熱抽換輔助電池模塊、熱抽換輔助系統與電池熱抽換方法

2023-04-26 11:57:11 1

專利名稱：熱抽換輔助電池模塊、熱抽換輔助系統與電池熱抽換方法
技術領域：
本發明有關一種電池模塊，特別是一種熱抽換輔助電池模塊、熱抽換輔助系統與 電池熱抽換方法。
背景技術：
許多電子裝置利用電池提供電力，以維持電子裝置的運轉，例如各種手持式裝置 (handheld device)等。由於電池容量有限，當電池電量用罄時即需更換新的電池，為了讓 電子裝置可在開機的狀態下更換新的電池，因此有所謂的熱抽換(hot swap)機制產生。一般傳統上熱抽換的做法包含下列組件與執行程序，首先於電子裝置中內建一組 具有全保護功能機制且容量較小的備份電池(backupbattery pack unit)，而此備份電池 大多為鎳氫、鋰金屬、鋰離子或鋰高分子電池。此外，電子裝置需連接一顆主要可充電式全 保護機制的電池組(primary rechargeabl e battery pack unit)0上述的備份電池可為可充電式或不可充電式。若內建的備份電池採用可充電式電 池，則電子裝置內部的充電電路需要額外設計一選擇器(selector)用以分別對備份電池 及主要電池進行充電，如此將使得電路結構較為複雜。另一方面，若備份電池採用不可充 電式的鋰金屬電池，由於其化學特性較為危險，因此需設計警示機制，用以當電池電壓過低 時，讓使用者可實時將備用電池從電子裝置內更換，以避免因電池電壓過低達到了危險電 壓而造成爆炸、起火、燃燒等。由上述說明可知，傳統在電子裝置中內建備份電池以達到熱抽換功能的作法，無 論使用何種電池都需要能夠支持偵測主要電池與備份電池容量的軟硬體設計。若備份電池 為不可充電式的鋰金屬電池，於容量不足時需要立刻更換，亦即在電子裝置的機構設計上， 需額外設計讓使用者好拆換的機制，如此，更換電池再加上電池本身的危險性，易造成使用 者的不便。另一方面，若備份電池為可充電式的鎳氫電池組，雖然較鋰電池安全，但由於其 電池電壓較低，需串聯多顆電池才能達到鋰電池的電壓，因此體積較大，使得電子裝置需額 外增加空間以設置鎳氫電池組。此外，鎳氫電池充電機制和主要電池(鋰電池)有所不同， 使得充電電路的設計較為複雜且花費較高。再者，以上述方法所達到的熱抽換機制，當主要電池容量為低容量時，由於內建的 備份電池容量較小，無法在瞬間提供大功率給電子裝置而維持電子裝置的正常運作，因此 必須讓電子裝置進入休眠(sle印)或冬眠(hibernate)的模式，以降低電池的輸出功率。也 就是說，當電子裝置已進入休眠或冬眠模式後，才能將已呈現低容量的主要電池取出，再更 換另一顆充飽電的主要電池，之後才能喚醒電子裝置，而回到正常運作模式下繼續作業。由上述說明可知，傳統的熱抽換嚴格來說並未實現真正的熱抽換功能，真正的熱抽 換應該是無論電子裝置處於何種運作模式下，皆可更換主要電池而不會影響其正常作業。

發明內容
有鑑於此本發明提出一種熱抽換輔助電池模塊、熱抽換輔助系統與電池熱抽換方法。藉由本發明，除了不需額外內建備份電池，更可讓電子裝置於不需進入休眠等降低消耗 功率等的模式下，也就是在電子裝置正常運作下，而進行更換電池的動作。如此，不僅可節 省成本的支出，更可達到真正的熱抽換(hot swap)機制。本發明提出一種熱抽換輔助電池模塊，應用於具有第一電池、電池連接器與第一 電源插孔的電子裝置，第一電池安裝於電池連接器以提供電源予運作中的電子裝置，該熱 抽換輔助電池模塊包含第二電池及電源線。第二電池可安裝於電池連接器。電源線一端 用以連接第一電源插孔，另一端連接第二電池，以提供電源予電子裝置，使第一電池拆卸於 電池連接器時，電子裝置維持運作。本發明還提出一種熱抽換輔助系統包含電子裝置、第二電池及電源線。其中，電子裝置包含第一電源插孔、電池連接器及第一電池。第一電池安裝於電池連接器，以提供 電源予運作中的電子裝置。第二電池可安裝於電池連接器。電源線一端用以連接第一電源 插孔，另一端連接第二電池，以提供電源予電子裝置，使第一電池拆卸於電池連接器時，電 子裝置維持運作。本發明又提出一種電池熱抽換方法，應用於具有第一電池與電池連接器的電子裝 置，第一電池安裝於電池連接器以提供電源予運作中的電子裝置，包含下列步驟連接電源 線的一端於電子裝置，另一端於第二電池，以透過電源線提供電源予電子裝置；拆卸第一電 池於電池連接器，而電子裝置維持運作；安裝第二電池於電池連接器，第二電池透過電池連 接器提供電源予電子裝置。有關本發明的較佳實施例及其功效，茲配合圖式說明如後。


圖1 本發明所提出的熱抽換輔助系統第一實施例示意2 本發明所提出的熱抽換輔助系統第二實施例示意3 本發明所提出的熱抽換一實施例示意4 本發明所提出的電池熱抽換方法流程圖主要組件符號說明1:熱抽換輔助系統2:電子裝置10:第一電源插孔20:第一電池30:第二電池32:第二電源插孔34:直流電壓轉換器40:電源線50 電池連接器60 電池蓋70 控制模塊
具體實施例方式請參照圖1，該圖所示為本發明所提出的熱抽換輔助系統第一實施例示意圖。本發 明所提出的熱抽換輔助系統1包含電子裝置2、第二電池30及電源線40。其中，電子裝置 2包含第一電源插孔10、電池連接器50及第一電池20。第一電池20安裝於電子裝置2中的電池連接器50，用以提供電源予運作中的電子 裝置2。於此，電子裝置2可為筆記型計算機(notebook)、手機(cellular phone)、智能型手機(smart phone)、全球定位系統(GPS)、個人數字助理(PDA)或其它手持式裝置(handheld device)等。當第一電池20的電量即將用罄，而無法提供電子裝置2維持正常運作，此時必 須進行熱抽換(hot swap)的動作，利用第二電池30來替換已處於低電量模式的第一電池 20，故第二電池30可安裝於電池連接器50。一般大多數的電子裝置2具有直流電源插孔，亦即本發明所稱的第一電源插孔 10，可用來連接電源轉換器(adapter)，而由電源轉換器轉換市電為直流電壓，以提供電子 裝置2使用。本發明所提出的第二電池30可具有第二電源插孔32 (可先參照圖2所示)。 當第一電池20的電量即將用罄，只需將電源線40的一端連接電子裝置2的第一電源插孔 10，而另一端連接第二電池30，一實施例可連接於第二電源插孔32，以便由第二電池30提 供電源予電子裝置2。於此，第二電池30的容量可與第一電池20容量相同，因此當第一電池20電力不 足，而欲以第二電池30替換第一電池10時，僅需先利用電源線40連接好電子裝置2與第 二電池30，如此即便是電子裝置2仍在正常運作，也可將第一電池20移除，而不會影響電子 裝置2的正常操作。因為，當電源線40連接好電子裝置2與第二電池30時，即可改由第二 電池30提供電源給電子裝置2使用。請參照圖2為本發明所提出的熱抽換輔助系統第二實施例示意圖。第二實施例 中，第二電池30包含直流電壓轉換器(DC/DC converter) 34,電子裝置2更包含電池蓋60 及控制模塊70。電子裝置2有時具有低壓保護功能(under voltage protection, UVP)，亦即當所 輸入的電壓過低時，低壓保護功能便會讓過低的電壓無法進入電子裝置2。舉例說明，一般 外部的電源轉換器，提供19伏特的直流電壓給電子裝置2，且具有正負百分之十的容忍範 圍，也就是說當輸入的電壓低於17伏特時，低壓保護功能將啟動，而使得低於17伏特的電 壓無法輸入至電子裝置2。因此，為了避免第二電池30所提供的電壓過低(一般電池所提 供的電壓約為12伏特)，使得電子裝置2的低壓保護機制讓第二電池30的電源無法順利輸 入至電子裝置2，所以在第二電池30中增加直流電壓轉換器34，用以轉換第二電池30的電 源，例如將原本的12伏特升壓為19伏特，而提供予電子裝置2。同理，第二電池30中的 直流電壓轉換器34，除了升壓之外，也可用於降壓，可依電子裝置2所需的電壓而定。再者，第二電池30中的直流電壓轉換器34的致能(enable)與禁能(disable)可 由下列的情況而決定。當電源線40連接第一電源插孔10與第二電池30，表示第一電池20 電量不足，而需改由第二電池30提供電源予電子裝置2。因此，直流電壓轉換器34與此情 況下即會致能，而暫時由第二電池30將電源透過電源線40傳送至電子裝置2，可稱之為啟 動了暫時電源功能(temporary power source function)。另一方面，當第一電池20拆卸 於電池連接器50，且第二電池30已替換第一電池20而安裝於電池連接器50，此時表示熱 抽換動作即將完成，因此可禁能第二電池30中的直流電壓轉換器34，使第二電池30進入正 常電池功能(normalbattery function)。由此可知，當第一電池20拆卸於電池連接器50， 且第二電池30安裝於電池連接器50時，第二電池30即停止透過電源線40提供電源予電 子裝置2。第一電池20與第二電池30可為充電式電池，因此當連接於電子裝置2時，若電子 裝置2又連接外部的電源轉換器，則電源轉換器所提供的電源不僅可做為電子裝置2運作
6用，也可用來對安裝於電池連接器50的電池進行充電。因此，當進行熱抽換時，必須對上述 的充電機制加以控制。因此，本發明提出控制充電機制的一實施例，利用電池蓋60與控制 模塊70兩者間互相配合，詳細說明如下。電池蓋60可拆卸地安裝於電子裝置2，以覆蓋連接於電池連接器50的第一電池 20。控制模塊70用以偵測電池蓋60的拆裝。當電池蓋60拆卸於電子裝置2時，表示 即將 進行電池更換的動作，因此控制模塊70禁能電子裝置2透過電池連接器50充電至第一電 池20。另一方面，當電池蓋60安裝於電子裝置2時，表示電池已更換完畢，或電子裝置2尚 不需更換電池，因此控制模塊70致能電子裝置2透過電池連接器50充電至第一電池20。 於此須說明，當第二電池30連接於電池連接器50後，第二電池30即可視作第一電池20，因 此上述說明禁能或致能充電機制時，僅提及第一電池20。請參照圖3為本發明所提出的熱抽換一實施例示意圖。於此，說明本發明所提出 的熱抽換的一實施例。起初，電子裝置2由第一電池20提供運作所需的電源，當第一電池 20電量不足而準備更換時，先將電池蓋60拆卸於電子裝置2。此時，控制模塊70會暫時禁 能電子裝置2透過電池連接器50而充電至電池的功能，接著將電源線40兩端分別連接於 電子裝置2的第一電源插孔10與第二電池30的第二電源插孔32。接著第二電池30中的 直流電壓轉換器34啟動，因此可暫時由第二電池30透過電源線40提供電源予電子裝置 2。此時，便可將第一電池20由電池連接器50移除，而且不需讓電子裝置2進入低功率消 耗的模式，例如休眠模式、冬眠模式等，也就是說電子裝置2可在正常運作下，進行電池的 更換。將第二電池30安裝於電池連接器50，使第二電池30中的直流電壓轉換器禁能，且 第二電池30停止透過電源線40提供電源予電子裝置2，此時便正式由第二電池30供電給 電子裝置2。於此，即可將電源線40移除，並將電池蓋60重新安裝於電子裝置2，此時控制 模塊70會將電子裝置2透過電池連接器50而充電至電池的功能重新致能。請參照圖4，該圖所示本發明所提出的電池熱抽換方法流程圖。本發明所提出的電 池熱抽換方法，應用於具有第一電池與電池連接器的電子裝置，第一電池安裝於電池連接 器以提供電源予運作中的電子裝置，包含下列步驟。步驟SlO 連接電源線的一端於電子裝置，另一端於第二電池，以透過電源線提供 電源予電子裝置。步驟S20 拆卸第一電池於電池連接器，而電子裝置維持運作。步驟S30 安裝第二電池於電池連接器，第二電池透過電池連接器提供電源予電
子裝置。於步驟SlO中，可轉換第二電池的電壓，再透過電源線提供電源予電子裝置。並 且，當第二電池安裝於電池連接器時，第二電池即停止透過電源線提供電源予電子裝置。除上述步驟外，可包含下列步驟可拆卸地安裝電池蓋於電子裝置，以覆蓋連接於 電池連接器的第一電池；偵測電池蓋的拆裝；當電池蓋拆卸於電子裝置時，禁能電子裝置 透過電池連接器充電至第一電池；當電池蓋安裝於電子裝置時，致能電子裝置透過電池連 接器充電至第一電池。 此外，當第二電池替換第一電池而安裝於電池連接器後，可移除電源線。同理，第 一電池的結構可與第二電池的結構相同，以交替作為電子裝置的熱抽換輔助電池模塊。
雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明， 任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神所作些許的更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的 範疇內，因此本發明的保護範圍當視權利要求所界定者為準。
權利要求
一種熱抽換輔助電池模塊，應用於具有一第一電池、一電池連接器與一第一電源插孔的一電子裝置，該第一電池安裝於該電池連接器以提供電源予運作中的該電子裝置，該熱抽換輔助電池模塊包含一第二電池，可安裝於該電池連接器；及一電源線，一端用以連接該第一電源插孔，另一端連接該第二電池，以提供電源予該電子裝置，使該第一電池拆卸於該電池連接器時，該電子裝置維持運作。
2.如權利要求1所述的熱抽換輔助電池模塊，其特徵在於第一電源插孔為直流電源 插孔。
3.如權利要求2所述的熱抽換輔助電池模塊，其特徵在於該第二電池包含一直流電 壓轉換器，轉換該第二電池的電壓以透過該電源線提供電源予該電子裝置。
4.如權利要求3所述的熱抽換輔助電池模塊，其特徵在於該直流電壓轉換器依據該 電源線連接該第一電源插孔與該第二電池而致能。
5.如權利要求3所述的熱抽換輔助電池模塊，其特徵在於其中當該第一電池拆卸於 該電池連接器，且該第二電池安裝於該電池連接器時，該直流電壓轉換器禁能。
6.如權利要求1所述的熱抽換輔助電池模塊，其特徵在於該第一電池拆卸於該電池 連接器，且該第二電池安裝於該電池連接器時，該第二電池停止透過該電源線提供電源予 該電子裝置。
7.如權利要求1所述的熱抽換輔助電池模塊，其特徵在於該第二電池包含一第二電 源插孔，該電源線的另一端連接於該第二電池插孔。
8.一種熱抽換輔助系統，包含一電子裝置，包含一第一電源插孔；一電池連接器；及一第一電池，安裝於該電池連接器，以提供電源予運作中的該電子裝置；一第二電池，可安裝於該電池連接器；及一電源線，一端用以連接該第一電源插孔，另一端連接該第二電池，以提供電源予該電 子裝置，使該第一電池拆卸於該電池連接器時，該電子裝置維持運作。
9.如權利要求8所述的熱抽換輔助系統，其特徵在於該第一電源插孔為直流電源插孔。
10.如權利要求9所述的熱抽換輔助系統，其特徵在於該第二電池包含一直流電壓 轉換器，轉換該第二電池的電壓以透過該電源線提供電源予該電子裝置。
11.如權利要求10所述的熱抽換輔助系統，其特徵在於該直流電壓轉換器依據該電 源線連接該第一電源插孔與該第二電池而致能。
12.如權利要求10所述的熱抽換輔助系統，其特徵在於其中當該第一電池拆卸於該 電池連接器，且該第二電池安裝於該電池連接器，該直流電壓轉換器禁能。
13.如權利要求8所述的熱抽換輔助系統，其特徵在於該第一電池拆卸於該電池連接 器，且該第二電池安裝於該電池連接器時，該第二電池停止透過該電源線提供電源予該電 子裝置。
14.如權利要求8所述的熱抽換輔助系統，其特徵在於該第二電池包含一第二電源插孔，該電源線的另一端連接於該第二電池插孔。
15.如權利要求8所述的熱抽換輔助系統，其特徵在於該電子裝置更包含一電池蓋， 可拆卸地安裝於該電子裝置，以覆蓋連接於該電池連接器的該第一電池。
16.如權利要求15所述的熱抽換輔助系統，其特徵在於該電子裝置更包含一控制模 塊，偵測該電池蓋的拆裝，當該電池蓋拆卸於該電子裝置時，禁能該電子裝置透過該電池連 接器充電至該第一電池，當該電池蓋安裝於該電子裝置時，致能該電子裝置透過該電池連 接器充電至該第一電池。
17.—種電池熱抽換方法，應用於具有一第一電池與一電池連接器的一電子裝置，該第 一電池安裝於該電池連接器以提供電源予運作中的該電子裝置，包含下列步驟連接一電源線的一端於該電子裝置，另一端於一第二電池，以透過該電源線提供電源 予該電子裝置；拆卸該第一電池於該電池連接器，而該電子裝置維持運作；及安裝該第二電池於該電池連接器，該第二電池透過該電池連接器提供電源予該電子裝置。
18.如權利要求17所述的電池熱抽換方法，其特徵在於其中透過該電源線提供電源 予該電子裝置的步驟，包含轉換該第二電池的電壓，以透過該電源線提供電源予該電子裝置。
19.如權利要求18所述的電池熱抽換方法，其特徵在於更包含下列步驟當該第二電池安裝於該電池連接器時，該第二電池停止透過該電源線提供電源予該電子裝置。
20.如權利要求17所述的電池熱抽換方法，其特徵在於更包含下列步驟可拆卸地安裝一電池蓋於該電子裝置，以覆蓋連接於該電池連接器的該第一電池； 偵測該電池蓋的拆裝；及當該電池蓋拆卸於該電子裝置時，禁能該電子裝置透過該電池連接器充電至該第一電 池，當該電池蓋安裝於該電子裝置時，致能該電子裝置透過該電池連接器充電至該第一電 池。
21.如權利要求17所述的電池熱抽換方法，其特徵在於更包含下列步驟 當該第二電池安裝於該電池連接器後，移除該電源線。
全文摘要
一種熱抽換輔助電池模塊、熱抽換輔助系統與電池熱抽換方法。其中，熱抽換輔助電池模塊，應用於具有第一電池、電池連接器與第一電源插孔的電子裝置，第一電池安裝於電池連接器以提供電源予運作中的電子裝置，該熱抽換輔助電池模塊包含第二電池及電源線。第二電池可安裝於電池連接器。電源線一端用以連接第一電源插孔，另一端連接第二電池，以提供電源予電子裝置，使第一電池拆卸於電池連接器時，電子裝置維持運作。
文檔編號H01M2/04GK101877295SQ20091013593
公開日2010年11月3日 申請日期2009年4月30日 優先權日2009年4月30日
發明者曾軍皓 申請人:和碩聯合科技股份有限公司