CN102201761A - 供电模块、系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种供电模块、系统及其方法，其供电系统包括：一电子装置，具有一电池模块设置于电子装置的壳体内部；以及一供电模块，具有一发电模块，发电模块具有一第一基板与一第二基板，且发电模块根据该第一基板与该第二基板的一温差以产生一电力；其中，供电模块与电子装置耦接以提供电力至该电子装置。因此，电子装置即可获得额外的电力供应，以延长电子装置的使用时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种供电模块及其方法，特别涉及一种应用温差产生电能的供电模块、系统及其方法。
背景技术
随着电子科技的日新月异，便携式电子产品越来越多样化，如笔记本电脑、移动电话、个人数字助理(PDA)、CD/MP3随身听、数字相机、掌上型GPS全球卫星定位系统、便携式多媒体装置(Portable Multimedia Player；PMP)等。这些便携式电子装置，都需利用电池作为其主要电力来源。然而，这些电池所能储存的电力有限，如笔记本电脑等耗电量较大的电子产品，电池仅能提供数小时的使用时间。若是需要长时间使用，则需要携带多个备用电池，或是用一个具有市电供应的插座，通过一个电源转接器将一般交流电转换成便携式电子装置使用的稳压直流电，以驱动电子产品运行。由于电池储电量的限制，造成这些便携式电子产品在使用上产生极大不便。
为了便于携带及随时随地可用的目的，所有便携式电子产品无不朝向轻薄短小的方向来设计。但是，电池储电量的限制，造成使用者需要额外携带多个备用电池或是电源转接器，违反了便于携带的设计概念。反而造成便携式电子装置的体积与重量的增加，造成携带上的不便。
另外，电源转接器必须在有市电提供的场所才能使用，且须在充电时间内固定于一地点，并将电源转接器连接至市电插座，才能对便携式装置进行充电。如此，则降低了便携式电子装置的随身携式的便利性。
发明内容
本发明的目的在于提供一供电模块，可通过温差产生电能，并可对电子装置进行充电或是维持电子装置的运行。
本发明的另一目地在于提供一供电方法，使得一供电模块通过一温差以产生电能，并可对电子装置进行充电或是维持电子装置的运行。
本发明的上述目的是这样实现的：一种供电方法，其中包括：提供一发电模块，且该发电模块具有一第一基板及一第二基板；将该发电模块的该第一基板设置于与该第二基板不同温度的一物体上，用以改变该第一基板的温度；发电模块根据该第一基板与该第二基板的温差，产生一电力；以及将该电力供应至一电子装置。
本发明所述的供电方法，其中该发电模块产生的电力为一直流电，且该直流电正比于该第一基板与该第二基板的温差。
本发明还提供一种电子装置的供电模块，其中包括：一发电模块，具有一第一基板与一第二基板，且该发电模块根据该第一基板与该第二基板的一温差以产生一电力；一变压电路，与该发电模块耦接，用以对该电力的一电压进行转换；以及一整流电路，与该变压电路耦接，用以对该电力的一电流进行整流，以产生一直流电。
本发明同时提供一种供电系统，其中包括：一电子装置，具有一壳体以及一电池模块，且该电池模块设置于该壳体内；以及一供电模块，具有一发电模块，该发电模块具有一第一基板与一第二基板，且该发电模块通过该第一基板与该第二基板的一温差而产生一电力；其中，该供电模块与该电子装置耦接用以将该电力供应至该电子装置。
上述发电模块的该第一基板与该第二基板可为具有温度传导功能的基板，且可为铝板、铜板以及陶瓷板的其中之一所形成，并且最好还有多个N型材料与P型材料交错排列于该第一基板与该第二基板之间，且该N型材料与该P型材料可为碲化铋(Bi2Te3)、碲化铅(PbTe)、硅化锗(SiGe)、碳(C)、硅化铁(FeSi2)、锑化钴(CoSb3)、锑化锌(Zn4Sb3)的至少其中之一所形成。
上述供电模块可以采用如下方式之一设置：整合于该电子装置内部、整合于该电子装置的一壳体、贴附于该电子装置的一表面、或是分离设置于该电子装置外部。
本发明可通过一供电模块，在任何时间与任何地点，利用一温度的差异而产生电能，即可实现延长电子装置使用时间，及对电子装置进行充电的功效。
以上的概述与接下来的详细说明及附图，是为了能进一步说明本发明为实现预定目的所采取的方式、手段及功效。而有关本发明的其它目的及优点，将在后续的说明及附图中加以阐述。
附图说明
图1为本发明的发电模块的结构示意图。
图2为本发明实施例的供电系统的模块示意图。
图3A至图3D为本发明供电模块实施例的示意图。
图4为本发明实施例的供电方法的流程步骤示意图。
主要组件符号说明
1发电模块
2供电系统
11第一基板
12第二基板
13连接片
14N型材料
15P型材料
16、17导线
20供电模块
21变压电路
22整流电路
23控制模块
24电池模块
25负载
26电子装置
31壳体
32连接线
S41-S44供电方法的流程步骤
具体实施方式
图1为本发明的发电模块的结构示意图。
发电模块1是一种利用热电效应(thermoelectric effect)原理，根据发电模块1两侧基板不同的温度产生一温差，即可直接将热能转化为电能的全固态能量转化发电装置。其为全固态热电变换材料所组成，所以无化学反应，也无机械移动部份，因此具有无噪音、无污染、无磨损、重量轻，使用寿命长等优点。其中，热电效应在热电变换材料中，利用温差产生电压(热电动势)的现象、也即利用席贝克效应(Seebeck effect)，通过将热能量直接变换为电能所进行的发电。
发电模块1具有第一基板11及第二基板12。在第一基板11与第二基板12之间，设置有多个N型材料14与多个P型材料15，多个N型材料14与P型材料15交错排列于第一基板11与第二基板12之间。利用多个连接片13，将多个N型材料14与P型材料15以串联的方式依次连接。再通过导线16、17与所述多个N型材料14与P型材料15串联的两个端点的连接片13连接，以将多个N型材料14与多个P型材料15所产生的电力导出到发电模块1外部。其它的实施方式，也可将多个N型材料14与P型材料15以并联的方式来实现，也可利用单一种类材料，如单一N型材料或是单一P型材料，以串联或是并联的方式来实现发电模块1。
其中，第一基板11以及第二基板12可为铝板、铜板或是陶瓷板等具有良好温度传递功能的材料，以便传导温度。N型材料14及P型材料15可为金属材料，如碲化铋(Bi2Te3)、碲化铅(PbTe)、硅化铁(FeSi2)等材料，也可为半导体材料，如硅化锗(SiGe)、碳(C)等材料，或是复合式材料，如碲化铋/锑化钴(Bi2Te3/CoSb3)、碲化铋/锑化锌(Bi2Te3/Zn4Sb3)、锑化钴/锑化锌(CoSb3/Zn4Sb3)等。其中，以金属材料形成的发电模块1具有约3％的发电效率，以半导体材料形成的发电模块1则具有约12％的发电效率，而以复合式材料形成的发电模块1则具有约4至6％的发电效率。因此，本发明的最佳实施例为使用半导体材料的发电模块1。
当使用发电模块1进行发电时，需要对第一基板11或是第二基板12进行加热(或降温)，使第一基板11与第二基板12产生一温差。第一基板11或第二基板12的温度会传递至多个N型材料14及多个P型材料15的一侧，并利用多个N型材料14及多个P型材料15上下两侧的温差传导而产生一电流，再利用连接片13将多个N型材料14及P型材料15串联所产生的电流累积成具有一电压与一电流的可被利用的直流电，最后通过导线16、17，将产生的直流电传递至发电模块1的外部以便使用。
一般来说，发电模块1串联越多的N型材料14及P型材料15，可产生越大的电力。并且，当发电模块1的第一基板11与第二基板12的温差越大，其所能产生的电力也越大。举例来说：当第一基板11与第二基板12的温差达到40℃时，发电模块1即可产生一电压约8V，电流约3A的电力(根据发电模块1所具备的热电材料的种类及数目的不同，其发电量也会不同)。此电力规模已足够提供大多数的便携式装置运行，并且也足够对大多数的便携式装置进行充电。另外，也可将多个发电模块1串联或并联，即可产生更大的电力，以用于更耗电的电子产品20使用。
图2为本发明实施例的供电系统的模块示意图。
供电系统2包括一供电模块20可产生一电力，以及一电子装置26可接收供电模块20的电力以进行充电或维持运行。
供电模块20具有一发电模块1、一变压电路21与发电模块1连接，以及一整流电路22与变压电路21连接。发电模块1可通过第一基板11与第二基板12的温差产生电力，再通过变压电路21以及整流电路22，对该电力进行变压及整流，以产生一具有适当电压与电流的直流电。电子装置26具有一电池模块24，以提供一电力至负载25，用以产生电子装置26的特定功能，并且具有一控制模块23。
控制模块23与整流电路22、电池模块24及负载25连接，以对供电模块20产生的电力进行配置。即当电池模块24持续消耗电能时，控制模块23可将供电模块20产生的直流电传递至电池模块24以进行充电。当电池模块24所储存电能为其上限值时，控制模块23可将供电模块20产生的电能直接传递至负载25，以维持电子装置26运行。
因此，电子装置26可通过电池模块24所提供的电力运行，同时可通过供电模块20产生的电力，对电池模块24进行充电。或是通过供电模块20产生的电力以维持运行。则电子装置26的电池模块24可持续进行充电，仅当供电模块20产生的电力低于负载25所消耗的电力时，电池模块24的储电量才会开始降低，因此电子装置26的使用时间可大幅延长。
图3A至图3D为本发明供电模块实施例的示意图。
一般便携式的电子装置26，通常具有一电池模块24设置于电子装置26内部或是一侧，以作为其电力来源。
如图3A所示，可将供电模块20设置于电子装置26的壳体31的内部。供电模块20的发电模块1可利用电子装置26运行时所产生的热量，使第一基板11与第二基板12产生一温度差，以产生电力，来供电子装置26进行充电或是运行。
另外，当使用者握持电子装置26时，使用者的体温也可使发电模块1的第一基板11与第二基板12产生一温差，以产生电力。甚至，当使用者将电子装置26放置于一较高温度/较低温度的物体上时，第一基板11与第二基板12也可产生一温差，以产生电力。
图3B所示，也可将供电模块20与电子装置26的壳体31整合，以对电子装置26提供额外的电力供应。当使用者握持电子装置26时，即可通过使用者的体温，使供电模块20的发电模块1的第一基板11与第二基板12产生温差，以产生电力。当然，也可将电子装置26放置于较高温度/较低温度的物体上，即可因此在第一基板11与第二基板12产生温差，以产生电力。
图3A与图3B比较，将供电模块20与电子装置26的壳体31整合为一体，可使外界环境温度可以更好地传递至第一基板11或第二基板12上，以产生更大的电力。
如图3C所示，可将发电模块1制作成一供电模块20，并贴附于电子装置26的壳体31表面，并通过一连接线31，以对电子装置26提供额外的电力供应。
供电模块20的发电模块1可通过电子装置26运行时所产生的热量，使发电模块1的第一基板11与第二基板12产生温度差，以产生电力。也可通过使用者握持电子装置26时体温的传递，使发电模块1的第一基板11与第二基板12产生温差，以产生电力。也可将电子装置26放置于较高温度/较低温度的物体上，即可使第一基板11与第二基板12产生温差，以产生电力。
如图3D所示，可将供电模块20分离设置于电子装置26外部，通过一连接线32，以对电子装置26提供额外的电力供应。此时，供电模块20可放置于任何高温/低温的物体上，即将供电模块20设置于具有不同于第一基板11或是第二基板12温度的物体上，例如：靠附于装盛热咖啡或是热饮品的杯子、贴附于窗户上或是放置于其它任何可产生温差的物体或装置上。当对供电模块20提供越大的温差时，即可产生越大的电力，以供电子装置26运行。
供电模块20的发电模块1可不停地从环境温度、使用者的体温或是电子装置26运行时产生的热量，使第一基板11与第二基板12产生温度差，从而不停地产生额外的电力，电子装置26的使用时间即可大幅度延长。甚至，若是长时间提供足够大的温差，则电子装置26可能永远不再需要提供其它的电力对电池模块24进行充电，实现节能的目的。
图4为本发明实施例的供电方法的流程步骤示意图。
根据本发明实施例，首先，须先具备一供电模块20，如步骤S41所示。将供电模块20设置于一具有较高温度/较低温度的物体上，即将供电模块20设置于具有不同于第一基板11或是第二基板12温度的物体上，以使发电模块1的第一基板11与第二基板12产生一温差，如步骤S42所示。通过发电模块1的热电效应，将热能转换为电能以产生一电力，如步骤S43所示。最后，供电模块20将此电力提供至一电子装置26，以对电子装置26进行充电或是维持电子装置26运行，如步骤S44所示。
以上所述，仅为本发明的具体实施例的详细说明及附图而已，并非用以限制本发明，任何熟悉该项技术的人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰都应涵盖在本发明的保护范围中。
Claims (10)
1.一种供电方法，其特征在于，包括：
提供一发电模块，且该发电模块具有一第一基板及一第二基板；
将该发电模块的该第一基板设置于与该第二基板不同温度的一物体上，以改变该第一基板的温度；
该发电模块根据该第一基板与该第二基板的温差，产生一电力；且将该电力供应至一电子装置。
2.如权利要求1所述的供电方法，其特征在于，该发电模块的该第一基板与该第二基板为具有温度传导功能的基板，且为铝板、铜板以及陶瓷板的其中之一所形成，并且还有多个N型材料与P型材料交错排列于该第一基板与该第二基板之间，且该N型材料与该P型材料为碲化铋(Bi2Te3)、碲化铅(PbTe)、硅化锗(SiGe)、碳(C)、硅化铁(FeSi2)、锑化钴(CoSb3)、锑化锌(Zn4Sb3)的至少其中之一所形成。
3.如权利要求1所述的供电方法，其特征在于，该发电模块采用如下方式之一设置：整合于该电子装置内部、整合于该电子装置的一壳体、贴附于该电子装置的一表面、或是分离设置于该电子装置外部。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该发电模块产生的电力为一直流电，且该直流电正比于该第一基板与该第二基板的温差。
5.一种供电模块，其特征在于，包括：
一发电模块，具有一第一基板与一第二基板，且该发电模块根据该第一基板与该第二基板的一温差而产生一电力；
一变压电路，与该发电模块耦接，用以对该电力的一电压进行转换；以及
一整流电路，与该变压电路耦接，用以对该电力的一电流进行整流，以产生一直流电。
6.如权利要求5所述的供电模块，其特征在于，该发电模块的该第一基板与该第二基板为一种具有温度传导功能的基板，且为铝板、铜板以及陶瓷板的其中之一所形成，并且还有多个N型材料与P型材料交错排列于该第一基板与该第二基板之间，且该N型材料与该P型材料为碲化铋(Bi2Te3)、碲化铅(PbTe)、硅化锗(SiGe)、碳(C)、硅化铁(FeSi2)、锑化钴(CoSb3)、锑化锌(Zn4Sb3)的至少其中之一所形成。
7.如权利要求5所述的供电模块，其特征在于，该发电模块采用如下方式之一设置：整合于一电子装置内部、整合于该电子装置的一壳体、贴附于该电子装置的一表面、或是分离设置于该电子装置外部。
8.一种供电系统，其特征在于，包括：
一电子装置，具有一壳体以及一电池模块，且该电池模块设置于该壳体之内；以及
一供电模块，具有一发电模块，该发电模块具有一第一基板与一第二基板，且该发电模块通过该第一基板与该第二基板的一温差而产生一电力；
其中，该供电模块与该电子装置耦接以将该电力供应至该电子装置。
9.如权利要求8所述的供电系统，其特征在于，该发电模块的该第一基板与该第二基板为一种具有温度传导功能的基板，且为铝板、铜板以及陶瓷板的其中之一所形成，并且还有多个N型材料与P型材料交错排列于该第一基板与该第二基板之间，且该N型材料与该P型材料为碲化铋(Bi2Te3)、碲化铅(PbTe)、硅化锗(SiGe)、碳(C)、硅化铁(FeSi2)、锑化钴(CoSb3)、锑化锌(Zn4Sb3)的至少其中之一所形成。
10.如权利要求8所述的供电系统，其特征在于，该供电模块采用如下方式之一设置：整合于该电子装置内部、整合于该电子装置的一壳体、贴附于该电子装置的一表面、或是分离设置于该电子装置外部。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110928 |