專利名稱：電池充電控制裝置及電池平衡充電控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池充電控制裝置及電池平衡充電控制器，尤指一種用以平衡電 池充電的電池平衡充電控制器及應(yīng)用該電池平衡充電控制器的電池充電控制裝置。
背景技術(shù)：
隨著可攜式電子產(chǎn)品的發(fā)展，可充電式電池的需求也隨之而起。充電式電池 包括了現(xiàn)有的鎳鎘電池、后續(xù)開發(fā)的鎳氫電池、鋰離子電池以及最新發(fā)展的鋰聚合物 (Li-Polymer)電池。不同種類的可充電式電池所提供的電壓也不盡相同，而可攜式電子產(chǎn) 品所需的操作電壓也有所不同。因此，電池制造業(yè)者會配合可攜式電子產(chǎn)品的操作電壓，將 數(shù)顆電池串聯(lián)成電池模塊以提供所需的電壓。電池模塊于電池的電能耗盡時，需以充電器再充滿電以供下次使用。然而，電池會 因制造或使用而造成蓄電量有所不同。舉例來說，7. 4V鋰電池模塊是由兩顆3. 7V的鋰電 池串聯(lián)組成。在出廠時，兩顆電池的蓄電量分別是80%及70%。由于鋰電池過充電會損害 電池本身，因此，鋰電池充電器在任一顆鋰電池充飽時即停止充電，此時，兩顆電池的蓄電 量分別為100% (電池充電的最上限)及90%。而使用時，只要任一電池蓄電量降至0% (電池放電的最下限)，電池模塊即無法使用，因此，這兩顆電池的蓄電量降至分別為10% 及0%時，即須再充電才能使用。由上述例子可知，當(dāng)電池模塊的電池的蓄電量有所不同時，電池模塊的實際可使 用電能將由蓄電量最低的電池所決定。而除了上述出廠時電池模塊的各電池蓄電量可能不 同外，電池于未使用時，也會自放電，在每個電池自放電速率不同的情況下，也會造成電池 間蓄電量逐漸不平衡，使電池模塊實際可使用電能會隨著電池使用時間而逐漸變少，造成 電池模塊的使用效率低落，使用時間也變短。請參考圖1，為Intersil在其ISL9208的產(chǎn)品規(guī)格表(Datasheet)中所公開的數(shù) 字電池平衡控制器。一數(shù)字電池平衡控制器10包含一電池平衡微處理器5及晶體管開關(guān) S1-S7。晶體管開關(guān)S1-S7分別通過電阻R1-R7而與電池BAT1-BAT7并聯(lián)。電池BAT1-BAT7 的電壓經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D Converter)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，該電池平衡控制微處理器 5根據(jù)電池BAT1-BAT7的電壓數(shù)字信號，經(jīng)內(nèi)建的算法比較出其中電壓較高的電池，并導(dǎo)通 該較高電壓的電池所并聯(lián)的晶體管開關(guān)，使各電池的充電電流可根據(jù)各電池的電壓調(diào)整而 達到平衡充電的功能。然而電池電壓需經(jīng)由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，數(shù)字的電池平衡微處 理器5才得以處理，而模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器會大幅增加該數(shù)字電池平衡控制器10的芯片面積 10，故成本相當(dāng)高是其缺點。另外，數(shù)字的電池平衡微處理器5會受限于當(dāng)初設(shè)計，例如 ISL9208僅能支持5到7顆電池所組成的電池模塊，其可應(yīng)用的范圍也會因此而受限。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有的數(shù)字電池平衡控制器成本過高的問題，本發(fā)明使用模擬的電池充電控制裝置以達到電池的平衡充電。由于模擬的判斷電路相較于模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其芯片面 積相當(dāng)小，故成本上具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢，而且可任意搭配不同的電池數(shù)量所組成的電池模塊， 可應(yīng)用的范圍相當(dāng)廣。另外，本發(fā)明亦利用電池電壓及充電電流的檢測，可達到提升電池電 壓平衡的效率以及保護電池以避免不當(dāng)?shù)碾姵仉妷浩胶獠僮?。為達到上述的優(yōu)點，本發(fā)明提供了一種電池平衡充電控制器，用以平衡一第一電 池及一第二電池的充電，該第一電池的一負端與該第二電池的一正端電性連接以形成一連 接點，該第一電池的一正端形成一第一端，該第二電池的一負端形成一第二端。該電池平衡 充電控制器包含一電池參考電壓產(chǎn)生單元、一電壓平衡單元以及一平衡判斷單元。該電池 參考電壓產(chǎn)生單元提供一第一組電池平衡判斷信號及一第二組電池平衡判斷信號，該第一 組電池平衡判斷信號包含一上高參考電位，而該第二組電池平衡判斷信號包含一下低參考 電位。該電壓平衡單元包含一第一平衡電流單元及一第二平衡電流單元，該第一平衡電流 單元耦接該第一端與該連接點，該第二平衡電流單元耦接該第二端與該連接點。該平衡判 斷單元耦接該連接點、該電池參考電壓產(chǎn)生單元及該電壓平衡單元，于該連接點的電位位 于該上高參考電位及該上保護參考電位之間及位于該下低參考電位及該下保護參考電位 之間時，控制該電壓平衡單元使該第一電池及該第二電池中電壓較低者接收較大的充電電 流。本發(fā)明也提供了一種電池充電控制裝置，用以對具有多個串聯(lián)電池單元的一電池 模塊充電，該電池充電控制裝置耦接每一該電池單元的正端及負端。該電池充電控制裝置 包含一電池充電控制單元以及一電池平衡充電控制單元。該電池充電控制單元根據(jù)一電池 電流檢測信號及一電池電壓檢測信號來控制該電池模塊的一充電電流大小。該電池平衡 充電控制單元耦接每一該電池單元的正端及負端以判斷該電池模塊中任兩個串聯(lián)的電池 單元的電壓，于任兩個串聯(lián)的該電池單元的電壓差高于一第一預(yù)定值而低于一第二預(yù)定值 時，調(diào)整該兩個電池單元的充電電流大小，使該多個電池單元中的最低電壓的電池單元的 充電電流大于最高電壓的電池單元。以上的概述與接下來的詳細說明皆為示范性質(zhì)，是為了進一步說明本發(fā)明的權(quán)利要求。而有關(guān)本發(fā)明的其它目的與優(yōu)點，將在后續(xù)的說明與圖示加以闡述。


圖1為現(xiàn)有的數(shù)字電池平衡控制器的電路示意圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明的一第一較佳實施例的電池平衡充電控制器電路示意圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明的一第二較佳實施例的電池平衡充電控制器。圖4為鋰電池充放電的電壓曲線及充電電流曲線的示意圖。圖5為根據(jù)本發(fā)明的一第三較佳實施例的電池平衡充電控制器。圖6為根據(jù)本發(fā)明的一第四較佳實施例的電池平衡充電控制器。圖7為根據(jù)本發(fā)明的一第五較佳實施例的電池平衡充電控制器。圖8為根據(jù)本發(fā)明的一第六較佳實施例的電池平衡充電控制器。主要元件符號說明現(xiàn)有技術(shù)電池平衡微處理器5
數(shù)字電池平衡控制器10晶體管開關(guān)Sl S7電阻Rl R7電池BATl BAT7
本發(fā)明電池平衡充電控制器100、100a、100b、100c、IOOcU100，、100”啟動保護判斷器105第一比較器110第二比較器115與非門120、120d與門125、125d或門135單擊電路142第一充電比較器144電壓差處理單元146第二充電比較器150第三充電比較器152充電保護單元160、160a、160b、160c、160d電池參考電壓產(chǎn)生單元 170、170c、170d參考電壓產(chǎn)生器175、175，、175”平衡判斷單元180、180d電壓平衡單元190電池充電控制單元210保護開關(guān)模塊220第一電池BATl第二電池BAT2第三電池BAT3第一參考電容Cl第二參考電容C2濾波電容Cdl輸出濾波電容Cd2第一控制信號Csl第二控制信號Cs2連接點電壓信號DET、DET1、DET2啟動信號EA第一開關(guān)Ql第二開關(guān)Q2第一電阻Rl
第二電阻R2第三電阻R3第一電池內(nèi)阻Rbl第二電池內(nèi)阻Rb2
第三電池內(nèi)阻Rb3電阻Rext、Rextl、Rext2電壓信號Scl、Scl，、Sc2平均電壓值Vbal充電電源VCC上低參考電位Vl上高參考電位Vl+上保護參考電位Vl-下高參考電位V2下低參考電位V2+下保護參考電位V2-參考電壓信號Vb操作電壓Vrl、Vr2第一參考信號Vbl預(yù)定調(diào)整電壓Vb具體實施例方式請參考圖2，為根據(jù)本發(fā)明的一第一較佳實施例的電池平衡充電控制器。該電池 平衡充電控制器100用以平衡一第一電池BATl及一第二電池BAT2的充電，其包含一電池 參考電壓產(chǎn)生單元170、一平衡判斷單元180及一電壓平衡單元190。該第一電池BATl的 負端與該第二電池BAT2的正端電性連接以形成一連接點，該第一電池BATl的正端耦接一 保護開關(guān)模塊220，該第二電池BAT2的負端接地，其中該第一電池BATl有一第一電池內(nèi)阻 Rbl，該第二電池BAT2有一第二電池內(nèi)阻Rb2。該保護開關(guān)模塊220 —端耦接一充電電源 VCC及一輸出濾波電容Cd2，由一電池充電控制單元210控制是否由該充電電源VCC傳遞一 充電電流至該第一電池BATl與該第二電池BAT2以進行充電，或由該第一電池BATl與該第 二電池BAT2傳遞一放電電流至一負載(未繪出)。該電池參考電壓產(chǎn)生單元170提供一第一組電池平衡判斷信號及一第二組電池 平衡判斷信號作為判斷是否進行平衡充電的參考，其包含一第一參考電容Cl、一第二參考 電容C2以及一參考電壓產(chǎn)生器175。該第一參考電容Cl與該第二參考電容C2串聯(lián)于該 第一電池BATl及該第二電池BAT2之間，其電容值相同，故其連接點的平均電壓值Vbal = (Vbatl+Vbat2)/2，其中Vbatl為該第一電池BATl的電壓值，Vbat2為該第二電池BAT2的 電壓值。該參考電壓產(chǎn)生器175耦接該第一參考電容Cl與該第二參考電容C2的連接點， 以根據(jù)該平均電壓值Vbal而提供該第一組電池平衡判斷信號及該第二組電池平衡判斷信 號，該第一組電池平衡判斷信號包含一上高參考電位Vl+及一上低參考電位VI，而該第二 組電池平衡判斷信號包含一下高參考電位V2及一下低參考電位V2+，其中該上高參考電位Vl+高于該上低參考電位Vl，該下低參考電位V2+低于該下高參考電位V2。在此，該上高參 考電位Vi+與該下低參考電位V2+用以作為是否提供一平衡電流以平衡該第一電池BATl 及該第二電池BAT2的電壓的判斷根據(jù)，可以依據(jù)該平均電壓值Vbal增加一第一預(yù)定百分 比的電壓為該上高參考電位VI+，減少一第一預(yù)定百分比的電壓為該下低參考電位V2+;或 者增加一第一預(yù)定電壓值為該上高參考電位VI+，減少一第一預(yù)定電壓值為該下低參考電 位V2+。舉例來說，可以0. 1伏特為該預(yù)定電壓值，如此，當(dāng)該第一電池BATl及該第二電池 BAT2的電壓差超過0. 2伏特時，該電池平衡充電控制器100將開始提供該平衡電流。而停 止提供該平衡電流的判斷點可以為該平均電壓值Vbal ；或者如本實施例般，以該上低參考 電位Vl及該下高參考電位V2作為停止提供該平衡電流的判斷點。該上低參考電位Vl及該 下高參考電位V2的設(shè)定可以為依據(jù)該平均電壓值Vbal增加一第二預(yù)定百分比的電壓為該 上低參考電位VI，減少一第二預(yù)定百分比的電壓為該下高參考電位V2 ；或者增加一第二預(yù) 定電壓值為該上低參考電位VI，減少一第二預(yù)定電壓值為該下高參考電位V2。舉例來說， 以0. 05伏特為該第二預(yù)定電壓值，如此，當(dāng)該第一電池BATl及該第二電池BAT2的電壓差 低于0. 1伏特時，該電池平衡充電控制器100將停止提供該平衡電流。依據(jù)上述兩例，當(dāng)該 第一電池BATl的電壓高于(低于)該第二電池BAT2的電壓0. 2伏特時，本發(fā)明的電池平 衡充電控制器100將啟動電池平衡直至該第一電池BATl的電壓與該第二電池BAT2的電壓 差低于0.1伏特以內(nèi)為止。該電壓平衡單元190包含一第一平衡電流單元及一第二平衡電流單元，其中該第 一平衡電流單元包含一第一開關(guān)Ql，耦接該第一電池BATl的正端與該第一電池BATl和該 第二電池BAT2的連接點；該第二平衡電流單元包含一第二開關(guān)Q2，耦接該第二電池BAT2 的負端與該第一電池BATl和該第二電池BAT2的連接點。該電壓平衡單元190受該平衡判 斷單元180的控制，使一平衡電流流經(jīng)該第一平衡電流單元的第一開關(guān)Ql或該第二平衡電 流單元的第二開關(guān)Q2。該平衡判斷單元180耦接該第一電池BATl與該第二電池BAT2的連接點、該電池 參考電壓產(chǎn)生單元170及該電壓平衡單元190，且該平衡判斷單元180包含一啟動保護判斷 器105、一第一比較器110、一第二比較器115、一與非門120及一與門125。該第一比較器 110接收該下高參考電位V2、該下低參考電位V2+及該第一電池BATl與該第二電池BAT2 的連接點的一連接點電壓信號DET，于該連接點電壓信號DET低于該下低參考電位V2+時輸 出一高電平信號直至該連接點電壓信號DET高于該下高參考電位V2為止。該第二比較器 115接收該上高參考電位VI+、該上低參考電位Vl及該連接點電壓信號DET，于該連接點電 壓信號DET高于該上高參考電位Vl+時輸出一高電平信號直至該連接點電壓信號DET低于 該上低參考電位Vl為止。該啟動保護判斷器105耦接該第一電池BATl的正端，于該第一電池BATl的正端 電壓高于一預(yù)定電壓值時啟動該電池平衡充電控制器100。該啟動保護判斷器105亦可耦 接該電池充電控制單元210，于接收該電池充電控制單元210的一啟動信號EA時啟動該電 池平衡充電控制器100。該與非門120接收該啟動保護判斷器105及該第一比較器110的 輸入，并輸出一第一控制信號Csl以控制該電壓平衡單元190的第一開關(guān)Q1。為了避免該 與非門120所輸出的信號電平過低而損害該第一開關(guān)Q1，該與非門120可連接于一高于該 第二電池BAT2負端電壓的電壓Vrl，以避免輸出過低電平的信號。該與門125接收該啟動保護判斷器105及該第二比較器115的輸入，并輸出一第二控制信號Cs2以控制該電壓平衡單元190的第二開關(guān)Q2。當(dāng)該啟動保護判斷器105啟動該電池平衡充電控制器100后，該第一電池BATl的 電壓高于該第二電池BAT2的電壓，使該連接點電壓信號DET低于該下低參考電位V2+，此時 該與非門120輸出第一控制信號Csl來導(dǎo)通該第一開關(guān)Q1，該充電電源VCC所提供的部分 充電電流(即，平衡電流)通過該第一開關(guān)Ql而流過，使較高電壓的第一電池BATl接收的 充電電流小于較低電壓的第二電池BAT2接收的充電電流。如此，較低電壓的第二電池BAT2 的電壓上升速率將高于較高電壓的第一電池BAT1。當(dāng)?shù)谝浑姵谺ATl的電壓與該第二電池 BAT2的電壓接近至預(yù)定電壓差，使該連接點電壓信號DET高于該下高參考電位V2時，該與 非門120停止輸出第一控制信號Csl，該第一開關(guān)Ql截止而停止平衡充電。同理，當(dāng)該啟動 保護判斷器105啟動該電池平衡充電控制器100后，該第二電池BAT2的電壓高于該第一電 池BATl的電壓，使該連接點電壓信號DET高于該上高參考電位VI+，此時該與門125輸出第 二控制信號Cs2來導(dǎo)通該第二開關(guān)Q2，該充電電源VCC所提供的部分充電電流(即，平衡電 流)通過該第二開關(guān)Q2而流過，使較高電壓的第二電池BAT2接收的充電電流小于較低電 壓的第一電池BATl接收的充電電流。為了避免該與門125所輸出的信號電平過高而損害 該第二開關(guān)Q2，該與門125可連接于一低于該第一電池BATl正端電壓的操作電壓Vr2，以 避免輸出過高電平的信號。如此，較低電壓的第一電池BATl的電壓上升速率將高于較高電 壓的第二電池BAT2。當(dāng)?shù)谝浑姵谺ATl的電壓與該第二電池BAT2的電壓接近至預(yù)定電壓 差，使該連接點電壓信號DET低于該上低參考電位Vl時，該與門125停止輸出第二控制信 號Cs2，該第二開關(guān)Q2截止而停止平衡充電。換句話說，該平衡判斷單元180根據(jù)該連接點 電壓信號DET、該上高參考電位VI+、該上低參考電位VI、該下高參考電位V2及該下低參考 電位V2-，以判斷該第一電池BATl與該第二電池BAT2的電壓差，當(dāng)此電壓差超過一電壓值 時，將控制該電壓平衡單元190，使該第一電池BATl及該第二電池BAT2中電壓較低者接收 較大的充電電流。另外，可以通過一電阻Rext來耦接該第一電池BATl和該第二電池BAT2的連接點 與該第一開關(guān)Ql和第二開關(guān)Q2的連接點，以控制該平衡電流的大小，避免過大的平衡電流 毀損該電壓平衡單元190、該第一電池BAT1、該第二電池BAT2或其它元件。請參考圖3，為根據(jù)本發(fā)明的一第二較佳實施例的電池平衡充電控制器。相較于圖 2的實施例，本實施例的電池平衡充電控制器可以判斷電池處于是否充電過程，并于充電過 程時才進行平衡充電。因此，相較于圖2所示的電路，本實施例的電池平衡充電控制器IOOa 還包含一充電保護單元160a，耦接于該保護開關(guān)模塊220的兩端，用以檢測是否有充電電 流流經(jīng)該保護開關(guān)模塊220。該充電保護單元160a包含一電壓差處理單元146、一第一充 電比較器144、一單擊電路142以及一或門135。該電壓差處理單元146耦接該保護開關(guān)模 塊220的兩端，以分別接收兩端的電壓信號Scl、Sc2，并經(jīng)減法運算后輸出兩電壓信號Scl、 Sc2的電壓差以作為充電電流信號。該第一充電比較器144比較該充電電流信號與一參考 電壓信號Vb，于該充電電流信號高于該參考電壓信號Vb時，即代表充電電流大于一預(yù)定充 電電流值時，該第一充電比較器144輸出一高電平信號。此時，單擊電路142因該第一充電 比較器144的觸發(fā)亦產(chǎn)生高電平的輸出信號。該或門135接收該單擊電路142的高電平輸 出信號時，觸發(fā)該啟動保護判斷器105以啟動該電池平衡充電控制器100a。
如上所述，當(dāng)一充電電流由該充電電源VCC流經(jīng)該保護開關(guān)模塊220來對該第一電池BATl及該第二電池BAT2充電時，只要充電電流夠大使電壓信號Sc2高于電壓信號Scl 一預(yù)定電壓差值時，將啟動該電池平衡充電控制器100a，如此，可確保電池電壓平衡僅在電 池進行充電時進行。接著，請參考圖4，為鋰電池充放電的電壓曲線及充電電流曲線的示意圖。由圖4 中可發(fā)現(xiàn)，充電過程的初期，電池電壓上升十分快速，而此時充電模式在定電流充電模式。 于后電池電壓相當(dāng)接近額定電壓4. 2V(在此以石墨為陽極材料的鋰電池為例)，充電模式 變換為定電壓充電模式，隨著電池的電容量的上升，其電池電壓僅緩慢上升直至充飽。而于 放電過程初期，電池電壓快速下降后才轉(zhuǎn)為緩慢下降。當(dāng)電池的電容量經(jīng)放電而剩余小部 分時，此時電池電壓會快速下降直至放電結(jié)束。因此，如圖4所示，以3. 8V作為充電或放電 的判斷，將可判斷出大部分的充電過程及在電容量接近100%的部分放電過程。當(dāng)然，除了 上述的定電流定電壓的充電方式外，鋰電池亦可使用定電壓定電流的充電方式或其它充電 方式，而其電池電壓與其電容量之間的對應(yīng)關(guān)系仍與定電流定電壓的充電方式類似。由于該保護開關(guān)模塊220的源極導(dǎo)通電阻Rds(On) —般不會太大，因此圖3所示 的實施例不容易檢測較小的充電電流。因此，本發(fā)明亦可通過上述鋰電池的充電與放電過 程的電池電壓變化的不同，以判斷電池主要處于充電模式或放電模式。請參考圖5，為根據(jù) 本發(fā)明的一第三較佳實施例的電池平衡充電控制器。相較于圖3所示的實施例，本實施例 的充電保護單元160b還包含一第二充電比較器150、一第一電阻Rl及一第二電阻R2。該 第一電阻Rl及該第二電阻R2串聯(lián)耦接于該第一電池BATl的正端與該第二電池BAT2的負 端之間，用以檢測兩電池的電池電壓的和(sum)并產(chǎn)生一電池電壓檢測信號。該第二充電 比較器150比較該電池電壓檢測信號及一第一參考信號Vbl，于該電池電壓檢測信號高于 該第一參考信號Vbl (即，兩電池的電池電壓的和高于一預(yù)定啟動電壓)時產(chǎn)生一高電平輸 出信號，以觸發(fā)該啟動保護判斷器105來啟動該電池平衡充電控制器100b。另外，電壓信號 Scl'是由一濾波電路所產(chǎn)生，該濾波電路包含一第三電阻R3及一濾波電容Cdl，并耦接于 該第一電池BATl的正端及該第二電池BAT2的負端之間。通過該濾波電路，于進行電池充 電之初，雖然該第一電池BATl的正端的電位因為充電電流流經(jīng)該第一電池內(nèi)阻Rbl及該第 二電池內(nèi)阻Rb2而較未充電前上升，然而，電壓信號Scl’將因大電阻值的第三電阻R3而維 持于未充電時該第一電池BATl的正端的電位一段時間。如此，利用濾波電路，等同利用該 保護開關(guān)模塊220的等效電阻及電池的內(nèi)電阻來檢測充電電流，故本實施例較圖3所示的 實施例能檢測更小的充電電流。上述實施例對于充電與放電狀態(tài)的判斷電壓可以如圖4所示般，以7. 6V或者以上 的電壓作為判斷，電池平衡充電控制器IOOb在大部分的充電過程及在電容量接近100%的 部分放電過程會被啟動。為了避免兩個電池間可能的稍許電壓不平衡，較佳的判斷電壓電 平為7. 8V或者以上。另外，再加上充電電流的判斷，可使幾乎整個充電過程，電池平衡充電 控制器IOOb均啟動以進行電池電壓平衡。而對于電容量接近100 %的部分放電過程，由于 電池平衡充電控制器IOOb僅在高電容量時被啟動，因此不至于使電池的電容量因電池平 衡充電控制器IOOb的電池平衡動作而使電池的電容量過度耗損。另外，若該第一電池BATl及該第二電池BAT2的電壓差過大時，代表其中一電池有 過高的電池內(nèi)阻或其它問題，導(dǎo)致其電壓過低。若在這種情況下，串聯(lián)的該第一電池BATl及該第二電池BAT2的電壓和(sum)或許仍達到7. 8V或以上，但并不適宜進行電池電壓平衡，以免導(dǎo)致另一個電池放電而降低電池電壓而達到平衡兩電池的電壓差。請參考圖6，為 根據(jù)本發(fā)明的一第四較佳實施例的電池平衡充電控制器。相較于圖5所示的實施例，充電 保護單元160c還包含一第三充電比較器152，其接收該第一電阻Rl及該第二電阻R2所產(chǎn) 生的電池電壓檢測信號及一預(yù)定調(diào)整電壓Vb2，其中該預(yù)定調(diào)整電壓Vb2高于該第一參考 信號Vbl。當(dāng)該電池電壓檢測信號落于該第一參考信號Vbl及該預(yù)定調(diào)整電壓Vb2之間時， 該第三充電比較器152發(fā)出一低電平的輸出信號至電池參考電壓產(chǎn)生單元170c中的參考 電壓產(chǎn)生器175’。此時，參考電壓產(chǎn)生器175’將輸出離該平均電壓值Vbal較遠的下低參 考電位V2+及上高參考電位VI+，使電池平衡充電控制器IOOc被觸發(fā)而進行電池電壓平衡 的電壓差要求較高，也就是其敏感度下降以避免可能的不當(dāng)電池電壓平衡。再者，參考電壓 產(chǎn)生器175 ’亦可將上低參考電位Vl及下高參考電位V2較為遠離該平均電壓值Vbal，使電 池平衡充電控制器IOOc就算進行不當(dāng)?shù)碾姵仉妷浩胶猓嗫杀幌拗圃谳^小的電容量損失。 當(dāng)該第一電池BATl與該第二電池BAT2因充電而使該電池電壓檢測信號高于該預(yù)定調(diào)整電 壓Vb2，該第三充電比較器152發(fā)出一高電平的調(diào)整信號至參考電壓產(chǎn)生器175’，參考電壓 產(chǎn)生器175’將產(chǎn)生較接近該平均電壓值Vbal的下低參考電位V2+、下高參考電位V2、上高 參考電位Vl+及上低參考電位VI，以進行更精確的電池電壓平衡。如此，以兩階段的方式來 進行電池電壓平衡可避免一些可能的危險，而提高電池電壓的平衡的效能及安全。另外，請參考圖7，為根據(jù)本發(fā)明的一第五較佳實施例的電池平衡充電控制器。為 了更確保電池電壓平衡的安全性，圖7所示的實施例中，參考電壓產(chǎn)生器175”還產(chǎn)生一上 保護參考電位Vl-及一下保護參考電位V2-，其中該上保護參考電位Vl-高于該上高參考電 位VI+，該下保護參考電位V2-低于該下低參考電位V2+。若該第一電池BATl與該第二電 池BAT2間有過高的電壓差，代表其中一電池恐已毀損或有其它重大的問題。此時，電池平 衡充電控制器IOOd應(yīng)進入保護狀態(tài)以停止電池電壓平衡的操作。因此，在本實施例中，充 電保護單元160d還包含一保護判斷單元154，接收該上保護參考電位Vl-及該下保護參考 電位V2-，于該連接點電壓信號DET高于該上保護參考電位Vl-或低于該下保護參考電位 V2-時，發(fā)出一保護信號至平衡判斷單元180d中的與非門120d及與門125d，以停止電池電 壓平衡的操作。本發(fā)明的電池平衡充電控制器除可應(yīng)用至兩個電池間的電池電壓平衡以外，亦可 應(yīng)用至三個或三個以上的兩個電池間的電池電壓平衡。請參考圖8，為根據(jù)本發(fā)明的一第 六較佳實施例的電池平衡充電控制器。在本實施例中，電池平衡充電控制器包含兩個電池 平衡充電控制器100’、100”(可以為上述任一實施例中的電池平衡充電控制器)，以對映任 兩個串聯(lián)的電池來進行電池電壓平衡。當(dāng)?shù)谝浑姵谺ATl與第二電池BAT2間的電壓差或/ 及第二電池BAT2與第三電池BAT3間的電壓差高于一第一預(yù)定值但低于判斷保護狀態(tài)的一 第二預(yù)定值時，電池平衡充電控制器100’或/及電池平衡充電控制器100”將調(diào)整對映的 兩個電池的充電電流大小，使該第一電池BATl、該第二電池BAT2及該第三電池BAT3中的最 低電壓的電池單元的充電電流大于最高電壓的電池單元。由于電池平衡充電控制器100’、 100”的操作與上述的實施例相同，故在此不再累述。如上所述，本發(fā)明完全符合專利三要件新穎性、進步性和產(chǎn)業(yè)上的利用性。本發(fā) 明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟悉本項技術(shù)者應(yīng)理解的是，該實施例僅用于描繪本發(fā)明，而不應(yīng)解讀為限制本發(fā)明的范圍。應(yīng)注意的是，凡是與該實施例等效的變化與置換， 均應(yīng)設(shè)為涵蓋于本發(fā)明的范疇內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍當(dāng)以上文中的權(quán)利要求書所界定的為準。
權(quán)利要求
一種電池平衡充電控制器，用以平衡一第一電池及一第二電池的充電，該第一電池的一負端與該第二電池的一正端電性連接以形成一連接點，該第一電池的一正端形成一第一端，該第二電池的一負端形成一第二端，其特征在于，該電池平衡充電控制器包含一電池參考電壓產(chǎn)生單元，用以提供一第一組電池平衡判斷信號及一第二組電池平衡判斷信號，該第一組電池平衡判斷信號包含一上高參考電位，而該第二組電池平衡判斷信號包含一下低參考電位；一電壓平衡單元，包含一第一平衡電流單元及一第二平衡電流單元，該第一平衡電流單元耦接該第一端與該連接點，該第二平衡電流單元耦接該第二端與該連接點；以及一平衡判斷單元，耦接該連接點、該電池參考電壓產(chǎn)生單元及該電壓平衡單元，于該連接點的電位高于該上高參考電位時及低于該下低參考電位時，控制該電壓平衡單元使該第一電池及該第二電池中電壓較低者接收較大的充電電流。
2.如權(quán)利要求1所述的電池平衡充電控制器，其特征在于，還包含一充電保護單元，其 耦接該電池參考電壓產(chǎn)生單元及該連接點，其中該第一組電池平衡判斷信號還包含一上保 護參考電位，該第二組電池平衡判斷信號還包含一下保護參考電位，該上保護參考電位高 于該上高參考電位，該下保護參考電位低于該下低參考電位，當(dāng)該連接點的電位低于該上 保護參考電位時及高于該下保護參考電位時，該充電保護單元輸出一保護信號，使該電池 平衡充電控制器進入一保護狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求2所述的電池平衡充電控制器，其特征在于，該第一組電池平衡判斷信 號還包含一上低參考電位，該第二組電池平衡判斷信號還包含一下高參考電位，該平衡判 斷單元提供該平衡電流至該連接點的電位等于該上低參考電位或該下高參考電位為止。
4.如權(quán)利要求3所述的電池平衡充電控制器，其特征在于，該上低參考電位與該下高 參考電位等電位。
5.如權(quán)利要求2所述的電池平衡充電控制器，其特征在于，該充電保護單元根據(jù)代表 該充電電流的一充電電流信號，于判斷該充電電流高于一預(yù)定電流值時輸出一充電信號以 啟動該平衡判斷單元。
6.如權(quán)利要求5所述的電池平衡充電控制器，其特征在于，該充電保護單元包含一檢 測電路，該檢測電路耦接一保護開關(guān)模塊的一充電端及一電池端，該保護開關(guān)模塊的該電 池端耦接該第一端，該充電端用以耦接一充電電源，該檢測電路根據(jù)該充電端與該電池端 的電位以產(chǎn)生該充電電流信號。
7.如權(quán)利要求6所述的電池平衡充電控制器，其特征在于，該電池端耦接一濾波電路， 該濾波電路耦接于該第一端及該第二端之間。
8.如權(quán)利要求5所述的電池平衡充電控制器，其特征在于，該充電保護單元還檢測該 第一端及該第二端的電壓差，于高于一預(yù)定啟動電壓時輸出該充電信號。
9.如權(quán)利要求8所述的電池平衡充電控制器，其特征在于，該充電保護單元還于該第 一端及該第二端的電壓差高于一預(yù)定調(diào)整電壓時輸出一調(diào)整信號，以調(diào)整電池參考電壓產(chǎn) 生單元所輸出的該上高參考電位及該下低參考電位的電位。
10.一種電池充電控制裝置，用以對具有多個串聯(lián)電池單元的一電池模塊充電，該電池 充電控制裝置耦接每一該電池單元的正端及負端，該電池充電控制裝置包含一電池充電控制單元，根據(jù)一電池電流檢測信號及一電池電壓檢測信號來控制該電池模塊的一充電電流大?。灰约耙浑姵仄胶獬潆娍刂茊卧?，耦接每一該電池單元的正端及負端以判斷該電池模塊中任 兩個串聯(lián)的電池單元的電壓，于任兩個串聯(lián)的該電池單元的電壓差高于一第一預(yù)定值而低 于一第二預(yù)定值時啟動平衡充電控制，以調(diào)整該兩個電池單元的充電電流大小，使該多個 電池單元中的最低電壓的電池單元的充電電流大于最高電壓的電池單元。
11.如權(quán)利要求10所述的電池充電控制裝置，其特征在于，該電池平衡充電控制單元 于任兩個串聯(lián)的電池單元的電壓差高于該第二預(yù)定值時進入保護模式。
12.如權(quán)利要求10所述的電池充電控制裝置，其特征在于，該電池平衡充電控制單元 調(diào)整該兩個串聯(lián)的該電池單元的充電電流大小至任兩個串聯(lián)的該電池單元的電壓差低于 一第三預(yù)定值時停止，該第三預(yù)定值小于該第一預(yù)定值。
13.如權(quán)利要求10所述的電池充電控制裝置，其特征在于，該電池充電控制單元產(chǎn)生 一啟動信號，該電池平衡充電控制單元于接收該啟動信號后啟動平衡充電控制。
14.如權(quán)利要求13所述的電池充電控制裝置，其特征在于，該電池充電控制單元包含 一第一充電模式及一第二充電模式，于該第一充電模式時該充電電流的平均電流大小大于 該第二充電模式的平均電流大小，該電池充電控制單元于該第一充電模式時，產(chǎn)生該啟動 信號。
15.如權(quán)利要求10所述的電池充電控制裝置，其特征在于，該電池平衡充電控制單元 檢測該充電電流，于該充電電流大于一預(yù)定電流值時啟動平衡充電控制。
16.如權(quán)利要求15所述的電池充電控制裝置，其特征在于，還包含一保護開關(guān)模塊，耦 接于一充電電源及該電池模塊之間，用以根據(jù)該電池充電控制單元的控制來傳遞該充電電 源所提供的該充電電流以對該電池模塊充電。
17.如權(quán)利要求16所述的電池充電控制裝置，其特征在于，該電池充電控制單元耦接 該保護開關(guān)模塊兩端以決定流經(jīng)該保護開關(guān)模塊的該充電電流大小。
18.如權(quán)利要求17所述的電池充電控制裝置，還包含一濾波電路，其耦接該電池模塊 及該保護開關(guān)模塊。
19.如權(quán)利要求10所述的電池充電控制裝置，其特征在于，該電池平衡充電控制單元 檢測該電池模塊的電壓，于高于一預(yù)定啟動電壓時啟動平衡充電控制。
20.如權(quán)利要求19所述的電池充電控制裝置，其特征在于，該電池平衡充電控制單元 于該電池模塊的電壓小于一預(yù)定調(diào)整電壓時調(diào)整該第一預(yù)定值，其中該預(yù)定調(diào)整電壓高于 該預(yù)定啟動電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電池充電控制裝置及電池平衡充電控制器，用以達到電池的平衡充電，上述的電池平衡充電控制器包含了一電池參考電壓產(chǎn)生單元、一電壓平衡單元以及一平衡判斷單元，利用該電池參考電壓產(chǎn)生單元提供的參考電壓來判斷電池模塊中兩相鄰的電池單元的電池電壓差是否過大。同時，電池充電控制裝置亦檢測電池模塊的電壓及充電電流，以判斷進行平衡電池電壓的適當(dāng)時機。然后，以該平衡判斷單元來控制該電壓平衡單元，使較低電壓的電池單元的充電電流較其它較高電壓的電池單元的充電電流大而使各電池單元的電池電壓差變小。
文檔編號H02J7/00GK101826737SQ20091000796
公開日2010年9月8日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者余仲哲, 徐獻松, 李立民 申請人:登豐微電子股份有限公司