消耗由電池所提供的能量的系統、方法及電池的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明是有關于一種電源管理技術方案，尤指一種消耗由電池所提供的能量的系統、方法及電池。
【背景技術】
[0002]一般來說，對近來已開發的電池單元如鋰離子電池而言，仍需要在高功率密度特征與高能量密度特征之間作取舍。舉例來說，一以高功率密度特征實現的電池單元可被用來瞬間提供或接收高電平的電流；然而，該種適合大電流充放電的電池單元通常具有低能量密度。反之，一以高能量密度特征來實現的電池單元可被用來長時間穩定輸出一中等電平的功率；然而，在高動態功率應用中，該種電池單元無法瞬間輸出高功率。這使得被用來執行會對應到不同負載的不同應用/操作的電子裝置，如一攜帶式電子裝置的電池特征變得較難設計/配置。舉例來說，某些應用/負載需要瞬間消耗高電平的功率以完成高性能，而某些應用與/負載可能長時間消耗一靜態/中等的功率。據此，為不同應用/負載提供一新穎的電源管理技術方案是重要的。

【發明內容】

[0003]因此，本發明的目的之一為提供一種消耗由一電池所提供的能量的系統、方法及電池，以在維持正常使用的長準備時間時仍可支持高效能的應用。
[0004]根據本發明的一實施例，揭露一消耗由一電池其具有一第一電源以及一第二電源所提供的能量的系統，其中該電池具有一第一電源以及一第二電源。該系統包含一能量傳遞電路，該能量傳遞電路系耦接至該電池且用來傳遞該第一電源以及該第二電源中至少其一的功率至該第一電源以及該第二電源中的另一個，該第一電源是用來為至少一瞬間消耗高電流的高功率操作提供功率，該第二電源是用來為至少一不消耗高動態功率的低/中等功率操作提供功率，且該第一電源以及該第二電源被用以同時供應該系統。
[0005]根據本發明的一實施例，揭露一消耗由一電池所提供的能量的系統，其中該電池具有一第一電源以及一第二電源。該系統包含有一電源選擇電路，該電源選擇電路系耦接至該電池且用以選擇該第一電源與該第二電源其中之一來為至少一低/中等功率操作提供功率，且選擇該第一電源與該第二電源之另一個來為至少一高功率操作提供功率，且該第一電源以及該第二電源被用以同時供應該系統。
[0006]根據本發明的一實施例，揭露一應用于消耗由一電池所提供的能量的系統的方法，其中該電池具有一第一電源以及一第二電源。該方法包含有:利用該第一電源來為至少一瞬間消耗高功率的高功率操作提供功率；利用該第二電源來為至少一不消耗高動態功率的低/中等功率操作提供功率；以及傳遞該第一電源以及該第二電源的至少其中之一的功率至該第一電源以及該第二電源的另一個；其中該第一電源以及該第二電源被用以同時供應該系統。
[0007]根據本發明的一實施例，揭露一應用于消耗由一電池所提供的能量的系統的方法，其中該電池具有一第一電源以及一第二電源。該方法包含有:選擇該第一電源與該第二電源的其中之一來為至少一低/中等功率操作提供功率；以及選擇該第一電源以及該第二電源的另一個來為至少一高功率操作提供功率；其中該第一電源以及該第二電源是同時供應該系統。
[0008]根據本發明的一實施例，揭露一消耗由一電池所提供的能量的系統提供能量的電池，該電池包含有:一第一電源，用來為至少一瞬間消耗高功率的高功率操作提供功率；以及一第二電源，耦接至該第一電源，用來為至少一不會瞬間消耗高動態功率的低/中等功率操作提供功率；其中該第一電源以及該第二電源是被用以同時供應該系統。
[0009]根據本發明的實施例，系統消耗由一電池所提供的能量，系統可支持一混合電源/電池技術方案。系統可支持高效能操作/應用且同時具有較長的準備時間。系統支持兩個或更多不同型態的電池以有效的改善整體系統效率以及熱風險。
【附圖說明】
[0010]圖1是依據本發明一第一實施例的支持一混合電源/電池技術方案的系統不意圖。
[0011]圖2是依據本發明一第二實施例的支持一混合電源/電池技術方案的系統示意圖。
[0012]圖3是依據本發明一第三實施例的支持一混合電源/電池技術方案的系統示意圖。
[0013]圖4是依據本發明一第四實施例的支持一混合電源/電池技術方案的系統示意圖。
[0014]圖5是依據本發明一第五實施例的支持一混合電源/電池技術方案的系統不意圖。
[0015]符號說明:
[0016]100、200、300、400、500 系統
[0017]110、210、310、410、510 第一功率輸出電路
[0018]115、215、315、415、515 第二功率輸出電路
[0019]120,420能量傳遞電路
[0020]320,520后備充電器
[0021]225、325、425、525 電源選擇電路
[0022]130、230、330、430 充電器
[0023]530電源調節電路
[0024]535選擇性充電器
[0025]135、235、335 交流轉接器或 USB Vbus
[0026]435 電源
[0027]105A、205A、305A、405A、505A 第一電源
[0028]105B、205B、305B、405B、505B 第二電源
[0029]115A、215A、315A直流對直流轉換器
[0030]115B、215B、315B 升壓式轉換器
[0031]110A、210A、310A降壓式直流對直流轉換器
【具體實施方式】
[0032]參考圖1，圖1是依據本發明一第一實施例的支持一混合電源/電池技術方案的系統100示意圖。該混合電源/電池技術方案至少可提供對應一攜帶式裝置的不同應用/操作的不同特征的電源的功率/能量，且/或若該電源為可充電的，則適當地對不同的電源充電。借由該混合電源/電池技術方案，該系統100可瞬間地以較佳的轉換效率輸出較強電流(即傳遞較強電流)以及較高電壓。因此，可達到當以改良后的系統效率維持長操作/準備時間時仍完成良好的系統動態效能。
[0033]在實作方面，系統100包含有一電池105、至少一第一功率輸出電路110、至少一第二功率輸出電路115、一能量傳遞電路120以及一充電器130。電池105包含有一第一電源105A以及一與第一電源105A不同且相異的第二電源105B，第一電源105以及第二電源105B分別對應不同電源特征，第一電源105A以及第二電源105B可分別具有不同數量的電池單元。舉例來說，第一電源105A可包含有一單一電池單元，而第二電源105B可包含有多個串連連接的電池單元。在此條件下，第一電源105A以及第二電源105B分別對應不同輸出電壓電平，舉例來說，第一電源105A具有一單一電池單元可輸出/提供4伏特電壓電平，而第二電源105B具有兩個串連連接的電池單元可輸出/提供8伏特電壓電平。第一電源105A供應一較低電壓電平，而第二電源105B供應一較高電壓電平。第一電源105A以及第二電源105B可對應到不同充/放電率或其他不同特征，但此不為本發明的一限制。
[0034]具有一電池單元的第一電源105A被設計借由第一功率輸出電路110 (例如，一降壓式轉換器)來為消耗高動態功率的應用/操作來提供能量/功率。第一功率輸出電路110可包含至少一降壓式直流對直流轉換器110A，其用以轉換第一電源105A的電壓以提供/輸出一第一電壓來為至少一瞬間需要更多功率的操作/應用供應功率；舉例來說，該至少一操作/應用可包含中央處理器運算、圖形處理器運算、核心運算、存儲器運算、射頻運算、輸入/輸出運算。第一電源105A(—單一電池單元)提供一較低電壓電平如4伏特；對降壓式直流對直流轉換器而言，能以較好的效率將輸入電壓(如4伏特)轉換為用來供一單芯片電路使用的功率(如I伏特)。
[0035]具有串連連接電池單元的第二電源105B是借由第二功率輸出電路115 (包含有一直流對直流轉換器115A且/或一升壓式轉換器115B)來為需要較高供應電壓或消耗靜態功率的應用/操作來提供能量/功率。第二功率輸出電路115可包含直流對直流轉換器115A以及升壓式直流對直流轉換器115B的至少其中之一，其用以轉換第二電源105B的電壓來為至少一需要較高供應電壓(如32伏特)的操作提供/輸出一用以供應功率的第二電壓。舉例來說，該至少一操作可包含一背光驅動操作且/或音頻/閃光燈/相機/顯示驅動操作。在一實施例中，第二功率輸出電路115具有用來提升第二電源105B的電壓的升壓式轉換器115B，以產生一較高電壓電平，例如用以驅動背光單元的32伏特。與傳統技術方案比較，利用升壓式轉換器115B來實現用以驅動該背光模塊的第二功率輸出電路115可改善因為輸出與輸入電壓間較低轉換比例的功率供應效率，據此，此作法可節省功率。在另一實施例中，第二功率輸出電路115包含用以降低第二電源115B的電壓的直流對直流轉換器115A來為音頻/閃光燈/相機/顯示等應用產生一稍低的電壓電平。舉例來說，若第二電源105B是用以輸出一 8伏特電壓電平，直流對直流轉換器115A可被用來為音頻/閃光燈/相機/顯示的應用輸出一 5伏特電壓電平。應注意的是，由第二電源105B所提供的電壓電平并不被限制在8伏特。在另一實施例中，由第二電源105B所提供的電壓電平可被設計為另一不同的電平。與傳統利用一降壓升壓式轉換器或旁通升壓式轉換器的技術方案比較，為了音頻/閃光燈/相機/顯示的應用，利用直流對直流轉換器115A以實現第二功率輸出電路115可改善功率傳遞路徑的效率且同時降低電路成本。另外，為了輸出