TW201004098A - Energy storage device, access device, and a combination thereof - Google Patents

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201004098 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於-種電力存取裝置 磁性電容做為儲能 、^-種應用 【先前技術】 +之m及其存取裝置。 隨著科技愈來愈進步，時， 的小型（薄*、 者為費者對造型精巧 、 ，）可攜式電子設備的需求日益成具，田^ 式電子產品越來越梦 凰 可攜 是產口处 a ，正確地選擇提供蓄電電能的電池 疋產，否開發成功的重要關鍵， ： 件應考慮到的諸如：外型 _，用電池的條 能、耗電率及充放電-欠數等工:V…度、溫度性 時首要者曰… 時間是設計筆記型電腦 要考1的問題之―。由於筆記型電腦工作溫度高、處 理斋速度快並具有CD_R0M和DVD等周邊配置，因此需要 非常強大的功率。鐘命、★ n 、日 ，-池08650)疋目前市面上能量密度最 同㈣取為經濟的電池，它被應用於多數筆記型電腦中。 而隨著超薄筆記型電腦和次筆記型電腦（— η。㈣。。幻的曰 漸々“丁，棱柱形鐘離子電池也憑借其小巧的外形 型電腦設計產業。 因此，電池對於筆記型電腦而言非常重要，若沒有電 池，筆記型電腦很難達到攜行移動運作。然而過去筆記型 電腦的電池以因為體積太大、無法標準化，因此需要針 對不同的機構及卫業設計，設計不同的電池包裝，這樣相 對會使電池的成本增加，且對於消費者而言，若是電池損 壞要更新也很麻煩，因為可能市場上早已停產該型電池， 201004098 或是即使有存貨，取得該存貨也是非常花時間。 此外，現今大都利用電池、電容或超級電容（Super capacitor)作為電能儲存元件。電容雖然在製程上較為簡單 ，但因其儲存容量小，只能當做短暫儲能使用。而電池主 要是利用化學能的方式來進行能量儲存，因此其能量儲存 密度明顯優於一般電容，而可應用於各種電力供應裝置， 但是缺點是：其所能產生之瞬間電力輸出會受限於化學反 應速率，而無法快速的充放電或進行高功率輸出，且充放 電次數有限，過度充放時易滋生各種問題，例如：目前所 使用的蓄電池，雖然標榜著可重複使用，但還是有其 壽命之限制。在多次充放電或長時間不使用的情況下，蓄 電池的容量會下降，且容易損壞，原因在於蓄電池是利用 化學能轉換為電能，化學物質要常保其活性，才不至於失 效變質，當原來的化合物活性都作用完或將近用完時，便 無法再進行新的化學反應，進而導致蓄電池老化而宣告壽 終。 超級電容是一種介於電池與電容間的元件，又稱雙電 層電容（Electrical Double-Layer Capacitor)，其具有比普通 電容更大的容量，但其缺點是：因有化學材料而具化學特 性，而易有如電池的漏電缺點，又加上因還有部份是物理 特性之放電速度快的現象，如此一來就產生有很快就會沒 電的現象，無法達到有效蓄電功能。甚至，超級電容的耐 壓度不高，内阻較大，因此不可以用於交流電路，且如果 使用不當會造成電解質泄漏等現象。 201004098 放電次數）、古=1 儲能元件並無法同時具備壽命長（高充 筑）阿月巨量館存密唐、硌网古丄十 電等優點。 Β阿功率輸出及快速充放 所μ，開發一種具有標準尺寸且 放電次數）、其的吾紗〜 于，、備可〒長（咼充 電等優點㈣ΓΓ 、瞬間高功率輸出及快速充放 【發明内容】It置供可攜式電子裝置使用為有其必要。 高充放雷A本發明之目的，係在提供—種同時具備壽命長（ 充斂.：人數”高能量儲存密度、瞬間高功率輸出及快速 充放電等優點，且可供内置 夬速 早驴罢aLa 包丁衣直門#、或外接於電 、曰卜錢用的儲能裝置及存取裝置的組合。 於疋’本發明儲能褒f及存取裝4的組合 一 儲能裝置及一存取裝置。 存電2能裝置^含：一外殼、一個位於該外殼内用以儲 月匕、磁性電谷（magnetlc capach〇r)單元，以及—與誃 性電容單元連接且外露於該外殼之導接介面。 / 該存取裝置包括殼體，界定一容置空間及一供該 儲能裝置置入該容置空間中的開口； 一存取介面，與該導 接；I面電性導接；—充電單元，與存取介面電性連接；一 電壓調節單元，與該存取介面電性連接；及—控制單元， 與忒存取介面、該充電單元及該電壓調節單元電性連接， 以控制該充電單元對該儲能裝置充電或控制該電壓調節單 兀對該儲能裝置之輸出電壓進行升/降壓轉換，以輸出一= 電壓。較佳地，該磁性電容單元包含至少一個磁性電容戋 201004098 包=由複數個磁性電容（Mea_串聯、並聯或串並聯方式組 成的一磁性電容組。 較佳地，該磁性電容包含有一第一磁性電極、一第二 磁性電極以及設於其間之一介 叙$ _心+ "電層，其中該第一磁性電極 與第—磁性電極内具有磁偶 乂抑制该磁性電容之漏電流 〇 較佳地’該第一磁性電極包含有 有排列成第一方向之磁偶極；— 磁性層” 第二方向之磁偶極，·以及—隔離層，具有排列成 权於該弟-磁性層與該第二磁性層之間·其中該第一方向 與：二向，歧向，以抑制該磁性電容之漏電流。 土元素，評磁性電極與第二磁性電極係包含有稀 土兀素该介電層係由氧化鈦（Ti0卜 β. ( 〇3)、氧化鋇鈦（BaTi〇3)或 丰導體層所構成。其中該半導體層為氧切。 較佳地，該儲能裝置更自乜—< 覆蓋於兮邋姑人 叹於該外殼且可滑動地 復蛊於忒導接介面上方的蓋 a 裝置之容置空間時，該蓋體合^該館能裝置置入該存取 導接介面進行存取動作β B開以便該存取裝置對該 較佳地，该控制單元在判 ▲ 臨界值且確定該充電單 …4置之電量低於- -^^ Ab 連接S亥輸入電源時，令該充電星 兀對該儲能裝置進行充電。 了 電早 較佳地，該控制單元在判 臨界…定該電壓調c置之電量高於- 節單元對該儲能裝置之輪出 負載時’令該電壓詞 冤堅進仃升/降壓轉換，以輪出 201004098 該定電壓供給該負載。 較佳地，該存取裝置更連接一變壓器，該變壓器與— 交流市電連接，以將該交流市電轉換成一直流電壓並輸出 給該充電單元。 較佳地，該存取裝置更包括一受該控制單元控制之顯 示單元，用以顯示儲能裝置之電力及使用狀態。 ‘ 較佳地，該導接介面和該存取介面皆包括對應的一正 極接點及一負極接點。 較佳地’該儲能裝置更包括一偵測該儲能裝置之溫声 的溫度感測器’且該導接介面更包括—與該溫度感測器二 接的偵測接點，該存取介面更包括—與該控制單元連接的 ㈣接點，該二偵測接點將該溫度感測器提供的溫度資訊 傳給4控制早兀，使該控制單元根據該溫度資訊控制該充 電單元的充電電流大小。 較佳地，5亥磁性電容單元更包括一過電流保護電路， 其連接在該磁性電容組之正、負極兩端之間，用以保護該 磁性電容組不致因充/放電電流過大而燒燬。 較佳地，遠過電流保護電路包含一與磁性電容組的正 極端連接的保險絲及一保謨 … 1乐°隻電路’—串接在磁性電容組的 負極、並受該保護電路控 更电塔衩制的開關，以及一連接在該保謹 电路與磁性電容*且的倉搞4山夕押&兩 性電容租㈣該電阻須測該磁 據=的流並送給該保護電路，該保護電路可根 2輪出電流蚊是否切斷該開關，使該磁性電容組停止 201004098 較佳地，該儲能裝置的外殼是呈薄型或卡片型。上述 發明内容藉由在存取裝置中設置充電單元對儲能裝置充電 ，並設置電壓調節單元對儲能裝置的放電電壓進行穩壓轉 換，且藉由控制單元根據儲能裝置的狀態以及是否連接外 部電源或負載，適時地控制充電單元或電壓調節單元作動 ，以對儲能裝置進行適當的充/放電作業。 本發明之另一目的，係在提供一種可標準化大量生產 的儲能裝置。 因此本發明之儲能裝置，包括一外殼、一磁性電容單 元及一導接介面。該外殼具有一特定尺寸。該磁性電容單 元由至少一磁性電容組成，用以儲存電能。該導接介面與 該磁性電容單元電連接且外露於該外殼，供用以存取該磁 性電容單元。較佳地，該磁性電容儲能卡更包括一設於該 外殼且可滑動地覆蓋於該導接介面上方的蓋體。 較佳地，該導接介面包括一正極接點和一負極接點。 較佳地，該磁性電容儲能卡更包括一設於該外殼内部 並與該磁性電容單元電連接的溫度感測器。 較佳地，該導接介面更包括一偵測接點，其與該溫度 感測器連接，用以輸出該溫度感測器測得之溫度資訊。 較佳地，該磁性電容單元包含由複數個磁性電容以串 聯、並聯或串並聯方式組成的一磁性電容組。 較佳地，該磁性電容包含有一第一磁性電極、一第二 磁性電極以及設於其間之一介電層，其中該第一磁性電極 與第二磁性電極内具有磁偶極以抑制該磁性電容之漏電流 10 201004098 較佳地，該第一磁性電極包含有：一第—磁性層，具 有排列成第-方向之磁偶極第二磁性層，具有排列成 第二^向之磁偶極；以及一隔離層，包含有非磁性材料， 設於該第一磁性層與該第二磁性層之間；其中該第一方向 與該第二方向互為反向’以抑制該磁性電容之漏電流。 一較佳地，該第一磁性電極與第二磁性電極係包含有稀 土元素，該介電層係由氧化鈦（Ti〇3)、氧化鋇鈦（BaTi03)或 -半導體層所構成。其中該半導體層為氧化石夕。 較佳地，該儲能裝置的外殼是呈薄型或卡片型。 上述儲能裝置由於可以被設計成單一尺寸（標準化、 薄型化）’其厚度可以設計成像3·5料碟片_樣或者更薄 ’因此生產者不僅可標準化大量生產，而且消費者可以_ 易地更換電池’出門時也可以多帶幾片薄型化或卡片型的 U裝置在身上’如此不但使電池製造成本下降，更增加 實際使用的便利性。 的儲能裝 以增加其 甚至，可以將單一尺寸（標準化、薄型化 置於便利商店、超商、專賣店進行回收、販售 普及使用性。 且，由於儲能震置的體積小更適合諸如筆記型電腦、 手機、PDA之類的可攜式電子產品使用，因此，存取裝置 上甚至可以設置多個容置空間供儲能裝置插置，以同時或 t輸出該等儲能裝置的電力給可攜式電子產品使用。 【實施方式】 201004098 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配合參考圖式之兩個較佳實施例的詳細說明中，將可 清楚的呈現。這兩個實施例主要不同處在於其中第—實施 例是外接於一電子裝置外面，而第二實施例是内置 子裝置中。 ' 明參見圖1及圖2,是本發明存取裝置的第—較佳實施 :之外觀及内部電路方塊示意圖。本實施例的存取裝置^ 是供-儲能裝置2插置，以對儲能裝i 2充電或輸出儲能 裝置2的電力供給與其連接的負載。 存取裝置1包括一殼體1〇以及容置於殼體1〇中的一 ㈣板1〇0，電純100上設有一控制單元13和分別受控 制単兀13控制的-充電單$ 12、一電壓調節單元14、一 顯示單元！9,以及分別與充電單元12及電壓調節單元μ 電連接的一存取介面15。 、殼體1〇内部界定有一供儲能裝置2容納的容置空間16 以及一供儲能裝置2置入容置空間Μ中的開口卩。存取介 面15位於谷置空間16中且包括用以與儲能裝置2電連接 的兩電極接點151 ' 152以及-偵測接點153。此外，在私 體的-侧面設有-與電壓調節單元14電連接的供電插 孔18，用以供一負載插接以輸出電源給負載。 而存取咸置1更外接-透過電源線連接至交流市電 (:叫的變壓器η，以經由變壓器_交流市電轉換成一直 机電壓後輸入給充電單元丨2。 充電單元12透過存取介面15與儲能裝置2電連接， 12 201004098 二要根據變壓器11提供的直流電壓產生-充電電壓對儲 ^ 充電。關於充電單元12之實體電路，可以利用 AR TECHNOLOGY生產之型號為LTC1325(電池管理元 件）的凡:規格書中揭露的—電池充電電路來實現。 電乂調即單兀14透過存取介面15與儲能裝置2電連 、對儲犯裝置2輸出的電壓（放電電壓）進行升/降壓 =換：：見圖3所示，是本實施例之儲能裝置2的充放電 ’ &不思圖’由圖中顯示的放電曲線可知 電時的電壓並非如同一般蓄電、、也维持/ a 又頁电池維持在一定值，而是呈現 以放電時間迅速遞減的趨勢。因此，在本實施例中，必 需透過電®調節單元14對儲能裝置2的放電電壓進行適當 料/降壓轉換，以由電壓調節單元14輸出維持在一定值的 定％壓（直流電壓）至供電插接孔18。 八控制單it 13連接充電單元12、電壓調節單元14及存 取’:面15’用以適時地控制充電單元12對儲能裝置2充電 ’或控制該電Μ調節單元14對儲能裝置2之輸出電塵進行 升/降壓轉換。 能裝置2包含一外殼2〇、一包覆在外殼2〇内的磁性 電谷早π 21以及與磁性電容單元21電性連接且外露於外 设20表面（圖】是以外露於外殼底面為例），用以與存取介 2 15對接的-導接介面22。導接介面22包括用以與存取 …的正、負電極接點⑸、152電性接觸的正、負電 極接點221、222 ’以及一债測接點223 ;侦测接點奶與 设於儲能裝置2内部的一溫度感測器(圖未示)連接，用以將 13 201004098 溫度感測器所感測之溫度資訊透過與其電性接觸的债測接 點153送給控制單元π。 且如圖4所示，在儲能裝置2的外殼2〇上更設有一可 滑動地覆蓋導接介面22的蓋體23 ’做為保護使用，當儲能 裝置2置入存取裝置i内時，蓋體23會被存取裝置i推開 ，使導接介面22外露而可以與存取介面15電連接以供存 取裝置1進行存取動作。 磁性電容單元21的容量可以視儲能裝置2的應用領域 或使用對象所需電力來設計，它可以只由單一個磁性電容 構成或由複數個磁性電容以串聯、並聯或串並聯方式組成 一磁性電容組。 本發明之一特徵在於使用磁性電容作為能量儲存裝置 :及電力來源。值得注意較，相較於一般電纟，磁性電 可藉由於上、下電極處形成之磁場來抑制漏電流，並

大幅提升能量儲存密度，故可作為―極佳之能量儲存裳置 或電力供應來源。 θ 啊+貝她例之磁性電容與其他笞知能 :儲存媒介之比較示意圖。如圖5所示，由於習知能量儲 二二傳統電池或超級電容)主要是利用化學能的方式 仃&里儲存，因此其能量儲存密度將會明顯優於一般 ::，而可應用於各種電力供應裝置，但在此同時 月匕產生之瞬問雷+认，丄 /、 伊速的奋放Φ 會受限於化學反應速率，而無法 、速的充放電或進行高功率輪屮Β 度充放時易滋生各種門題出，且充放電次數有限，過 種問蟪。相較於此，由於磁性電容中儲 14 201004098 存的此里全部係以電位能的方式進行儲 τ 1¾ jt匕，降 7 曰 σ —―般電池或超級電容匹配的能量 、- 充分保有電容的特性，而具有壽命長(高充 了 憶效應、可進行高功率輸出、快速充放電 ，‘“己 效解決當前電池所遇到的各種問題。 ，、故可有 請參考圖6，圖6為本發明一實施 的結構示音闇n Λ她例中之磁性電容400 m ，磁性電容_係包含有-第 介電層J。110、;第二磁性電極120,以及位於其間之- ^ 其中第一磁性電極與第二磁柯蕾4 由具磁性的導雷#料 電極120係 導電材枓所構成，並藉由適當的外加 '化，使第一磁性電極J J 〇盥第_ 丁 磁馄朽f 〇與第一磁性電極120内分別形成 禺極（magenetlc dip〇le)U5 卹接# , 以於磁性電容400内 場，對帶電粒子的移動造成 性電容侧之漏電流。 化成办曰*而抑制磁 中一15與⑵㈣ 到磁mη 項技藝者而言，應可瞭解 路蟲上 ^ 實牙'上係由夕個整齊排列的微小磁偶極 所疊加而成，且力士政ηα山 發月中，磁偶極115與125最後形成的 方向並無限定，例如 共 了扣向同一方向或不同方向。介電層 13 0則係用來分隔當 隔弟一磁性電極1丨〇與第二磁性電極120， 以於第一磁性電極110 '、第—磁性電極120處累積電荷，儲 仔Έ位能。 雷 月之實靶例中，第一磁性電極UQ與第二磁性 5 120係包含有磁性導電材質，例如稀土元素，介電層 15 201004098 130係由氧化鈦（Ti〇3)、氧化鋇鈦（BaTi〇3)或—半導體層， 例如氧化矽（silicon oxide)所構成，然而本發明並不限=此 ’第-磁性電極110、第二磁性電極12〇與介電層 視產品之需求而選用適當之其他材料。 比喻說明本發明磁性電容之操作原理如下。物質在— 定磁場下電阻改變的現象，稱為「磁阻效應」，磁性： 合金材料一般都有這種磁電阻現象，通常情況下，物0 電阻率在磁場中僅產生輕微的減小；在某種條件下，電阻 率減小的幅度相當大，比通常磁性金屬與合金材料的磁恭 阻值馬出U)倍以上，而能夠產生很龐大的磁阻效應。若： 進一步結纟MaXwell-Wagner電路模型，磁性顆粒複合介= 中也可能會產生很龐大的磁電容效應。 在習知電容中，電容值C係由電容之面積A、介電層 :介電常數-及厚…定’如下列公式。然而在本發明 中’磁性電容彻主要利用第—磁性電極m與第二磁性電 極120令整齊排列的磁偶極來形成磁場來，使内部储存的 :::同：自旋方向轉動’進行整齊的排列，故可在同樣 條件下’谷納更多的電荷，進而增加能量的儲存密度。類 比於習知電容，磁性電纟彻之運作原理相當於藉由磁場 之作用來改變介如30之介電常數，故而造成電容值之 大幅提升。 疋 電層130 此外，在本實施例中，第_磁性電極11〇與介 16 201004098 之間的介面m以及第二磁性電極120與介電層i3〇之間 的介面m均為一不平坦的表面，以藉由增加表面積a的 方式，進一步提升磁性電容400之電容值c。 請參考圖7,圖7為本發明之另_實施例中第—磁性電 極110之結構示意圖。如圖7所示，第一磁性電才亟11〇係為 -多層結構，包含有一第一磁性層112、一隔離層114以及 -第二磁性層116。其中隔離層114係由非磁性材料所構成 ，而第-磁性層112與第二磁性層116則包含有具磁性的導 電材料，並在磁化時，#由不同的外加電場，使得第—磁 性層112與第二磁性層114中的磁偶極113與117分別具有 不同的方向，例如在本發明之—較佳實施例中磁偶極⑴ 與117的方向係為反向，而能進一步抑制磁性電容4〇〇之漏 =流。此外，需要強調的是，磁性電極11〇之結構並不限於 珂述之三層結構’而可以類似之方式，以複數個磁性層與 非磁性層不斷交錯堆疊，再藉由各磁性層内磁偶極方向的 調整來進一步抑制磁性電容4〇〇之漏電流甚至達到幾乎 無漏電流的效果。 此外，由於習知儲能元件多半以化學能的方式進行儲 存都需要有一定的尺寸，否則往往會造成儲能等效 率的大巾田下降。相較於此’本發明之磁性電容400係以電 ^的方式進行儲存’且因所使用之材料可適用於半導體 ^私故可藉由適當的半導體製程來形成磁性電容400以 及周邊b路連接’進而縮小磁性電容彻之體積與重量， 由於此製作方法可使用一般半導體製程，故在此不予贅述 17 201004098 請參考圖8,圖8為本發明另—實施射—磁性電容組 則之示意圖。承前所述，在本實施例中，係、利料導體製 程於一珍基板上製作複數個小尺寸的磁性電容糊，並藉由 適當的金屬化製程，於該複數個磁性電容4〇〇間形成電連 接，從而構成-個包含有多個磁性電容4〇〇的磁性電容纽 湖，再以磁性電容組作為能量儲存裝置或外部裝置的 電力供應來源。在本實施例中’磁性電容组則内的複數 個磁性電纟_係以類似陣列的方式電連接，，然而本發明 並不限於此’而可根據不同的電壓或電容值需求，進行適 當的串聯或並聯，以滿足各種不同裝置的電力供應需求。 且儲能裝置2可以被設計成具有單一尺寸的薄型或卡 片里外觀’其厚度可以設計成像3 5忖軟碟片—樣或者更薄 ’因此生產者不僅可標準化產生，而且消費者可以輕 易地更換電池’出門時也可以多帶幾片電池卡在身上，如 不仁使電池衣造成本下降，更增加實際使用的便利性。 甚至，可以將單-尺寸（標準化、薄型化）的儲能裝 置；便利商店、超商、專賣店進行回收、販售，以增加其 普及使用性。 且，由於儲能裝置的體積小更適合諸如筆記型電腦、 手機PDA之類的可攜式電子產^使用，因此，存取裝置 上甚至可以s又置多個容置空間供儲能裝置插置，以同時或 輪流輪出該等儲能褒置的電力給可攜式電子產品使用。當 =匕裝置2置入存取裝置丨的容置空間，且存取介面u 18 201004098 與導接介面22電連接時，設若儲能裝置2仍存有部分電力 ，儲能裝置2會輸出電壓給電壓調節單元14，使電壓調節 單兀》14提供一定電壓給控制單元13，讓控制單元η可以 ，始運作並透過兩電極接點151、152偵測儲能裝置2的電 1疋否低於一臨界值（例如低於總電量的25%)，若是，由顯 不單70 19顯不低電力訊息，並且判斷此時變壓器11是否有 提供一直流電壓給充電單元12(即變壓器u是否有連接至 ^流市電）’若是，則令充電單元m作以對儲能震置2進 订充電，同時控制單元13選擇使用變壓器u提供的電源並 根據债測接點153傳來之儲能裝£ 2溫度資訊控制充電電 肌，使儲能裝f 2不致在充電過程中因充電電流太大而過 當控制單元13偵測儲能裝置2已充飽電，即令充電單 元12停止工作並透過顯示單元19顯示充電完畢訊息。电 而當控制單元13 _儲能裝置2之電力高於臨界值時

’則令顯不單元19顯示目前電力訊息’並且在判斷一負載 插接至供電插接孔18時， 于則7罨壓調即早兀14將儲能裝 一輪出電壓轉換成-定電壓後輪出給負栽使用。顯示 早疋19在本實施例中是以液晶顯示器為例，但也可 光二極體或其它習知的顯示元件。 再者，為了保護儲能裝置2中的磁性電容單元2丨，4 不致因輸出/入電流過大而燒燬，如圖9所示， 磁性電容單亓9 ! 士 \ ^ 泣料* 了磁性電容（組)211外，還包括一心 抓“路2U。過電流保護電路212中包含—連接在磁七 19 201004098 電容（組）2Π的正極端與正電極接點ι51之間的保險絲2i3 及-保護電路214，一串接在磁性電容（組）211㈣極端並 受保護轉2U控制的開關215，以及一連接在保護電路 214與磁性電容（組）211的負極端之間的電阻MG。其中保險 ^ 13在磁!·生電奋（組）211充/放電過程中冑流經電流過大 時會過熱燒斷，以保護磁性電容（組）211 ;電阻216债測磁 性電容（組)2U的輸出（放電）電流並送給保護電路214，使保 護電路214發現輸出電流突然變大時可以立即切斷開關 ，使磁性電容（組）211停止供電，以保護磁性電容（組）2ιι不 致因輪出電流過大而燒燦。 ,、T-找V,，丁 f衣夏的笫二較隹膏 例，與第一實施例唯一不同的是，本實施例的存取裝置2 是内置於-電子|置’例如筆記型電腦3巾，因此，存取 裝置1不需要再外接變壓器也無需設置顯示單元，合 ，取裝置！要對儲能裝i 2充電時，如同f知的做法，; 3己型電腦3需要透過—外接變壓器連接至交流市電過 ^器^交流市電轉成直流電M後再輸人筆記型電腦3，以 徒么、直流電壓給存取裝置1的古φ @ n 2社㈣ 取裝置1的充電…2用以對儲能裝置 j 且，控制單元Π可將儲能裝置2的電力及 使用狀態送給使用存取裝置 制〖取褒置1的夂己型電腦3的—顯示控 制包路，使將儲能裝置2 電腦3的一顯示器上。冑力及使用狀-顯不在筆記型 元 ’’T、上所述，上述實施例藉由在存取裝置1 12對儲能裝置2充電，並設置電壓調節單元 設置充電單 14對儲能 20 201004098 裝置2的放電電壓進行穩壓轉換，且藉 儲能裝置2的狀態以及是否連接外部電源或負^根據 控制充電單元12或電壓調節單 、，適時地 進行適當的充/放電作業。 作動1對儲能裝置2 惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已， f以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明中^利 範圍及發明說明内容所作之簡 月 早的寺效變化與修飾，皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1繪示本發明存取裝置及 儲能裝置的第一較佳實 施 例的外觀示意圖； 圖2繪示本實施例之存取裝置及儲能農置的内部電路 方塊圖； 圖3繪示本實施例之磁 圖； 性電容單元的充放電特性曲 線 具有一可滑 習知能量儲存媒 圖4繪示本實施例爻 動地蓋設於導接介面上的蓋體； 圖5繪示本實施例之磁性電容與其他 介之比較示意圖； 圖6綠示本實施例中磁性電容之結構示意圖； 圖7繪示本實施例之磁性電容另一實施例令第一磁性 電極之結構示意圖； .圖8緣示本發明另一實施例中-磁性電容組之示意圖 21 201004098 圖9繪示本實施例之一過電流保護電路的詳細電路圖 :及 圖10繪示本發明存取裝置的第二較佳實施例的實施狀 態示意圖。 22 201004098 【主要元件符號說明】 1 存取裝置 11變壓器 13控制單元 15存取介面 15 1正極接點 153偵測接點 2 儲能裝置 21磁性電容單元 23蓋體 221正極接點 223偵測接點 11 0第一磁性電極 11 2第一磁性層 115、125、113、117 磁偶 120第二磁性電極 132介面 400磁性電容 211磁性電容組 213保險絲 2 1 5開關 12充電單元 14電壓調節單元 19顯示單元 152負極接點 22導接介面 222負極接點 114隔離層 極 116第二磁性層 130介電層 500磁性電容組 212過電流保護電路 2 14保護電路 21 6電阻 23

Claims (1)

1. 201004098 十、申請專利範圍： 1. 一種儲能裝置及存取裝置的組合，包括： 〜U置’包含—外殼、—個位於該外殼内用以儲 存電能的磁性雷交I S 早兀’以及一與該磁性電容單元遠桩 外露於該外殼之導接介面；及 接且 一存取裝置，包括： <體界疋—容置空間及一供該儲能裝置置入 该容置空間中的開口； 存取介面，與該導接介面電性導接； 充電單7L，與存取介面電性連接； 一電壓調節單元’與該存取介面電性連接；及 一控制單元，與該存取介面、該充電單元及該電 :調節單元電性連接，以控制該充電單元對該儲能 名置充電或控制該電壓調節單元對該儲能褒置之輸 出電壓進行升/降壓轉換，以輸出—定電壓。 2·依申請專利範圍帛1項所述之組合，其中該磁性電容單 元包含至少一個磁性電容。 3·依申請專利範圍帛1項所述之組合，其t該磁性電容單 兀包含由複數個磁性電容以串聯、並聯或串並聯方式組 成的一磁性電容組。 4.依申請專利_ 3項所述之組合，其令該磁性電容包 ::-第-磁性電極、一第二磁性電極以及設於其間之 一介電層，其中該第一磁性電極與第二磁性電極内具有 磁偶極以抑制該磁性電容之漏電流。 24 201004098 5_依申請專利範圍第4項所述之組合，其中該第一磁性電 極包含有： 一第一磁性層’具有排列成第一方向之磁偶極； 一第二磁性層，具有排列成第二方向之磁偶極；以及 一隔離層’包含有非磁性材料，設於該第—磁性層與 5亥弟二磁性層之間； 其中°亥第方向與該第一方向互為反向，以抑制該磁 性電容之漏電流。 6·依申請專利範圍第4項所述之組合，其中該第一磁性電 極與第一磁性電極係包含有稀土元素，該介電層係由氧 化鈦（Ti〇〇、氧化鋇鈦（BaTi〇3)或一半導體層所構成。 7.依申請專利範圍第6項所述之組合，其中該半導體層為 氧化砂。 8·依申請專利範圍第1項所述之組合，其中該儲能裝置更包 括一設於該外殼且可滑動地覆蓋於該導接介面上方的蓋 體，當該儲能裝置置入該存取裝置之容置空間時，該蓋 體會被推開以便該存取裝置對該導接介面進行存取動作 〇 9.依申請專利範圍第1項所述之組合，其中該控制單元在判 斷該儲能裝置之電量低於一臨界值且確定該充電單元連 接該輸入電源時，令該充電單元對該儲能裝置進行充電 〇 10.依申請專利範圍第丨項所述之組合，其中該控制單元在 25 201004098 判斷該儲能裝置之電量高於 單元連接一負載時’令該電 輸出電壓進行升/降壓轉換， —臨界值且確定該電壓調節 壓調節單元對該儲能裝置之 以輸出該定電壓供給該負載 u·依申請專利範圍帛i項所述之組合，其中該存取裝置更 :接-變壓器，該變壓器與—交流市電連接，以將該交 流市電轉換成一直流電壓並輸出給該充電單元。 12·依申請專利範圍帛1項所述之組合，其中該存取裝置更 包括—受該控制單元控制之顯示單元，用以顯示該儲能 裝置之電力及使用狀態。 13·依申睛專利範圍帛i項所述之組合，其中該導接介面和 該存取介面皆包括對應的一正極接點及—負極接點。 14. 依申請專利範圍第13項所述之組合，其中該儲能裂置更 包括一偵測該儲能裝置之溫度的溫度感測器，且該導接 "面更包括一與該溫度感測器連接的偵測接點，該存取 介面更包括一與該控制單元連接的偵測接點，該二偵測 接點將該溫度感測器提供的溫度資訊傳給該控制單元， 使該控制單元根據該溫度資訊控制該充電單元的充電電 流大小。 15. 依申請專利範圍第3項所述之組合，其中該磁性電容單 凡更包括一過電流保護電路，其連接在該磁性電容組之 正、負極兩端之間，用以保護該磁性電容組不致因充/放 電電流過大而燒德免。 16. 依申請專利範圍第15項所述之組合，其中該過電流保護 26 201004098 電路包含一與磁性電容組的正極端 護電路，-串接在磁性電容組的負極端並受保 控制的開關’以及-連接在該保護電路與磁性 負極端之間的電阻，該電阻偵 ：且的 定是否切斷該開關，使該磁性電容组=出電^ 17.依申請專利範圍第丨項所述之組合，i 外殼是呈薄型或卡片型。 -以儲能裝置的 I:一種存取裝置，心存取-儲《置，該存取裝置包括 一殼體，界定一容置空間及一 容置空間中的開口； 置入該 一存取介面，用以與該儲能裝置電性導接； 充電單疋，與該存取介面電性連接； -電壓調節單元，與該存取介面電性連接及 調節接與該存取介面、該充電單元及該電壓 電或㈣= 以控制該充電單元對該儲能裝置充 升/降：轉換整調節單元對該儲能裝置之輪出電壓進行 升/降壓轉換，以輪出一定電壓。 丁 ⑺.依申請專利範圍第18項所述之存取裝置 元在判斷該儲能裝置之電量低於一臨界值且確== :連接該輸入電源時，令該充電單元對該儲能= 2〇.依申請專利_第18項所述之存取裝置，其中該控制單 27 201004098 節能裝置之電量高於—臨界值且確定該電覆調 二負載時，令該㈣調節單元對該儲能裝置之 輸出电屋進行升/降厂堅轉換，以輸出該定電塵供給該負載 21.依申請專利 .$圍弟項所述之存取裝置，其中存取裝置 更外接—變壓器，該變壓哭用以將^ " 流電壓並輪出給該充電單:用讀一父流市電轉換成一直 Μ面依包圍第Μ項所述之存取裝置，其巾該存取介 接黑卜 儲能褒置電性連接的一正極接點及一負極 23Hr範圍第22項所述之存取裝置，其中該存取介 盘該二；ΐ該控制單元連接㈣測接點，該傾測接點並 資訊I裝置電性連接，以接收來自該儲能裝置的—温度 24·二申:"利範圍第18項所述之存取裝置，其中該存取裝 疋外接於—電子裝置外部。 25·依中，專利範圍第24項所述之存取裝置，更包括—受該 控制早兀控制之顯示單元，用以顯示該儲能 使用狀態。 < 更力及 26·依申請專利範圍第18項所述之存取裝置，其中該存取裝 置是設置於一電子裝置内部。 、 27‘依申請專利範圍第26項所述之存取裝置，其中該控制單 凡更將該儲能裝置的使用&態及電力送至該電子 顯示器顯示。 28 201004098 28. —種儲能裝置，包括： —外殼，具有一特定尺寸； —磁性電容單元，係由至少讲& — ^ 王夕一磁性電容組成，用以 儲存電能；及 一導接介面，與該磁性雷交 __ . 屯各早凡電連接且外露於該 卜双，供用以存取該磁性電容單元。 29. 依申請專利範圍第28 ΛΙ , <健此裝置，更包括一設於 該外设且可滑動地覆篕於該邋 …一 也復盍於及導接介面上方的蓋體。 .依申睛專利範圍第28項所述之 <儲此邊置，其中該導接介 括一正極接點和一負極接點。 31.依申請專利範圍第3〇項所述 .. ia ^ 1〇f犯裝置’更包括一設於 u外；V又内部並與該磁性電容單 ^ ^ 电連接的溫度感測器。 32·依申凊專利範圍第31項所述 _ 儲月b裝置，其中該導接介 面更匕括一偵測接點，其與該、 屮钫、、田电皿度感測器連接，用以輸 出該/JHL度感測器測得之溫度資訊。 33. 依申請專利範圍第28 六留-—a 心辟月匕襄置，其中該磁性電 谷早兀包3由複數個磁性電容 „ ^ ^ ^ ,., 串聯、亚聯或串並聯方式 、，且成的一磁性電容組。 34. 依申請專利範圍第33項所述之 交勹八亡贫 储此裝置，其中該磁性電 令匕3有一第一磁性電極、一第_ 弟一磁性電極以及設於農間 之一介電層，其中該第一磁性電 一間 磁偶極以抑制該磁性電容之漏電流。 一有 35. 依申請專利範圍第34項所述 性電極包含有： ^裝置’其中該第—磁 29 201004098 一第一磁性層，具有排列成第一方向之磁偶極； 一第二磁性層，具有排列成第二方向之磁偶極；以及 一隔離層，包含有非磁性材料，設於該第—磁性層與 ΪΤ亥弟-磁性層之間； 其中該第一方向與該第 性電容之漏電流。 二方向互為反向 以抑制該磁 請專利範圍第34項所述之儲能裝置 性電極與第二磁性電極係包含 ” ^第一磁 由氧化鈦（τ1〇3)、氧化鎖鈦（BaT 該介電層係 。 〇3)或—半導體層所構成 37.依申請專利範圍第 層為氧化石夕。 36項所述之儲能裝置 38·依申請專利範圍第28項所述之儲 置的外殼是呈薄型或卡片型。 能裝置 其中該半導體 其中該儲能裝 30