TWM464916U - 分區充電與各區串聯放電之移動式電源 - Google Patents

Description

分區充電與各區串聯放電之移動式電源

本新型係關於一種移動式電源，尤指一種蓄電時，輸入之電力分別獨立對各電池蓄電，於使用時則為各電池串聯放電之分區充電與各區串聯放電之移動式電源。

按，近年來因智慧型手機、平板電腦或筆電等各式3C產品蓬勃發展，帶動行動電源的強烈需求，同時對電池規格要求也日益嚴苛，例如儲存電量的不斷倍增，輸出電壓也不斷提高，在這樣的需求下，兩個及兩個以上的電池進行串並連組合應用已為當前最普及的模式，如車用電子產品，所需的工作電壓達12V以上，又像一些筆電，大尺吋平板電腦，電動工具，數位音響等等電子產品，所需的工作電壓大部份要12V以上，不過因各個電池的特性各有差異，使消費者在使用上與製造商在生產上造成諸多不便，且增加成本。

習知的行動電源有以下缺點：

1.充電來源的限制，習知鋰相關材質電池，其對電池的充電電壓要求是隨串聯數目進行倍增，兩串時就須大於8.4V，三串時就必須有12.6V，四串更高達16.8V，從電壓需求及下列因素之限制，令使用者減少可隨時隨地行動充電的便利性。

1-1只能用其專屬規格的變壓器並必須在有提供市電的場所才能進行充電。

1-2除了兩串之外，其他組合無法進行車載充電。

1-3無法使用電腦USB進行充電及市面常用的5V Micro-USB Adapter(穩壓充電器)來充電。

1-4除特製太陽能板外，一般常規5V低壓太陽能板無法對 其進行充電。

2.生產時的限制，習知電池組在進行2、3、4……串並聯組合生產時之問題：

2-1每一組電池都必須個別挑選，特性相近的電池才能組成串聯電池組，越多串的組合越難挑到特性相當的電池，相對使採購及製造成本提升。

2-2越多串的電池組其充電的電路就越複雜，因為每一顆電池的充電狀態都必須隨時被監控，如此才不會造成電池之間的充電不平衡進而發生危險，因此需要搭配更多電子元件藉以保護電池，除此之外，成本亦同步提高。

3.環保上的限制，習知兩串及兩串以上的電池組，只要有任何一顆電池故障，則會導致整個電池組報廢。

有鑑於此，如何將上述缺失加以摒除，即為本案新型人所欲解決之技術困難點之所在；是而，本案新型人基於多年從事相關業界的經驗，經多年苦心孤詣潛心研究，試作改良，終於成功研發完成本案，並使本新型得以誕生，以增進功效者。

有鑒於上述之缺點，本新型係一種分區充電與各區串聯放電之移動式電源，其包括有：至少一個第一電池。至少一個第二電池，其係與第一電池以串聯方式電性連接。至少一個第一啟閉元件，其係設於第一電池與第二電池之間。複數充電穩壓電路，其係分別與第一電池及第二電池電性連接。至少一個第二啟閉元件，其係分別與第一電池及第二電池電性連接，第二啟閉元件係選擇性啟閉。一個輸入介面元件，其一端具有至少一輸入連結部，異於輸入連結部之一端係與各充電穩壓電路電性連結，輸入連結部係提供連結至一外部電源。以及一輸出介面元件，其一端具有至少一輸出連結部，異於輸出連結部之一端係與第一電池及第二電池電性連接，輸出連結部係提供連結至一外部電子設備。

本新型之主要目的為，採用各串電池獨立充電與各串整合放電的架構，適用於任何蓄電池，以鋰電池為例，因此不論是兩串或以上的 多串鋰電池組，每一顆所需的充電電壓只需大於4.2V即可，故只要取得有5V以上輸出的裝置就可對各電池充電，而此類輸出規格非常常見，如電腦的USB及市面常用的5V Micro-USB Adapter(穩壓充電器)及車上12V輸出點煙器都可用來充電，令使用者能夠隨時隨地充電。

本新型之次要目的為，所使用之鋰電池不需特別挑選，只要容量相同即可，並且不需要特製控制充電保護板，因為各區電池不是直接串接在一起，若其中任一電池故障，僅需替換故障之電池。

本新型之又一目的為，在多串(區)聯電池架構中，在充電時不須使用多串(區)聯後的高電壓充電，而只需要使用單一串(區)的低電壓充電即可。

1‧‧‧分區充電與各區串聯放電之移動式電源

10‧‧‧第一電池

20‧‧‧第二電池

30‧‧‧第一啟閉元件

40‧‧‧充電穩壓電路

50‧‧‧電源開關

60‧‧‧第二啟閉元件

70‧‧‧輸入介面元件

71‧‧‧輸入連結部

80‧‧‧輸出介面元件

81‧‧‧輸出連結部

A‧‧‧外部電源

B‧‧‧電子設備

C‧‧‧共同接地點

第一圖係本新型分區充電與各區串聯放電之移動式電源之結構方塊圖。

第二圖係本新型分區充電與各區串聯放電之移動式電源之充電狀態示意方塊圖。

第三圖係本新型分區充電與各區串聯放電之移動式電源之放電狀態示意方塊圖。

第四圖係延續第二圖之充電狀態結構示意圖。

第五圖係延續第三圖之放電狀態結構示意圖。

為使 貴審查委員方便了解本新型之內容，及所能達成之功效，茲配合圖示列舉具體實施例，詳細說明如下：

首先，請參閱第一圖及第二圖，本新型分區充電與各區串聯放電之移動式電源1，其包括：至少一個第一電池10、至少一個第二電池20、至少一個第一啟閉元件30、複數個充電穩壓電路40、一個電源開關50、至少一個第二啟閉元件60、一個輸入介面元件70以及一個輸入介面元件80，其中

第一電池10，其係為一種充電電池。 第二電池20，其係為一種充電電池，並與第一電池10以串聯方式電性連接。

上述第一電池10與第二電池20各自分別為一區，或者第一電池10與第二電池20可分別為一個複數串連電池組，亦稱為一區，並不以電池數量為限。

第一啟閉元件30，其係設於第一電池10與第二電池20之間，亦即為第一圖中所示，第一啟閉元件30一端與第一電池之正極電性連結，另一端與第二電池20之負極電性連結。

充電穩壓電路40，其係分別與第一電池10及第二電池20之正極電性連接。充電穩壓電路40具有提供穩定輸出電壓之功能，於通電時，使第一電池10與第二電池20都能夠得到穩定電壓。

電源開關50，其係與第一啟閉元件30電性連接，啟動該電源開關50時同步啟動各第一啟閉元件30，使該第一電池10與該第二電池20呈串聯放電狀態。

第二啟閉元件60，其係與第二電池20電性連接(一端接地)，第二啟閉元件60係於充電時開啟，使各充電穩壓電路40、各第二電池20與各第二啟閉元件分形成一連通之電路，並分別進行充電。

上述之第一啟閉元件30與該第二啟閉元件60係分別為一MOS電子元件、電晶體、繼電器、半導體或機械切換開關之任一種，舉上述幾類為例，並非以此為限。

本新型並不限制電池數量，可串聯一到數個電池，並配合相對數量之充電穩壓電路40、第一啟閉元件30與第二啟閉元件60。

上述各充電穩壓電路40其係分別與各第一電池10及各第二電池20的正極電性連接。各第二啟閉元件60，其係分別與各第一電池10、各第二電池20的負極電性連接。

輸入介面元件70，其一端具有至少一輸入連結部71，異於輸入連結部71之一端係與各充電穩壓電路40電性連結，輸入連結部71係提供連結至一外部電源A。

輸出介面元件80，其一端具有至少一輸出連結部81，異於 輸出連結部81之一端係與第二電池20之正極以及共同接地點C電性連接，輸出連結部81係提供連結至一外部電子設備B。

上述之輸入介面元件70與該輸出介面元件80係分別為各種規格之通用序列匯流排(Universal Serial Bus，縮寫USB)或各種規格之DC接頭等，舉其二類為例，並非以此為限。

又，本新型亦可以外接方式連結各種輸出介面元件80，其係為第二電池20之正極以及共同接地點C並不直接連結輸出介面元件80，而是將其模組化，依照使用者需求裝設如前述之各種輸出介面元件80，提高使用彈性，而不侷限於單一種類的輸出介面元件80。

請參照第二圖及第四圖，係本新型分區充電與各區串聯放電之移動式電源1之充電狀態示意方塊圖。輸入介面元件70之輸入連結部71與該外部電源A連結時，受到該外部電源A之電力而同步開啟各第二啟閉元件60，此時各第一啟閉元件30係為關閉狀態，使各第二啟閉元件60、各充電穩壓電路40、各第一電池10及各第二電池20各自形成一獨立迴路；並且另一充電穩壓電路40與第一電池10亦形成一獨立迴路，外部電源A之電力分別經由各該充電穩壓電路40而傳輸至該第一電池10與該第二電池20獨立進行充電。

請參照第三圖及第五圖，係本新型分區充電與各區串聯放電之移動式電源1之放電狀態示意方塊圖。於輸出介面元件80之輸出連結部81連接電子設備B，當使用者啟動電源開關50時，本新型分區充電與各區串聯放電之移動式電源1內部之各第一啟閉元件30同步開啟，使各第一電池10與各第二電池20間之迴路連通，此時之各第二啟閉元件60係為關閉狀態，形成串聯放電型態，藉此提供輸出電力供給電子設備B充電。

Vb1、Vb2、…Vbn為各個電池電壓。

串聯放電Vo=系統輸出電壓=各個電池電壓加總=Vb1+Vb2+Vb3+…Vbn。

習知的傳統充電電壓需求Vc>Vo。

本新型分區充電電壓需求Vc>Vb(單顆電池電壓)。

因此本新型具有更高的效率。

上列詳細說明係針對本新型之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本新型之專利範圍，凡未脫離本新型技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

綜上所述，本新型在突破先前之技術結構下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟該項技藝者所易於思及，再者，本新型申請前未曾公開，其所具之進步性、實用性，顯已符合新型專利之申請要件，爰依法提出新型申請，懇請 貴局核准本件新型專利申請案，以勵新型，至感德便。

1‧‧‧分區充電與各區串聯放電之移動式電源

10‧‧‧第一電池

20‧‧‧第二電池

30‧‧‧第一啟閉元件

40‧‧‧充電穩壓電路

50‧‧‧電源開關

60‧‧‧第二啟閉元件

70‧‧‧輸入介面元件

80‧‧‧輸出介面元件

C‧‧‧共同接地點

Claims (5)

1. 一種分區充電與各區串聯放電之移動式電源，其包括有：至少一個第一電池；至少一個第二電池，其係與該第一電池以串聯方式電性連接；至少一個第一啟閉元件，其係設於該第一電池與該第二電池之間；複數充電穩壓電路，其係分別與該第一電池及該第二電池電性連接；至少一個第二啟閉元件，其係與該第二電池電性連接，該第二啟閉元件係選擇性啟閉；至少一輸入介面元件，其一端具有至少一輸入連結部，異於該輸入連結部之一端係與各該充電穩壓電路電性連結，該輸入連結部係提供連結至一外部電源；以及至少一輸出介面元件，其一端具有至少一輸出連結部，異於該輸出連結部之一端係與該第一電池及該第二電池電性連接，該輸出連結部係提供連結至一外部電子設備。
2. 如請求項1所述之分區充電與各區串聯放電之移動式電源，進一步具有一電源開關，其係與該第一啟閉元件電性連接，啟動該電源開關時同步啟動該第一啟閉元件，使該第一電池與該第二電池呈串聯放電狀態。
3. 如請求項1所述之分區充電與各區串聯放電之移動式電源，其中該輸入介面元件之輸入連結部與該外部電源連結時，該外部電源之電力係同步啟動該第二啟閉元件，使該外部電源之電力分別經由各該充電穩壓電路而傳輸至該第一電池與該第二電池充電。
4. 如請求項1所述之分區充電與各區串聯放電之移動式電源，其中該第一啟閉元件與該第二啟閉元件係分別為一MOS電子元件、電晶體、繼電器、半導體或機械切換開關之任一種。
5. 如請求項1所述之分區充電與各區串聯放電之移動式電源，其中該第一電池與該第二電池各自分別形成一區，且該第一電池與該第二電池分別具有複數個串聯電池。