电力储存装置的制作方法

本发明涉及一种电力储存装置，特别是涉及一种可扩充的电力储存装置。

背景技术

随着科技的进步，行动装置也越来越普遍。而如何使行动装置在长时间运作的情况下维持运作。电力供应以及电力储存的方式扮演了相当重要的角色。

以现有的电池扩充技术而言，可借由额外的扩充电池来对电力储存装置的电池进行充电，以维持电力储存装置的电力。现行的扩充方式必须是对电力储存装置的电池以及扩充装置的电池进行并联。然而，电力储存装置的电池以及扩充装置的电池必须是具有相同的电力规格的电池。也就是说，现行的电池扩充技术受限于相同的电力规格，进而限制了电池扩充技术的弹性。

技术实现要素：

基于此，提供一种电力储存装置，可提高在电池扩充上的扩充弹性。

一种电力储存装置包括系统主机、电池扩充模块以及通讯接口。系统主机包括主控制器、主电池、第一开关组以及主升压降压转换器。第一开关组耦接于主控制器与主电池之间。主升压降压转换器耦接主控制器、第一开关组与主电池。主升压降压转换器用以接收主控制器的控制并对第一开关组所接收的第一直流输入电压进行转换并输出第一直流输出电压以对主电池进行充电。电池扩充模块适于与系统主机进行可拆卸地组装。电池扩充模块包括扩充控制器、扩充电池以及第二开关组。第二开关组耦接扩充控制器与扩充电池之间。通讯接口用以在系统主机与电池扩充模块进行组装时，扩充控制器与主控制器通过通讯接口进行彼此通讯，并选择性地控制第一开关组与第二开关组的开关，从而对主电池或扩充电池充电。

基于上述，本发明的电力储存装置包括系统主机、电池扩充模块以及通讯接口。当系统主机与电池扩充模块进行组装时。扩充控制器与主控制器通过通讯接口进行彼此通讯并控制第一开关组以及第二开关组，借以选择对主电池或扩充电池充电。此外，主升压降压转换器对第一开关组所接收的第一直流输入电压进行转换并输出第一直流输出电压以对主电池进行充电。如此一来，电力储存装置的扩充弹性可提高扩充装置。

附图说明

图1是依据本发明的一个实施例所绘制的电力储存装置的示意图。

图2是依据本发明的另一个实施例所绘制的电力储存装置的示意图。

图3是依据图2绘制的电力储存装置对第一开关组以及第二开关组的操作流程图。

图4是依据本发明的另一个实施例所绘制的电力储存装置的示意图。

图5是依据本发明的另一个实施例所绘制的电力储存装置的示意图。

图6是依据图5绘制的电力储存装置对第一开关组以及第二开关组的操作流程图。

其中：

100、200、400、500：电力储存装置

110、210、410、510：系统主机

111、211、411、511：主控制器

112、212、412、512：主电池

113、213、413、513：第一开关组

114、214、414、514：主升压降压转换器

120_1、120_2、220、420、520：电池扩充模块

121_1、121_2、221、421、521：扩充控制器

122_1、122_2、222、422、522：扩充电池

123_1、123_2、223、423、523：第二开关组

124_1、124_2、224、424、524：扩充升压降压转换器

415、425：交流直流转换器

ci：通讯接口

cp1：第一开关组端口

cp2：第二开关组端口

ep1、ep2、ep3、ep4、ep5：外部电力

ld：负载

s1～s5：开关

s301～s312：步骤

s601～s612：步骤

vi_1：第一直流输入电压

vi_2：第二直流输入电压

vo_1：第一直流输出电压

vo_2：第二直流输出电压

具体实施方式

以下将参照附图说明本发明的若干个实施例。为了便于理解本发明，许多实施上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，这些实施上的细节不应该用来限制本发明。也就是说，在本发明部分实施例中，这些实施上的细节是非必要的。此外，为了简化附图，一些惯用的结构与组件在附图中将以简单的方式绘制；并且重复的组件将可能使用相同的编号表示。

请参考图1，图1是依据本发明的一个实施例所绘制的电力储存装置的示意图。在本实施例中，电力储存装置100包括系统主机110、电池扩充模块120_1、120_2以及通讯接口ci。系统主机110包括主控制器111、主电池112、第一开关组113以及主升压降压转换器114。主控制器111用于作为系统主机110的控制核心。主电池112用于储存第一直流输出电压vo_1。第一开关组113耦接于主控制器111与主电池112之间并且受控于主控制器111。主升压降压转换器114耦接于主控制器111、主电池112以及第一开关组113之间。主升压降压转换器114用于接收主控制器111的控制，并且对第一开关组113所接收的第一直流输入电压vi_1或外部电力ep1进行转换以输出第一直流输出电压vo_1而对主电池112进行充电。本发明的电池扩充模块可以是一个或多个，本发明不对其进行进一步地限制。

在一个实施例中，电池扩充模块120_1、120_2适用于与系统主机110进行可拆卸地组装。电池扩充模块120_1包括扩充控制器121_1、扩充电池122_1、第二开关组123_1以及扩充升压降压转换器124_1。电池扩充模块120_2包括扩充控制器121_2、扩充电池122_2、第二开关组123_2以及扩充升压降压转换器124_2。以电池扩充模块120_1为例，扩充控制器121_1用于作为电池扩充模块120_1的控制核心，并且扩充控制器121_1与主控制器111通过通讯接口ci进行彼此通讯。扩充电池122_1用于储存第二直流输出电压vo_2。第二开关组123_1耦接于扩充控制器121_1与扩充电池122_1之间，第二开关组123_1用于接收外部电力ep2或者扩充电池122_1所提供的电力，并提供所接收的外部电力ep2或者扩充电池122_1所提供的电力以作为第一直流输入电压vi_1。扩充升压降压转换器124_1耦接于扩充控制器121_1、第二开关组123_1与扩充电池122_1之间。扩充升压降压转换器124_1用于接收扩充控制器121_1的控制，并且对第一开关组113所接收的第二直流输入电压vi_2进行转换，借以输出第二直流输出电压vo_2对扩充电池122_1进行充电。

在一个实施例中，电力储存装置100的系统主机110可连接到负载ld。系统主机110用于将主电池112的电力提供到负载ld。在不同的实施例中，负载ld也可以连接到电池扩充模块120_1/120_2。电池扩充模块120_1/120_2可将扩充电池122_1/122_2的电力提供到负载ld。在不同的实施例中，电力储存装置100还可以将外部电力ep1、ep2、ep3的其中之一提供到负载ld。

在一个实施例中，在系统主机110与电池扩充模块120_1、120_2进行组装时，主控制器111与扩充控制器121_1、121_2通过通讯接口ci进行彼此通讯时，并且第一开关组113与第二开关组123_1、123_2经组装以形成开关组。主控制器111可以判断主电池112的电量以及判断系统主机110是否接收到外部电力ep1。扩充控制器121_1可判断扩充电池122_1所储存的电量并且判断电池扩充模块120_1是否接收到外部电力ep2。此外，扩充控制器121_2也可判断扩充电池122_2所储存的电量并且判断电池扩充模块120_2是否接收到外部电力ep3。主控制器111与扩充控制器121_1、121_2依据上述的判断结果经过通讯接口ci协同控制第一开关组113与第二开关组123_1、123_2，借以选择性地对主电池112或扩充电池122_1、122_2充电。

在上述协同控制以及选择性地充电的机制下，电力储存装置100并不会因为随着电池扩充模块数量的增加而降低充电效率。在上述协同控制以及选择性地充电的机制下，也可以避免组装多个电池扩充模块120_1、120_2组装所造成的不平衡，进而降低主电池112或扩充电池122_1、122_2的放电突波，借以延长主电池112或扩充电池122_1、122_2的使用寿命。

系统主机110通过主升压降压转换器114对第一直流输入电压vi_1进行转换，以产生符合主电池112的电力规格的第一直流输出电压vo_1。电池扩充模块120_1、120_2可分别通过扩充升压降压转换器124_1、124_2与第二直流输入电压vi_2进行转换，以产生符合扩充电池122_1、122_2的电力规格的第二直流输出电压vo_2。如此一来，电力储存装置100可接收不同电力规格的电源对主电池112或扩充电池122_1、122_2充电，借以提高电力储存装置100在电池扩充上的扩充弹性。

在一个实施例中，以系统主机110与电池扩充模块120_1的组装为例。主控制器111与扩充控制器121_1通过通讯接口ci进行彼此通讯时，主控制器111可判断第一开关组113是否连接到外部电力ep1，扩充控制器121可判断第一开关组113是否连接到外部电力ep2。主控制器111与扩充控制器121_1、121_2依据上述的判断结果控制第一开关组113接收外部电力ep1或第二开关组123_1经接收外部电力ep1所提供的第一直流输入电压vi_1主升压降压转换器114对第一开关组113所接收的外部电力ep1或第一直流输入电压vi_1进行转换，借以输出第一直流输出电压vo_1对主电池112进行充电。

在一个实施例中，以系统主机110与电池扩充模块120_1的组装为例。主控制器111与扩充控制器121_1通过通讯接口ci进行彼此通讯时，扩充控制器121_1可判断扩充电池122_1所储存的电量是否大于预设的最小放电量。当扩充电池122_1所储存的电量大于预设的最小放电量时，扩充控制器121_1控制第二开关组123_1提供扩充电池122_1的电力来作为第一直流输入电压vi_1。同时第二开关组123_1将第一直流输入电压vi_1输出至第一开关组113，并且主升压降压转换器114对第一开关组113所接收的第一直流输入电压vi_1进行转换，借以输出第一直流输出电压vo_1对主电池112进行充电。反之，当扩充电池122_1所储存的电量小于预设的最小放电量时，扩充控制器121_1控制第二开关组123_1不提供扩充电池122_1的电力来作为第一直流输入电压vi_1。

在一个实施例中，以系统主机110与电池扩充模块120_1的组装为例。主控制器111与扩充控制器121_1通过通讯接口ci进行彼此通讯时，扩充控制器121_1还用于判断第二开关组123_1是否接收到外部电力ep2，并且主控制器111还用于判断主电池112所储存的电量是否到达电力饱和状态。扩充控制器121_1判断出第二开关组123_1接收到外部电力ep2，并且主控制器111判断出主电池112的电量到达电力饱和状态时，扩充控制器121_1控制第二开关组123_1提供外部电力ep2作为第一直流输入电压vi_1，并且将第一直流输入电压vi_1提供至扩充升压降压转换器124_1。扩充升压降压转换器124_1对外部电力ep2进行转换，借以输出第二直流输出电压vo_2对扩充电池122_1进行充电。

在一个实施例中，以系统主机110与电池扩充模块120_1的组装为例。主控制器111还用于判断第一开关组113是否接收到外部电力ep1，主控制器111判断出第一开关组113接收到外部电力ep1并且判断主电池112达到电力饱和状态，主控制器111控制第一开关组113提供所接收的第二经转换的直流电压作为第二直流输入电压vi_2并且提供第二直流输入电压vi_2至第二开关组123_1，并且扩充升压降压转换器124_1对第二开关组123_1所接收的第二直流输入电压vi_2进行转换，借以输出第二直流输出电压vo_2对扩充电池122_1进行充电。

为了使本发明描述得更加详尽，下面详细描述电力储存装置对第一开关组以及第二开关组的操作方式，请同时参考图2以及图3，图2是依据本发明的另一实施例所绘制的电力储存装置的示意图。图3是依据图2绘制的电力储存装置对第一开关组以及第二开关组的操作流程图。在本实施例中，电力储存装置200包括系统主机210以及电池扩充模块220。系统主机210的第一开关组213包括第一开关组端口cp1、第一开关s1以及第二开关s2。第一开关s1的第一端用以接收外部电力ep1，第一开关s1的第二端耦接于主升压降压转换器214。第二开关s2的第一端耦接于第一开关组端口cp1，第二开关s2的第二端耦接于第一开关s1的第二端以及主升压降压转换器214。电池扩充模块220的第二开关组223包括第二开关组端口cp2、第三开关s3以及第四开关s4。第三开关s3的第一端耦接于第二开关组端口cp2，第三开关s3的第二端耦接于扩充电池222。第四开关s4的第一端耦接于第二开关组端口cp2以及第三开关s3的第一端。第四开关s4的第二端耦接于扩充升压降压转换器224。本实施例的第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3以及第四开关s4可以是任何形式的晶体管开关。

在一个实施例中，在系统主机210与电池扩充模块220进行组装时，主控制器211与扩充控制器221开始协同控制第一开关组213与第二开关组223。系统主机210在图3中步骤s301开始充电。主控制器211在图3中步骤s302中会判断系统主机210是否接收到外部电力ep1，也就是判断第一开关s1的第一端是否接收到外部电力ep1。如果主控制器211判断出第一开关s1的第一端接收到外部电力ep1时则进入图3中步骤s303。在步骤s303中，主控制器211导通第一开关s1以及断开第二开关s2。此外，在扩充控制器221判断出系统主机210与电池扩充模块220进行组装的情况下断开第三开关s3以及第四开关s4。如此一来，第一开关组213在主控制器211的控制下，提供外部电力ep1的电力到主升压降压转换器214，并且主升压降压转换器214对外部电力ep1的电力进行转换，借以输出第一直流输出电压vo_1对主电池212进行充电。

在图3中步骤s304中，主控制器211除了需要判断出第一开关s1的第一端接收到外部电力之外，还需要判断主电池212是否达到电力饱和状态。主控制器211判断出主电池212达到电力饱和状态时，进入图3中步骤s305。在步骤s305中，主控制器211导通第一开关s1以及第二开关s2。此外，扩充控制器221在判断出系统主机210与电池扩充模块220进行组装的情况下导通第四开关s4以及断开第三开关s3。如此一来，第一开关组213在主控制器211的控制下，将外部电力ep1作为第二直流输入电压vi_2，并提供第二直流输入电压vi_2到第二开关组223。扩充升压降压转换器224则对第二开关组223所接收的第二直流输入电压vi_2进行转换，借以输出第二直流输出电压vo_2对扩充电池222进行充电。换句话说，当主控制器211判断出第一开关组213接收到外部电力ep1并且判断出主电池212达到电力饱和状态时，主控制器211控制第一开关组213提供外部电力ep1到电池扩充模块220，借以对扩充电池222进行充电。

在一个实施例中，主控制器211在步骤s304中判断出主电池212没有达到电力饱和状态时，则回到步骤s301。

在一个实施例中，请回到图3中步骤s302，主控制器211判断出系统主机210没有接收到外部电力ep1时则进入图3中步骤s306。在步骤s306中，主控制器211再一次确认系统主机210是否与电池扩充模块220进行组装。当主控制器211判断出系统主机210与电池扩充模块220进行组装时，进入图3中步骤s307。反之，主控制器211判断出系统主机210没有连接到电池扩充模块220时，则回到步骤s301。在步骤s307中，扩充控制器221在步骤s307会判断电池扩充模块220是否接收到外部电力ep2。当扩充控制器221判断出电池扩充模块220接收到外部电力ep2，也就是当扩充控制器221判断出第四开关s4的第一端接收到外部电力ep2时，进入图3中步骤s308。在步骤s308中，扩充控制器221断开第三开关s3以及第四开关s4，并且主控制器211导通第二开关s2并断开第一开关s1。如此一来，第二开关组223在扩充控制器221的控制下，将外部电力ep2作为第一直流输入电压vi_1，并提供第一直流输入电压vi_1至第一开关组213。主升压降压转换器214对第一开关组213所接收的第一直流输入电压vi_1进行转换，借以输出第一直流输出电压vo_1对主电池212进行充电。

接着，主控制器211在图3中步骤s309中会判断主电池212是否达到电力饱和状态。当主控制器211判断出主电池212达到电力饱和状态时，进入图3中步骤s310。在步骤s310中，主控制器211断开第一开关s1以及第二开关s2，并且扩充控制器221导通第四开关s4以及断开第三开关s3。如此一来，第二开关组223在扩充控制器221的控制下提供外部电力ep2至扩充升压降压转换器224。扩充升压降压转换器224接收外部电力ep2并且对外部电力ep2进行转换，借以输出第二直流输出电压vo_2对扩充电池222进行充电。也就是说，当扩充控制器221判断出第二开关组223接收到外部电力ep2，并且主控制器211判断出主电池212的电量到达电力饱和状态时，扩充控制器221控制第二开关组223提供外部电力ep2之电力至扩充电池222充电。反之，当主控制器211判断出主电池212没有达到电力饱和状态时，则回到步骤s301。

在一个实施例中，请再回到步骤s307，当扩充控制器221判断出电池扩充模块220没有接收到外部电力ep2时，则进入图3中步骤s311。扩充控制器221在步骤s311中会判断扩充电池222所储存的电量是否大于预设的最小放电量。扩充控制器221判断出扩充电池222所储存的电量大于预设的最小放电量，也就是扩充控制器221判断出第四开关s4的第一端没有接收到外部电力ep2时，进入图3中步骤s312。在步骤s312中，扩充控制器221导通第三开关s3以及断开第四开关s4，并且主控制器211导通第二开关s2以及断开第一开关s1。如此一来，第二开关组223在扩充控制器221的控制下提供扩充电池222的电力作为第一直流输入电压vi_1，并提供第一直流输入电压vi_1到第一开关组213。主升压降压转换器214对第一开关组213所接收的第一直流输入电压vi_1进行转换，借以输出第一直流输出电压vo_1对主电池212进行充电。在完成步骤s312之后，则进入步骤s309。在其他实施例中，在步骤s311中，扩充控制器221判断出扩充电池222所储存的电量小于预设的最小放电量，则回到步骤s301。

请参考图4，图4是依据本发明的另一个实施例所绘制的电力储存装置的示意图。与前述电力存储装置实施例不同的是，本实施例的系统主机410还包括交流直流转换器415，并且电池扩充模块420还包括交流直流转换器425。系统主机410的交流直流转换器415耦接于第一开关组413。交流直流转换器415用于接收交流电形式的外部电力ep4，并且对外部电力ep4进行转换以产生直流电形式的电源。电池扩充模块420的交流直流转换器425耦接于第二开关组423。交流直流转换器425用于接收交流电形式的外部电力ep5，并且对外部电力ep5进行转换以产生直流电形式的电源。

请参考图5以及图6，图5是依据本发明的另一个实施例所绘制的电力储存装置的示意图。图6是依据图5所绘制的电力储存装置对第一开关组以及第二开关组的操作流程图。与前述电力存储装置实施例不同的是，在系统主机510中，第一开关组513还进一步包括第五开关s5。第五开关s5的第一端耦接于第一开关s1的第一端，第五开关s5的第二端耦接于第二开关s2的第一端与第一开关组端口cp1。本实施例的第五开关s5可以是任何形式的晶体管开关。

在一个实施例中，系统主机510在图6中步骤s601开始充电。主控制器511在图6中步骤s602中会判断系统主机510是否接收到外部电力ep1。如果主控制器511判断出系统主机510接收到外部电力ep1时则进入图6中步骤s603。在步骤s603中，主控制器511导通第一开关s1以及断开第二开关s2以及第五开关s5，借以对主电池512进行充电。此外，扩充控制器521在判断出系统主机510与电池扩充模块520进行组装的情况下断开第三开关s3以及第四开关s4。

在图6中步骤s604中，当主控制器511判断主电池512是否达到电力饱和状态。主控制器511判断出主电池512达到电力饱和状态时，进入图6中步骤s605。在步骤s605中，主控制器511导通第五开关s5并断开第一开关s1以及第二开关s2。此外，扩充控制器521在判断出系统主机510与电池扩充模块520进行组装的情况下导通第四开关s4以及断开第三开关s3，借以对扩充电池522进行充电。

需要说明的是，在步骤s605中，主控制器511借由导通第五开关s5的切换操作来取代导通第一开关s1以及第二开关s2的切换操作。如此一来，可降低外部电力ep1在第一开关组513中的传输损失。

主控制器511在步骤s604中判断出主电池512没有达到电力饱和状态时，则回到步骤s601。

回到步骤s602，主控制器511判断出系统主机510没有接收到外部电力ep1时则进入步骤s606。在步骤s606中，主控制器511再一次判断系统主机510是否与电池扩充模块520进行组装。当主控制器511判断出系统主机510与电池扩充模块520进行组装时，进入图6中步骤s607。反之，主控制器511判断出系统主机510没有与电池扩充模块520进行组装时，则回到步骤s601。在步骤s607中，扩充控制器521会判断电池扩充模块520是否接收到外部电力ep2。当扩充控制器521判断出电池扩充模块520接收到外部电力ep2，进入图6中步骤s608。在步骤s608中，扩充控制器521断开第三开关s3以及第四开关s4，并且主控制器511导通第二开关s2并断开第一开关s1以及第五开关s5，借以对主电池512进行充电。

接着，主控制器511在图6中步骤s609中会判断主电池512是否达到电力饱和状态。当主控制器511判断出主电池512达到电力饱和状态时，进入图6中步骤s610。在步骤s610中，主控制器511断开第一开关s1以及第二开关s2以及第五开关s5，并且扩充控制器521导通第四开关s4以及断开第三开关s3，借以对扩充电池522进行充电。

在一个实施例中，请再回到图6中步骤s607，当扩充控制器521判断出电池扩充模块520没有接收到外部电力ep2，则进入图6中步骤s611。扩充控制器521在步骤s611中会判断扩充电池522所储存的电量是否大于预设的最小放电量。扩充控制器521判断出扩充电池522所储存的电量大于预设的最小放电量，进入图6中步骤s612。在步骤s612中，扩充控制器521导通第三开关s3以及断开第四开关s4，并且主控制器511导通第二开关s2以及断开第一开关s1以及第五开关s5，借以对主电池512进行充电。在完成步骤s612之后，则进入步骤s609。在其他实施例中，扩充控制器521判断出扩充电池522所储存的电量小于预设的最小放电量，则回到步骤s601。

综上所述，本发明的系统主机与电池扩充模块进行组装时，可经由通讯接口协同控制第一开关组与第二开关组，借以选择性地对主电池或扩充电池充电。除此之外，系统主机通过主升压降压转换器对第一直流输入电压进行转换，以产生符合主电池的电力规格的第一直流输出电压。电池扩充模块可通过扩充升压降压转换器对第二直流输入电压进行转换，以产生符合扩充电池的电力规格的第二直流输出电压。如此一来，电力储存装置可接收不同电力规格的电源对主电池或扩充电池充电，借以提高电力储存装置在电池扩充上的扩充弹性。此外，在本发明的协同控制以及选择性地充电的机制下，电力储存装置不会因为随着电池扩充模块数量的增加而降低充电效率，也可以避免组装多个电池扩充模块所造成的不平衡，借以延长主电池112或扩充电池122_1、122_2的使用寿命。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。