專利名稱：電源平衡模塊及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種平衡模塊，特別是關(guān)于一種對數(shù)個儲能元件的電壓準(zhǔn)位進(jìn)行平
衡的電源平衡模塊及其方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今儲能元件廣泛運(yùn)用于電子設(shè)備中，以滿足人們對獨(dú)立能源系統(tǒng)的需求。 一般來說為了給電子設(shè)備提供足夠的電壓，例如是需要大電能的交通工具，通常由多個電池串聯(lián)而成一電池組。而由于電池組內(nèi)每個電池之間的性質(zhì)不可能完全相同，用久了自然就會有某些特性較差的電池先老化，而影響了整體內(nèi)各個電池充放電曲線，致使每個電池內(nèi)的電量不相同。因此當(dāng)電池組中的電池發(fā)生不平衡時，電池組的可用容量將減少，且由串聯(lián)電池組中容量最低的電池來決定此電池組的總?cè)萘?。因此在不平衡電池組中，其在充電時，一個或幾個電池會在其它電池尚需充電時便已達(dá)到最大容量；而在放電時，未完全充電的電池又會比其它電池先放完電，使電池組因電壓不足而提前停止供電。 因此為了解決電池組中的每個電池內(nèi)電量不平衡的問題，有必要對電池組中的電池進(jìn)行均壓的處理。如第一圖所示，其中的電池組由數(shù)個電池B1、 B2、 B3、 B4組成，且每一個電池分別并聯(lián)有一個限流電阻及一開關(guān)元件(通常為功率晶體管)。而當(dāng)充電模塊90對此電池組進(jìn)行充電時，此電路所提供的均壓處理是通過分流需要均壓的電池(如電壓最高的電池)電流來實(shí)現(xiàn)的，因此對于電壓最高的電池而言其在充電過程中將導(dǎo)通對應(yīng)的功率晶體管，使該電池的電流部份分流，因而使它的充電速度比其它電池慢，而在放電過程中同樣對于電壓最高的電池導(dǎo)通其相對應(yīng)功率晶體管，增加該電池的有效負(fù)載，使它的放電速度比其它電池快，因而在充/放電模式下對電池進(jìn)行平衡。 而前述均壓電路設(shè)計時必須注意功率晶體管和限流電阻的選擇，以使電流保持在合理的范圍內(nèi)。如果平衡電流過高，功耗會很大，引起電池組及排線升溫或增加元件負(fù)擔(dān)；相反，如果平衡電流過低，就需要較長的時間或多個周期才能起到平衡作用，因而降低電池平衡效率。此外對于圖l所示的電路而言，其中的限流電阻于作用時會消耗電池的能量，而導(dǎo)致電源的浪費(fèi)。 而除了圖1所示對電池電壓進(jìn)行均壓的處理架構(gòu)之外，目前也有以非消耗式的方式，將電壓較高的電池以升壓方式回充到其它電壓較低的電池，但此過程中的升壓處理仍免不了會消耗電池中的能量。除此之外，目前對于電池均壓的處理技術(shù)亦已揭露于美國專利第6150795號、第6222344號等專利中。 然而前述揭露各種電池均壓處理技術(shù)，其處理過程或多或少均會對電池的能量產(chǎn)生消耗，且電路控制方式亦較為復(fù)雜，因此如何解決目前電池組均壓處理方式所衍生的問題，已是一個有待克服的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，在于提供一種電源平衡模塊及其方法，提供一種架
4構(gòu)簡單且以無消耗能量的方式來對一電源模塊中各儲能元件的電壓準(zhǔn)位進(jìn)行平衡，以解決 現(xiàn)有技術(shù)所產(chǎn)生的問題。 為了解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的一種方案，提供一種電源平衡模塊，包括一 電源模塊、一第一開關(guān)模塊、一第二開關(guān)模塊、一開關(guān)控制模塊及一控制單元。其中電源 模塊是具有多個儲能元件；第一開關(guān)模塊用來使該些儲能元件之間可以通過串聯(lián)方式耦 接；第二開關(guān)模塊用來使該些儲能元件之間可以通過并聯(lián)方式耦接；開關(guān)控制模塊耦接于 第一開關(guān)模塊與第二開關(guān)模塊，且根據(jù)一切換信號來分別輸出一第一開關(guān)控制信號給第一 開關(guān)模塊及輸出一第二開關(guān)控制信號給第二開關(guān)模塊?？刂茊卧罱佑陂_關(guān)控制模塊，并 用來輸出切換信號給該開關(guān)控制模塊，以使開關(guān)控制模塊可以根據(jù)此切換信號來使該些儲 能元件之間以串聯(lián)或并聯(lián)的方式來耦接。 為了解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的再一種方案，提供一種電源平衡方法，包
括提供一第一開關(guān)模塊來控制一電源模塊中的多個儲能元件之間可以通過串聯(lián)方式耦
接；提供一第二開關(guān)模塊來控制電源模塊中的該些儲能元件之間可以通過并聯(lián)方式耦接；
以及根據(jù)一切換信號來輸出一第一開關(guān)控制信號給第一開關(guān)模塊及輸出一第二開關(guān)控制
信號給第二開關(guān)模塊，而使得該些儲能元件之間以串聯(lián)或并聯(lián)的方式來耦接。 因此本發(fā)明通過上述的技術(shù)方案，使得各儲能元件之間的連接關(guān)系可以經(jīng)由第一
開關(guān)模塊及第二開關(guān)模塊的開關(guān)控制，而來決定出是使用串聯(lián)或并聯(lián)進(jìn)行連接。而當(dāng)各儲
能元件以串聯(lián)連接時即可輸出高電壓準(zhǔn)位來供一負(fù)載使用；以及當(dāng)各儲能元件以并聯(lián)連接
時即可通過無消耗能量的方式，使得各儲能元件的電壓準(zhǔn)位可以經(jīng)由彼此之間的充放電動
作而自動取得相等，而達(dá)到讓各儲能元件的電壓準(zhǔn)位具有平衡效果。 本發(fā)明具有的功效具有控制方式簡單的優(yōu)點(diǎn)，即可讓各儲能元件的電壓準(zhǔn)位可 以快速達(dá)到平衡，且并不會對各儲能元件的能量產(chǎn)生任何的消耗，而達(dá)到節(jié)省電源的效果。
以上的概述與接下來的詳細(xì)說明及附圖，皆是為了能進(jìn)一步說明本發(fā)明為達(dá)成預(yù) 定目的所采取的方式、手段及功效。而有關(guān)本發(fā)明的其它目的及優(yōu)點(diǎn)，將在后續(xù)的說明及圖 式中加以闡述。


圖1為現(xiàn)有電池電壓準(zhǔn)位的平衡電路示意圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的一電源平衡模塊的示意圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的一磁性電容的示意圖； 圖4為本發(fā)明另一實(shí)施例的一磁性電容的示意圖； 圖5為將磁性電容與其它能量儲存媒介作比較的示意圖；以及 圖6為本發(fā)明實(shí)施例的一電源平衡方法的流程圖。主要元件符號說明
1電源平衡模塊 10電源模土央 B1、B2、B3、B4電池 12第一開關(guān)模塊 Sl第一開關(guān)元件
14第二開關(guān)模塊S2第二開關(guān)元件16開關(guān)控制模塊18控制單元19負(fù)載2磁性電容20介電層22第一磁性電極24第二磁性電極26、28磁偶極3磁性電容30介電層31、33磁偶極32第一磁性電極320第一隔離層322第一磁性層324第二磁性層34第二磁性電極340第二隔離層342第三磁性層344第四磁性層35、36磁偶極90充電模塊S601 S607流程圖步驟說明
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種電源平衡模塊及其方法，主要是通過開關(guān)控制的簡易方式，而以 無消耗能量方式來讓各儲能元件之間的電壓準(zhǔn)位可以取得平衡。 接下來請參閱圖2，其為本發(fā)明實(shí)施例的一電源平衡模塊的示意圖。本實(shí)施例所述 的電源平衡模塊1包括有一電源模塊10、一第一開關(guān)模塊12、一第二開關(guān)模塊14、一開關(guān)控 制模塊16及一控制單元18。 其中電源模塊10由多個儲能元件組成，且各儲能元件之間可以通過開關(guān)的控制 而以串聯(lián)或并聯(lián)方式來相互耦接，而本實(shí)施例的儲能元件以充電電池Bl 、 B2、 B3、 B4作為以 下的舉例說明。而當(dāng)各儲能元件以串聯(lián)方式耦接一起時同時是與一負(fù)載19耦接以形成一 回路，并由電源模塊10對負(fù)載19進(jìn)行放電，以提供此負(fù)載19運(yùn)作時所需的電源。另外，當(dāng) 各儲能元件以并聯(lián)方式耦接時，若各儲能元件之間出現(xiàn)電壓準(zhǔn)位不相等狀況，則將由電壓 準(zhǔn)位高的儲能元件向電壓準(zhǔn)位低的儲能元件進(jìn)行充電，并經(jīng)過一段時間的后各儲能元件的 電壓準(zhǔn)位將可自動取得平衡。 第一開關(guān)模塊12耦接于電源模塊10，并用來控制此電源模塊10中的各儲能元件 以串聯(lián)方式互相耦接。具體來說，本實(shí)施例的第一開關(guān)模塊12由多個第一開關(guān)元件S1組 成，且在每兩個儲能元件之間的串聯(lián)路徑上是耦接一個第一開關(guān)元件Sl，以及電源模塊10 與負(fù)載19之間也耦接有一個第一開關(guān)元件Sl。而第一開關(guān)模塊12中的各第一開關(guān)元件 Sl的導(dǎo)通(turn on)或關(guān)斷(turn off)是同時受一第一開關(guān)控制信號來進(jìn)行控制。
第二開關(guān)模塊14耦接于電源模塊10，并用來控制此電源模塊10中的各儲能元件
6以并聯(lián)方式互相耦接。具體來說，本實(shí)施例的第二開關(guān)模塊14由多個第二開關(guān)元件S2組成，且各儲能元件的第一端(如正端)分別通過耦接一個第二開關(guān)元件S2來與其它儲能元件的第一端耦接，同樣的各儲能元件的第二端(如負(fù)端)分別通過耦接一個第二開關(guān)元件S2來與其它儲能元件的第二端耦接。而第二開關(guān)模塊14中的各第二開關(guān)元件S2的導(dǎo)通或關(guān)斷是同時受一第二開關(guān)控制信號來進(jìn)行控制。 因此當(dāng)所有第一開關(guān)元件Sl均導(dǎo)通以及所有第二開關(guān)元件S2關(guān)斷時，電源模塊10中的各儲能元件形成一串聯(lián)路徑，且電源模塊10可直接對負(fù)載19進(jìn)行供電。另外當(dāng)所有第一開關(guān)元件Sl關(guān)斷以及所有第二開關(guān)元件S2均導(dǎo)通時，電源模塊10中的各儲能元件形成一并聯(lián)回路，而使各儲能元件之間的電壓準(zhǔn)位可以通過并聯(lián)關(guān)系而自動取得平衡。
開關(guān)控制模塊16耦接于第一開關(guān)模塊12及第二開關(guān)模塊14，并分別對第一開關(guān)模塊12輸出第一開關(guān)控制信號及對第二開關(guān)模塊14輸出第二開關(guān)控制信號，以使得同一時間電源模塊10中的各儲能元件僅能通過串聯(lián)或并聯(lián)的其中一種方式來進(jìn)行耦接。前述第一開關(guān)控制信號及第二開關(guān)控制信號均可分別用來對第一開關(guān)元件Sl及第二開關(guān)元件S2的導(dǎo)通或關(guān)斷進(jìn)行控制，且開關(guān)控制模塊16所輸出的第一開關(guān)控制信號及第二開關(guān)控制信號主要是根據(jù)一切換信號來決定。 控制單元18耦接于開關(guān)控制模塊16，其主要根據(jù)負(fù)載19的使用狀態(tài)(如啟動使用或停止使用)而來輸出相對的切換信號給開關(guān)控制模塊16。具體來說，當(dāng)負(fù)載19被操作在使用狀態(tài)時，此時的切換信號使得開關(guān)控制模塊16輸出使第一開關(guān)元件Sl導(dǎo)通的第一開關(guān)控制信號及輸出使第二開關(guān)元件S2關(guān)斷的第二開關(guān)控制信號；反之當(dāng)負(fù)載19被操作在停止使用狀態(tài)時，此時的切換信號使得開關(guān)控制模塊16輸出使第一開關(guān)元件Sl關(guān)斷的第一開關(guān)控制信號及輸出使第二開關(guān)元件S2導(dǎo)通的第二開關(guān)控制信號。
因此對于本實(shí)施例所揭露的電源平衡模塊1而言，其在對各儲能元件執(zhí)行電壓準(zhǔn)位平衡是通過并聯(lián)方式來讓各儲能元件可以自動取得平衡，此種方式并不會對電源模塊10產(chǎn)生電能的消耗，且此過程是在負(fù)載19停止使用時才會啟動執(zhí)行，因此并不會影響到各儲能元件之間所進(jìn)行電壓準(zhǔn)位平衡的操作。 前述提及的儲能元件除了可以是充電電池B1 、 B2、 B3、 B4之外，對此本發(fā)明又提供一種通過磁性技術(shù)來儲存電量的磁性電容(magnetic c即acitor)來當(dāng)成本實(shí)施例中儲能元件的另一種實(shí)施態(tài)樣。接下來進(jìn)一步說明本實(shí)施例所述的磁性電容的構(gòu)成，并請參閱圖3，其為本發(fā)明實(shí)施例的一磁性電容示意圖。如圖3所示磁性電容2 (magnetic c即acitor)包括一介電層20、一第一磁性電極22及一第二磁性電極24，其中介電層20設(shè)置于第一磁性電極22與第二磁性電極24之間，以于在第一磁性電極22與第二磁性電極24處累積電荷以儲存電壓準(zhǔn)位能，且第一磁性電極22與第二磁性電極24由具有磁性導(dǎo)電材料所構(gòu)成，并可藉由對第一磁性電極22與第二磁性電極24外加電場進(jìn)行磁化，而使第一磁性電極22與第二磁性電極24內(nèi)分別形成磁偶極(magnetic dipole) 26、28，如此可以在磁性電容2中構(gòu)成一磁場而來對帶電粒子的移動造成影響，因此使得磁性電容2中的介電層20可以用來儲存電能及藉由磁偶極26、28形成的磁場來避免電能漏電。 前述第一磁性電極22與第二磁性電極24的材質(zhì)可以為稀土元素，介電層20由氧化鈦(Ti03)、氧化鋇鈦(BaTi03)或一半導(dǎo)體層，例如氧化硅(silicon oxide)所構(gòu)成，然而本發(fā)明并不限于此，第一磁性電極22、第二磁性電極24與介電層20均可視產(chǎn)品的需求而選用適當(dāng)?shù)钠渌牧?。另外圖3中第一磁性電極22與第二磁性電極24中的箭頭用來表示磁偶極26、28，磁偶極26、28實(shí)際上由多個整齊排列的微小磁偶極所迭加成，然而對于熟悉該項技術(shù)的人而言，本實(shí)施例對于磁偶極26、28的形成方向并無限定，如可以指向同一方向或不同方向。 根據(jù)前述說明，前述圖3所示的磁性電容2，其原理主要是利用第一磁性電極22與第二磁性電極24中整齊排列的磁偶極26、28來形成磁場，以使得介電層20中儲存的電荷朝同一 自旋方向轉(zhuǎn)動，而進(jìn)行整齊且緊密的排列，因此在介電層20中即可以容納更多的電荷，進(jìn)而增加磁性電容2的電能儲存密度。由于習(xí)知電容中，電容值C由電容的面積A、介電層的介質(zhì)常數(shù)e。、及厚度d決定，如下公式(一)，因此模擬于現(xiàn)有電容，本實(shí)施例的磁性電容2相當(dāng)于藉由磁場的作用來改變介電層的介電常數(shù)，故而造成電容值的大幅提升。 C =" 公式(一 ) 在此要特別強(qiáng)調(diào)，本實(shí)施例的磁性電容2儲存的能量全部以電位能的方式進(jìn)行儲存，相較于主要以化學(xué)能儲存的其它能量儲存媒介(例如傳統(tǒng)電池或超級電容)，本實(shí)施例所述的磁性電容2除了具有可匹配的能量儲存密度外，更因充分保有電容的特性，而具有壽命長(高充放電次數(shù))、無記憶效應(yīng)、可進(jìn)行高功率輸出、快速充放電等特點(diǎn)，故可有效解決當(dāng)前電池所遇到的各種問題。且由于現(xiàn)有儲能元件多半以化學(xué)能的方式進(jìn)行儲存，因此都需要有一定的尺寸，否則往往會造成效率的大幅下降。相較于此，本實(shí)施例的磁性電容2以電位能的方式進(jìn)行儲存，且因所使用的材料可適用于半導(dǎo)體工藝，故可藉由適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體工藝來形成磁性電容2以及周邊電路連接，進(jìn)而縮小磁性電容2的體積與重量，由于此制作方法可使用一般半導(dǎo)體工藝，其應(yīng)為熟悉該項技術(shù)的人所熟知，故在此不予贅述。
請參閱圖4，其為本發(fā)明另一實(shí)施例的一磁性電容的示意圖。磁性電容3包括一介電層30、一第一磁性電極32與一第二磁性電極34，其中介電層30設(shè)置于第一磁性電極32與第二磁性電極34之間。第一磁性電極32更包括有一第一隔離層320、一第一磁性層322及一第二磁性層324，第一隔離層320是設(shè)置于第一磁性層322與第二磁性層324之間。第二磁性電極34更包括一第二隔離層340、一第三磁性層342及一第四磁性層344，第二隔離層340是設(shè)置于第三磁性層342與第四磁性層344之間。第一隔離層320與第二隔離層340均是由非磁性材料所構(gòu)成。 圖4所示的磁性電容3的操作原理與圖3所示的磁性電容2相同，一樣是通過外加電場于第一磁性層322、第二磁性層324、第三磁性層342與第四磁性層344，而使第一磁性層322、第二磁性層324、第三磁性層342與第四磁性層344中分別形成磁偶極(magneticdipole)31、33、35、36。因此磁性電容3在磁化過程中，可以藉由不同的外加電場，例如使第一磁性層322與第二磁性層324中的磁偶極31、33分別具有不同的方向，以及使第三磁性層342與第四磁性層344中的磁偶極35、36分別具有不同的方向，如此能進(jìn)一步抑制磁性電容3的漏電流。同樣本實(shí)施例對于磁偶極31、33、35、36的形成方向并無限定，如可以指向同一方向或不同方向。 在此特別強(qiáng)調(diào)，前述的第一磁性電極32及第二磁性電極34的結(jié)構(gòu)并不限于前述的三層結(jié)構(gòu)，而可以類似的方式，以多個磁性層與非磁性層不斷交錯堆棧，再藉由各磁性層內(nèi)磁偶極方向的調(diào)整來進(jìn)一步抑制磁性電容3的漏電流，以達(dá)到幾乎無漏電流的效果。
再者為了更突顯本發(fā)明所述的磁性電容具有高能量儲存密度的技術(shù)特點(diǎn)，請 參閱圖5所示，其主要是將磁性電容與其它能量儲存媒介的作比較，從圖5中可以清 楚得知磁性電容相對于一般電容(Capacitors)、電化學(xué)超級電容(electrochemical superc即acitors)、電池(Batteries)、燃料電池(fuel cells)是具有較佳的能量儲存密 度，并藉由此磁性電容的技術(shù)特點(diǎn)，而得以讓磁性電容可以具有高功率輸出、快速充放電、 不具充放電次數(shù)限制、體積小、重量輕的技術(shù)效果。 故當(dāng)本實(shí)施例所述的儲能元件通過前述磁性電容實(shí)施時，將可使電源平衡模塊10 整體電路空間縮小，且也能儲存較多的電能，更值得一提的是當(dāng)各磁性電容之間通過并聯(lián) 耦接時，由于磁性電容具有快速充放電的特性，因此將使各磁性電容之間的電壓準(zhǔn)位快速 達(dá)到平衡，使得電源模塊10可以在極短時間中就可讓各儲能元件的電壓準(zhǔn)位相等。
接下來請再參閱圖6所示，其為本發(fā)明電源平衡方法的流程圖，相關(guān)的說明并請 一并配合圖2，圖6所示的方法步驟如下 首先提供一第一開關(guān)模塊12及一第二開關(guān)模塊14來控制電源模塊10中各儲能 元件之間的連接方式(如步驟S601)，其中第一開關(guān)模塊12及第二開關(guān)模塊14中是個別包 括有多個第一開關(guān)元件Sl及第二開關(guān)元件S2，且第一開關(guān)元件Sl提供讓各儲能元件之間 以串聯(lián)耦接的方式進(jìn)行連接，第二開關(guān)元件S2提供讓各儲能元件之間以并聯(lián)耦接的方式 進(jìn)行連接。 判斷一負(fù)載19的使用狀況(如步驟S603)，此步驟是判斷負(fù)載19是否為啟動使用 或是停止使用。 當(dāng)步驟S603的判斷結(jié)果為負(fù)載19啟動使用時，則控制第一開關(guān)模塊12中的第一
開關(guān)元件Sl導(dǎo)通及第二開關(guān)模塊14中的第二開關(guān)元件S2關(guān)斷，以使各儲能元件之間以串
聯(lián)耦接方式來對負(fù)載19進(jìn)行供電(如步驟S605)，之后回到步驟S603繼續(xù)執(zhí)行。 當(dāng)步驟S603的判斷結(jié)果為負(fù)載19停止使用時，則控制第一開關(guān)模塊12中的第一
開關(guān)元件Sl關(guān)斷及第二開關(guān)模塊14中的第二開關(guān)元件S2導(dǎo)通，以使各儲能元件之間以
并聯(lián)耦接方式來讓各儲能元件的電壓準(zhǔn)位能自動取得平衡(如步驟S607)，之后回到步驟
S603繼續(xù)執(zhí)行。 前述說明已揭露本發(fā)明的實(shí)施方式，而為了更清楚說明本發(fā)明實(shí)際運(yùn)作方式，在 此以舉例方式說明本發(fā)明可能的使用情形。其中前述的負(fù)載19可以是當(dāng)成電動車，因此當(dāng) 電動車啟動行駛時，由于需要足夠的電源供應(yīng)量，故本發(fā)明電源模塊10中的各儲能元件之 間將以互相串聯(lián)的方式來提供高電壓輸出的電源供此電動車使用；反之當(dāng)電動車停止行駛 時，本發(fā)明電源模塊10停止供電給電動車使用，且電源模塊10中的各儲能元件之間將以互 相并聯(lián)的方式來讓各儲能元件的電壓準(zhǔn)位可以自動取得平衡。此外前述負(fù)載19并不局限 于電動車，亦可以是其它通過儲能元件作為電源供應(yīng)且需對儲能元件充電的電子裝置，如 電動手工具。 故通過前述實(shí)施例的說明，本發(fā)明是提供一種簡易的控制方式來讓各儲能元件的 電壓準(zhǔn)位可以自動取得平衡，且在此過程的中并不會對各儲能元件的能量產(chǎn)生消耗，如此 可以讓各儲能元件的特性可以被充份發(fā)揮及使用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中以多個電池串聯(lián)構(gòu)成 的電池組，若其中各電池因電壓準(zhǔn)位不相等將造成后續(xù)各電池充放電控制的困擾。且本發(fā)
9明是在負(fù)載不需使用電源時，才會對各儲能元件以并聯(lián)方式進(jìn)行電池電壓準(zhǔn)位的平衡操 作，并不會對負(fù)載的正常供電造成影響。 另，本發(fā)明為了讓各儲能元件在并聯(lián)使用時，而讓各儲能元件的電壓準(zhǔn)位快速達(dá) 到平衡，可以使用前述磁性電容來替代一般的充電電池，而讓負(fù)載可以在短時間內(nèi)即可快 速使用此電源模塊，同時此時電源模塊中各儲能元件的電壓準(zhǔn)位已呈現(xiàn)相等的電壓準(zhǔn)位輸 出。 雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，在不背離本發(fā) 明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和 變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種電源平衡模塊，其特征在于，包括一電源模塊，具有多個儲能元件；一第一開關(guān)模塊，提供該些儲能元件之間以串聯(lián)方式耦接；一第二開關(guān)模塊，提供該些儲能元件之間以并聯(lián)方式耦接；一開關(guān)控制模塊，耦接于該第一開關(guān)模塊與該第二開關(guān)模塊，并根據(jù)一切換信號來輸出一第一開關(guān)控制信號給該第一開關(guān)模塊及輸出一第二開關(guān)控制信號給該第二開關(guān)模塊；以及一控制單元，耦接于該開關(guān)控制模塊，并輸出該切換信號給該開關(guān)控制模塊；其中該開關(guān)控制模塊根據(jù)該切換信號來使該些儲能元件之間以串聯(lián)及并聯(lián)的其中一種方式來耦接。
2. 如權(quán)利要求1所述的電源平衡模塊，其特征在于，其中該儲能元件為充電電池。
3. 如權(quán)利要求1所述的電源平衡模塊，其特征在于，其中該儲能元件為磁性電容，而該磁性電容包括一第一磁性電極；一第二磁性電極；以及一介電層，設(shè)置于該第一磁性電極與該第二磁性電極之間；其中該介電層用以儲存電能，以及該第一磁性電極與該第二磁性電極分別具有多個磁偶極以避免儲存于該介電層中的電能漏電。
4. 如權(quán)利要求3所述的電源平衡模塊，其特征在于，其中該第一磁性電極包括一第一磁性層；一第二磁性層；以及一第一隔離層，包含有非磁性材料，設(shè)置于該第一磁性層與該第二磁性層之間；以及其中該第二磁性電極包括一第三磁性層；一第四磁性層；以及一第二隔離層，包含有非磁性材料，設(shè)置于該第三磁性層與該第四磁性層之間。
5. 如權(quán)利要求1所述的電源平衡模塊，其特征在于，其中該第一開關(guān)模塊包括多個第一開關(guān)元件，且在每兩個該等儲能元件之間的串聯(lián)路徑上以及該電源模塊與一負(fù)載之間分別耦接有一個該第一開關(guān)元件，以使該些儲能元件之間通過該些第一開關(guān)元件來互相串聯(lián)。
6. 如權(quán)利要求5所述的電源平衡模塊，其特征在于，其中該第二開關(guān)模塊包括多個第二開關(guān)元件，且每一個該儲能元件的第一端與第二端分別通過耦接一個該第二開關(guān)元件來與其它該些儲能元件的第一端與第二端耦接，以使該些儲能元件之間通過該些第二開關(guān)元件來互相并聯(lián)。
7. 如權(quán)利要求6所述的電源平衡模塊，其特征在于，其中當(dāng)該負(fù)載的使用狀態(tài)為啟動使用時，該開關(guān)控制模塊所輸出的該第一開關(guān)控制信號使該些第一開關(guān)元件導(dǎo)通，而該開關(guān)控制模塊所輸出的該第二開關(guān)控制信號使該些第二開關(guān)元件關(guān)斷，以使該些儲能元件之間以串聯(lián)方式耦接，并使該電源模塊提供電源輸出供該負(fù)載使用。
8. 如權(quán)利要求6所述的電源平衡模塊，其特征在于，其中當(dāng)該負(fù)載的使用狀態(tài)為停止使用時，該開關(guān)控制模塊所輸出的該第一開關(guān)控制信號使該些第一開關(guān)元件關(guān)斷，而該開關(guān)控制模塊所輸出的該第二開關(guān)控制信號使該些第二開關(guān)元件導(dǎo)通，以使該些儲能元件之間以并聯(lián)方式耦接，而讓該些儲能元件之間的電壓進(jìn)行平衡。
9. 一種電源平衡方法，其特征在于，包括提供一第一開關(guān)模塊以控制一電源模塊中的多個儲能元件之間以串聯(lián)方式耦接；提供一第二開關(guān)模塊以控制該電源模塊中的該些儲能元件之間以并聯(lián)方式耦接；以及根據(jù)一切換信號來輸出一第一開關(guān)控制信號給該第一開關(guān)模塊及輸出一第二開關(guān)控制信號給該第二開關(guān)模塊，以使該些儲能元件之間以串聯(lián)及并聯(lián)的其中一種方式來耦接。
10. 如權(quán)利要求9所述的電源平衡方法，其特征在于，其中該儲能元件為充電電池。
11. 如權(quán)利要求9所述的電源平衡方法，其特征在于，其中該第一開關(guān)模塊使用多個第一開關(guān)元件，且在每兩個該等儲能元件之間的串聯(lián)路徑上以及該電源模塊與一負(fù)載之間分別耦接有一個該第一開關(guān)元件，以使該些儲能元件之間通過該些第一開關(guān)元件來互相串聯(lián)。
12. 如權(quán)利要求11所述的電源平衡方法，其特征在于，其中該第二開關(guān)模塊使用多個第二開關(guān)元件，且每一個該儲能元件的第一端與第二端分別通過耦接一個該第二開關(guān)元件來與其它該些儲能元件的第一端與第二端耦接，以使該些儲能元件通過該些第二開關(guān)元件來互相并聯(lián)。
13. 如權(quán)利要求12所述的電源平衡方法，其特征在于，其中當(dāng)該負(fù)載的使用狀態(tài)為啟動使用時，該第一開關(guān)控制信號使該些第一開關(guān)元件導(dǎo)通，而該第二開關(guān)控制信號使該些第二開關(guān)元件關(guān)斷，以使該些儲能元件之間以串聯(lián)方式耦接，并使該電源模塊提供電源輸出供該負(fù)載使用。
14. 如權(quán)利要求12所述的電源平衡方法，其特征在于，其中當(dāng)該負(fù)載的使用狀態(tài)為停止使用時，該第一開關(guān)控制信號使該些第一開關(guān)元件關(guān)斷，而該第二開關(guān)控制信號使該些第二開關(guān)元件導(dǎo)通，以使該些儲能元件之間以并聯(lián)方式耦接，而讓該些儲能元件之間的電壓進(jìn)行平衡。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電源平衡模塊及其方法，該電源平衡模塊包括有一電源模塊、一第一開關(guān)模塊、一第二開關(guān)模塊、一開關(guān)控制模塊及一控制單元。電源模塊具有多個儲能元件，且這些儲能元件之間通過第一開關(guān)模塊及第二開關(guān)模塊的控制而進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)的連接。開關(guān)控制模塊則是根據(jù)一切換信號來個別輸出一第一開關(guān)控制信號給第一開關(guān)模塊及輸出一第二開關(guān)控制信號給第二開關(guān)模塊。控制單元根據(jù)一負(fù)載的使用狀態(tài)輸出此切換信號給開關(guān)控制模塊。
文檔編號H01M10/44GK101741106SQ20081017450
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者鄭青峯 申請人:光寶科技股份有限公司