TWM532109U

TWM532109U - 行動電源之防止電源過充裝置

Info

Publication number: TWM532109U
Application number: TW105209092U
Authority: TW
Inventors: Ting-Hua Hsieh; Ming-Cheng Chen
Original assignee: Ting-Hua Hsieh
Priority date: 2016-06-17
Filing date: 2016-06-17
Publication date: 2016-11-11

Description

行動電源之防止電源過充裝置

本創作係有關於一種防止充電過量的裝置，尤指一種使用於攜帶式電能提供裝置或行動電源內，可提供各式電子產品充電及暫時供電者。

由於電子及通訊等相關科技的發展，許多前所未見的新興電子產品相繼問世，尤其是以電腦(Computer)及其週邊、通訊(Communication，多半是手機)和消費電子(Consumer Electronics)等技術所結合之「3C產品」最為普遍，其主要於一電子產品上除本身的基本功能外，另於內部具有電腦的運算、分析及處理作業，以及可聯結網路進行外部的資料傳輸的用途；此類3C產品諸如手機、平板、數位相機、音樂撥放器、衛星導航、遊戲機、智慧手環、或智慧眼鏡等等，均為目前世面上常見的3C產品。

由於此類3C產品之運轉需要電能供應，且為能讓使用者方便攜帶，此類3C產品多符合小型且輕量的需求，礙於尺寸及空間的限制，使得可配置的電池尺寸及電量大小亦受限，以致3C產品的電力續航力及持久性不佳，而造成充電次數頻繁及使用不便，故3C產品的電力使用時間與節省電能使用，一直為3C產品業界欲解決的問題。

於此，近年來發展出的一種方便攜帶之電源充電器，又稱「行動電源」(Mobile power pack或Powerbank)，又稱移動電源、隨身充電器、行動電池、充電寶等等，其主要為具有可預先充電以儲存電能，於需要時如備用電池般，將行動電源聯結其他3C產品或電子產品，以提供電能進行充電。行動電源可反覆充電儲存電力，其電源多以鋰離子電池或鎳氫電池為主，目前市面上行動電源的儲電容量大約1000mAh至20000mAh，輸出電流常見分為0.5A、0.7A、1A、2A及3A等。

行動電源除了基本的電源儲存與供應，以及轉換效率等功能要求外，尚需具備有過充保護、過放保護、過載保護及短路保護等等電路保護機制，以避免過熱或爆炸的情形發生。另一方面，行動電源亦添加其他附屬功能，如國內第104219795號新型專利所揭露之「多功能行動電源」，則添設有行動硬碟、悠遊卡及集線器(hub)之功能；如國內第104215654號新型專利所揭露之「具投影功能之分離式行動電源裝置」，即另具有影像投影功能；如國內第104218294號新型專利所揭露之「複合式供電裝置」，則添加有照明及音樂撥放等功能者。

針對行動電源之電路防過充功能，其主要為避免行動電源於充電儲存電能時，因電池過度充電而使得電池內部產生氣體，壓力越來越大，並使電解液分解而有漏液問題，以及電池膨脹或發燙的情形，使得電池壽命縮短，嚴重時甚至於爆炸的危險；因此，於電路上具有防過充的安全保護，以防止電池之電量過於飽和。

按，習知行動電源之防過充技術，如國內第102206827號新型專利所揭露之「行動電源裝置」，其包含：一電源殼體；一電源模組，設置於該電源殼體中，其中該電源模組至少包括一電池單元以及一充/放電單元；一第一轉動件，樞接於該電源殼體之一第一端；以及一第一電連接器，設置於該第一轉動件上且電性連接於該電源模組；其中，該第一轉動件可相對該電源殼體轉動，以使該第一電連接器朝向一第一方向或一第二方向。

另有一種習知行動電源之防過充技術，如國內第102214755號新型專利所揭露之「行動電源裝置」，其係內搭載有一電池模組，該電池模組具有一電池單元及電性連接於該電池單元的一保護電路，包括：一無線充電模組，係設置於該電池模組之一側且電性連接於該電池模組，用於在接收到外部之磁場時轉換為充電電流以對該電池模組充電；及一無線放電模組，係設置於該電池模組之另一側且對應該無線充電模組，該無線放電模組電性連接於該電池模組，用於對外產生磁場。

更有一種習知行動電源之防過充技術，如國內第103201357號新型專利所揭露之「感應式噴霧瓶罐之行動電源」，其主要包括：一本體，一種感應式噴霧瓶罐之行動電源結構體，其內部設有置放電路板空間，包含：電源供應模組、數位行動裝置、控制模組、聲音模組，外部設計有感應模組；一感應模組，可位於該瓶罐之瓶蓋周邊，可藉由有線或無線方式連線至一噴霧出口裝置所構成，當該感應模組感應出物體、毛髮或固體的距離時，即可傳送至一聲音模組發出相對應之聲音；一電源供應模組，可由傳統電池或有蓄電能力之電池，例如：鋰電池跟鋰聚合物電池，電芯可充電電池構成，提供本體所需電力，亦可提供本體以外的電子產品電力，USB 2.0規格能傳輸2.5瓦的電力(透過5V電壓提供500mA電流)、USB 3.0規格能傳輸4.5瓦的電力(透過5V電壓提供900mA電流)雙輸出充電，1A & 2.1A電流，安全三大防護：防過充、防爆、防短路；一數位行動裝置，可由隨身碟構成，亦可透過一外部傳輸線等連接方式，提供該感應模組所需之資訊；一控制模組，可連結至該感應模組，當位於該感應噴霧瓶罐等其他構造之各感應模組有距離變化時，可產生相對應之聲音信號，並發出提醒聲音；一聲音模組，可位於該瓶罐之瓶蓋周邊，藉由無線方式連線喇叭裝置所構成，當該感應模組感應出物體、毛髮或固體的距離時，即可傳送至該聲音模組發出相對應之提醒聲音。

上述所揭結構中，均為具有防止電能於充電時過度飽和的保護機制，其中第一案係於充電時，利用該保護單元偵測電源模組內部電路，即該充/放電單元之工作狀態，當發生過充、過載或電路損壞異常等狀況時，該保護單元即會切斷對該電子裝置的充電；第二案則係該電池模組具有一電池單元及電性連接於該電池單元的一保護電路，其中該保護電路之設計係用以防止該電池單元產生過充電、過放電或短路的狀況，進而避免該電池單元21之壽命的不正常減少；第三案則以USB 2.0規格能傳輸2.5瓦的電力及USB 3.0規格能傳輸4.5瓦的電力等之雙輸出充電，1A & 2.1A電流，而具有安全三大防護：防過充、防爆、防短路者。

惟，前述習知技術文獻中，對於防過充之電路裝置，未有具體的技術揭露，或電路相關較為詳細的描述，使得於該領域通常知識者尚無法瞭解其利用何種方式或技術應用以達到防過充的功效；故本案創作人，係針對習知技術的問題，提出一較為具體之行動電源防過充之電路技術及其應用。

有鑑於此，本創作所揭露行動電源之防止電源過充裝置，其包含有：一儲電模組，係提供電能儲存；一輸入模組，為提供電能輸入之連接埠，與該儲電模組相聯結並傳輸電流；一控制電路模組，係與該儲電模組相聯結，並使電流於兩者間相互傳輸，該控制電路模組具有一OPA運算元件、一繼電器元件及一可變電阻元件，其中該OPA運算元件其正端與該輸入模組相聯結，以運算電壓數值大小，並依運算結果判斷是否輸出工作電壓，該繼電器元件則以閉合及跳開切換方式，控制該控制電路模組其電流產生流通與不流通之狀態變換，該可變電阻元件係串聯於該OPA運算元件之正端及該輸入模組間，並可控制OPA運算元件其正端之電壓數值於預設範圍；一輸出模組，為提供電能輸出之連接埠，與該控制電路模組相聯結並傳輸電流；藉由上述構件，係利用該控制電路模組，將各該OPA運算元件、電壓控制元件繼電器元件及可變電阻元件等元件，以預設方式之串接及並接聯結，而可防止充電過量的情形發生，且具有控制待充電裝置之充電量的功效，同時其構件簡單，製造成本低，故整體結構可達便利實用性者。

本創作之主要目的即在提供一種行動電源之防止電源過充裝置，係利用一控制電路模組，其具有一OPA運算元件、一電壓控制元件、一繼電器元件及一可變電阻元件等元件，以預設方式之串接及並接聯結，而可防止充電過量的情形發生。

本創作之次一目的即在提供一種行動電源之防止電源過充裝置，其控制電路模組具有一可變電阻元件，以預設方式聯結，即可控制OPA正端輸入的電壓，而具有控制待充電裝置其充電量的功效。

本創作之再一目的即在提供一種行動電源之防止電源過充裝置，其構件簡單，製造成本低，可提升實用性及經濟價值。

本創作之再一目的即在提供一種行動電源之防止電源過充裝置，其控制電路模組係具有二極體元件，以預設方式聯結，而達到可防止逆電流產生。

[本創作]

(10)‧‧‧儲電模組

(20)‧‧‧輸入模組

(30)‧‧‧控制電路模組

(31)‧‧‧OPA運算元件

(33)‧‧‧繼電器元件

(34)‧‧‧可變電阻元件

(35)‧‧‧二極體元件

(36)‧‧‧第一電阻元件

(37)‧‧‧第二電阻元件

(40)‧‧‧輸出模組

(50)‧‧‧充電量調整模組

(51)‧‧‧調整元件

(60)‧‧‧電量顯示模組

(61)‧‧‧顯示元件

(70)‧‧‧市電

(80)‧‧‧待充電裝置

第一圖為本創作一較佳實施例之模組配置示意圖。

第二圖為本創作一較佳實施例控制電路模組之電路示意圖。

第三圖為本創作一較佳實施例之使用示意圖。

第四圖為本創作一較佳實施例之系統判斷流程圖。

首先請參照第一~二圖，本創作所提供之一種行動電源之防止電源過充裝置，其主要包含有：一儲電模組(10)，及與該儲電模組(10)相聯結之一輸入模組(20)、一控制電路模組(30)、一輸出模組(40)、一充電量調整模組(50)及一電量顯示模組(60)。

該儲電模組(10)，係提供預設電量之電能儲存。

該輸入模組(20)，為提供電能輸入之連接埠，與該儲電模組(10)相聯結並傳輸電流；該輸入模組(20)係以一電路與市電(70)相聯結，或以一電路與一電腦相聯結，進而取得電能並進行充電。

該控制電路模組(30)，係與該儲電模組(10)相聯結，並使電流於兩者間相互傳輸，該控制電路模組(30)具有一OPA運算元件(31)、一繼電器元件(33)及一可變電阻元件(34)，其中該OPA運算元件(31)其正端與該輸入模組(20)相聯結，以運算電壓數值大小，並依運算結果判斷是否輸出工作電壓；該繼電器元件(33)則以閉合及跳開切換方式，控制該控制電路模組(30)其電流產生流通與不流通之狀態變換；該可變電阻元件(34)係串聯於該OPA運算元件(31)之正端及該輸入模組(20)間，並可控制OPA運算元件(31)其正端之電壓數值於預設範圍；一二極體元件(35)，係串聯於各該繼電器元件(33)及輸出模組(40)間，提供由該繼電器元件(33)至輸出模組(40)流動之電流產生順向偏壓；一第一電阻元件(36)，係串聯於各該OPA運算元件(31)及輸出模組(40)間，以穩定控制電流大小；一第二電阻元件(37)，係串聯於各該二極體元件(35)及輸出模組(40)間，並與該可變電阻元件(34)並聯，以形成電壓之分壓作用。

該輸出模組(40)，為提供電能輸出之連接埠，與該控制電路模組(30)相聯結並傳輸電流；係以一電路與一待充電裝置(80)相聯結，將電力傳輸至該待充電裝置(80)；該待充電裝置(80)可為手機、平板電腦、音樂撥放裝置或相機等其中一種。

該充電量調整模組(50)，係與該可變電阻元件(34)相聯結，該充電量調整模組(50)係具有提供調整預設充電量之一調整元件(51)，於旋調該調整元件(51)可使各該可變電阻元件(34)及充電量調整模組(50)之預設電壓數值產生變化，以設定電壓數值，而產生不同的充電量數值範圍。

該電量顯示模組(60)，係與該儲電模組(10)相聯結，該電量顯示模組(60)具有設於行動電源外部之一顯示元件(61)，以顯示該儲電模組(10)目前儲存之電量。

藉由上述構件，係利用該控制電路模組(30)，將各該OPA運算元件(31)、繼電器元件(33)及可變電阻元件(34)等元件，以預設方式之串接及並接聯結，而可防止充電過量的情形發生，且具有控制該待充電裝置(80)之充電量的功效，同時其構件簡單，製造成本低，故整體結構可達便利實用性者。

為供進一步瞭解本創作構造特徵、運用技術手段及所預期達成之功效，茲將本創作使用方式加以敘述如下：本創作之各該模組組件配置，請參照第一圖，其中該儲電模組(10)係分別與各該輸入模組(20)及電量顯示模組(60)以電路相互聯結；該控制電路模組(30)則分別與各該儲電模組(10)、輸出模組(40)及充電量調整模組(50)相聯結。本創作之各該輸入模組(20)及輸出模組(40)係具有可供預設規格之插座接設連接埠；該充電量調整模組(50)係設有可供使用者調整充電電量數值之該調整元件(51)。

本創作該控制電路模組(30)之電路配置，請參照第二圖，其中該OPA運算元件(31)之輸出端至該輸出模組(40)間依序串接聯結有各該繼電器元件(33)、二極體元件(35)及第一電阻元件(36)；該OPA運算元件(31)之正端至該輸入模組(20)間則串接聯結有各該第二電阻元件(37)及可變電阻元件(34)，且並使各該第二電阻元件(37)及可變電阻元件(34)兩者以並聯方式相聯結；該OPA運算元件(31)之輸出端與各該繼電器元件(33)及二極體元件(35)，至該OPA運算元件(31)之負端，形成一迴路；該OPA運算元件(31)之正電源端與該儲電模組(10)相聯結。

本創作於供給該待充電裝置(80)電源以進行充電時，請參照第三圖，係於該輸出模組(40)以一充電線與該待充電裝置(80)相聯結，即開始進行充電；本創作於對該待充電裝置(80)進行充電時，其充電作業之判斷與運作步驟，請參照第四圖，於該輸出模組(40)接上該待充電裝置(80)後，該OPA運算單元(31)則判斷該待充電裝置(80)之電池電壓，是否小於該可變電阻元件(34)兩端之壓降，如判斷為是，則該OPA運算元件(31)開始輸出工作電壓，該繼電器元件(33)則呈閉合狀態使電流流通，即開始對該待充電裝置(80)進行充電；當持續充電該待充電裝置(80)，直至該OPA運算元件(31)亦會持續判斷該待充電裝置(80)之電池電壓，是否小於該可變電阻元件(34)兩端之壓降，如判斷為否，則該OPA運算元件(31)其輸出工作電壓則為零，該繼電器元件(33)則呈跳開狀態使電流斷路，即停止對該待充電裝置(80)進行充電。

本創作於該儲電模組(10)之電量用盡需補充時，請參照第三圖，係以市電直接聯結該輸入模組(20)即可進行補充該儲電模組(10)之電力；或以一充電線與PC個人電腦相聯結透過PC個人電腦，即可進行補充該儲電模組(10)之電力。

本創作之該控制電路模組(30)，係利用該OPA運算元件(31)進行電壓之運算、判斷後，再依判斷結果決定是否進行工作電壓的輸出，並配合控制該繼電器元件(33)之閉合及跳開切換，即呈現電路之流通及斷路之狀態變化，而可自動進行充電及停止充電之功能，進而可達到防止對該待充電裝置(80)充電過於飽和或充電過量的情形發生，以具有防過充之效果。

本創作該控制電路模組(30)之該可變電阻元件(34)係與該充電量調整模組(50)相聯結，利用該調整元件(51)進行手動調整，可將該可變電組元件(34)之預設電壓數值進行調整，使得該可變電阻元件(34)兩端之降壓預設數值產生變化；於進行充電時，該OPA運算元件(31)則依據該可變電阻元件(34)兩端之降壓預設數值進行判斷；例如將該可變電阻元件(34)之預設電壓，其數值調整為95%時，則該待充電裝置(80)之電池電量充電至95%時，則停止充電；當該可變電阻元件(34)之預設電壓，其數值調整為98%時，則該待充電裝置(80)之電池電量充電至98%時，則停止充電；故本創作具有可調整該待充電裝置(80)其充電量大小之功效。

本創作該控制電路模組(30)之二極體元件(35)，係串聯於各該OPA運算元件(31)之輸出端與輸出模組(40)間，於該輸出模組(40)聯結該待充電裝置(80)於充電時，該待充電裝置(80)之電池會有放電的情形，此電流即為逆電流，會造成該控制電路模組(30)內部燒毀；故本創作設置該二極體元件(35)以防止逆向電流產生。

本創作之該電量顯示模組(60)，係與該儲電模組(10)相聯結，其可偵測該儲電模組(10)目前之電量大小，並於該顯示元件(61)顯示該儲電模組(10)目前的電量狀況，而具有電量顯示之功效。另一方面，本創作該待充電裝置(80)可為各式市面上之電子產品，包括手機、平板電腦、衛星導航、遊戲機、音樂撥放裝置、相機、智慧手環或智慧眼鏡等均可適用，使用範圍極廣；同時，本創作該控制電路模組(30)其整體構件簡單，製造成本低，可提升實用性及經濟價值。

綜合上述，本創作所揭露之「行動電源之防止電源過充裝置」，係提供一可防過充及防逆電流之行動電源電路保護技術，其將具有各該OPA運算元件、電壓控制元件繼電器元件及可變電阻元件等元件之該控制電路模組，以預設方式聯結配置，並與各該儲電模組、輸入模組、輸出模組充電量調整模組及電量顯示模組相互接設所達成，同時又具有調整充電量及顯示該儲電模組目前電量之效果，且其技術應用具體，整體結構簡單，製造成本低，而獲致一穩固實用性及經濟價值高之行動電源裝置，俾使整體確具產業實用性及成本效益，且其構成結構又未曾見於諸書刊或公開使用，誠符合新型專利申請要件，懇請鈞局明鑑，早日准予專利，至為感禱。

需陳明者，以上所述乃是本創作之具體實施例及所運用之技術原理，若依本創作之構想所作之改變，其所產生之功能作用仍未超出說明書及圖式所涵蓋之精神時，均應在本創作之範圍內，合予陳明。