本發(fā)明是有關于一種充放電裝置，特別是關于一種利用熱電轉換效應的充放電裝置。

背景技術：

現有的穿戴式裝置多以一外接式接頭(如:mirco USB)通過一連接線連接一外部電源供應器進行充電。然而，若該穿戴式裝置需符合防水防塵需求時，穿戴式裝置外接式接頭所在位置需要增加額外的防水防塵設計，如此會增加設計困難度及制造成本。且對使用者而言，需隨身攜帶一條連接線以連接外部電源供應器進行充電，并不方便。因此另外發(fā)展出一種以磁感應、磁共振、太陽能、機械能進行能量轉換的無接頭充電方式。然而，利用磁感應及磁共振的充電方式需配合對應充電板設置才能進行充電。而太陽能及機械能的充電方式則須依賴使用者的操作環(huán)境是否具有足夠光源或使用者的活動量。

因此，上述的充電方法均不是最有效的方法。即需一種能解決上述問題的充放電裝置。

技術實現要素：

本發(fā)明內容的一技術態(tài)樣是在提供一種利用熱電轉換效應的充放電裝置，至少包含一熱電轉換模塊、一電流路徑提供單元以及一充/放電組件。熱電轉換模塊，設置于一穿戴式裝置的一上蓋和一下蓋間，用于根據上蓋和下蓋間的一溫度差產生一電流。電流路徑提供單元，耦接此熱電轉換模塊，用于提供一第一電流路徑和一第二電流路徑。充/放電組件，耦接此電流路徑提供單元。其中當此下蓋溫度高于此上蓋溫度時，此電流經由此第一電流路徑對此充/放電組件進行充電，以及當此上蓋溫度高于此下蓋溫度時，此電流經由此第二電流路徑對此充/放電組件進行充電。

在一實施方式中，此充放電裝置，還包括：一第三電流路徑，此充/放電組件通過此第三電流路徑提供一第一電流給此熱電轉換模塊，以升溫此上蓋溫度以及降溫此下蓋溫度，其中此第一電流是以一第一電流方向流經此熱電轉換模塊。

在一實施方式中，此充放電裝置，還包括一第四電流路徑，此充/放電組件通過此第四電流路徑提供一第二電流給此熱電轉換模塊，以升溫此下蓋溫度以及降溫此上蓋溫度，其中此第二電流是以一第二電流方向流經此熱電轉換模塊，此第一電流方向和此第二電流方向相反。

在一實施方式中，充放電裝置，還包括：一開關設置于此熱電轉換模塊和此電流路徑提供單元、此第三電流路徑以及此第四電流路徑間，用于切換選擇此電流路徑提供單元、此第三電流路徑和此第四電流路徑其中的一耦接此熱電轉換模塊。

在一實施方式中，充放電裝置，還包括：一電壓調節(jié)單元設置于此充/放電組件和此電流路徑提供單元、此第三電流路徑以及此第四電流路徑間。

在一實施方式中，充放電裝置，還包括：一脈沖產生器設置于此充/放電組件和此電流路徑提供單元、此第三電流路徑以及此第四電流路徑間，用于將此充/放電組件輸出的電流轉換成脈沖信號輸出給此第三電流路徑或此第四電流路徑，以及將此電流路徑提供單元輸出的電流轉換成脈沖信號輸出給此充/放電組件。

在一實施方式中，熱電轉換模塊還包括：多個P型熱電材料和多個N型熱電材料，其中此些個P型熱電材料以及此些個N型熱電材料以P-N對方式串連連結形成此熱電轉換模塊。

在一實施方式中，使用鉍碲化合物或銻碲化合物形成此些個P型熱電材料以及此些個N型熱電材料。

在一實施方式中，一第一溫度傳感器和一第二溫度傳感器分別設置于此上蓋上和此下蓋上，以分別檢測此上蓋的溫度和此下蓋的溫度。

在一實施方式中，充放電裝置，還包括一第一絕緣材料將此上蓋分成一第一上蓋部分和一第二上蓋部分，以及一第二絕緣材料將此下蓋分成一第一下蓋部分和一第二下蓋部分，此熱電轉換模塊，設置于此第一上蓋部分和此第一下蓋部分間，以及一第三溫度傳感器和一第四溫度傳感器分別設置于此第二上蓋部分和此第二下蓋部分。

綜上所述，本發(fā)明充放電裝置是配合一電流路徑提供單元所提供的不同電流路徑，使得不論是體表溫度高于外界環(huán)境溫度，或是外界環(huán)境溫度高于體表溫度，均可對充/放電組件進行充電，故可達到充分利用溫差效益的目的。

以下將以實施方式對上述的說明作詳細的描述，并對本發(fā)明的技術方案提供更進一步的解釋。

附圖說明

為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點與實施方式能更明顯易懂，所附圖式的說明如下：

圖1所示為根據本發(fā)明一較佳實施方式的充放電裝置概略圖。

圖2A和圖2B所示一穿戴式裝置概略圖，其可應用本發(fā)明充放電裝置進行充電以及調節(jié)溫度。

圖3所示為根據本發(fā)明另一較佳實施方式的充放電裝置概略圖。

圖4所示為根據本發(fā)明另一較佳實施方式的充放電裝置概略圖。

圖5所示為根據本發(fā)明另一較佳實施方式的充放電裝置概略圖。

組件標號說明：

100 充放電裝置

110 熱電轉換模塊

111 P型熱電材料

112 N型熱電材料

113 導流片

114 熱耦合層

115 第一溫度傳感器

116 第二溫度傳感器

117 第三溫度傳感器

118 第四溫度傳感器

120 電流路徑提供單元

121,122,123,124 二極管

130 充/放電組件

140 電壓調節(jié)器

141 脈沖產生器

151 開關

161,162 路徑

163 第三電流路徑

164 第四電流路徑

165,166 絕緣材料

200 穿戴式裝置

210 上蓋

211 第一上蓋部分

212 第二上蓋部分

220 下蓋

221 第一下蓋部分

222 第二下蓋部分

具體實施方式

為了使本發(fā)明內容的敘述更加詳盡與完備，可參照所附的圖式及以下所述各種實施方式，圖式中相同的號碼代表相同或相似的組件。但所提供的實施方式并非用于限制本發(fā)明所涵蓋的范圍，而結構運作的描述非用于限制其執(zhí)行的順序，任何由組件重新組合的結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本發(fā)明所涵蓋的范圍。

其中圖式僅以說明為目的，并未依照原尺寸作圖。另一方面，眾所周知的組件與步驟并未描述于實施方式中，以避免對本發(fā)明造成不必要的限制。

本發(fā)明充放電裝置的熱電轉換模塊是利用穿戴者的體表溫度和外界環(huán)境的溫差進行熱電轉換來對穿戴式裝置內的充/放電組件進行充電。同時配合一電流路徑提供單元所提供的不同電流路徑，使得不論是體表溫度高于外界環(huán)境溫度，或是外界環(huán)境溫度高于體表溫度，均可 對充/放電組件進行充電，故可達到充分利用溫差效益的目的。由于本發(fā)明是利用熱電轉換方式來進行充電，因此在穿戴式裝置上將不需額外設置外接式接頭，可大幅降低設計困難度及制造成本。

圖1所示為根據本發(fā)明一較佳實施方式的充放電裝置概略圖。圖2A和圖2B所示一穿戴式裝置概略圖，其可應用本發(fā)明充放電裝置進行充電以及調節(jié)溫度。其中本發(fā)明充放電裝置100包括有一熱電轉換模塊110、一電流路徑提供單元120以及一充/放電組件130。充/放電組件130為一可以進行重復充放電過程的電池或電容。

熱電轉換模塊110可將熱與電兩種不同型態(tài)的能量互相進行轉換，在一實施方式中，此熱電轉換模塊110可設置在如圖2A和圖2B所示穿戴式裝置200的上蓋210與下蓋220間，下蓋220貼近穿戴者皮膚的體表溫度，而上蓋210貼近環(huán)境溫度，熱電轉換模塊110則利用體表溫度和環(huán)境溫度的溫差進行熱能與電能的轉換。其中熱電轉換模塊110包括多個P型熱電材料111和N型熱電材料112以P-N對方式串連連結形成。在一實施方式中，可使用鉍碲化合物或銻碲化合物形成此P型熱電材料111和N型熱電材料112。其中，每一P-N對中的P型熱電材料111和N型熱電材料112一端通過一導流片113進行連接。而每一P-N對中的P型熱電材料111和N型熱電材料112的另一端則分別連接兩導流片113，來與相鄰的另兩P-N對連接形成串連結構。其中導流片113主要進行導電、導熱作用，在一實施方式中，可選用導電和導熱性能良好的銅質導流片。在導流片113和上蓋210間，以及導流片113和下蓋220間更具有一電絕緣的熱耦合層114，在一實施方式中，可選擇電絕緣性能良好同時傳熱能力強的材料，如氧化鈹陶瓷。此外，在上蓋210和下蓋220的P型熱電材料111的側邊更分別設置有一第一溫度傳感器115和一第二溫度傳感器116，用于分別感測環(huán)境溫度和體表溫度。

當進行熱能轉換電能時，以P型熱電材料111為例，在有溫差的狀態(tài)下，熱端的多數載子(電洞)有較大的機率由熱端往冷端移動，因此整體表現如同電流由熱端流向冷端。同樣，N型熱電材料112上的多數載子(電子)也是一樣的狀況，熱端的多數載子(電子)有較大的機率由熱端往冷端移動，因此整體表現如同電流由冷端流向熱端。而當這一對P型熱電材料111及N型熱電材料112以導流片113彼此串接后，在有溫差的狀態(tài)下整體回路將形成電流。因此，當下蓋220溫度高于上蓋210溫度時，由于P型熱電材料111中的電流由熱端(下蓋220)流向冷端(上蓋210)，而N型熱電材料112上的電流由冷端(上蓋210)流向熱端(下蓋220)，因此電流將依路徑161方向流動。反之，當上蓋210溫度高于下蓋220溫度時，由于P型熱電材料111中的電流由熱端(上蓋210)流向冷端(下蓋220)，而N型熱電材料112上的電流由 冷端(下蓋220)流向熱端(上蓋210)，因此電流將依路徑162方向流動。由于在使用時，上蓋210的溫度可能高于或低于下蓋220的溫度，為讓此兩種狀況所產生的電流均可對充/放電組件130進行充電，因此，本發(fā)明還包括一電流路徑提供單元120，讓延路徑161方向流動的電流，經由電流路徑提供單元120所提供的第一電流路徑對充/放電組件130進行充電。另一方面，則讓延路徑162方向流動的電流，經由電流路徑提供單元120所提供的第二電流路徑對充/放電組件130進行充電。在一實施方式中，電流路徑提供單元120為一由四個二極管組成的橋式整流器，當熱電轉換模塊110產生延路徑161方向流動的電流時，此時電流經由二極管121,123所形成的第一電流路徑對充/放電組件130進行充電，并由二極管122,124避免電流回流。而當熱電轉換模塊110產生延路徑162方向流動的電流時，此時電流經由二極管122,123所形成的第二電流路徑對充/放電組件130進行充電，并由二極管121,124避免電流回流。藉此達成只要上蓋210和下蓋220間具有溫度差，即可對充/放電組件130進行充電。而在另一實施方式中，為達成穩(wěn)定充電的目的，本發(fā)明更可在充電路徑中設置一電壓調節(jié)器140，來調控對充/放電組件130進行充電時充電電壓。

此外，由于熱電轉換模塊110亦可將電能轉換成熱能，因此本發(fā)明可通過控制充/放電組件130放電電流流經熱電轉換模塊110的方向，來控制上蓋210和下蓋220的溫度。圖3所示為根據本發(fā)明另一較佳實施方式的充放電裝置概略圖，和前一實施方式的主要差異在于增加第一開關151和第二開關152，來選擇是由熱電轉換模塊110通過電流路徑提供單元120對充/放電組件130進行充電，或是由充/放電組件130通過第三電流路徑，或是第四電流路徑來對熱電轉換模塊110提供電流，以控制上蓋210和下蓋220的溫度。

在一實施方式中，當充/放電組件130對熱電轉換模塊110通入一直流電時，電流經過P型熱電材料111時，其內的多數載子(電洞)移動的方向是與電流同向，而當電流經過N型熱電材料112時，其內的多數載子(電子)移動的方向是與電流反向。當控制第一開關151和第二開關152耦接接點0時，和圖1所示的充電結構相同，此時由熱電轉換模塊110通過電流路徑提供單元120對充/放電組件130進行充電。而當控制第一開關151和第二開關152耦接接點1時，此時充/放電組件130經第三電流路徑163對熱電轉換模塊110通入一直流電，此時因P型熱電材料111內的多數載子(電洞)移動方向是與電流同向，因此帶有能量的載子(電洞)是累積在上蓋210。而N型熱電材料112內的多數載子(電子)移動方向是與電流反向，因此帶有能量的載子(電子)亦是累積在上蓋210。由于帶有能量的載子均是累積在上蓋210，致使上蓋210溫度升高，而帶有能量的載子均遠離下蓋220，致使下蓋220的溫度降低。反之， 當控制第一開關151和第二開關152耦接接點2時，此時充/放電組件130經第四電流路徑164對熱電轉換模塊110通入一直流電，此時因P型熱電材料111內的多數載子(電洞)移動方向是與電流同向，因此帶有能量的載子(電洞)是累積在下蓋220。而N型熱電材料112內的多數載子(電子)移動方向是與電流反向，因此帶有能量的載子(電子)亦是累積在下蓋220。由于帶有能量的載子均是累積在下蓋220，致使下蓋220溫度升高。而帶有能量的載子均遠離上蓋210，致使上蓋210的溫度降低。

圖4所示為根據本發(fā)明另一較佳實施方式的充放電裝置概略圖，和前一實施方式的主要差異在于，可利用絕緣材料165將上蓋210分成至少兩個區(qū)域，第一上蓋部分211和第二上蓋部分212。以及利用絕緣材料166將下蓋220分成至少兩個區(qū)域，第一下蓋部分221和第二下蓋部分222。第一上蓋部分211和第二上蓋部分212的外表面有一斷差，第一下蓋部分221和第二下蓋部分222的外表面亦有一斷差。在本實施方式中，除了在第一上蓋部分211和第一下蓋部分221的P型熱電材料111的側邊分別設置有一第一溫度傳感器115和第二溫度傳感器116外，更在第二上蓋部分212和第二下蓋部分222分別設置一第三溫度傳感器117和第四溫度傳感器118。藉此絕緣材料165將和絕緣材料166的設置，可在第一上蓋部分211和第一下蓋部分221貼覆于熱源或冷源時，仍可通過第二上蓋部分212和第二下蓋部分222的第三溫度傳感器117和第四溫度傳感器118，正確判讀周圍的環(huán)境溫度和體表溫度。而在另一實施方式中，第三溫度傳感器117和第四溫度傳感器118，亦可改置于側蓋，如圖2A和圖2B所示穿戴式裝置的表帶處。

圖5所示為根據本發(fā)明另一較佳實施方式的充放電裝置概略圖，和前一實施方式的主要差異在于，在電路中增加一脈沖產生器141。當充/放電組件130為鎳鎘或鎳氫電池時，由于鎳鎘或鎳氫電池具有記憶效應會減損電池的壽命，因此為了增加充/放電組件130的壽命，會于電路中增加一脈沖產生器141，讓熱電轉換模塊110輸出的電流經由此脈沖產生器141轉換成為脈沖電流來對充/放電組件130進行充電，以消除電池的記憶效應而增加電池壽命。此外，充/放電組件130輸出的電流亦可通過脈沖產生器141以脈沖方式對上蓋210和下蓋220進行加熱或冷卻達到人體感受的舒適度，并節(jié)省電源消耗。

綜上所述，本發(fā)明充放電裝置是通過熱電轉換方式來產生一電流對穿戴式裝置內的充/放電組件進行充電，因此不需在穿戴式裝置上額外設置外接式接頭。此外，更配合一電流路徑提供單元所提供的不同電流路徑，使得不論是體表溫度高于外界環(huán)境溫度，或是外界環(huán)境溫度高于體表溫度，均可對充/放電組件進行充電，故可達到充分利用溫差效益的目的。

雖然本發(fā)明已以實施方式揭露如上，然其并非用于限定本發(fā)明，任何所屬領域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視權利要求所界定者為準。