TWI574486B - 充電裝置 - Google Patents

Description

充電裝置

本揭示內容是有關於一種充電裝置，更特別為一種具有無線充電功能的充電裝置。

目前，行動裝置興起，例如智慧型手錶與智慧型手機等，其可進行無線通訊外，也可儲存各種個人化資訊。因此，人們的日常生活也越來越仰賴這些行動裝置。隨著行動裝置使用的頻率越來越高，其電源的續航力也成為一個業界關注的話題。

以智慧型手機與智慧型手錶而言，幾乎每天都至少要充一次電。此外，經過長時間使用後，智慧型手機與智慧型手錶的電池續航力也會逐漸下降。因此，使用者常需要另外準備一個行動電源在身邊，以備不時之需。

行動電源中的電池一般是以鋰電池和鎳氫電池為主。可以理解的是，當行動電源內部的鋰電池或鎳氫電池的電力耗盡後，使用者也需要重新對行動電源充電。此外，使用者常常會有多個行動裝置都仰賴同一個行動電源進行充電，導致行動電源也需要每天至少充一次電。

本揭示內容之一態樣是在提供一種充電裝置。

依據本揭示內容之一實施方式，一種充電裝置包含充電盒以及行動電源。充電盒包含第一電池、第一控制模組、無線充電傳輸模組及第一有線充電連接模組。第一控制模組電性耦接第一電池。無線充電傳輸模組電性耦接第一電池。第一有線充電連接模組電性耦接第一控制模組與第一電池。行動電源包含第二電池、第二控制模組、無線充電接收模組及第二有線充電連接模組。第二控制模組電性耦接第二電池。無線充電接收模組電性耦接第二電池。第二有線充電連接模組電性耦接第二控制模組與第二電池，其中第一有線充電連接模組與第二有線充電連接模組選擇性地電性耦接或電性斷開。當第一有線充電連接模組與第二有線充電連接模組電性斷開時，無線充電傳輸模組適於對無線充電接收模組傳輸電力。

上述實施方式之充電裝置不論第一有線充電連接模組與第二有線充電連接模組有沒有連接在一起，都可以一直對行動裝置充電。因此，可以確保行動裝置一直處於有電的狀態，以方便使用者隨時使用。

10‧‧‧充電裝置

20‧‧‧可攜式電子裝置

100‧‧‧充電盒

101‧‧‧第一電池

102‧‧‧第一低壓差線性穩壓器

103‧‧‧第一控制模組

104‧‧‧第一充電與升壓模組

105‧‧‧無線充電傳輸模組

105a‧‧‧無接傳輸器

105b‧‧‧傳輸線圈

107‧‧‧第一有線充電連接模組

107a‧‧‧第一連接器

107b‧‧‧第二連接器

108‧‧‧第一指示燈

109‧‧‧第二指示燈

120‧‧‧行動電源

121‧‧‧第二電池

122‧‧‧第二低壓差線性穩壓器

123‧‧‧第二控制模組

124‧‧‧第二充電與升壓模組

125‧‧‧無線充電接收模組

125a‧‧‧無線接收器

125b‧‧‧接收線圈

127‧‧‧第二有線充電連接模組

127a‧‧‧第三連接器

127b‧‧‧第四連接器

128‧‧‧第一USB連接器

129‧‧‧升壓模組

130‧‧‧第二USB連接器

131‧‧‧第三指示燈

132‧‧‧按鈕

O、O’‧‧‧外部電源

第1圖為依照本揭示內容一實施方式之充電裝置與可攜式電子裝置的立體圖。

第2圖為依照本揭示內容一實施方式的充電盒的電路方塊圖。

第3圖為依照本揭示內容一實施方式的行動電源的電路方塊圖。

以下將以圖式揭露本揭示內容之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本揭示內容。此外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為使便於理解，下述說明中相同元件將以相同之符號標示來說明。

關於本文中所使用之『第一』、『第二』、…等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本揭示內容，其僅僅是為了區別以相同技術用語描述的元件或操作而已。此外，為使便於理解，下述說明中相同元件將以相同之符號標示來說明。

當一元件被稱為『連接』或『耦接』至另一元件時，它可以為直接連接或耦接至另一元件，又或是其中有一額外元件存在。相對的，當一元件被稱為『直接連接』或『直接耦接』至另一元件時，其中是沒有額外元件存在。

第1圖為本揭示內容一實施方式之充電裝置與可攜式電子裝置的立體圖。請參考第1圖，充電裝置10包含充電盒100以及行動電源120。在第1圖中，可攜式電子裝置20放置於充電裝置10中，且充電裝置10可對可攜式電子裝置20充電。應了解到，第1圖的可攜式電子裝置20係以智慧型手錶為例，但本揭示內容不以此為限。在其他實施方式中，可攜式電子裝置20可為智慧型手機。

於一具體實施例中，可攜式電子裝置20不一定要放置在充電裝置10中，而可透過傳輸線連接充電裝置10，或者是透過無線充電的方式接收充電裝置10的電力。

接著，將更一步介紹本揭示內容一或多個實施方式中，充電裝置10的充電盒100以及行動電源120的電路方塊圖，並接著舉例說明充電盒100以及行動電源120多個不同的充電模式。

第2圖為依照本揭示內容一實施方式的充電盒100的電路方塊圖。充電盒100包含第一電池101、第一控制模組103、無線充電傳輸模組105以及第一有線充電連接模組107。第一控制模組103電性耦接第一電池101。無線充電傳輸模組105電性耦接第一電池101。第一有線充電連接模組107電性耦接第一控制模組103與第一電池101。

在一實施方式中，第一有線充電連接模組107可還包含第一連接器107a與第二連接器107b，且第一連接器107a電性耦接第二連接器107b。更進一步而言，第一連接器107a可用以與行動電源120連接，以傳輸電力至行動電源120。第二連接器107b可用以與外部電源O連接。此外，第二連接器107b可電性耦接第一控制模組103，第一控制模組103可偵測第二連接器107b是否有連接到外部電源O。具體應用時，第一連接器107a與第二連接器107b皆可藉由通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)連接器實現，例如微型USB(Micro USB)，或快捷外設互聯標準(PCI Express)，但本揭示內容不以此為限。在其他實施方式中，第一連接器107a與第二連接器107b可由不同種類的連接器實現，且也不限定為USB連接器。此外，外部電源O可由一家用的電源插座實現，或者是由其他電子裝置中可 用以傳輸電力的連接器實現，如USB連接器。

在一實施方式中，充電盒100可還包含第一充電與升壓模組104，而第一控制模組103、無線充電傳輸模組105以及第一有線充電連接模組107則透過第一充電與升壓模組104而電性耦接第一電池101。詳細而言，第一充電與升壓模組104電性耦接第一電池101、第一控制模組103、無線充電傳輸模組105以及第一有線充電連接模組107。當第一有線充電連接模組107中的第二連接器107b接收外部電源O時，第一充電與升壓模組104用以對第一電池101提供適當的充電電壓以及充電電流。此外，當無線充電傳輸模組105要無線傳輸電力至外部的一可攜式電子裝置時，第一充電與升壓模組104可提升第一電池101的放電電壓，以提供無線充電傳輸模組105足夠的能量發射電磁波。

在一實施方式中，無線充電傳輸模組105可還包含無接傳輸器105a以及傳輸線圈105b，其中無接傳輸器105a電性耦接充電與升壓模組104，傳輸線圈105b電性耦接無接傳輸器105a。在另一實施方式中，充電盒100可還包含第一指示燈108。當充電盒100透過無線充電傳輸模組105傳輸電力時，第一指示燈108可發亮，用以提醒使用者目前是藉由無線的方式傳遞電力。在又一實施方式中，充電盒100可還包含第二指示燈109。第二指示燈109電性耦接第二連接器107b。當第二連接器107b接收來自外部電源O的電力時，第二指示燈109可發亮以提醒使用者目前第二連接器107b正在傳輸電力。

在一實施方式中，充電盒100還包含第一低壓差線性穩壓器(Low-Dropout linear regulator,LDO)102，電性耦接於第一電池101與第一控制模組103之間。第一電池101通過第一低壓差線性 穩壓器102將較高的輸出電壓轉換成較低且穩定的輸出電壓至第一控制模組103。

第3圖為依照本揭示內容一實施方式的行動電源120的電路方塊圖。如圖所示，行動電源120包含第二電池121、第二控制模組123、無線充電接收模組125以及第二有線充電連接模組127。第二控制模組123電性耦接第二電池121。無線充電接收模組125電性耦接第二電池121。第二有線充電連接模組127電性耦接第二控制模組123與第二電池121。

在一實施方式中，第二有線充電連接模組127可還包含第三連接器127a與第四連接器127b，且第三連接器127a電性耦接第四連接器127b。更進一步而言，當行動電源120放置在充電盒100上時，第三連接器127a可以與充電盒100的第一連接器107a電性耦接，以接收來自充電盒100的電力。另外，第四連接器127b也可用以與外部電源O'連接，以直接接收來自外部電源O'的電力。此外，第四連接器127b可電性耦接第二控制模組123，第二控制模組123可偵測第四連接器127b是否有連接到外部電源O'。具體應用時，第三連接器127c與第二連接器107b皆可藉由USB連接器實現，例如微型USB(Micro USB)，或快捷外設互聯標準(PCI Express)實現，但本揭示內容不以此為限。在其他實施方式中，第三連接器127a與第四連接器127b可由不同種類的連接器實現，且也不限定為USB連接器。

在一實施方式中，行動電源120可還包含第二充電與升壓模組124。第二充電與升壓模組124電性耦接第二電池121、第二控制模組123、無線充電接收模組125以及第二有線充電連接模組127。當無線充電接收模組125接收來自無線充電傳輸模組105之電力或第 二有線充電連接模組127接收來自第一有線充電連接模組107之電力，而對第二電池121進行充電時，第二充電與升壓模組124用以對第二電池121提供適當的充電電壓以及充電電流。此外，行動電源120可還包含第一USB連接器128，電性耦接第二充電與升壓模組124。當第一USB連接器128要傳輸電力至外部的一可攜式電子裝置時，第二充電與升壓模組124可提升第二電池121的放電電壓。

在一實施方式中，行動電源120可還包含升壓模組129與第二USB連接器130。升壓模組129可電性耦接於第二電池121與第二USB連接器130之間。當第二USB連接器130要傳輸電力至外部的一可攜式電子裝置時，升壓模組129可提升第二電池121的放電電壓。

在一實施方式中，無線充電接收模組125可還包含無線接收器125a以及接收線圈125b，其中無線接收器125a電性耦接第二充電與升壓模組124，接收線圈125b電性耦接無線接收器125a。接收線圈125b可用以接收來自傳輸線圈105b的電磁波，並轉換成感應電流。無線接收器125a接收感應電流，並接著透過第二充電與升壓模組124轉換成適當的充電電壓與充電電流至第二電池121。

在一實施方式中，行動電源120可還包含第三指示燈131。第三指示燈131電性耦接第二控制模組123。當行動電源120之第一USB連接器128或第二USB連接器130傳送電力至外部的一可攜式電子裝置時，第二控制模組123可控制第三指示燈131發亮，以提醒使用者第一USB連接器128或第二USB連接器130正在對可攜式電子裝置充電。

在一實施方式中，行動電源120可還包含按鈕132。按 鈕132用以傳送觸發訊號至第二控制模組123。第二控制模組123可根據觸發訊號控制第二電池121透過第一USB連接器128或第二USB連接器130對可攜式電子裝置充電。

在一實施方式中，行動電源120還可包含第二低壓差線性穩壓器(Low-Dropout linear regulator,LDO)122，電性耦接於第二電池121與第二控制模組123之間。第二電池121可藉由第二低壓差線性穩壓器122將較高的輸出電壓轉換成較低且穩定的輸出電壓至第二控制模組123。

在上述一或多個實施方式中，第一控制模組103與第二控制模組123可為微控制器(Micro Controller Unit,MCU)。第一至第三指示燈109、128與130可為發光二極體，但本揭示內容不以此為限。

上述一或多個實施方式係揭示充電裝置10的充電盒100與行動電源120的電路方塊圖。接著，請一併參考第1圖至第3圖，本說明書將以多個實施例，實際舉例說明在沒有可攜式電子裝置20與有可攜式電子裝置20時，以及第一有線充電連接模組107與第二有線充電連接模組127選擇性地電性耦接或選擇性地電性斷開時，充電盒100與行動電源120之間如何協同運作。

<第一實施例>：沒有可攜式電子裝置20，僅有充電盒100與行動電源120。行動電源120與充電盒100之間有線連接(即透過有線充電連接模組107與第二有線充電連接模組127連接)，且充電盒100連接至外部電源O。

由於充電盒100的第一有線充電連接模組107與行動電 源120的第二有線充電連接模組127電性耦接。第一控制模組103可控制第一有線充電連接模組107對行動電源120充電，且第二控制模組123可控制第二有線充電連接模組127接收第一有線充電連接模組107的電力。易言之，行動電源120可較充電盒100優先接收外部電源O的電力，以方便使用者臨時需要使用行動電源的需求。

更進一步言之，在沒有可攜式電子裝置20的情形下，當第一有線充電連接模組107與第二有線充電連接模組127連接時，第一有線充電連接模組107中的第一連接器107a與第二有線充電連接模組127中的第三連接器127a電性耦接。此時，第一有線充電連接模組107的第一連接器107a可傳輸第一連接訊號至第一控制模組103，且第一控制模組103可根據此第一連接訊號控制第二連接器107b將外部電源O的電力傳輸給第一連接器107a，使得第一連接器107a將電力傳輸至行動電源120，以達到優先給予行動電源120電力的目的。

此外，當第三連接器127a與第一連接器107a電性耦接時，第二有線充電連接模組127中的當第三連接器127a可傳輸第二連接訊號至第二控制模組123。第二控制模組123可根據此第二連接訊號控制第二有線充電連接模組127的第三連接器127a接收來自第一有線充電連接模組107之第一連接器107a的電力至第二電池121。如此，本實施例之充電裝置10可優先對行動電源120充電，以備使用者隨時需要使用行動電源120，例如外出的需求。

最後，當行動電源120之第二電池121充飽電後，第二控制模組123可透過第三連接器127a以及第一連接器107a傳輸電源充飽相關訊號至第一控制模組103。第一控制模組103可根據此電源充飽相關訊號控制第二連接器107b將外部電源O的電力傳輸給第一電 池101。

<第二實施例>：沒有可攜式電子裝置20，僅有充電盒100與行動電源120。行動電源120與充電盒100之間有線連接，且充電盒100沒有連接至外部電源O。

在這種情形下，為了滿足行動電源120必須優先於充電盒100充飽電的需求，充電盒100中的第一電池101會提供電力給行動電源120。且因為行動電源120與充電盒100之間為有線連接，所以行動電源120可透過第三連接器127a接收來自充電盒100的電力

於此實施例中，縱使行動電源120與充電盒100之間係有線連接，行動電源120也可透過無線充電接收模組125接收來自充電盒100的電力。也就是說，在這種情形下，充電盒100的電力可視產品實際的設定，而選擇性地透過有線或無線的方式傳輸。

<第三實施例>：沒有可攜式電子裝置20，有充電盒100與行動電源120，且行動電源120與充電盒100之間沒有有線連接(即有線充電連接模組107與第二有線充電連接模組127並無透過物理上連接)。

在這種情形下，充電盒100僅可透過無線傳輸的方式對行動電源120充電。也就是說，當第一有線充電連接模組107與第二有線充電連接模組127電性斷開時，無線充電傳輸模組105可對無線充電接收模組125傳輸電力，以滿足行動電源120必須優先於充電盒100充飽電的需求。

<第四實施例>：可攜式電子裝置20連接行動電源120(例如透過第一連接器128或第二連接器130)，且行動電源120與充電盒 100之間有線連接，充電盒100有連接外部電源O。

在這種情形下，使用者只要按壓按鈕132(繪示於第3圖)，行動電源120就會開始對可攜式電子裝置20充電。在一實施例中，如果行動電源120的電力耗盡，充電盒100就會轉而開始向行動電源120充電。在此期間，行動電源120並不向可攜式電子裝置20充電，但是若使用者在充電盒100對行動電源120充電期間按壓了按鈕132，只要此時行動電源120是有電的，行動電源120就會馬上對可攜式電子裝置20充電，且充電盒100就會停止對行動電源120充電。如此設計係為避免行動電源120同時進行充電與放電的行為而容易對第二電池121產生耗損。在又一實施例中，如果行動電源120的電力耗盡，但可攜式電子裝置20具有無線電力傳輸的功能，且可攜式電子裝置20與充電盒100之間具有相容的無線充電協定，則充電盒100可轉為向可攜式電子裝置20無線充電。此時，為了避免行動電源120干擾可攜式電子裝置20與充電盒100之間的無線電力傳輸，使用者可將行動電源120移開。

綜上所述，本揭示內容揭露了充電裝置的運作原理以及多個實際例示。具體而言，只要在充電盒沒有對可攜式電子裝置充電的情況下，充電裝置中的行動電源就會優先被充飽電，使得使用者需隨時要使用行動電源時，行動電源都是處於有電的狀態。當可攜式電子裝置放入充電裝置中時，只要使用者按壓按鈕，可攜式電子裝置就會優先於行動電源被充飽電。此外，本實施方式的充電盒可同時具備有線以及無線充電的功能，因此不論充電盒有沒有接上電源，都可以對行動電源充電。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本揭 示內容之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

10‧‧‧充電裝置

20‧‧‧可攜式電子裝置

100‧‧‧充電盒

120‧‧‧行動電源

Claims (9)

1. 一種充電裝置，包含：一充電盒，包含：一第一電池；一第一控制模組，電性耦接該第一電池；一無線充電傳輸模組，電性耦接該第一電池；及一第一有線充電連接模組，電性耦接該第一控制模組與該第一電池；以及一行動電源，包含：一第二電池；一第二控制模組，電性耦接該第二電池；一無線充電接收模組，電性耦接該第二電池；及一第二有線充電連接模組，電性耦接該第二控制模組與該第二電池，其中該第一有線充電連接模組與該第二有線充電連接模組選擇性地電性耦接或電性斷開；其中，當該第一有線充電連接模組與該第二有線充電連接模組電性斷開時，該無線充電傳輸模組對該無線充電接收模組傳輸電力；其中當該第一有線充電連接模組與該第二有線充電連接模組電性耦接時，該第一控制模組控制該第一有線充電連接模組對該行動電源充電，且該第二控制模組控制該第二有線充電連接模組接收該第一有線充電連接模組的電力。
2. 如申請專利範圍第1項所述之充電裝置，其中當第一有線充電連接模組與該第二有線充電連接模組電性耦接時，該第一有線充電連接模組傳輸一第一連接訊號至該第一控制模組，該第一控制模組根據該第一連接訊號控制該第一有線充電連接模組傳輸電力。
3. 如申請專利範圍第1項所述之充電裝置，其中當第一有線充電連接模組與該第二有線充電連接模組電性耦接時，該第二有線充電連接模組傳輸一第二連接訊號至該第二控制模組，該第二控制模組根據該第二連接訊號控制該第二有線充電連接模組接收電力。
4. 如申請專利範圍第1項所述之充電裝置，其中當該充電盒連接一外部電源時，該行動電源較該充電盒優先接收該外部電源的電力。
5. 如申請專利範圍第4項所述之充電裝置，其中該行動電源更包含至少一通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)連接器，用以連接一可攜式電子裝置。
6. 如申請專利範圍第5項所述之充電裝置，其中該行動電源更包含一按鈕，該按鈕用以傳送一觸發訊號至該第二控制模組，該第二控制模組根據該觸發訊號控制該第二電池透過該通用序列匯流排連接器對該可攜式電子裝置充電。
7. 如申請專利範圍第1項所述之充電裝置，其中該第一有線充電連接模組包含一第一連接器與一第二連接器，該第二有線充電連接模組包含一第三連接器與一第四連接器，其中該第一連接器與該第三連接器選擇性地電性連接或電性斷開，該第二連接器與該第四連接器適於連接一外部電源。
8. 如申請專利範圍第1項所述之充電裝置，其中該充電盒更高含一第一低壓差線性穩壓器(Low-Dropout linear requlator,LDO)，電性耦接於該第一電池與該第一控制模組之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述之充電裝置，其中該行動電源更包含一第二低壓差線性穩壓器，電性耦接於該第二電池與該第二控制模組之間。