储能装置、存取装置及其储能装置及存取装置的组合的制作方法

专利名称：储能装置、存取装置及其储能装置及存取装置的组合的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电力存取装置，特别是涉及一种应用磁性电容做为储 能元件的储能装置、存取装置及其储能装置及存取装置的组合。
背景技术：
随着科技愈来愈进步，同时，随着消费者对造型精巧的小型(薄型)可携 式电子设备的需求日益成长，因可携式电子产品越来越精巧，正确地选择 提供蓄电电能的电池是产品能否开发成功的重要关键，换言之,选用电池的
条件应考虑到的诸如外型尺寸、电压、能量密度、温度性能、耗电率及充 放电次数等。工作时间是设计笔记型电脑时首要考量的问题之一。由于笔 记型电脑工作温度高、处理器速度快并具有CD-ROM和DVD等周边配置，因 此需要非常强大的功率。锂电池(18650)是目前市面上能量密度最高同时最 为经济的电池，它被应用于多数笔记型电脑中。而随着超薄笔记型电脑和 次笔记型电脑(sub-notebook)的日渐流行，棱柱形锂离子电池也凭借其小 巧的外形轿身笔记型电脑设计产业。
因此，电池对于笔记型电脑而言非常重要，若没有电池，笔记型电脑很 难达到携行移动运作。然而过去笔记型电脑的电池常常因为体积太大、无 法标准化，因此需要针对不同的机构及工业设计，设计不同的电池包装，这 样相对会使电池的成本增加，且对于消费者而言，若是电池损坏要更新也 很麻烦，因为可能市场上早已停产该型电池，或是即使有存货，取得该存 货也是非常花时间。
此外，现今大都利用电池、电容或超级电容(S叩er capacitor)作为电 能储存元件。电容虽然在制程上较为简单，但因其储存容量小，只能当做 短暂储能使用。而电池主要是利用化学能的方式来进行能量储存，因此其 能量储存密度明显优于一般电容，而可应用于各种电力供应装置，但是缺 点是其所能产生的瞬间电力输出会受限于化学反应速率，而无法快速的 充放电或进行高功率输出，且充放电次数有限，过度充放时容易滋生各种 问题，例如目前所使用的蓄电池，虽然标榜着可重复使用，但还是有其 寿命的限制。在多次充放电或长时间不使用的情况下，蓄电池的容量会下 降，且容易损坏，原因在于蓄电池是利用化学能转换为电能，化学物质要常 保其活性，才不至于失效变质，当原来的化合物活性都作用完或将近用完 时，便无法再进行新的化学反应，进而导致蓄电池老化而宣告寿终。超级电容是一种介于电池与电容间的元件，又称双电层电容
(Electrical Double-Layer Capacitor),其具有比普通电容更大的容量，但 其缺点是因有化学材料而具有化学特性，而容易有如电池的漏电缺点，又 加上因为还有部分是物理特性的放电速度快的现象，如此一来就产生有很 快就会没电的现象，而无法达到有效蓄电的功能。甚至，超级电容的耐压 度不高，内阻较大，因此不可以用于交流电路，且如果使用不当会造成电 解质泄漏等现象。
因此，上述现有习知的储能元件并无法同时具备寿命长(高充放电次 数)、高能量储存密度、瞬间高功率输出及快速充放电等优点。
由此可见，上述现有的储能元件在结构与使用上，显然仍存在有不便 与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫 不费尽心思来谋求解决之道，但是长久以来一直未见适用的设计被发展完 成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急 欲解决的问题。因此如何开发创设开发出一种具有标准尺寸且同时具备寿 命长(高充放电次数)、高能量储存密度、瞬间高功率输出及快速充放电等 优点的储能装置供可携式电子装置使用非常必要，实属当前重要研发课题 之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
有鉴于上述现有的储能元件存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品 设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以 研究创新，以期创设一种新型结构的储能装置、存取装置及其储能装置及 存取装置的组合，能够改进一般现有的储能元件，使其更具有实用性。经 过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用 价值的本发明。

发明内容
本发明的目的在于，克服现有的储能元件存在的缺陷，而提供一种新 型结构的储能装置及存取装置的组合，所要解决的技术问题是使其同时具 备寿命长(高充放电次数)、高能量储存密度、瞬间高功率输出及快速充放 电等优点，且可供内置于电子装置内部、或外接于电子装置外部使用，非常 适于实用。
本发明的另一目的在于，提供一种新型结构的储能装置，所要解决的技 术问题是使其可以标准化大量生产，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据 本发明提出的一种储能装置及存取装置的组合，该储能装置及存取装置的 组合包括 一储能装置，包含一外壳、 一个位于该外壳内用以储存电能的磁 性电容单元，以及一与该^磁性电容单元连接且外露于该外壳的导接介面；以及一存取装置，包括 一壳体，界定一容置空间及一供该储能装置置入该容 置空间中的开口； 一存取介面，与该导接介面电性导接； 一充电单元，与存 取介面电性连接； 一电压调节单元，与该存取介面电性连接；及一控制单 元，与该存取介面、该充电单元及该电压调节单元电性连接，以控制该充电 单元对该储能装置充电或控制该电压调节单元对该储能装置的输出电压进 行升/降压转换，以输出一定电压。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
较佳地，前述的储能装置及存取装置的组合，其中所述的磁性电容单元 包含至少一个》兹性电容。
较佳地，前述的储能装置及存取装置的组合，其中所述的磁性电容单元 包含由复数个》兹性电容以串联、并联或串并联方式组成的一^兹性电容组。
较佳地，前述的储能装置及存取装置的组合，其中所述的磁性电容包含 有一第一磁性电极、 一第二磁性电极以及设置于其间的一介电层，其中该 第 一磁性电极与第二磁性电极内具有磁偶极以抑制该磁性电容的漏电流。
较佳地，前述的储能装置及存取装置的组合，其中所述的第一磁性电极 包含有 一第一磁性层，具有排列成第一方向的磁偶极；一第二磁性层，具 有排列成第二方向的磁偶极；以及一隔离层，包含有非磁性材料，设置于 该第一磁性层与该第二磁性层之间；其中该第一方向与该第二方向互为反 向，以抑制该/磁性电容的漏电流。
较佳地，前述的储能装置及存取装置的组合，其中所述的第一磁性电极 与第二磁性电极包含有稀土元素，该介电层由氧化钛(TiO》、氧化钡钛 (BaTiO》或一半导体层所构成。
较佳地，前述的储能装置及存取装置的组合，其中所述的半导体层为氧 化硅。
较佳地，前述的储能装置及存取装置的组合，其中所述的储能装置还包 括一设置于该外壳且可滑动地覆盖于该导接介面上方的盖体，当该储能装 置置入该存取装置的容置空间时，该盖体会被推开以便该存取装置对该导 接介面进行存取动作。
较佳地，前述的储能装置及存取装置的组合，其中所述控制单元在判断 该储能装置的电量低于一临界值且确定该充电单元连接该输入电源时，令 该充电单元对该储能装置进行充电。
较佳地，前述的储能装置及存取装置的组合，其中所述的控制单元在 判断该储能装置的电量高于一临界值且确定该电压调节单元连接一负载 时，令该电压调节单元对该储能装置的输出电压进行升/降压转换，以输出 该定电压供给该负栽。
较佳地，前述的储能装置及存取装置的组合，其中所述的存取装置还连接一变压器，该变压器与一交流市电连接，以将该交流市电转换成一直流电 压并输出主合该充电单元。
较佳地，前述的储能装置及存取装置的组合，其中所述存取装置还包括 一受该控制单元控制的显示单元，用以显示该储能装置的电力及使用状态。
较佳地，前述的储能装置及存取装置的组合，其中所述的导接介面和该 存取介面皆包括对应的 一正极接点及一 负极接点。
较佳地，前述的储能装置及存取装置的组合，其中所述的储能装置还包 括一侦测该储能装置的温度的温度感测器，且该导接介面还包括一与该温 度感测器连接的侦测接点，该存取介面还包括一与该控制单元连接的侦测 接点，该二侦测接点将该温度感测器提供的温度资讯传给该控制单元，使该 控制单元根据该温度资讯控制该充电单元的充电电流大小。
较佳地，前述的储能装置及存取装置的组合，其中所述的磁性电容单元 还包括一过电流保护电路，其连接在该磁性电容组的正、负极两端之间，用 以保护该^磁性电容组不致因充/放电电流过大而烧毁。
较佳地，前述的储能装置及存取装置的组合，其中所述的过电流保护电 路包含一与磁性电容组的正极端连接的保险丝及一保护电路， 一串接在磁 性电容组的负极端并受该保护电路控制的开关，以及一连接在该保护电路 与磁性电容组的负极端之间的电阻，该电阻侦测该磁性电容组的输出电流 并送给该保护电路，该保护电路可根据该输出电流决定是否切断该开关，使 该^t性电容组停止供电。
较佳地，前述的储能装置及存取装置的组合，其中所述的储能装置的外 壳是呈薄型或卡片型。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本
发明提出的一种存取装置，用以存取一储能装置，该存取装置包括 一壳 体，界定一容置空间及一供该储能装置置入该容置空间中的开口 ； 一存取介 面，用以与该储能装置电性导接； 一充电单元，与该存取介面电性连接；一 电压调节单元，与该存取介面电性连接；以及一控制单元，其与该存取介 面、该充电单元及该电压调节单元电性连接，以控制该充电单元对该储能 装置充电或控制该电压调节单元对该储能装置的输出电压进行升/降压转 换，以输出一定电压。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 较佳地，前述的存取装置，其中所述的控制单元在判断该储能装置的电 量低于一临界值且确定该充电单元连接该输入电源时，令该充电单元对该 储能装置进行充电。
较佳地，前述的存取装置，其中所述的控制单元在判断该储能装置的电 量高于一临界值且确定该电压调节单元连接一负载时，令该电压调节单元对该储能装置的输出电压进行升/降压转换，以输出该定电压供给该负载。 较佳地，前述的存取装置，该存取装置还外接一变压器，该变压器用以
将一 交流市电转换成一直流电压并输出给该充电单元。
较佳地，前述的存取装置，其中所述的存取介面包括用以与该储能装置
电性连接的一正极接点及一负极接点。
较佳地，前述的存取装置，其中所述的存取介面还包括一与该控制单元
连接的侦测接点，该侦测接点并与该储能装置电性连接，以接收来自该储
能装置的一温度资讯。
较佳地，前述存取装置，其中该存取装置是外接于一电子装置的外部。 较佳地，前述的存取装置，其中该存取装置还包括一受该控制单元控制
的显示单元，用以显示该储能装置的电力及使用状态。
较佳地，前述存取装置，其中该存取装置是设置于一电子装置的内部。 较佳地，前述的存取装置，其中所述的控制单元还将该储能装置的使用
状态及电力送至该电子装置的一显示器显示。
本发明的目的及解决其技术问题另外还采用以下技术方案来实现。依
据本发明提出的一种储能装置，其包括 一外壳，具有一特定尺寸； 一磁性 电容单元，是由至少一磁性电容组成，用以储存电能；以及一导接介面，与 该磁性电容单元电连接且外露于该外壳，供用以存取该-兹性电容单元。 本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 较佳地，前述的储能装置，其中该储能装置还包括一设置于该外壳且可 滑动地覆盖于该导接介面上方的盖体。
较佳地，前述的储能装置，其中所述的导接介面括一正极接点和一负极 接点。
较佳地，前述的储能装置，其中还包括一设置于该外壳内部并与该磁性 电容单元电连接的温度感测器。
较佳地，前述的储能装置，其中所述的导接介面还包括一侦测接点，其 与该温度感测器连接，用以输出该温度感测器测得的温度资讯。
较佳地，前述的储能装置，其中所述的磁性电容单元包含由复数个磁性 电容以串联、并联或串并联方式组成的一^兹性电容组。
较佳地，前述的储能装置，其中所述的磁性电容包含有一第一磁性电 极、 一第二磁性电极以及设置于其间的一介电层，其中该第一磁性电极与第 二磁性电极内具有磁偶极以抑制该磁性电容的漏电流。
较佳地，前述的储能装置，其中所述的第一磁性电极包含有 一第一磁 性层，具有排列成第一方向的磁偶极； 一第二磁性层，具有排列成第二方向 的磁偶极；以及一隔离层，包含有非磁性材料,设置于该第一磁性层与该第 二磁性层之间；其中该第一方向与该第二方向互为反向，以抑制该f兹性电容的漏电流。
较佳地，前述的储能装置，其中所述的第 一磁性电极与第二磁性电极包
含有稀土元素，该介电层是由氧化钛(TiO》、氧化钡钛(BaTi03)或一半导体 层所构成。
较佳地,前述的储能装置，其中所述的半导体层为氧化硅。
较佳地，前述的储能装置，其中该储能装置的外壳是呈薄型或卡片型。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方
案，本发明储能装置、存取装置及其储能装置及存取装置的组合至少具有下
列优点及有益效果
1、 本发明的储能装置及存取装置的组合，藉由在存取装置中设置充电 单元对储能装置充电，并设置电压调节单元对储能装置的放电电压进行稳 压转换，且藉由控制单元根据储能装置的状态以及是否连接外部电源或负 载，适时地控制充电单元或电压调节单元作动，以对储能装置进行适当的充 /放电作业。本发明同时具备寿命长(高充放电次数)、高能量储存密度、瞬 间高功率输出及快速充放电等优点，且可供内置于电子装置内部、或外接
于电子装置外部使用，非常适于实用。
2、 本发明的储能装置，由于其可以被设计成单一尺寸(标准化、薄型 化)，其厚度可以设计成像3.5吋软碟片一样或者更薄，因此本发明的储能 装置可以标准化大量生产，并且生产者不只可标准化大量生产，而且消费 者还可以轻易地更换电池，出门时也可以多带几片薄型化或卡片型的储能 装置在身上，如此不但使电池制造成本下降，更增加了实际使用的便利性。
甚至，可以将单一尺寸(标准化、薄型化)的储能装置在便利商店、超 商、专卖店进行回收、贩售，可以增加其普及使用性。
并且，由于储能装置的体积小更适合诸如笔记型电脑、手机、PDA之类 的可携式电子产品使用，因此，存取装置上甚至可以设置多个容置空间供 储能装置插置，可以同时或轮流输出该等储能装置的电力给可携式电子产 品使用。
综上所述，本发明是有关于一种储能装置、存取装置及其储能装置及 存取装置的组合。该存取装置用以存取一储能装置，该储能装置包含一储 存电力的磁性电容单元，该存取装置具有与该储能装置电性导接的存取介 面， 一与该存取介面连接的充电单元， 一与该存取介面电性连接的电压调节 单元，以及一控制单元，其可控制该充电单元对该储能装置充电，或控制该 电压调节单元对该储能装置的输出电压进行升/降压转换。本发明具有上述 诸多优点及实用价值，其不论在产品的结构或功能上皆有较大改进，在技术 上有显著的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的储能元件具有增 进的突出功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的 技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和 其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附 图，详细i兌明如下。


图1是绘示本发明的存取装置及储能装置的第一较佳实施例的外观立 体示意图。
图2是绘示本较佳实施例的存取装置及储能装置的内部电路方块图。
图3是绘示本较佳实施例的磁性电容单元的充放电特性曲线图。
图4是绘示本较佳实施例的储能装置的壳体表面具有一可滑动地盖设
置于导接介面上的盖体的示意图。
图5是绘示本较佳实施例的磁性电容与其他现有习知的能量储存媒介
的比较示意图。
图6是绘示本较佳实施例中磁性电容的结构示意图。
图7是绘示本较佳实施例的磁性电容另一较佳实施例中第一磁性电极
的结构示意图。
图8是绘示本发明另 一较佳实施例中 一磁性电容组的示意图。 图9是绘示本较佳实施例的一过电流保护电路的详细电路图。 图10是绘示本发明的存取装置第二较佳实施例的实施状态示意图。
具体实施例方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功 效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的储能装置、存取装置 及其储能装置及存取装置的组合其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详 细i兌明3口后。
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图 式的两个较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。这两个实施例主要 不同处在于其中第一实施例是外接于一电子装置外面，而第二实施例是内 置于一电子装置中。
请参阅图1及图2所示，图1是本发明的存取装置及储能装置第一较 佳实施例的外观立体示意图，图2是本较佳实施例的存取装置及储能装置的 内部电路方块图。本发明第一较佳实施例的存取装置l，是供一储能装置2 插置，以对储能装置2充电或输出储能装置2的电力供给与其相连接的负 载。
本发明第一较佳实施例的存取装置1，包括一壳体10以及容置于壳体10中的一电路板100，电路板100上设有一控制单元13和分别受控制单元 13控制的一充电单元12、 一电压调节单元14、 一显示单元19，以及分别 与充电单元12及电压调节单元14电连接的一存取介面15。
壳体10的内部界定有一供储能装置2容纳的容置空间16以及一供储 能装置2置入容置空间16中的开口 17。存取介面15是位于该容置空间16 中，且包括用以与储能装置2电连接的两电极接点151、 152以及一侦测接 点153。此外，在壳体10的一侧面设有一与电压调节单元14电连接的供电 插孔18,用以供一负载插接以输出电源给负载。
而存取装置1还外接有一通过电源线连接至交流市电(Vin)的变压器 11，以经由变压器11将交流市电转换成一直流电压后输入给充电单元12。
充电单元12通过存取介面15与储能装置2电连接，其主要根据变压 器11提供的直流电压产生一充电电压对储能装置2充电。关于充电单元12 的实体电路，可以利用LINEAR TECHNOLOGY生产的型号为LTC1325 (电池管 理元件)的元件规格书中揭露的一电池充电电路来实现。
电压调节单元14通过存取介面15与储能装置2电连接，用以对储能 装置2输出的电压(放电电压)进行升/降压转换。请参阅图3所示，是本较 佳实施例的磁性电容单元的充放电特性曲线图，是本实施例的储能装置2 的充放电特性示意图，由图中显示的放电曲线可知，储能装置2放电时的 电压并非如同一般蓄电池维持在一定值，而是呈现随着放电时间迅速递减 的趋势。因此，在本实施例中，必须通过电压调节单元14对储能装置2的 放电电压进行适当的升/降压转换，以由电压调节单元14输出维持在一定 值的定电压(直流电压)至供电插接孔18。
控制单元13连接充电单元12、电压调节单元14及存取介面15,用以 适时地控制充电单元12对储能装置2充电，或控制该电压调节单元14对 储能装置2的输出电压进行升/降压转换。
本发明的储能装置2，包含一外壳20、 一包覆在外壳20内的磁性电容 单元21以及与磁性电容单元21电性连接且外露于外壳20表面(图1是以 外露于外壳底面为例)，用以与存取介面15对接的一导接介面22。导接介面 22包括用以与存取介面15的正、负电极接点151、 152电性接触的正、负 电极接点221、 222,以及一侦测接点223;侦测接点223与设置于储能装 置2内部的一温度感测器(图未示)连接，用以将温度感测器所感测的温度 资讯通过与其电性接触的侦测接点153送给控制单元13。
并且请参阅图4所示，是本较佳实施例的储能装置的壳体表面具有一可 滑动地盖设置于导接介面上的盖体的示意图，在储能装置2的外壳20上还 设有一可滑动地覆盖导接介面22的盖体23，做为保护使用，当储能装置2 置入存取装置1内时，盖体23会被存取装置1推开，使导接介面22外露而可以与存取介面15电连接以供存取装置1进行存取动作。
磁性电容单元21的容量可以视储能装置2的应用领域或使用对象所需 的电力来设计，它可以只由单一个》兹性电容构成或由复数个石兹性电容以串 联、并联或串并联方式组成一》兹性电容组。
本发明的 一个特征在于，使用磁性电容作为能量储存装置以及电力来 源。值得注意的是，相较于一般电容，磁性电容可藉由在上、下电极处形 成的磁场，来抑制漏电流，并能够大幅提升能量储存密度，故可作为一极 佳的能量储存装置或电力供应来源。
请参阅图5所示，是本较佳实施例的磁性电容与其他现有习知的能量 储存媒介的比较示意图。如图5所示，由于习知的能量储存媒介(例如传统 电池或超级电容)主要是利用化学能的方式来进行能量储存，因此其能量储 存密度将会明显优于一般电容，而可应用于各种电力供应装置，但与此同 时，其所能产生的瞬间电力输出亦会受限于化学反应速率，而无法快速的充 放电或进行高功率输出，并且充放电次数有限，过度充放时容易滋生各种 问题。相较于此，由于磁性电容中储存的能量全部是以电位能的方式进行 储存，因此，除了具有可与一般电池或超级电容匹配的能量储存密度外，还 因为充分保有电容的特性，而具有寿命长(高充放电次数)、无记忆效应、可 进行高功率输出、快速充放电等特点，故可以有效的解决当前电池所遇到
的各种问题。
请参阅图6所示，本发明一较佳实施例中的磁性电容400的结构示意 图。如图6所示，J兹性电容400包含有一第一石兹性电极110、 一第二i兹性电 极120，以及位于其间的一介电层130。其中第一磁性电极110与第二磁性 电极120是由具有磁性的导电材料所构成，并藉由适当的外加电场进行磁 化，使第 一磁性电极110与第二磁性电极120内分别形成磁偶极(magenet ic dipole)115与；兹偶极125，以在》兹性电容400的内部构成一石兹场，对带电 粒子的移动造成影响，从而抑制磁性电容400的漏电流。
需要特别强调的是，图6中的磁偶极115与磁偶极125的箭头方向只 为一示意图。对熟习该项技艺的技术人员而言，应可了解到磁偶极115与 磁偶极125实际上是由多个整齐排列的微小磁偶极所叠加而成，且在本发 明中，磁偶极115与磁偶极125最后形成的方向并无限定，例如可指向同 一方向或不同方向。介电层130则是用来分隔第一磁性电极110与第二磁 性电极120，以在第一磁性电极110与第二磁性电极120处累积电荷，储存 电位能。
在本发明的一实施例中，第一磁性电极110与第二磁性电极120包含 有磁性导电材质，例如稀土元素，介电层130是由氧化钛(TiO》、氧化钡钛 (BaTi03)或一半导体层，例如氧化硅(silicon oxide)所构成，然而本发明并不限于此，第一磁性电极IIO、第二磁性电极120与介电层130均可视产 品的需求而选用适当的其他材料。
现比喻说明本发明的磁性电容的操作原理如下。物质在一定磁场下电 阻改变的现象，称为"磁阻效应"，磁性金属和合金材料一般都有这种磁电 阻现象，在通常情况下，物质的电阻率在^f兹场中只产生轻微的减小；在某 种条件下，电阻率减小的幅度相当大，比通常磁性金属与合金材料的磁电 阻值高出10倍以上，而能够产生很庞大的磁阻效应。若是进一步结合 Maxwell-Wagner电路模型，磁性颗粒复合介质中也可能会产生很庞大的磁 电容效应。
在现有习知的电容中，电容值C是由电容的面积A、介电层的介电常数 f。f,及厚度d决定，如下列公式。然而在本发明中，磁性电容400主要利用第 一磁性电极110与第二磁性电极120中整齐排列的磁偶极来形成磁场，来使 内部储存的电子朝同一自旋方向转动，进行整齐的排列，故可在同样条件 下，容纳更多的电荷，进而可以增加能量的储存密度。类比于现有习知的电 容，磁性电容400的运作原理相当于藉由磁场的作用来改变介电层130的介 电常数，故而造成电容值的大幅提升。
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此外，在本较佳实施例中，第一磁性电极110与介电层130之间的介 面131以及第二磁性电极120与介电层130之间的介面132,均是为一不平 坦的表面，以藉由增加表面积A的方式，进一步提升磁性电容400的电容 值C。
请参阅图7所示，是本较佳实施例的磁性电容另一较佳实施例中第一 磁性电极的结构示意图，为本发明的另一实施例中第一磁性电极110的结 构示意图。如图7所示，第一磁性电极110为一多层结构，包含有一第一磁 性层112、 一隔离层114以及一第二^f兹性层116。其中，隔离层114是由非 磁性材料所构成，而第一磁性层112与第二磁性层116则包含有具有磁性 的导电材料，并在磁化时，藉由不同的外加电场，使得第一磁性层112与 第二磁性层114中的磁偶极113与磁偶极117分别具有不同的方向，例如 在本发明的一较佳实施例中，磁偶极113与磁偶极117的方向为反向，而能 进一步抑制磁性电容400的漏电流。此外，需要强调的是，磁性电极110 的结构并不限于前述的三层结构，而可以类似的方式，以复数个磁性层与 非磁性层不断交错堆叠，再藉由各磁性层内磁偶极方向的调整来进一步抑 制磁性电容400的漏电流，甚至达到几乎无漏电流的效果。
此外，由于现有习知的储能元件多半以化学能的方式进行储存，因此都 需要有一定的尺寸，否则往往会造成储能等效率的大幅下降。相较于此，本发明的磁性电容400是以电位能的方式进行储存，并且因所使用的材料可 适用于半导体制程，故可藉由适当的半导体制程来形成磁性电容400以及 周边电路连接，进而缩小^磁性电容400的体积与重量，由于此制作方法可 使用一般的半导体制程，故在此不再予以赘述。
请参阅图8所示，是本发明另一较佳实施例中一磁性电容组500的示 意图。承前所述，在本实施例中，是利用半导体制程在一硅基板上制作复 数个小尺寸的磁性电容400，并藉由适当的金属化制程，在该复数个磁性电 容400间形成电连接，从而构成一个包含有多个》兹性电容400的f兹性电容 组500，再以该磁性电容组500作为能量储存装置或外部装置的电力供应来 源。在本实施例中，》兹性电容组500内的复数个磁性电容400是以类似阵 列的方式电连接，然而本发明并不限于此，而可根据不同的电压或电容值 需求，进行适当的串联或并联，以满足各种不同装置的电力供应需求。
并且，储能装置2可以被设计成具有单一尺寸的薄型或卡片型外观，其 厚度可以设计成像3.5吋软碟片一样或者更薄，因此生产者不只可以标准 化大量产生，而且消费者可以轻易地更换电池，出门时也可以多带几片电 池卡在身上，如此不但使得电池的制造成本下降，而且还能够增加实际使 用的便利性。
甚至，可以将单一尺寸(标准化、薄型化)的储能装置在便利商店、超 商、专卖店进行回收、贩售，以增加其普及使用性。
并且，由于储能装置的体积小更适合诸如笔记型电脑、手机、PDA之类 的可携式电子产品使用，因此，存取装置上甚至可以设置多个容置空间供 储能装置插置，以同时或轮流输出该等储能装置的电力给可携式电子产品 使用。当储能装置2置入存取装置1的容置空间15，且存取介面15与导接 介面22电连接时，设若储能装置2仍存有部分电力，储能装置2会输出电 压给电压调节单元14，使电压调节单元14提供一定电压给控制单元13，让 控制单元13可以开始运作并通过两电极接点151、 152侦测储能装置2的 电量是否低于一临界值(例如低于总电量的25%),若是，由显示单元19显 示低电力讯息，并且判断此时变压器11是否有提供一直流电压给充电单元 12(即变压器11是否有连接至交流市电)，若是，则令充电单元12工作以 对储能装置2进行充电，同时控制单元13选择使用变压器11提供的电源 并根据侦测接点153传来的储能装置2温度资讯控制充电电流，使储能装 置2不致在充电过程中因充电电流太大而过热进而烧毁。
当控制单元13侦测储能装置2已充饱电，即令充电单元12停止工作并 通过显示单元19显示充电完毕讯息。
而当控制单元13侦测储能装置2的电力高于临界值时，则令显示单元 19显示目前电力讯息，并且在判断一负载插接至供电插接孔18时，则令电压调节单元14将储能装置2的输出电压转换成一定电压后输出给负载使
用。显示单元19在本实施例中是以液晶显示器为例，但也可以是发光二极
体或其它习知的显示元件。
再者，为了保护储能装置2中的磁性电容单元21,使不致因输出/入电 流过大而烧毁，如图9所示，是本较佳实施例的一过电流保护电路的详细 电路图。本实施例的磁性电容单元21中除了磁性电容(组)211外，还包括一 过电流保护电路212 。过电流保护电路212中包含一连接在磁性电容(组)211 的正极端与正电极接点151之间的保险丝213及一保护电路214， 一串接在 磁性电容(组)211的负极端并受保护电路214控制的开关215，以及一连接 在保护电路214与磁性电容(组)211的负极端之间的电阻216 。其中保险丝 213在磁性电容(组)211充/放电过程中，当流经电流过大时会过热烧断，以 保护磁性电容(组)211;电阻216侦测磁性电容(组)211的输出(放电)电流 并送给保护电路214，使保护电路214发现输出电流突然变大时可以立即切 断开关215，使磁性电容(组)211停止供电，以保护磁性电容(组)211不致 因输出电流过大而烧毁。
请再参阅图IO所示，是本发明的存取装置第二较佳实施例的实施状态 示意图。本发明存取装置的第二较佳实施例，与第一较佳实施例唯一不同 的是，本实施例的存取装置1是内置于一电子装置，例如笔记型电脑3中，因 此，存取装置1不需要再外接变压器也无需设置显示单元，亦即当存取装置 1要对储能装置2充电时，如同习知的做法，笔记型电脑3需要通过一外接 变压器连接至交流市电，通过变压器将交流市电转成直流电压后再输入笔 记型电脑3，以提供直流电压给存取装置1的充电单元12用以对储能装置 2进行充电。而且，控制单元13可将储能装置2的电力及使用状态送给使 用存取装置1的笔记型电脑3的一显示控制电路，使将储能装置2的电力 及使用状态显示在笔记型电脑3的一显示器上。
综上所述，上述实施例藉由在存取装置1设置充电单元12对储能装置 2充电，并设置电压调节单元14对储能装置2的放电电压进行稳压转换，且 藉由控制单元13根据储能装置2的状态以及是否连接外部电源或负载，适 时地控制充电单元12或电压调节单元14作动，以对储能装置2进行适当 的充/放电作业。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式 上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发 明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利 用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但 凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所 作的任何筒单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1、一种储能装置及存取装置的组合，其特征在于该储能装置及存取装置的组合包括一储能装置，包含一外壳、一个位于该外壳内用以储存电能的磁性电容单元，以及一与该磁性电容单元连接且外露于该外壳的导接介面；以及一存取装置，包括一壳体，界定一容置空间及一供该储能装置置入该容置空间中的开口；一存取介面，与该导接介面电性导接；一充电单元，与存取介面电性连接；一电压调节单元，与该存取介面电性连接；及一控制单元，与该存取介面、该充电单元及该电压调节单元电性连接，以控制该充电单元对该储能装置充电或控制该电压调节单元对该储能装置的输出电压进行升/降压转换，以输出一定电压。
2、 如权利要求1所述的储能装置及存取装置的组合，其特征在于其中所述的磁性电容单元包含至少一个磁性电容。
3、 如权利要求1所述的储能装置及存取装置的组合，其特征在于其中所述的磁性电容单元包含由复数个磁性电容以串联、并联或串并联方式组成的一》兹性电容纟且。
4、 如权利要求3所述的储能装置及存取装置的组合，其特征在于其中所述的磁性电容包含有 一第 一磁性电极、 一第二磁性电极以及设置于其间的一介电层，其中该第一磁性电极与第二磁性电极内具有磁偶极以抑制该^磁性电容的漏电流。
5、 如权利要求4所述的储能装置及存取装置的组合，其特征在于其中所述的第一磁性电极包含有 一第一磁性层，具有排列成第一方向的磁偶极；一第二磁性层，具有排列成第二方向的磁偶极；以及一隔离层，包含有非磁性材料，设置于该第一磁性层与该第二磁性层之间；其中该第一方向与该第二方向互为反向，以抑制该^磁性电容的漏电流。
6、 如权利要求4所述的储能装置及存取装置的组合，其特征在于其中所述第一磁性电极与第二磁性电极包含有稀土元素，该介电层由氧化钛、氧化钡钛或一半导体层所构成。
7、 如权利要求6所述的储能装置及存取装置的组合，其特征在于其中所述的半导体层为氧化硅。
8、 如权利要求1所述的储能装置及存取装置的组合，其特征在于其中所述的储能装置还包括一设置于该外壳且可滑动地覆盖于该导接介面上方的盖体，当该储能装置置入该存取装置的容置空间时，该盖体会被推开以便该存取装置对该导接介面进行存取动作。
9、 如权利要求1所述的储能装置及存取装置的组合，其特征在于其中所述的控制单元在判断该储能装置的电量低于一临界值且确定该充电单元连接该输入电源时，令该充电单元对该储能装置进行充电。
10、 如权利要求1所述的储能装置及存取装置的组合，其特征在于其中所述的控制单元在判断该储能装置的电量高于一临界值且确定该电压调节单元连接一负载时，令该电压调节单元对该储能装置的输出电压进行升/降压转换，以输出该定电压供给该负载。
11、 如权利要求1所述的储能装置及存取装置的组合，其特征在于其中所述的存取装置还连接一变压器，该变压器与一交流市电连接，以将该交流市电转换成 一 直流电压并输出给该充电单元。
12、 如权利要求1所述的储能装置及存取装置的组合，其特征在于其中所述的存取装置还包括一受该控制单元控制的显示单元，用以显示该储能装置的电力及使用状态。
13、 如权利要求1所述的储能装置及存取装置的组合，其特征在于其中所述的导接介面和该存取介面皆包括对应的一正极接点及一 负极接点。
14、 如权利要求13所述的储能装置及存取装置的组合，其特征在于其中所述的储能装置还包括一侦测该储能装置的温度的温度感测器，且该导接介面还包括一与该温度感测器连接的侦测接点，该存取介面还包括一与该控制单元连接的侦测接点，该二侦测接点将该温度感测器提供的温度资讯传给该控制单元，使该控制单元根据该温度资讯控制该充电单元的充电电流大小。
15、 如权利要求3所述的储能装置及存取装置的组合，其特征在于其中所述的磁性电容单元还包括一过电流保护电路，其连接在该》兹性电容组的正、负极两端之间，用以保护该磁性电容组不致因充/放电电流过大而烧毁。
16、 如权利要求15所述的储能装置及存取装置的组合，其特征在于其中所述的过电流保护电路包含一与磁性电容组的正极端连接的保险丝及一保护电路， 一串接在磁性电容组的负极端并受该保护电路控制的开关，以及一连接在该保护电路与磁性电容组的负极端之间的电阻，该电阻侦测该磁性电容组的输出电流并送给该保护电路，该保护电路可根据该输出电流决定是否切断该开关，使该磁性电容组停止供电。
17、 如权利要求15所述的储能装置及存取装置的组合，其特征在于其中所述的储能装置的外壳是呈薄型或卡片型。
18、 一种存取装置，用以存取一储能装置，其特征在于该存取装置包括一壳体，界定一容置空间及一供该储能装置置入该容置空间中的开口 ；一存取介面，用以与该储能装置电性导接；一充电单元，与该存取介面电性连接；一电压调节单元，与该存取介面电性连接；以及一控制单元，其与该存取介面、该充电单元及该电压调节单元电性连 接，以控制该充电单元对该储能装置充电或控制该电压调节单元对该储能 装置的输出电压进行升/降压转换，以输出一定电压。
19、 如权利要求18所述的存取装置，其特征在于其中所述的控制单元 在判断该储能装置的电量低于一临界值且确定该充电单元连接该输入电源 时，令该充电单元对该储能装置进行充电。
20、 如权利要求18所述的存取装置，其特征在于其中所述的控制单元 在判断该储能装置的电量高于一临界值且确定该电压调节单元连接一负栽 时，令该电压调节单元对该储能装置的输出电压进行升/降压转换，以输出 该定电压供给该负载。
21、 如权利要求18所述的存取装置，其特征在于该存取装置还外接一 变压器，该变压器用以将一交流市电转换成一直流电压并输出给该充电单 元。
22、 如权利要求18所述的存取装置，其特征在于其中所述的存取介面 包括用以与该储能装置电性连接的一正极接点及一 负极接点。
23、 如权利要求22所述的存取装置，其特征在于其中所述的存取介面 还包括一与该控制单元连接的侦测接点，该侦测接点并与该储能装置电性 连接，以接收来自该储能装置的一温度资讯。
24、 如权利要求18所述的存取装置，其特征在于该存取装置是外接于 一电子装置的外部。
25、 如权利要求24所述的存取装置，其特征在于该存取装置还包括一 受该控制单元控制的显示单元，用以显示该储能装置的电力及使用状态。
26、 如权利要求18所述的存取装置，其特征在于该存取装置是设置于 一电子装置的内部。
27、 如权利要求26所述的存取装置，其特征在于其中所述的控制单元 还将该储能装置的使用状态及电力送至该电子装置的一显示器显示。
28、 一种储能装置，其特征在于其包括 一外壳，具有一特定尺寸；一磁性电容单元，是由至少一磁性电容组成，用以储存电能；以及 一导接介面，与该磁性电容单元电连接且外露于该外壳，供用以存取该 磁性电容单元。
29、 如权利要求28所述的储能装置，其特征在于该储能装置还包括一设置于该外壳且可滑动地覆盖于该导接介面上方的盖体。
30、 如权利要求28所述的储能装置，其特征在于其中所述的导接介面 括一正极接点和一负极接点。
31、 如权利要求30所述的储能装置，其特征在于其还包括一设置于该外壳内部并与该磁性电容单元电连接的温度感测器。
32、 如权利要求31所述的储能装置，其特征在于其中所述的导接介面 还包括一侦测接点，其与该温度感测器连接，用以输出该温度感测器测得 的温度资讯。
33、 如权利要求28所述的储能装置，其特征在于其中所述的磁性电容 单元包含由复数个磁性电容以串联、并联或串并联方式组成的 一磁性电容 组。
34、 如权利要求33所述的储能装置，其特征在于其中所述的磁性电容 包含有一第一磁性电极、 一第二磁性电极以及设置于其间的一介电层，其中 该第 一磁性电极与第二磁性电极内具有磁偶极以抑制该磁性电容的漏电流。
35、 如权利要求34所述的储能装置，其特征在于其中所述的第一磁性 电极包含有 一第一磁性层，具有排列成第一方向的磁偶极； 一第二磁性 层，具有排列成第二方向的磁偶极；以及一隔离层，包含有非磁性材料，设 置于该第一磁性层与该第二磁性层之间；其中该第一方向与该第二方向互 为反向，以抑制该;兹性电容的漏电流。
36、 如权利要求34所述的储能装置，其特征在于其中所述的第一磁性 电极与第二磁性电极包含有稀土元素，该介电层是由氧化钛、氧化钡钛或 一半导体层所构成。
37、 如权利要求36所述的储能装置，其特征在于其中所述的半导体层 为氧化硅。
38、 如权利要求28所述的储能装置，其特征在于该储能装置的外壳是 呈薄型或卡片型。
全文摘要
本发明是有关于一种储能装置、存取装置及其储能装置及存取装置的组合。该存取装置，用以存取一储能装置，该储能装置包含一储存电力的磁性电容单元，该存取装置具有与该储能装置电性导接的存取介面，一与该存取介面连接的充电单元，一与该存取介面电性连接的电压调节单元，及一控制单元，其可控制该充电单元对该储能装置充电，或控制该电压调节单元对该储能装置的输出电压进行升/降压转换。本发明可被设计成单一尺寸，厚度可设计成像3.5吋软碟片一样或者更薄，因此可标准化大量生产，并且生产者不只可标准化大量生产，且消费者还可轻易地更换电池，出门时也可多带几片薄型化或卡片型的储能装置在身上，不但使电池制造成本下降，更增加了实际使用的便利性。
文档编号H02J15/00GK101626169SQ20081013350
公开日2010年1月13日 申请日期2008年7月11日 优先权日2008年7月11日
发明者许跃腾, 郑宇竣 申请人:光宝科技股份有限公司