TWI578661B

TWI578661B - 電力供應設備、方法及系統

Info

Publication number: TWI578661B
Application number: TW100147956A
Authority: TW
Inventors: 維卡斯Ｓ席林卡; 唐納德Ｊ尼古耶; 納加薩巴拉曼奈恩古魯摩西
Original assignee: 英特爾公司
Priority date: 2011-02-11
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2017-04-11
Also published as: US9246340B2; WO2012108937A1; US20120206101A1; TW201236316A

Description

電力供應設備、方法及系統

本發明係有關於電池組。

發明背景

電池壽命乃可攜式電子裝置諸如平板電腦的關鍵特性。目前電壓調節器(VR)損失乃總平台電力損失的關鍵因素，典型地占電力損失的13-23%範圍。平板平台可採用單一電池組來供電給平台中的全部電壓調節器及顯示器次系統。舉例言之，具有三串列x並聯電池(3SxP)格式的12.6V電池組可用來供電給平台(裝置)中產生5V的電壓調節器及產生0.75V的電壓調節器。

此外，電壓調節器的電力變換效率對輸入與輸出電壓間之差異極其敏感。以頻率f切換之裝置中的功率耗散P可表示為CV²f，於該處C為電容及V為電壓。一般而言，電壓調節器中輸入與輸出電壓間之較大差異結果導致較多功率損失，表示效率較低。因此，使用具有大量串聯連接的單一電池組可能因顯著電壓調節器功率損失而導致無效率系統。

此外，由電池供電的平台可能遭逢來自電池組的感測電阻器及充電電路之傳導損失。典型地，電池組及充電電路具有複製感測電阻器，可提供較佳保護，但可能增加費用(成本及耗電)。有鑑於此等及其它考量，需要有目前此等改良。

依據本發明之一實施例，係特地提出一種設備包含一電池充電器係配置來接收來自一充電電源之電力；一第一電池組係連結至該電池充電器且係配置來於連結至一第一裝置集合之一第一連結上輸出一第一電壓；及一第二電池組係連結至該電池充電器且係配置來於連結至一第二裝置集合之一第二連結上輸出高於該第一電壓之一第二電壓。

圖式簡單說明

第1圖顯示電池系統之一個實施例。

第2圖顯示電池充電器之一個實施例。

第3圖顯示電池充電器之一個實施例。

第4圖顯示電池充電器之一個實施例。

第5圖顯示電池充電器之一個實施例。

第6圖顯示裝置平台之一個實施例。

詳細說明

各個實施例大致上係針對用於裝置之電池組，該等裝置包括行動計算或行動通訊裝置，或配置來執行計算與通訊二者之裝置。

各個實施例可包含一或多個元件。元件可包含配置來執行某些操作之任一種結構。視給定設計參數集合或效能限制所需，各個元件可體現為硬體、軟體、或其任一種組合。舉例言之，雖然實施例可以某個結構之有限數目元件描述，但視給定體現所需，實施例可包括於其它結構中之更多或更少個元件。值得注意者為「一個實施例」或「一實施例」表示關聯該實施例所描述之特定特徵、結構或特性係含括於本發明之至少一個實施例。本說明書各處出現「於一個實施例中」一詞並非絕對必然皆係指相同實施例。

第1圖闡釋具有包括電池組102及104之集合的多電池組架構的電池系統100之一個實施例。電池系統100包括連結至電池組102及電池組104二者之電池充電器106。

於各個實施例中，電池系統100可以多於一種模式操作。電池充電器106可操作來從充電電源120接收電流。於各個實施例中，充電電源120可以是直流電源，諸如以太陽電池為基礎的電源或習知電池。於若干實施例中，充電電源120可以是交流(AC)/DC配接器，可以是配置來從AC電源接收AC電流及輸出DC電流之習知配接器。於後文討論中，充電電源120之實施例可單純稱作為AC/DC配接器，但可接受其它類型充電的電池系統100實施例亦屬可能。舉例言之，當可利用充電電力，當AC/DC配接器120係連結至AC電源(圖中未顯示)且連結至電池系統100時，從AC/DC配接器120輸出的DC電力可送至電池充電器106，電池充電器106可以多種方式配送電力。

接收自AC/DC配接器120的DC電力也可從電池充電器106沿著點A及B送至各別電池組102及104來於電池組中之一或多者非滿充時供應充電電流。

當充電電力為不可得時，換言之，當電池系統100不連接至AC/DC配接器120或AC/DC配接器120不連接至AC電源或二者時，電池系統100可進入放電模式。於放電模式中，電池組102及104中之一或多者可放電給連結至電池系統的裝置平台中之裝置。

於各個實施例中，電池充電器106可供電給位在裝置平台118的各別裝置112及114。於若干實施例中，傳輸給裝置平台118的電力可接收自電池組102及/或104。於其它實施例中，傳輸電力可透過點C及D而接收自AC/DC配接器120。於各個實施例中，裝置平台118可以是計算裝置平台。於若干實施例中，裝置平台118可以是通訊裝置平台。於各個其它實施例中，裝置平台118可以是包括多個裝置之任何其它可攜式電氣設備平台。於各個實施例中，電池系統100及裝置平台118可構成可攜式系統10之一部分，諸如可攜式電腦、可攜式通訊裝置、及其它可攜式裝置。如此，電池系統100及平台118可含括於共用裝置殼體(圖中未顯示)內部。

第6圖為系統具體實施例之略圖，該系統可以是裝置平台118之實施例。更明確言之，第6圖為顯示平台600之略圖，平台600可包括各個元件。舉例言之，第6圖顯示平台(系統)600可包括處理器602、晶片組604、輸入/輸出(I/O)裝置606、隨機存取記憶體(RAM)(諸如動態RAM(DRAM))608、及唯讀記憶體(ROM) 610、顯示器電子裝置620、顯示器背光622、及多個其它平台組件614(例如風扇、交叉流鼓風機、散熱座、DTM系統、冷卻系統、殼體、通風口等)。系統600也可包括無線通訊晶片616及圖形裝置618。但實施例並非限於此等元件。

如第6圖所示，I/O裝置606、RAM 608、及ROM 610係藉晶片組604而耦接至處理器602。晶片組604可藉匯流排612而耦接至處理器602。因此之故，匯流排612可包括多個線路。

處理器602可以是包含一或多個處理器核心之中央處理單元，且可包括具有任何數目處理器核心之任何數目處理器。處理器602可包括任一型處理單元，諸如CPU、多處理單元、精簡指令集運算(RISC)、具有管線之處理器、複雜指令集(CISC)、數位信號處理器(DSP)等。

於各個實施例中，系統600之組件可由電池系統100供電。於若干實施例中，電池系統100可配置來提供電給系統600之各組件的多個模式。於若干實施例中，電池系統100可配置來連結電池組102至系統600之第一組件集合，及連結電池組104至系統600之第二個不同的組件集合。於電池系統之若干實施例中，裝置112包含第一電壓調節器集合及裝置114包含第二電壓調節器集合及顯示器次系統組件。於是於後文討論中，元件112及114可稱作為裝置或電壓調節器。如第1圖所示，裝置112及114可配置透過電池充電器106而來自電池組102及104的電壓。於各個實施例中，電壓調節器112可用來針對於第一電壓範圍操作的第一裝置集合(圖中未分開顯示)調節電壓，而電壓調節器114可用來針對於高於第一電壓範圍的第二電壓範圍操作的第二裝置集合(圖中未分開顯示)調節電壓。「操作」或「操作中」等術語當於此處結合電壓調節器的電壓使用時通常係指發送給耦接至電壓調節器之裝置的輸出電壓。

於各個實施例中，藉各別電壓調節器112及114調節的第一及第二裝置集合可包括組件602-622。於若干實施例中，電壓調節器可以「在晶片上」，換言之，電壓調節器可以是裝置之一部分，諸如具有其它組件而其電壓係經調節的積體電路晶片。

於若干實施例中，電池組102可提供比電池組104更低的電壓，電壓調節器112可在比電壓調節器114更低的電壓範圍操作。於若干實施例中，電壓調節器112可在部分重疊由調節器114所使用的電壓範圍之較低電壓範圍操作。因此之故，「較低電壓範圍」或「較高電壓範圍」等詞如此處使用係指可重疊之範圍，但至少各別範圍之中央係低於或高於其相對應部分。藉耦接較低操作電壓VR至較低電壓電池，及耦接較高操作電壓VR至較高電壓電池，如此電池系統100可提供電池電力更有效的使用，來藉由更緊密匹配電壓調節器之輸入電壓至其設計輸出電壓而操作裝置平台118之裝置。

於一個實施例中，舉例言之，電池組102可經組配來輸出電壓V1，電壓V1比較由電池組104所輸出的電壓V2更加匹配由電壓調節器112所使用的操作電壓範圍。因此之故，調節器112的輸入電壓與輸出電壓間之差當藉電池組102供電時可小於調節器112係由電池組104供電時的電壓差。另一方面，電池組104可輸出適合供應電壓給以較高電壓範圍操作的電壓調節器114之電壓V2。藉此方式，雖然電池組104可輸出比較電池組102相對更高的電壓，但調節器114中之輸入電壓與輸出電壓間之(平均)差及因而電壓調節器功率損失可以為低。

於若干實施例中，電池組102之輸出電壓約為1-6V，特別約為2.8-4.2V。於若干實施例中，電池組104之輸出電壓約為3至10V，特別約為5.6至8.4V。於各個實施例中，裝置112之操作電壓可以約為2.8V或以下，裝置114之操作電壓可以約為2.8V或以上，及更明確言之，約3V至8V。於若干實施例中，裝置112可以是VR，該VR調節核心CPU處理器、圖形核心裝置、記憶體裝置、及I/O裝置等中之一或多者，可以在0.5V至約2.8V之範圍之電壓操作。於若干實施例中，裝置114可以是調節顯示器裝置、背光驅動器、及系統(平台)裝置等的電壓調節器，可於約2.8V至約8V範圍之電壓操作。

如第1圖所示，於各個實施例中，電池組102及104可各自含有多個電池。電池可以是習知充電電池，諸如鋰離子電池。但若干電池組實施例可以在各電池組有單一電池。於第1圖之實施例中，電池組102係配置成1SxP組態，表示共有x個電池以並聯方式排列。如圖所示，電池組104可配置成2SxP組態，表示兩個電池以串聯方式排列，x個此等串聯電池係在各電池間並聯排列。多個其它實施例可包括針對電池組102及104各自的並聯及串聯電池排列的其它組合。於若干實施例中，電池組的全部電池屬於同型電池且輸出相等電壓。於若干實施例中，電池108及110可以是3V或4.2V鋰離子電池。

第2至5圖闡釋電池充電器實施例之細節，可以是電池充電器106之實施例。各組件通常在第2至5圖例示說明之各個電池充電器實施例間可相同，但如後文闡釋及容後詳述，開關組態及操作模式可各異。

於各個實施例中，電池充電器106可包括電路配置，電路配置連結AC/DC配接器120至裝置平台諸如平台118的低電壓VR及高電壓VR二者。於若干實施例中，諸如第2圖所闡示，電池充電器106可操作來使用一對開關236及214連結來自AC/DC配接器120的電力至VR 112及114(分別以輸出點C及D表示)。於第2圖例示說明之配置中及也參考第1圖，當可利用充電電源時，輸入電壓310接收自AC/DC配接器120，該電壓可配送至點C及D，前導至VR 112及114。舉例言之，開關236可連結至終端210，及開關214可連結至終端218。於此種組態中，裝置平台組件可藉充電電源供電。

於若干實施例中，電池充電器106包括轉換器202及204，其可連結至AC/DC配接器120。於各個實施例中，轉換器202及204可配置成降壓(降頻)轉換器、升壓(升頻)轉換器、或降壓及升壓轉換器(降壓升壓)二者。於若干實施例中，轉換器202可配置為降壓或降壓升壓轉換器，而轉換器204可配置為降壓、升壓或降壓升壓轉換器。

於一個實施例中，當可取得充電電力時，電壓310可由轉換器202及204接收且變換成適當電壓，用來依據各個電池組的電荷狀態而充電各別電池組102及104。

電池充電器106又可包括庫侖計數器電流感測電阻器來監視電池充電電流。於一個實施例中，電池充電器106包括庫侖計數器206及208，可追蹤各別電池組102及104的電荷狀態。於是，例如於充電模式期間，當電力係接收自AC/DC配接器120時，庫侖計數器可檢測何時電池組中之一或多者被充飽。於若干實施例中，相同感測電阻器可用於兩項目的。

於若干實施例中，當電池組102、104經測得已充飽且可取得充電電力時，電池組可從充電電力解耦。

如第2圖所示，電池充電器106可具有多個開關，開關各自可操作來在電池充電器內部建立多個不同連結。如圖所示，開關236可有三個不同位置。當開關連結至終端210時，電流可從AC/DC配接器流至裝置，如前文討論，裝置可在點C連結至電池充電器輸出端。當開關236連結至終端238時，電池組102可供電給裝置112。當開關236係連結至終端212時，AC/DC配接器120及電池組102二者係與連結至輸出C的外部組件絕緣。因此之故，當外部裝置諸如低電壓VR為閑置或電源關閉時，或當電池組102沒電時，開關236可設定為終端212。於一個實施例中，當電池組102沒電而電池組104係透過開關220供電給C時，開關236可連結至終端212，容後詳述。

同理，開關214可連結至多個終端來建立裝置與該等裝置之電源間的不同連結。當開關214連結至終端218時，電流可從AC/DC配接器120流至外部裝置，外部裝置可於點D連結至電池充電器輸出端，如前文討論。當開關214連結至終端216時，電池組104可供電給外部裝置。

於額外實施例中，電池充電器106可包括備用開關220，該備用開關220可在終端222的開啟位置與閉合位置間撥鈕切換。當於閉合位置時，開關220可連結電池組104至在點C連結至輸出終端的外部裝置。當無法利用其它電源時，電池組104於是供電給此等裝置，容後詳述。於此等情況下開關236可連結至終端212。

於若干實施例中，電池充電器106可包括溫度感測器230及系統匯流排控制器232。於若干實施例中，溫度感測器回授可提供應各別電池組102、104。於一個實施例中，在庫侖計數器206、208檢測得的電荷狀態可發送給控制器232，控制器232可經輪詢來提供此項資訊，以及溫度資訊，如第2圖闡釋。

第3圖闡釋當無法取得充電電源而裝置平台中的裝置欲充電時電池充電器106之操作。於若干實施例中，開關236可透過終端238連結電池組102至外部裝置。於是電池組102可輸出設計來供電給第一電壓調節器集合之電壓240，如前文討論。於若干實施例中，開關214可透過終端216連結電池組104至外部裝置。於是電池組104可輸出設計來供電給第二電壓調節器集合之高於電壓240的電壓242，也如前文討論。

第4圖闡釋當無法取得充電電源而裝置平台中的全部裝置欲充電時電池充電器106之一種配置。但於某些情況下，可能期望或需要使用電池組104供電給通常連結至電池組102的裝置。舉例言之，庫侖計數器206可檢知電池組102已經沒電，而庫侖計數器208指示電池組104有足夠電力來供電外部裝置，諸如透過點C連結至電池充電器106之該等裝置。於若干實施例中，如第4圖闡釋，因而電池組104可用來供電給透過點D連結的較高電壓VR及透過點C連結的較低電壓VR二者。於第4圖例示說明之特定配置中，電池組104於分開線路輸出電壓242。第一線路係透過開關214連結至裝置，諸如較高電壓VR可連結至點D。第二線路係透過閉合開關222而連結至裝置，諸如較低電壓VR可連結至點C。值得注意者為在此種情況下開關236係連結至終端212。

於若干實施例中，當電池組102中極少或無電力時，電池系統100或更明確言之電池充電器106可操作來自動閉合開關222。於若干電池系統實施例中，電池組102的電荷臨界值可設定為低於該值則開關222關閉。於若干實施例中，控制器232可經輪詢來週期性地決定電荷狀態而決定是否以及何時關閉開關222。

因此之故，當電池組102的電荷狀態為低或完全耗盡且無任何充電電力可資利用時，電池系統100可使用電池組104供電給全部裝置112、114。隨後當充電電力變成可得時，電池系統100及更明確言之電池充電器106可復置其電路配置。舉例言之，於若干實施例中，當符合使用電池組 102的電荷臨界值時，開關222可自動地開啟，該臨界值可與用以關閉開關222的臨界值不同。如此有助於防止當連結至電池系統100的裝置平台隨後變得與充電電力脫離時，電池組104無效地用來充電較高及較低電壓VR二者。

如第4圖所示，於若干實施例中，當無法取得任何充電電力且電池組102的電荷狀態係低於臨界值時，開關236可設定至終端212。

依據額外實施例，電池系統100也操作來使用較低電壓電池組102供電給較高電壓VR。舉例言之，電池組104可能電荷耗盡，使得其電荷狀態係低於臨界值，而電池組102仍保有足夠電荷來充電較高電壓組件。此種現象可能出現在系統100並無任何充電電源可資利用，且耦接至電壓調節器114的裝置被過度使用時。雖然電池組102之輸出電壓典型地不足以供電給較高電壓裝置，諸如電壓調節器114，但電池充電器106之實施例給予使用電池組102來供電此等裝置的能力。

第5圖闡釋電池充電器實施例，其中電池組102係同時用來供電給透過點C連結的裝置可以是較低電壓VR，及透過點D連結的裝置可以是較高電壓VR。如圖例示說明，電池組輸出電壓240，當開關係連結至終端238時，該電壓係透過開關236發送，使得連結至點C的外部裝置被供電。如前記，此等裝置可包括較低電壓VR諸如VR 112。電壓240也可在降壓轉換器202的終端224接收。於若干實施例中，降壓轉換器202可操作來升壓變換從電池組102發送的電壓，而在終端226輸出較高電壓244。於若干實施例中，如圖例示說明，終端226可透過電路而連結至開關214之終端218。於第5圖之實施例中，開關214係撥鈕切換至終端218。藉此提供升壓變換電壓244透過點D到達外部較高電壓裝置的路徑。於若干實施例中，來自降壓轉換器202的升壓變換電壓244可與電池組104的正常電壓242相似。於其它實施例中，升壓變換電壓244可小於電壓242。

因此之故，當電池組104的電荷狀態係低於使用電池組104的臨界值且無充電電力可資利用時，電池系統100可使用電池組102供電給全部裝置112、114。當後來變成可取得充電電力時，電池系統100及更明確言之電池充電器106可監視電池組104的電荷狀態來決定何時滿足回復「正常」電池充電操作的臨界值電荷狀態。電池組104回復正常操作的電荷臨界值可與從使用電池組102的正常操作切換成使用後備電池組104的電荷臨界值不同。然後電池充電器106阻止降壓轉換器202接收來自電池組102的電壓及/或升壓變換變電壓，及開關214可連結至終端216。如此有助於避免當連結至電池系統100的裝置平台隨後變成與充電電力脫離時，無效率地使用電池組102來供電給較高及較低電壓VR二者。

於各個實施例中，電池系統可包括多於兩個電池組，其中各個電池組可具有用於正常操作的不同輸出電壓。各個電池組轉而可連結至分開裝置集合，諸如電壓調節器，其操作電壓範圍係經調整至特定電池組輸出電壓。藉此方式，各個電池組輸出電壓可更緊密地匹配從其給定電池組接收電力的裝置之電壓。於若干實施例中，此種多電池組架構之電池系統可具有電池充電器，係配置來提供彈性操作。於若干實施例中，當全部電池組無法用來供電給其各別正常供電裝置時，一或多個電池組可操作來提供電壓給多組裝置。

此處已經陳述無數特定細節以供徹底瞭解實施例。但熟諳技藝人士將瞭解可在無此等特定細節下而具體實現實施例。於其它情況下，未曾描述眾所周知之操作、組件及電路細節以免模糊了實施例。可瞭解此處揭示之特定結構及功能細節可為代表性，而非必要限制實施例之範圍。

多個實施例可使用硬體元件、軟體元件、或二者之組合而實現。硬體元件之實例可包括處理器、微處理器、電路、電路元件(例如電晶體、電阻器、電容器、電感器等)、積體電路、特定應用積體電路(ASIC)、可規劃邏輯裝置(PLD)、數位信號處理器(DSP)、現場可規劃閘陣列(FPGA)、邏輯閘、暫存器、半導體元件、晶片、微晶片、晶片組等。軟體實例可包括軟體組件、程式、應用、電腦程式、應用程式、系統程式、機器程式、作業系統軟體、中介體、韌體、軟體模組、常式、次常式、功能、方法、程序、軟體介面、應用程式介面(API)、指令集、運算碼、電腦碼、碼節段、電腦碼節段、字符、數值、符碼、或其任一種組合。決定一實施例是否使用硬體元件及/或軟體元件實現可依據任何多個因素而改變，諸如期望運算速率、功率位準、熱容差、處理週期預算、輸入資料率、輸出資料率、記憶體資源、資料匯流排速度及其它設計或效能限制。

若干實施例可使用表示型態「耦接」及「連結」連同其衍生詞而描述。此等術語絕非意圖為彼此的同義詞。例如，若干實施例可使用術語「連結」及/或「耦接」描述來指示二或多個元件係彼此直接實體接觸或電氣接觸。但「耦接」一詞也表示二或多個元件並非彼此直接接觸，但仍然彼此協力合作或互動。

若干實施例例如可使用機器可讀取或電腦可讀取媒體或物件實現，該等媒體或物件可儲存指令、指令集或電腦可執行碼，該等指令或碼當藉機器或處理器執行時可使得該機器或處理器依據實施例而執行方法及/或操作。此等電腦例如可包括任一種適當處理平台、運算平台、運算裝置、處理裝置、運算系統、處理系統、電腦、處理器等，且可使用硬體及/或軟體之任一種適當組合而實現。電腦可讀取媒體或物件例如可包括任何適當類型記憶體單元、記憶體裝置、記憶體物件、記憶體媒體、儲存裝置、儲存物件、儲存媒體及/或儲存單元，例如記憶體、可卸式或非可卸式媒體、可抹除或非可抹除媒體、可寫式或可改寫式媒體、數位或類比媒體、硬碟、軟碟、光碟唯讀記憶體(CD-ROM)、可錄式光碟(CD-R)、可改寫式光碟(CD-RW)、光碟、磁性媒體、磁-光媒體、可卸式記憶卡或碟片、各種類型數位影音碟(DVD)、磁帶、卡匣等。指令可包括任何類型之碼，諸如來源碼、編譯碼、解譯碼、執行碼、靜態碼、動態碼、加密碼等，其係使用任何適當高階、低階、目的取向、視覺、編譯及/或解譯程式語言實現。

除非另行特別陳述，否則須瞭解諸如「處理」、「運算」、「計算」、「決定」等術語係指電腦或運算系統或類似之電子運算裝置之動作及/或處理程序，其係將在運算系統的暫存器及/或記憶體內部表示為實體量之資料(例如電子)操縱及/或變換成以類似方式在運算系統的記憶體及/或暫存器或其它此等資訊儲存、傳輸或顯示裝置內部表示為實體量之其它資料。實施例並未限於此一脈絡。

雖然已經以結構特徵及/或方法動作特定語言來描述主旨，但須瞭解於隨附之申請專利範圍界定的主旨並非必要限於前述特定特徵或動作。反而前述特定特徵或動作係揭示為體現申請專利範圍之範例形式。

10．．．可攜式系統

100．．．電池系統

102、104．．．電池組

106．．．電池充電器

108、110．．．電池

112a-n、114a-n．．．裝置、元件、電壓調節器(VR)

118．．．裝置平台

120‧‧‧充電電源、AC/DC配接器

202、204‧‧‧轉換器

206、208‧‧‧庫侖計數器

210、212、216、218、222、224、226、238‧‧‧終端

214、236‧‧‧開關

220‧‧‧備用開關

230‧‧‧溫度感測器

232‧‧‧系統匯流排控制器

240、242‧‧‧電壓

244‧‧‧升頻變換電壓

310‧‧‧輸入電壓

600‧‧‧平台(系統)

602‧‧‧處理器

604‧‧‧晶片組

606‧‧‧I/O裝置

608‧‧‧隨機存取記憶體(RAM)

610‧‧‧唯讀記憶體(ROM)

612‧‧‧匯流排

614‧‧‧平台組件

616‧‧‧無線通訊晶片

618‧‧‧圖形裝置

620‧‧‧顯示器電子裝置

622‧‧‧顯示器背光

A、B、C、D‧‧‧點

V1、V2‧‧‧電壓

第1圖顯示電池系統之一個實施例。

第2圖顯示電池充電器之一個實施例。

第3圖顯示電池充電器之一個實施例。

第4圖顯示電池充電器之一個實施例。

第5圖顯示電池充電器之一個實施例。

第6圖顯示裝置平台之一個實施例。

10‧‧‧可攜式系統

100‧‧‧電池系統

102、104‧‧‧電池組

106‧‧‧電池充電器

108、110‧‧‧電池

112a-n、114a-n‧‧‧裝置

118‧‧‧裝置平台

120‧‧‧充電電源、AC/DC配接器

A、B、C、D‧‧‧點

V1、V2‧‧‧電壓

Claims

一種電力供應設備，其包含：一第一電池組，該第一電池組具有一第一輸出電壓，該第一電池組被配置成可經由一第一連結而輸出該第一輸出電壓；一第二電池組，該第二電池組具有高於該第一輸出電壓的一第二輸出電壓，該第二電池組被配置成可經由一第二連結而輸出該第二輸出電壓；以及一電池充電器，其被配置成可接收來自一充電電源的電力，該電池充電器包含：一第一開關，其被配置成可在一第一位置、一第二位置與一第三位置之間切換，該第一位置係用於將該第一電池組連接至該第一連結，該第二位置係用於將該充電電源連接至該第一連結，該第三位置係用於使該第一連結脫離該第一電池組和該充電電源；一第二開關，其被配置成可在一第四位置與一第五位置之間切換，該第四位置係用於將該第二電池組連接至該第二連結，該第五位置係用於將該充電電源連接至該第二連結；一第三開關，其被配置成可在一第六位置與一第七位置之間切換，該第六位置係用於將該第二電池組連接至該第一連結，該第七位置係用於使該第二電池組脫離該第一連結，其中，該第一開關、該第二開關及該第三開關彼此獨立；一第一電壓轉換器，其被配置在該充電電源、該第一電池組與該第一開關之該第一位置之間；及一第二電壓轉換器，其被配置在該充電電源、該第二電池組、該第二開關之該第四位置與該第三開關之該第六位置之間，其中，該第一電壓轉換器可運作來將來自該充電電源之電壓降至一第一降壓變換電壓，該第二電壓轉換器可運作來將來自該充電電源之電壓降至一第二降壓變換電壓，並且其中，當該第一開關位於該第二位置且該第二開關位於該第五位置時，該第一電壓轉換器可運作來將該第一降壓變換電壓輸出至該第一電池組，該第二電壓轉換器可運作來將該第二降壓變換電壓輸出至該第二電池組。
如申請專利範圍第1項之設備，其中，該第一連結係用於連接至一裝置平台中之一第一裝置集合，該第二連結係用於連接至一第二裝置集合，該第一裝置集合中之裝置分別可於一第一電壓範圍中之一個別電壓下操作，該第二裝置集合中之裝置分別可於高於該第一電壓範圍的一第二電壓範圍中之一個別電壓下操作，並且其中，該第一電壓範圍包含該第一輸出電壓，且該第二電壓範圍包含該第二輸出電壓。
如申請專利範圍第3項之設備，其中，該第一裝置集合包含一第一電壓調節器集合，且該第二裝置集合包含一第二電壓調節器集合。
如申請專利範圍第1項之設備，其中，該第三開關可運作來在該第一電池組之電荷狀態低於一第一臨界值且無法取得充電電力時切換至該第六位置。
如申請專利範圍第1項之設備，其中，該第一電壓轉換器可運作來在該第二開關位於該第五位置時對該第一輸出電壓作升壓變換以將該第一電壓轉換器可操作式耦接至該第二連結。
如申請專利範圍第1項之設備，其中，該電池充電器包含設置於該電池充電器與該第一電池組之間的一第一庫侖計數器以及設置於該電池充電器與該第二電池組之間的一第二庫侖計數器。
如申請專利範圍第5項之設備，其中，該電池充電器包含一系統匯流排控制器，該系統匯流排控制器可運作來輸出該等第一和第二電池組之電荷狀態。
如申請專利範圍第1項之設備，其中，該第一電壓為約2.8伏特至4.2伏特，且該第二電壓為約5.6伏特至8.4伏特。
如申請專利範圍第2項之設備，其中，該等第一和第二裝置集合為可運作來分別控制該裝置平台之不同組件中之電壓的電壓調節器。
如申請專利範圍第1項之設備，其中，該第一電池組包含並聯配置的多個電池，其中，該第二電池組包含串聯配置的第一組多個電池及串聯配置的第二組多個電池，該第一組多個電池被配置為與該第二組多個電池並聯，並且其中，該第一電池組的該等多個電池與該第二電池組的該等多個電池包含不同的電池。
如申請專利範圍第10項之設備，其中，該第一電池組包含一1SxP組態且該第二電池組包含一2SxP組態。
一種電力供應方法，其包含下列步驟：檢測出無法取得來自一充電電源之電力以供應電壓給一裝置平台這樣的情況；將一第一開關設至一第一位置以將來自一電池系統之一第一電池組的一第一電壓提供給該裝置平台中的一第一電壓調節器集合，該第一電壓調節器集合中之電壓調節器分別可於包含該第一電壓的一第一電壓範圍中之一不同電壓下操作，該第一開關被配置成可在該第一位置、一第二位置與一第三位置之間切換，該第一位置係用於將該第一電池組連接至一第一連結，該第二位置係用於將該充電電源連接至該第一連結，該第三位置係用於使該第一連結脫離該第一電池組和該充電電源；將一第二開關設至一第四位置以將來自該電池系統之一第二電池組的大於該第一電壓的一第二電壓提供給於該裝置平台中的一第二電壓調節器集合，該第二電壓調節器集合中之電壓調節器分別可於高於該第一電壓範圍的包含該第二電壓的一第二電壓範圍中之一不同電壓下操作，該第二開關被配置成可在該第四位置與一第五位置之間切換，該第四位置係用於將該第二電池組連接至一第二連結，該第五位置係用於將該充電電源連接至該第二連結；以及將一第三開關設至一第六位置，該第三開關被配置成可在該第六位置與一第七位置之間切換，該第六位置係用於使該第二電池組脫離該第一連結，該第七位置係用於將該第二電池組連接至該第一連結，其中，該第一開關、該第二開關及該第三開關彼此獨立；其中，該電池系統包含一第一電壓轉換器和一第二電壓轉換器，該第一電壓轉換器可運作來將來自該充電電源之電壓降至一第一降壓變換電壓，該第二電壓轉換器可運作來將來自該充電電源之電壓降至一第二降壓變換電壓，並且其中，當該第一開關位於該第二位置且該第二開關位於該第五位置時，該第一電壓轉換器可運作來將該第一降壓變換電壓輸出至該第一電池組，該第二電壓轉換器可運作來將該第二降壓變換電壓輸出至該第二電池組。
如申請專利範圍第12項之方法，其包含下列步驟：當該第一電池組中之第一電荷狀態低於一第一臨界值時，將該第三開關設至該第七位置以將來自該第二電池組的該第二電壓提供給該第一電壓調節器集合。
一種電力供應系統，其包含：一第一電壓調節器集合，其被配置成可調節操作於一第一電壓範圍中的一第一組件集合中之電壓；一第二電壓調節器集合，係被配置成可調節操作於高於該第一電壓範圍的一第二電壓範圍中的一第二組件集合中之電壓；一充電電源，其可運作來供應電力給該等第一和第二電壓調節器集合；以及一電池系統，其包含：一第一電池組和一第二電池組，該第一電池組被配置成可將一第一電壓供應給電氣式耦接至該第一電壓調節器集合的一第一連結，且該第二電池組可運作來在無法取得來自該充電電源之電力時將高於該第一電壓的一第二電壓供應給電氣式耦接至該第二電壓調節器集合的一第二連結，一第一開關，其被配置成可在一第一位置、一第二位置與一第三位置之間切換，該第一位置係用於將該第一電池組連接至該第一連結，該第二位置係用於將該充電電源連接至該第一連結，該第三位置係用於使該第一連結脫離該第一電池組和該充電電源；一第二開關，其被配置成可在一第四位置與一第五位置之間切換，該第四位置係用於將該第二電池組連接至該第二連結，該第五位置係用於將該充電電源連接至該第二連結；一第三開關，其被配置成可在一第六位置與一第七位置之間切換，該第六位置係用於將該第二電池組連接至該第一連結，該第七位置係用於使該第二電池組脫離該第一連結，其中，該第一開關、該第二開關及該第三開關彼此獨立；一第一電壓轉換器和一第二電壓轉換器，該第一電壓轉換器可運作來將來自該充電電源之電壓降至一第一降壓變換電壓，該第二電壓轉換器可運作來將來自該充電電源之電壓降至一第二降壓變換電壓，並且其中，當該第一開關位於該第二位置且該第二開關位於該第五位置時，該第一電壓轉換器可運作來將該第一降壓變換電壓輸出至該第一電池組，該第二電壓轉換器可運作來將該第二降壓變換電壓輸出至該第二電池組。
如申請專利範圍第14項之系統，其中，該電池系統可運作來在該第一電池組中之第一電荷狀態低於一第一臨界值時將來自該第二電池組的電壓供應給該第一電壓調節器集合，並可運作來在該第二電池組中之第二電荷狀態低於一第二臨界值時將來自該第一電池組的電壓供應給該第二電壓調節器集合。