641‧‧‧結合表面

642‧‧‧第一極點

644‧‧‧第二極點

68‧‧‧耗能單元

682、684‧‧‧電極

第1圖是一種習知的電池組合配置方式之示意圖；第2A-2C圖是依據本發明的一構想所提出一種電源單元殼體實施例之示意圖；第2D圖是依據本發明的另一構想所提出一種電源單體實施例之示意圖；第3圖顯示本發明電源單元殼體或電源單體的另一實施例之示意圖；第4圖是依據本發明另一構想所提出的一種電池群組的一實施例之示意圖；第5圖是依據本發明另一構想所提出的一種電源裝置的一實施例之示意圖；第6圖為使用本發明之電源單體作為供電來源的電子裝置的實施例示意圖。

本發明之技術手段將詳細說明如下，相信本發明之目的、特徵與優點，當可由此得一深入且具體之了解，然而下列實施例與圖示僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制。

參閱第2A-2C圖，其為依據本發明的一構想所提出一種電源單元殼體實施例之示意圖，其中第2A圖和第2B圖顯示由不同的視角所觀察同一電源單元殼體20的示意圖，而第2C圖顯示第2A圖中相對於剖面線A-A位置的電源單元殼體20剖面示意圖。

如圖所示，電源單元殼體20用以裝設多個電池胞元26(例如一般充電電池、二次鋰電池或習知的各類乾電池)，本實施例以每個殼體中裝載4個電池胞元26為例，因此第2C圖中顯示位於剖面後方的2個電池胞元26，然而電源單元殼體20所裝載的電池胞元26數目可以因應使用需要而改變。各該電池胞元26具一正極261及一負極262。電源單元殼體20具有第一表面22以及相對於第一表面的第二表面24。在一實施例中，第一表面22具一凸出部221，第二表面24具一凹入部241，且凹入部241與凸出部221在構型上相匹配。圖中的構型為一示意，設計者可以選擇其他可相互匹配的構型。第一表面22具第一端點222、第三端點224、第五端點226和第七端點228，第二表面24具第二端點242、第四端點244、第六端點246和第八端點248。搭配第2A圖與2B圖，本領域專業人士可以了解，由於端點位置之間的設計，當電源單元殼體20與另一電源單元殼體20疊合 時(即電源單元殼體20的凹入部241與另一電源單元殼體20凸出部221相連接而卡合)，可以使第二表面24上的4個端點分別與另一電源單元殼體20的第一表面22上面的4個端點直接接觸而形成電連接，也就是第二端點242與該另一電源單元殼體20之第一端點222電連接，第四端點244與該另一電源單元殼體20之第三端點224電連接，第六端點246與另一電源單元殼體20之第五端點226電連接，而第八端點248與該另一電源單元殼體20之第七端點228電連接。

如第2C圖所示，電源單元殼體20的第一端點222電連接於第二端點242，第三端點224電連接於第四端點244。第一端點222係用以電連接於一電池胞元26的正極261，而第二端點224電連接於一電池胞元26的負極262，而電池胞元26之間的電連接方式為串聯。在不同的實施例中，第一端點222亦可用以電連接於負極262，而第二端點224電連接於正極261，而電池胞元26之間的電連接方式也可以作為串聯，或依據使用規格而作各種不同的組合，在此不作贅述。

透過多個電源單元殼體20的相互堆疊，各電源單元殼體20中的第二端點242分別與另一個電源單元殼體20’的第一端點222’相連，而同一個電源單元殼體20上的第一端點222和第二端點242電連接，堆疊之後就形成一條相連的電力導線230。相同的概念下，多個電源單元殼體20的相互堆疊之後，如圖中相鄰電源單元殼體20’的第三端點224’和電源單元殼體20的第四端點244相接，又形成另一條相連的電力導線250，這樣的一對電力導線230和250可以提供各電源單元殼體20的電能傳遞。

電源單元殼體20中可配置電源控制晶片28，和電池胞元26電連接(未顯示)以偵測電池胞元26並控制電源單體25的供電狀態。第五端點226和第七端點228分別與電源控制晶片28電連接(未顯示)，用以傳遞通訊信號(未顯示)或電源控制訊號(未顯示)。當電源單元殼體20與另一電源單元殼體20疊合時，第六端點246與另一電源單元殼體20之第五端點226電連接，而第八端點248與該另一電源單元殼體20之第七端點228電連接，因此，透過多個電源單元殼體20的相互堆疊，使電源單元殼體20的凹入部241與另一電源單元殼體20凸出部221相接合，各電源單元殼體20中的第 五端點226分別與另一個相鄰的電源單元殼體20中的第六端點246相連，而同一個電源單元殼體20上的第五端點226點和第六端點246電連接，堆疊之後就形成一條相連的通訊導線。相同的概念下，多個電源單元殼體20的相互堆疊之後的各第七端點228點和第八端點248又形成另一條相連的通訊導線，這樣的一對信號導線可以提供這些電源控制晶片28之間的信號傳遞。

參閱第2D圖，當電源單元殼體20之中配置有電池胞元26(例如一般充電電池、二次鋰電池或習知的各類乾電池)之後，就成為一個可以供電的電源單體25。如第2D圖所示，第一端點222電連接於第二端點242，第三端點224電連接於第四端點244。第一端點222係用以電連接於正極261，而第二端點224電連接於負極262，而電池胞元26之間的電連接方式為串聯電壓。在不同的實施例中，第一端點222亦可用以電連接於負極262，而第二端點224電連接於正極261，而電池胞元26之間的電連接方式也可以作為串聯電容或依據使用規格而作各種不同的組合，在此不作贅述。第2D圖中所顯示的實施例是將4個電池胞元26配置於一個電源單體25之內。如果各電池胞元26的供電電壓為3伏特，在電壓串聯之後，單顆電源單體25的供電電壓則為12伏特。在不同的實施例中，每個電源單體25之中可以依據需要而配置不同數量的電池胞元26。

參閱第3圖，其顯示本發明電源單元殼體或電源單體的另一實施例。電源單體30具有第一表面32以及相對於第一表面的第二表面34。在一實施例中，第一表面32具一凸出部321，第二表面34具一凹入部341，且凹入部341與凸出部321在構型上相匹配。圖中的構型為一示意，設計者可以選擇其他可相互匹配的構型。第一表面32具第一端點322、第三端點324，第二表面34具第二端點342、第四端點344。相同地，同一個電源單元殼體30上的第一端點322和第二端點342電連接，由於端點位置之間的設計，當電源單體30與另一電源單體30疊合時，可以使第二端點342與該另一電源單體30之第三端點324電連接。電源單體30中可配置電源控制晶片38，和電池胞元26(未顯示)電連接以偵測電池胞元26並控制電源單體30的供電狀態。對照第2C圖和第2D圖，本領域專業人士可以了解，第3圖 所示的實施例其特別之處在於其第二端點342的位置，當兩個電源單體30相互堆疊時，可以形成電源單體30之間的電壓串聯。電源單體30其他的部份與第2C圖的電源單元殼體20或第2D圖電源單體25相同，因此不重複描述。

相同的，透過多個電源單體30的相互堆疊，各電源單體30中的第一端點322分別與另一個電源單體30中的第四端點344相連，而同一個電源單體30上的第一端點322和第二端點342電連接，堆疊之後就形成一條相連的電力導線。相同的概念下，同一個電源單體30上的第三端點324點和第四端點344相連，多個電源單體30的相互堆疊之後又形成另一條相連的電力導線，這樣的一對電力導線可以提供各電源單體30的電能傳遞。

參閱第4圖，其為本發明一種電池群組40的一實施例。如第3、4圖所示，電池群組40包含複數電源單體30，各電源單體30具有複數電池胞元26(未顯示)，各電池胞元26具一正極及一負極(未顯示)。第4圖中所示的電源單體30中的第一端點322和相鄰的電源單體30中的第三端點324電連接，是以電壓串聯為例。因應不同的使用規格，電池群組40亦可選用第2D圖所示的電源單體25配置其中，形成不同的串聯與並聯組合。本領域專業人士可以了解，本發明所提出的電池群組是由創新設計的電池單體所組成，可以輕易的組合，按照使用時的需要而串/並聯，以應付客製需求的電壓/電容規格。當其中某些電池單體發生故障或失效時，也可以方便的進行更換。

參閱第5圖，其為本發明一種電源裝置50的一實施例。如第3、5圖所示，電源裝置50包含複數電源單體30，各電源單體30具有複數電池胞元(未顯示)以及和該等電池胞元(未顯示)電連接的一電源控制晶片38。各電池胞元26具一正極及一負極(未顯示)。第5圖中所示的電源單體30中的第三端點324和相鄰的電源單體30中的第三端點324以第一導線52電連接，而第一端點(未顯示)和相鄰的電源單體30中的第一端點(未顯示)以第二導線54電連接，所以圖中是以電壓並聯或電容串聯為例。因應不同的使用規格，電源裝置50亦可選用第2D圖所示的電源單體25配置其中， 形成不同的串聯與並聯組合。本領域專業人士可以了解，本發明所提出的電源裝置是由創新設計的電池單體所組成，可以輕易的組合，按照使用時的需要而串/並聯，以應付客製需求的電壓/電容規格。當其中某些電池單體發生故障或失效時，也可以方便的進行更換。由於電源單體中的晶片可以即時控制其單體內的電池胞元，本發明的電源單體所構成的電池群組或電源裝置甚至可提供熱插拔的更換方式，隨時可將使用中的電池單體進行抽換，操作至為簡便。

參閱第6圖，其為使用本發明之電子裝置60的實施例示意圖。電子裝置60包含一電源單體25或30、一電源介面64及一耗能單元68，電源單體25或30係作為電能來源，電源介面64具有一結合表面641，該結合表面641與電源單體25或30的第一表面22或32在構型上相匹配。結合表面641上有第一極點642和第二極點644，本領域專業人士可以理解，各極點位置經由適當的安排下，當電源介面64的結合表面641與一電源單體25或30的第一表面22或32相對而疊合時，第一極點642和第二極點644可以與該電源單體25或30之兩端點分別電連接。耗能單元68結合於電源介面64，且耗能單元68的兩電極分別與電源介面64之的第一極點642和第二極點644電連接，於本例中，耗能單元68為一發光裝置，電源介面64的第一極點642和第二極點644又分別電連接於耗能單元68的兩電極682和684，當結合有發光裝置(即耗能單元68)的電源介面64與電源單體25或30疊合時，電源單體25或30所儲存的電能就可以供應發光裝置以提供照明之用。在其他實施例中，電源介面64上可以配置或連接各種不同的耗能單元68，如馬達、電熱線圈等。為了配合不同的耗能單元68使用規格，使用者也可以將多個電源單體25或30疊合而透過電源介面64提供電源。因此，依據本發明的概念，對於任何組裝於模組之內的電池單體25或30，可以輕易的取出或拆解替換，同時可單獨當作電子裝置的電源。

雖然本發明以上述的參考用較佳實施例與範例作為介紹，讀者必須了解這些例子是用於描述而非限定之意。任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

20‧‧‧電源單元殼體

22‧‧‧第一表面

221‧‧‧凸出部

222‧‧‧第一端點

224‧‧‧第三端點

226‧‧‧第五端點

228‧‧‧第七端點

230、250‧‧‧電力導線

24‧‧‧第二表面

241‧‧‧凹入部

242‧‧‧第二端點

244‧‧‧第四端點

246‧‧‧第六端點

248‧‧‧第八端點

26‧‧‧電池胞元

261‧‧‧正極

262‧‧‧負極

28‧‧‧電源控制晶片

Claims (10)

1. 一種電源單體，包含：複數電池胞元，各該電池胞元具一正極及一負極；一電源控制晶片，與該等電池胞元的正極及負極電連接；以及一電源單元殼體，供容置該複數電池胞元及該電源控制晶片，該電源單元殼體包含：一第一表面，具一第一端點，用以電連接各該正極及負極之一；以及一第二表面，相對於該第一表面，且在構型上與該第一表面相匹配，並具一第二端點，該第二端點電連接於該第一端點；其中，當該電源單體與另一電源單體疊合時，該電源單體的第二端點與該另一電源單體之該第一端點電連接。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電源單體，其中該第一表面更具有一第三端點，用以電連接於各該正極及負極之一，該第二表面更具有一第四端點，且該第三端點電連接於該第四端點，俾當該電源單體與另一電源單體疊合時，該電源單體的第三端點與該另一電源單體之該第四端點電連接。
3. 如申請專利範圍第1項所述的電源單體，其中該第一表面更具有一第五端點，用以電連接於該電源控制晶片，該第二表面更具有一第六端點，且該第五端點電連接於該第六端點，俾當該電源單體與另一電源單體疊合時，該第五端點與該另一電源單體之該第六端點電連接。
4. 如申請專利範圍第1-3項所述的電源單體，其中該第一表面具一凸出部，該第二表面具一凹入部，且該凹入部與該凸出部在構型上相匹配。
5. 如申請專利範圍第4項所述的電源單體，其中該第一端點、該第三端點及該第五端點是設置於該凸出部，該第二端點、該第四端點及該第六端點是設置於該凹入部。
6. 一種電池群組，包含：複數如申請專利範圍第1項所述的電源單體；其中，一電源單體的第一表面與一相鄰電源單體的第二表面相對而使該電源單體與該相鄰電源單體相互堆疊，該電源單體的第一端點與該相鄰電源單體的第二端點電連接。
7. 如申請專利範圍第6項所述的電池群組，其中該第一表面具一凸出部，該第二表面具一凹入部，當該電源單體與該相鄰電源單體相互堆疊時，該凹入部與該凸出部相連接。
8. 一種電源單元殼體，供容置複數電池胞元，各該電池胞元具有一正極及一負極，該電源單元殼體包含：一第一表面，具一第一端點，用以電連接各該正極及負極之一；以及一第二表面，相對於該第一表面，且在構型上與該第一表面相匹配，並具一第二端點，該第二端點電連接於該第一端點；其中，當該電源單元殼體與另一電源單元殼體疊合時，該電源單元殼體之第二端點與該另一電源單元殼體之該第一端點電連接。
9. 如申請專利範圍第8項所述的電源單元殼體，其中該第一表面更具有一第三端點，用以電連接於各該正極及負極之一，該第二表面更具有一第四端點，且該第三端點電連接於該第四端點，俾當該電源單元殼體與另一電源單元殼體疊合時，該電源單元殼體的第三端點與該另一電源單體之該第四端點電連接。
10. 一種電子裝置，包含：一如申請專利範圍第1項所述的電源單體；一電源介面，具有一結合表面及一極點，該極點設置於該結合表面，該結合表面與該電源單體的第一表面在構型上相匹配，使該電源介面與該電源單體可相連接；以及一耗能元件，設置於該電源介面，耗能元件具有一電極，該電極與該電源介面的極點電連接；當電源介面連接該電源單體時，該極點與該第一端點電連接。